按照固体表面和气体分子之间作用力的性质,吸附作用可分为物理吸附和化学吸附两种,物理吸附发生时,固体表面与被吸附分子之间是通过范德华力起作用的,而化学吸附是两者之间的作用力则类似于化合物原子间的化学键。
物理吸附与化学吸附存在以下区别:
1、范德华力是分子间作用力的总成,吸引力比较小,物理吸附发生时,固体吸附剂与被吸附气体之间不发生电子的转移和化学键的生成与破坏,物质被吸附就像蒸汽分子在固体表面上凝聚,所以被吸附的分子容易从固体表面脱附,从这一角度来讲,物理吸附是可以双向进行的,而化学吸附是一种强大的化学键里在起作用,发生脱附较困难,因而在一般情况下只能单向进行。
2、吸附过程都是自发进行的,吸附作用的结果不但使固体表面自由能减小,而且被吸附气体的自由度也比在气相中要小,分子运动的混乱度相应减小,因此吸附过程是放热反应,但由于在物理吸附中起作用的范德华力作用较小,所以物理吸附的热效应比化学吸附的热效应要小的多。
3、物理吸附是由分子间引力所引起的物理现象,所以没有选择性,也就是说任何固体都可以吸附任何种类的气体,各种吸附作用的差别仅在于吸附量的大小不同而已,一般来说沸点越高的气体,越容易被固体表面吸附,化学吸附是由化学键力引起的化学反应,吸附剂只能吸附那些容易和它发生化学反应的气体,因而化学吸附是有选择性的。
4、物理吸附的速度很快,气体与吸附剂一经接触就发生吸附作用,比较容易达到吸附平衡,而且吸附速度受温度影响也较小,化学吸附就像化学反应需要一定的活化能,吸附速度较慢且受温度影响较大,一般来说化学吸附的速度随温度升高而加快。
5、物理吸附时水分在多孔固体表面毛细管中的润湿状态呈凹液面,通过热力学推导可知,在凹液面上蒸气压要低于平液面上的蒸气压,所以对在平面状态时尚未饱和的水蒸气,在毛细管中却可以开始凝结,因此物理吸附与凝聚有关,必然只有在低于被吸附物质的沸点温度下才会发生。而化学吸附是一种化学反应,只有当温度高于某一低值时才会以显著的速度进行。