物理吸附和化学吸附的异同

物理吸附与化学吸附的异同吸附可以根据吸附剂表面和吸附物之间的作用力分为物理吸附和化学吸附。在低温下同时进行物理吸附和高温下化学吸附的同一物质。吸附的大小与吸附剂的性质和表面的大小、吸附质量的性质和浓度的大小、温度的高低密切相关。活性炭的表面积大，吸附力强。活性炭容易吸附沸点高的煤气，沸点低的煤气很难吸附。物理吸附是吸附的流体分子和固体表面分子之间的作用力是分子之间的吸力，即范德华力。因此物理吸附也称为范德华吸附，是可逆的过程。气体或液体分子在固体表面分子和气体或液体分子之间的重力大于气体或液体内部分子之间的重力时吸附在固体表面。从分子运动的角度来看，这些吸附在固体表面的分子由于分子运动而脱离固体表面进入气体(或液体)，本身没有化学变化。温度升高，气体(或液体)分子的动能增加，分子不容易停留在身体表面，越来越多的流入气体(或液体)。这种吸附-解吸的可逆现象在物理吸附中都存在。产业界利用这种现象对吸附材料进行解吸，再生吸附剂，回收吸附材料，达到分离目的。物理吸附具有以下特性。气体的物理吸附类似于气体液化和蒸汽的冷凝，因此物理吸附热很小，类似于相应气体的液化热。气体或蒸汽的沸点越高或饱和蒸汽压越低，液化或冷凝越容易，物理吸附量越高。物理吸附一般不需要活化能，吸附和解吸速度都很快。任何气体在任何固体中温度适当，都会发生物理吸附，没有选择性。物理吸附可以是单分子层吸附，也可以是多分子层吸附。吸附分子的结构变化不大，没有形成新的化学键，因此红外、紫外线光谱中不会出现新的吸收峰，但会有位移。物理吸附是可逆的。固体本身溶液的吸附大部分是物理吸附。物理吸附理论的基础：气体吸附理论主要应用于罗恩缪尔单分子层吸附理论、宝尼吸附势能理论、BET多层吸附理论(参见多分子层吸附)、二维吸附膜理论及极化理论等三个理论。这种吸附理论从不同的物理模型出发，综合考察了大量实验结果，经过一定的数学处理后，描述了一种吸附等温线的有限部分，并提出了解释吸附等温线的方程。物理吸附广泛用于化学工业、石油加工工业、农业、医药工业、环境保护等部门和领域，最常用的是从气体和液体介质中回收有用物质(例如气体分离、气体或液体的干燥、油的脱色等)或去除杂质。物理吸附不仅是多相催化反应的前提，还可以利用物理吸附原理测量催化剂的表面和孔结构，这种宏观特性在制备优秀催化剂、比较催化剂活性、改善反应物和产品的扩散条件、选择催化剂载体以及再生催化剂等方面具有重要作用。化学吸附是固体表面和吸附物之间化学结合力作用的结果。这种类型的吸附需要一定的活化能，因此也称为活化吸附。这种化学键亲和力的大小可能大不相同，但远远超过物理吸附的范德瓦尔斯力。吸附质分子发生固体表面原子(或分子)和电子的移动、交换或共享，形成吸附化学键的吸附。由于固体表面的力场不均，表面的原子往往具有剩余的结合能力，气体分子撞击固体表面时，表面原子和电子交换、移动或共享，形成吸附化学键的吸附。化学吸附往往是不可逆转的，解吸的物质往往是化学变化不是原来的特性，过程是不可逆转的。化学吸附的速度大部分慢，吸附平衡也早，需要相当长的时间，温度升高会大大增加吸附速度。这种吸附的解吸也不容易，因此驱逐吸附的分子往往需要很高的温度。与物理吸附相比，化学吸附主要具有以下特点。吸附与化学结合力相似，比范德华力强得多。吸附热近似等于反应热。吸附是单分子层。因此，可以用Langmuir等温热解释，也可以在某些情况下用proroindley公式解释。Jem金吸附等温线仅适用于化学吸附。v/VM=1/a26gCOP .中间v是平衡压力为p时的吸附体积。虚拟机是单层饱和吸附卷。a和c0是常数。有选择性。温度和压力具有不可逆性。另外，化学吸附往往需要活化能。吸附是否是化学吸附主要基于吸附热和不可逆性。化学吸附机制可分为三种情况。气体分子失去电子，固体得到电子，结果阳离子吸附在有负电的固体表面。固体失去电子，气体分子得到电子，负离子就会吸附在有正电的固体表面。气体和固体将电子共享为共价键或安置键。例如，在金属表面吸附气体通常是因为气体分子的电子与金属原子的d电子实现了共价键，或者气体分子提供了一对电子与金属原子的位置键。多相催化剂中的作用及研究：多相催化剂中大部分属于固体表面催化气相反应，与固体表面吸附密切相关。在这种催化反应中，至少有一种反应物化学吸附在固体表面，这种吸附是催化过程的关键阶段。在固体表面的吸附层中，气体分子的密度比气相高得多，但催化加速反应一般不是表面浓度的增加，主要是因为吸附的分子、离子或组的反应活性高。气体分子在固体表面化学吸附时可以引起离解、变形等，从而大大提高反应活性。因此，关于化学吸附的研究对明确催化机制至关重要。化学吸附与固体表面结构有关。对表面结构化学吸附的研究有多种新方法和新技术，如场发射显微镜、场离