2019-08-07 12:18:34

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物理吸附也称范德华吸附,它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起,此力也称作范德华力。由于范德华力存在于任何两分子间,所以物理吸附可以发生在任何固体表面上。

吸附剂表面的分子由于作用力没有平衡而保留有自由的力场来吸引吸附质,由于它是分子间的吸力所引起的吸附,所以结合力较弱,吸附热较小,吸附和解吸速度也都较快。被吸附物质也较容易解吸出来,所以物理吸附在一定程度上是可逆的。如:活性炭对许多气体的吸附,被吸附的气体很容易解脱出来而不发生性质上的变化。吸附于固体表面的气体分子,不与固体产生化学反应,这种吸附称为物理吸附,物理吸附的特点是:吸附热小 ,吸附速度快,无选择性,可逆,通常是发生在接近气体液化点的温度,一般是多层吸附。

基本信息

  • 中文名

    物理吸附

  • 外文名

    physisorption

  • 别名

    范德华吸附

  • 所属学科

    化学

  • 定义

    吸附质和吸附剂分子间作用所引起

  • 区别

    化学吸附

折叠 编辑本段 简介

同一物质,可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附,或者两者同时进行。吸附作用的大小跟吸附剂的性质和表面的大小、吸附质的性质和浓度的大小、温度的高低等密切相关。如活性炭的表面积很大,吸附作用强;活性炭易吸附沸点高的气体,难吸附沸点低的气体。

吸附质分子与吸附剂表面原子或分子间以物理力进行的吸附作用。这种物理力是范德瓦耳斯力,它包括色散力、静电力和诱导力。对于极性不大的吸附质和吸附剂,色散力在物理吸附中起主要作用。当极性分子与带静电荷的吸附剂表面相互作用,或因吸附质与吸附剂表面分子作用,使二者的电子结构发生变化而产生偶极矩时,定向力和诱导力在物理吸附中也有重要作用。有时吸附质分子与吸附剂表面以形成氢键的形式发生物理吸附。

折叠 编辑本段 基本特点

物理吸附有以下特点:①气体的物理吸附类似于气体的液化和蒸气的凝结,故物理吸附热较小,与相应气体的液化热相近;②气体或蒸气的沸点越高或饱和蒸气压越低,它们越容易液化或凝结,物理吸附量就越大;③物理吸附一般不需要活化能,故吸附和脱附速率都较快;任何气体在任何固体上只要温度适宜都可以发生物理吸附,没有选择性;④物理吸附可以是单分子层吸附,也可以是多分子层吸附;⑤被吸附分子的结构变化不大,不形成新的化学键,故红外、紫外光谱图上无新的吸收峰出现,但可有位移;⑥物理吸附是可逆的;⑦固体自溶液中的吸附多数是物理吸附。

折叠 编辑本段 理论基础

气体吸附理论主要有朗缪尔单分子层吸附理论、波拉尼吸附势能理论、 BET多层吸附理论(见多分子层吸附)、二维吸附膜理论极化理论等,以前三种理论应用最广。这些吸附理论都从不同的物理模型出发,综合考查大量的实验结果,经过一定的数学处理,对某种(或几种)类型的吸附等温线的限定部分做出解释,并给出描述吸附等温线的方程式。

折叠 编辑本段 应用

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,而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。

折叠 编辑本段 化学吸附

折叠 介绍

化学吸附是物质表面研究领域中一个非常重要的分支,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。人们对化学吸附的研究也是较早的,但是早期的研究由于实验条件的限制,只能停留在较为基础的研究水平上。又因理论得不到实验的证实,使得早期的化学吸附研究发展很慢。20世纪60年代以后,由于固体物理学的发展和成熟以及各种电测技术、超高真空技术及与之相关的表面及薄膜制各技术的迅速发展,各种能谱仅、质谱仪、衍射仪和显微技术不断出现并日臻完善,使得人们有条件从原子、分子水平去探究化学吸附现象。从而,使得化学吸附的研究得到迅速的发展,即在理论上,建立了一系列的模型;在实验上,获得了大量的实验数据

化学吸附的研究可分为宏观理论、微观理论、统计理论三个方面。本文着重从微观角度对化学吸附进行介绍,因为它可以使人们从更深的层次去认识化学吸附的反应机制,从而使在这方面的研究不但具有理论意义,同时也具有很重要的实际意义。

折叠 特点

化学吸附的主要特点是:仅发生单分子层吸附;吸附热化学反应热相当;有选择性;大多为不可逆吸附;吸附层能在较高温度下保持稳定等。化学吸附又可分为需要活化能活化吸附(activated adsorption)和不需活化能的非活化吸附(non-activated adsorption),前者吸附速度较慢,后者则较快。

折叠 编辑本段 区别

普通物体固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力,比表面积很大的活性炭等具有很强的吸附能力,可用作吸附剂。根据吸附的工作原理,吸附又分为物理吸附和化学吸附。吸附剂和被吸附物质之间通过分子间范德华力产生的吸附,称为物理吸附;而吸附剂与被吸附物质之间产生的化学作用,生成化学键引起吸附,称为化学吸附。离子交换实际上也是一种吸附。

物理吸附和化学吸附并非是不相容的,而是随着外界条件的变化可以相伴发生,但在一个系统中,某一种吸附是主要的。而在污水处理中,多数情况下,往往是几种吸附的综合结果 。

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