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物理吸附和化学吸附的区别

贝士德仪器科技(北京)有限公司  2018-07-06  点击458次


根据吸附剂表面与被吸附物之间作用力的不同,吸附可分为物理吸附与化学吸附。
物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力,即所谓的范德华力(Vanderwaals)。因此,物理吸附又称范德华吸附,它是一种可逆过程。当固体表面分子与气体或液体分子间的引力大于气体或液体内部分子间的引力时,气体或液体的分子就被吸附在固体表面上。从分子运动观点来看,这些吸附在固体表面的分子由于分子运动,也会从固体表面脱离而进入气体(或液体)中去,其本身不发生任何化学变化。随着温度的升高,气体(或液体)分子的动能增加,分子就不易滞留在因体表面上,而越来越多地逸入气体(或液体中去,即所谓“脱附”。这种吸附—脱附的可逆现象在物理吸附中均存在。工业上就利用这种现象,借改变操作条件,使吸附的物质脱附,达到使吸附剂再生,回收被吸附物质而达到分离的目的。物理吸附的特征是吸附物质不发生任何化学反应,吸附过程进行得极快,参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。
  
化学吸附是固体表面与被吸附物间的化学键力起作用的结果。这类型的吸附需要一定的活化能,故又称“活化吸附”。这种化学键亲和力的大小可以差别很大,但它大大超过物理吸附的范德华力。化学吸附放出的吸附热比物理吸附所放出的吸附热要大得多,达到化学反应热这样的数量级。而物理吸附放出的吸附热通常与气体的液化热相近。化学吸附往往是不可逆的,而且脱附后,脱附的物质常发生了化学变化不再是原有的性状,故其过程是不可逆的。化学吸附的速率大多进行得较慢,吸附平衡也需要相当长时间才能达到,升高温度可以大大地增加吸附速率。对于这类吸附的脱附也不易进行,常需要很高的温度才能把被吸附的分子逐出去。人们还发现,同一种物质,在低温时,它在吸附剂上进行的是物理吸附,随着温度升高到一定程度,就开始发生化学变化转为化学吸附,有时两种吸附会同时发生。化学吸附在催化作用过程中占有很重要的地位。

物理吸附与化学吸附的比较

理化指标

物理吸附

化学吸附

作用力

吸附热

选择性

可逆性

吸附层

吸附速度

吸附温度

用途

范德华力

接近于液化热

无选择性,非表面专一性

可逆

多层吸附

快,活化能小

低于吸附质临界温度

测试比表面积和孔径分布

化学键力

接近于化学反应热

有选择性,表面专一性

不可逆

单层吸附

慢,活化能大

远高于吸附质沸点

进行催化反应