物理吸附和化学吸附的区别及应用有哪些

物理吸附和化学吸附的区别及应用有哪些

物理吸附和化学吸附是两种基本的物质吸附方式，在环境工程、化学工业等多个领域都有广泛应用。本文将详细探讨这两种吸附方式的区别及其具体应用。

物理吸附和化学吸附的区别

性质不同

1. 物理吸附

物理吸附又称范德华吸附，是由吸附质和吸附剂之间的分子间作用力引起的，也称范德华力。

2. 化学吸附

化学吸附是指吸附质分子与固体表面原子(或分子)转移、交换或共享电子，形成吸附化学键的吸附。

主要特点不同

1. 物理吸附

• 气体的物理吸附类似于气体的液化和蒸汽的冷凝，所以物理吸附热较小，接近相应气体的液化热。
• 气体或蒸汽的沸点越高或饱和蒸汽压越低，它们越容易液化或冷凝，物理吸附能力越大。
• 物理吸附一般不需要活化能，所以吸附和解吸速率都很快。只要温度合适，任何气体都可以物理吸附在任何固体上，没有选择性。
• 物理吸附可为单层吸附或多层吸附；
• 吸附的分子结构变化不大，没有新的化学键形成，所以在红外和紫外光谱中没有新的吸收峰，但有一个位移。
• 物理吸附是可逆的。

2. 化学吸附

• 参与吸附的力相当于化学键力，比范德华力强得多。
• 吸附热近似等于反应热。
• 吸附为单层。因此，可以用朗缪尔等温公式来描述，有时也可以用弗罗因德里希公式来描述。
• 选择性。
• 对温度和压力的不可逆性。

物理吸附和化学吸附的应用

物理吸附主要用于分离和纯化气体和液体物质，例如在空气分离过程中，活性炭通常被用来吸附氧气和氮气，从而实现它们的分离。

此外，物理吸附在化学工业、石油加工工业、农业、医药工业、环境保护等部门和领域都有广泛的应用，最常用的是从气体和液体介质中回收有用物质或去除杂质，如气体的分离、气体或液体的干燥、油的脱色等。

物理吸附在多相催化中有特殊的意义，它不仅是多相催化反应的先决条件，而且利用物理吸附原理可以测定催化剂的表面积和孔结构，这些宏观性质对于制备优良催化剂，比较催化活性，改进反应物和产物的扩散条件，选择催化剂的载体以及催化剂的再生等方面都有重要作用。

化学吸附则主要用于化学反应的催化作用，例如在汽车尾气处理中，催化剂能够将有害的化学物质转化为无害的物质。

化学吸附是评估对于材料的加工/反应性能至关重要的物理和化学性质的一种测试技术，这些物理化学性质主要包括金属催化活性的（还原）位点, 材料表面可用于反应的金属或者活性中心含量，特定类型活性点强度，材料在进行氧化/还原循环反应后的性能。它在催化（尤其是异相催化）、腐蚀、电解、晶体学、金属学及冶金学等诸多方面都有着重要的应用。