按照固體表面和氣體分子之間作用力的性質,吸附作用可分為物理吸附和化學吸附兩種,物理吸附發(fā)生時,固體表面與被吸附分子之間是通過范德華力起作用的,而化學吸附是兩者之間的作用力則類似于化合物原子間的化學鍵。
物理吸附與化學吸附存在以下區(qū)別:
1、范德華力是分子間作用力的總成,吸引力比較小,物理吸附發(fā)生時,固體吸附劑與被吸附氣體之間不發(fā)生電子的轉移和化學鍵的生成與破壞,物質被吸附就像蒸汽分子在固體表面上凝聚,所以被吸附的分子容易從固體表面脫附,從這一角度來講,物理吸附是可以雙向進行的,而化學吸附是一種強大的化學鍵里在起作用,發(fā)生脫附較困難,因而在一般情況下只能單向進行。
2、吸附過程都是自發(fā)進行的,吸附作用的結果不但使固體表面自由能減小,而且被吸附氣體的自由度也比在氣相中要小,分子運動的混亂度相應減小,因此吸附過程是放熱反應,但由于在物理吸附中起作用的范德華力作用較小,所以物理吸附的熱效應比化學吸附的熱效應要小的多。
3、物理吸附是由分子間引力所引起的物理現(xiàn)象,所以沒有選擇性,也就是說任何固體都可以吸附任何種類的氣體,各種吸附作用的差別僅在于吸附量的大小不同而已,一般來說沸點越高的氣體,越容易被固體表面吸附,化學吸附是由化學鍵力引起的化學反應,吸附劑只能吸附那些容易和它發(fā)生化學反應的氣體,因而化學吸附是有選擇性的。
4、物理吸附的速度很快,氣體與吸附劑一經接觸就發(fā)生吸附作用,比較容易達到吸附平衡,而且吸附速度受溫度影響也較小,化學吸附就像化學反應需要一定的活化能,吸附速度較慢且受溫度影響較大,一般來說化學吸附的速度隨溫度升高而加快。
5、物理吸附時水分在多孔固體表面毛細管中的潤濕狀態(tài)呈凹液面,通過熱力學推導可知,在凹液面上蒸氣壓要低于平液面上的蒸氣壓,所以對在平面狀態(tài)時尚未飽和的水蒸氣,在毛細管中卻可以開始凝結,因此物理吸附與凝聚有關,必然只有在低于被吸附物質的沸點溫度下才會發(fā)生。而化學吸附是一種化學反應,只有當溫度高于某一低值時才會以顯著的速度進行。