物理吸附和化學吸附的異同

2023年12月28日發(作者：成功的作文)

物理吸附和?化學吸附的?異同

根據吸附劑?表面與被吸?附物之間作?用力的不同?，吸附可分為?物理吸附與?化學吸附。同一物質，可能在低溫?下進行物理?吸附而在高?溫下為化學?吸附，或者兩者同?時進行。吸附作用的?大小跟吸附?劑的性質和?表面的大小?、吸附質的性?質和濃度的?大小、溫度的高低?等密切相關?。如活性炭的?表面積很大?，吸附作用強?；活性炭易吸?附]沸點高的氣?體，難吸附沸點?低的氣體。

物理吸附是?被吸附的流?體分子與固?體表面分子?間的作用力?為分子間吸?引力，即所謂的范?德華力(Vande?rwaal?s)。因此，物理吸附又?稱范德華吸?附，它是一種可?逆過程。當固體表面?分子與氣體?或液體分子?間的引力大?于氣體或液?體內部分子?間的引力時?，氣體或液體?的分子就被?吸附在固體?表面上。從分子運動?觀點來看，這些吸附在?固體表面的?分子由于分?子運動，也會從固體?表面脫離而?進入氣體(或液體)中去，其本身不發?生任何化學?變化。隨著溫度的?升高，氣體(或液體)分子的動能?增加，分子就不易?滯留在因體?表面上，而越來越多?地逸入氣體?(或液體中去?，即所謂“脫附”。這種吸附—脫附的可逆?現象在物理?吸附中均存?在。工業上就利?用這種現象?，借改變操作?條件，使吸附的物?質脫附，達到使吸附?劑再生，回收被吸附?物質而達到?分離的目的?。

物理吸附有?以下特點：①氣體的物理?吸附類似于?氣體的液化?和蒸氣的凝?結，故物理吸附?熱較小，與相應氣體?的液化熱相?近；②氣體或蒸氣?的沸點越高?或飽和蒸氣?壓越低,它們越容易?液化或凝結?,物理吸附量?就越大；③物理吸附一?般不需要活?化能，故吸附和脫?附速率都較?快；任何氣體在?任何固體上?只要溫度適?宜都可以發?生物理吸附?，沒有選擇性?；④物理吸附可?以是單分子?層吸附，也可以是多?分子層吸附?;⑤被吸附分子?的結構變化?不大,不形成新的?化學鍵，故紅外、紫外光譜圖?上無新的吸?收峰出現，但可有位移?；⑥物理吸附是?可逆的；⑦固體自溶液?中的吸附多?數是物理吸?附。

物理吸附理?論基礎：氣體吸附理?論主要有朗?繆爾單分子?層吸附理論?、波拉尼吸附?勢能理論、 BET多層?吸附理論（見多分子層?吸附）、二維吸附膜?理論和極化?理論等，以前三種理?論應用最廣?。這些吸附理?論都從不同?的物理模型?出發，綜合考查大?量的實驗結?果,經過一定的?數學處理,對某種（或幾種）類型的吸附?

等溫線的限?定部分做出?解釋，并給出描述?吸附等溫線?的方程式。

物理吸附在?化學工業、石油加工工?業、農業、醫藥工業、環境保護等?部門和領域?都有廣泛的?應用，最常用的是?從氣體和液?體介質中回?收有用物質?或去除雜質?，如氣體的分?離、氣體或液體?的干燥、油的脫色等?。物理吸附在?多相催化中?有特殊的意?義，它不僅是多?相催化反應?的先決條件?，而且利用物?理吸附原理?可以測定催?化劑的表面?積和孔結構?，而這些宏觀?性質對于制?備優良催化?劑，比較催化活?性，改進反應物?和產物的擴?散條件，選擇催化劑?的載體以及?催化劑的再?生等方面都?有重要作用?。

化學吸附是?固體表面與?被吸附物間?的化學鍵力?起作用的結?果。這類型的吸?附需要一定?的活化能，故又稱“活化吸附”。這種化學鍵?親和力的大?小可以差別?很大，但它大大超?過物理吸附?的范德華力?。吸附質分子?與固體表面?原子(或分子)發生電子的?轉移、交換或共有?，形成吸附化?學鍵的吸附?。由于固體表?面存在不均?勻力場，表面上的原?子往往還有?剩余的成鍵?能力，當氣體分子?碰撞到固體?表面上時便?與表面原子?間發生電子?的交換、轉移或共有?，形成吸附化?學鍵的吸附?作用。化學吸附往?往是不可逆?的，而且脫附后?，脫附的物質?常發生了化?學變化不再?是原有的性?狀，故其過程是?不可逆的。化學吸附的?速率大多進?行得較慢，吸附平衡也?需要相當長?時間才能達?到，升高溫度可?以大大地增?加吸附速率?。對于這類吸?附的脫附也?不易進行，常需要很高?的溫度才能?把被吸附的?分子逐出去?。

與物理吸附?相比，化學吸附主?要有以下特?點：①吸附所涉及?的力與化學?鍵力相當，比范德華力?強得多。②吸附熱近似?等于反應熱?。③吸附是單分?子層的。因此可用朗?繆爾等溫式?描述，有時也可用?弗羅因德利?希公式描述?。捷姆金吸附?等溫式只適?用于化學吸?附：V/Vm=1/a?㏑CoP。式中V是平?衡壓力為p?時的吸附體?積；Vm是單層?飽和吸附體?積；a和c0是?常數。④有選擇性。⑤對溫度和壓?力具有不可?逆性。另外，化學吸附還?常常需要活?化能。確定一種吸?附是否是化?學吸附，主要根據吸?附熱和不可?逆性。

化學吸附機?理可分以下?3種情況：①氣體分子失?去電子成為?正離子，固體得到電?子，結果是正離?子被吸附在?帶負電的固?體表面上。②固體失去電?子而氣體分?子得到電子?，結果是負離?子被吸附在?帶正電的固?體表面上。③氣體與固體?共有電子成?共價鍵或配?位鍵。例如氣體在?金屬表面上?的吸附就往?往是由于氣?體分

子的電?子與金屬原?子的d電子?形成共價鍵?，或氣體分子?提供一對電?子與金屬原?子成配位鍵?而吸附的。

在復相催化?中的作用及?其研究：在復相催化?中，多數屬于固?體表面催化?氣相反應，它與固體表?面吸附緊密?相關。在這類催化?反應中，至少有一種?反應物是被?固體表面化?學吸附的，而且這種吸?附是催化過?程的關鍵步?驟。在固體表面?的吸附層中?，氣體分子的?密度要比氣?相中高得多?，但是催化劑?加速反應一?般并不是表?面濃度增大?的結果，而主要是因?為被吸附分?子、離子或基團?具有高的反?應活性。氣體分子在?固體表面化?學吸附時可?能引起離解?、變形等，可以大大提?高它們的反?應活性。因此，化學吸附的?研究對闡明?催化機理是?十分重要的?。

化學吸附與?固體表面結?構有關。表面結構化?學吸附的研?究中有許多?新方法和新?技術，例如場發射?顯微鏡、場離子顯微?鏡、低能電子衍?射、紅外光譜、核磁共振、電子能譜化?學分析、同位素交換?法等。其中場發射?顯微鏡和場?離子顯微鏡?能直接觀察?不同晶面上?的吸附以及?表面上個別?原子的位置?，故為各種表?面的晶格缺?陷、吸附性質及?機理的研究?提供了最直?接的證據。