如何區分物理吸附和化學吸附

根據吸附質分子和吸附劑固體表面分子之間鍵的性質，吸附可分為物理吸附及化學吸附。

物理吸附：由Van der Waals引力產生的吸附為物理吸附。吸附質分子和吸附劑表面分子之間的吸附機理，類似於氣體的液化和蒸汽的冷凝，並沒有發生電子轉移、原子重排或化學鍵的破壞與生成等現象，當溫度降低到氣體正常冷凝溫度時，吸附能力會大大增加。在吸附劑表面形成單層或多層分子吸附時，第一層的吸附熱通常比氣體的正常冷凝熱大得多，當吸附層數增多時，逐漸接近其液體的汽化熱或其氣體的冷凝熱。物理吸附的吸附熱較低，一般在幾十kJ/mol左右。物理吸附不需要活化能（即使需要也很小），吸附溫度越低吸附量越大，吸附和解吸的速度都很快。

化學吸附：吸附質分子和吸附劑表面的分子發生化學反應，在它們的原子之間發生了電子轉移，並形成了離子型、共價型、自由基型、絡合型等吸附化學鍵，組成表面中間物種，因此，可以把化學吸附看成一個表面化學過程。其吸附力為化學鍵力，化學吸附容量的大小，因被吸附分子和吸附劑表面分子間形成吸附的化學鍵力大小的不同而有差異。化學吸附的吸附熱接近於化學反應的反應熱，如氧氣在鎢上的吸附熱是812.2kJ/mol，而氧氣與鎢反應生成WO3的反應熱是808.1kJ/mol。化學吸附的吸附熱都在幾百kJ/mol，比物理吸附的高得多，其變化的幅度也大。化學吸附是單層吸附，需要一定的活化能，提高溫度會增加吸附量。在相同的條件下，其吸附（或解吸）速度都比物理吸附的慢，因而，化學吸附具有較高的選擇性。

物理吸附和化學吸附可以同時發生，因此，有時需要考慮兩種吸附在吸附過程中作用的可能性。不過，一般情況下，總是以某一種吸附方式為主。有時溫度可以改變吸附的性能，例如氫在鎳上的吸附，在低溫時，具有足夠高能量的分子很少，化學吸附速度很低，因此吸附過程主要是快速的物理吸附，而且很快就達到平衡。吸附是放熱過程，所以隨溫度升高吸附容量下降，如氧氣在炭上的吸附，在低溫下是物理吸附，在高溫下是化學吸附。浸漬了某些化學物質的吸附劑，在常溫下既有物理吸附也有化學吸附，如防毒面具。在氣體分離過程中遇到的絕大部分是物理吸附，也有一些例子如活性炭（或活性氧化鋁或分子篩）上載銅的吸附劑，它具有較強的選擇性吸附CO或C2H4的特性，具有物理吸附及化學吸附性質。

多數物理吸附過程進行得極快，參與吸附的各相間的平衡瞬間即可達到，被吸附的氣體也可以很容易的脫附，所以物理吸附是可逆的。化學吸附過程的脫附就比較困難，並會伴有化學變化，如O2在活性炭上的化學吸附，加熱脫附出來的是CO和CO2的混合物。故工業上較少將其應用於氣體分離。