按照固體表面和氣體分子之間作用力的性質(zhì),吸附作用可分為物理吸附和化學(xué)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(xué)吸附是兩者之間的作用力則類似于化合物原子間的化學(xué)鍵。
物理吸附與化學(xué)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(zhuǎn)移和化學(xué)鍵的生成與破壞,物質(zhì)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(jìn)行的,而化學(xué)吸附是一種強大的化學(xué)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(jìn)行。
2、吸附過程都是自發(fā)進(jìn)行的,吸附作用的結(jié)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(yīng)減小,因此吸附過程是放熱反應(yīng),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(yīng)比化學(xué)吸附的熱效應(yīng)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(xué)吸附是由化學(xué)鍵力引起的化學(xué)反應(yīng),吸附劑只能吸附那些容易和它發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體,因而化學(xué)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(jīng)接觸就發(fā)生吸附作用,比較容易達(dá)到吸附平衡,而且吸附速度受溫度影響也較小,化學(xué)吸附就像化學(xué)反應(yīng)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(xué)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(xì)管中的潤濕狀態(tài)呈凹液面,通過熱力學(xué)推導(dǎo)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(xì)管中卻可以開始凝結(jié),因此物理吸附與凝聚有關(guān),必然只有在低于被吸附物質(zhì)的沸點溫度下才會發(fā)生。而化學(xué)吸附是一種化學(xué)反應(yīng),只有當(dāng)溫度高于某一低值時才會以顯著的速度進(jìn)行。