物理吸附和化学吸附的区别及应用有哪些
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物理吸附和化学吸附的区别及应用有哪些
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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
- 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。
- 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
- 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。
- 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。
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