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最新物理吸附和化学吸附的异同

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物理吸附

物理吸附

应用
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。
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，同单分子层吸附；吸附热与化学反应热相当；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的活化吸附(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。
简介
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。

固体表面的物理吸附和化学吸附 Word 文档

固体表面的物理吸附和化学吸附 Word 文档

1．这种吸附包括对电解质吸附和非电解质吸附：对电解质吸附将使固体表面带电或电双层中组分发生变化，也可能是溶液中的某些离子被吸附到固体表面，而固体表面的离子则进入溶液之中，产生离子交换作用。

对非电解质吸附，一般表现为单分子层吸附，吸附层以外就是本体相溶液。

2．溶液有溶质和溶剂，都可能被固体吸附，但被吸附的程度不同。

正吸附：吸附层内溶质的浓度比本体相大。

负吸附：吸附层内溶质的浓度比本体相小。

显然，溶质被正吸附时，溶剂必被负吸附，反之亦然。

在稀溶液中，可以将溶剂的吸附影响忽略不计，可以简单的如气体吸附一样处理溶质的吸附，但在浓度较大时，则必须同时考虑二者的吸附.3．固体表面的粗糙度及污染程度对吸附有很大的影响，液体表面张力的影响也很重要。

图2-4给出了表面张力和接触角的关系（点击放大），图中：θ为接触角，图2－4 表面张力与接触角的关系当θ<90o时，为润湿。

θ越小，润湿性越大，液体在表面的展开能力越强。

当θ=0o时，为完全润湿。

液体在表面完全铺展开来当θ>90o时，为不润湿。

θ越大，润湿性越小，液体越不易铺展开，易收缩为球状。

当θ=180o时，完全不润湿,为球状。

θ角的大小。

与界面张力有关:γs=γL cosθ+γsL 其中：γs为固体表面张力；γL为液体表面张力；γsL为固体和液体界面张力。

该方程叫做Yong方程式。

它表明接触角的大小与三相界面之间的定量关系。

因此，凡是能引起任一界面张力变化的因素都能影响固体表面的润湿性。

从上式可以看到：当γs>γsL时，则cosθ>0为正值，θ<90°，此时为润湿；而且γs与γsL相差越大，θ角越小，润湿性越好。

当γs<γsL时，则cosθ<0为负值，θ>90°，此时不润湿；而且γs越大和γsL越小时，θ角越大，不润湿程度越严重。

应当指出的是，上面的平衡式仅适用于固、液、气三相的稳定接触的情况。

物理吸附和化学吸附

物理吸附和化学吸附

哈尔滨商业大学食品工程学院
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。
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2、化 学 吸 附
化学吸附：吸附质分子与固体表面原子（或分子）发生电子的转移、 交换或共有，形成吸附化学键（原子或离子相结合的能力）的吸附。简 单说是固体表面与被吸附物间的化学键力起作用的结果。可看做化学反 应。
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4.5离子交换的应用
（2）在硬水软化中的应用 水的软化是去除水中Ca2+，Mg2+ ，通过Na型阳离子交换柱使水中Ca2+，Mg2+ 与Na+交换，使其保留在树脂上。
C a2+
2R SO 3-N a+ + M g2+
2H C O 3SO 422C l-
C a2+
2R SO 3M g2+
代号
分类名称
0
强酸
1
弱酸
2
强碱
3
弱碱
4
螯合
5
两性
6
氧化还原
功能基
说明
-SO3H
-COOH,-PO3H3
-N+(CH3)3 ,
-N+
(CH3)2
CH2CH2OH
-N H 2,-N H R ,-N R 2
H2C
CH2COOH N
CH2COOH
(-N + (C H 3 )3 , -C O O H )
(-CH2SH)
（1）阴离子交换树脂

第八章-化学吸附

第八章-化学吸附
L无关、F成指数、T成直线。 （3） L、F对物理、化学吸附都适 用，T只适用于化学吸附。
§8-7 化学吸附机制
发生化学吸附时，表面原子和吸附质 点间会形成化学键。多数情况，气体化学 吸附在金属上时形成共价键或配位键，吸 附在氧化物上形成离子键。
化学吸附分子结构和键型的测定：
§8-7-1 d带理论
化学吸附 不可逆，吸、脱时吸
附物发生了变化。
eg：低压活性碳吸附氧，高温脱附
出CO、CO2。
CO
CO2
9 影响因素
O2
物理吸附: T, p, 表面大小
化学吸附: T, p, 表面大小,表面的微观结构
总之：物理吸附与化学吸附并不能完全 截然分开，有时可能共同存在。
§8-3 活化吸附理论 §8-3-1 吸附等压线 用粉末吸附剂吸附气体的实验：
吸附不可能发生在相邻的碳原子上， 而在六方型结构对顶角的一对碳原子上。
石墨最适宜距离2.84A0， 计算值 58kJ/mol, 实验值92 kJ/mol
金刚石最适宜距离2.8A0， 计算值 63kJ/mol, 实验值58 kJ/mol
§8-4 吸附与脱附动力学
§8-4-1 化学吸附速度研究的定性结果
平均滞留时间
0≈5×10-14 s 0≈7.5×10-14 s 0≈9.5×10-14 s
以上是假定0= 10-13 s 用Frenkel公式计 算的结果，结果表明：
Ed<40 kJ/mol 的吸附, 极短； Ed>200 kJ/mol 的吸附, 极长，即不脱附；
T , 。
一般研究时，保持温度在400~500℃、 10-8pa真空度，才能保证表面洁净。
化学吸附的确是活化的
eg:

化学吸附与物理吸附的相同点

化学吸附与物理吸附的相同点

化学吸附与物理吸附的相同点
化学吸附与物理吸附的相同点包括：
1. 它们都是气体分子与固体表面之间的相互作用，属于表面的物理性质之一。

2. 在气体物质吸附过程中，当能量较高的气体接近固体表面时，原子或离子会对其施加吸引力并捕获它，从而使气体分子在表面上吸附。

3. 被吸附的气体分子在吸附后其化学键不会被破坏，只是由于表面提供额外的电子而成为表面层的一部分。

这导致被吸附物质的化学性质没有改变，也不会引入新的元素或化合物。

4. 两者都需要克服表面能阻力完成吸附过程，因此都具有滞后现象和平衡现象的特征。

以上这些共同特征也说明了化学吸附与物理吸附的实现方式有所不同，但又相互关联。

物理吸附与化学吸附

物理吸附与化学吸附
a 由直线的斜率和截距可 求得常数 c和 Vm . BET公式能较好地表达全部五种类型吸附等温线的中间 部分, 以 p/p* = 0.05 ~ 0.35间为最佳. 其改进还需考虑表面不 均匀性、同层吸附分子间的相互作用, 以及毛细凝结现象等. 最重要的应用是测定吸附剂的比表面.常采用低温吸附气 体作为吸附质. 当第一层吸附热远大于吸附质的凝结热时, c >>1, 简化为所谓一点法公式: Va ≈ 1 a 12 Vm 1 − ( p / p*)
吸附热
因 ∆ adsV = Va − Vg ≈ −Vg ≈ −nRT / p ∆ ads H ∆ ads H ⎛ ∂p ⎞ =− ⎜ ⎟ = nRT 2 / p ⎝ ∂T ⎠ na T∆ adsV
∆ ads H m ⎛ ∂lnp ⎞ ⎜ ⎟ =− RT 2 ⎝ ∂T ⎠ na p2 ∆ ads H m ⎛ 1 1⎞ ⎜ − ⎟ ln = ⎜T T ⎟ p1 R 1⎠ ⎝ 2 RT2T1 p2 ln ∆ ads H m = T1 − T2 p1 由恒吸附量下的两组平衡温度压力数据, 可求摩尔吸附焓. 吸附热一般会随吸附量的增加而下降, 表明固体表面的 能量是不均匀的. 吸附总是首先发生在能量较高、 活性较大 的位轩, 然后依次发生在能量较低、活性较小的位置上. 14
θ =
bp 1+ bp
2AM
10
多分子层吸附理论——BET公式
布鲁瑙尔(Brunauer), 埃米特(Emmett)和特勒(Teller)3人 在朗缪尔单分子层吸附理论基础上提出多分子层吸附理论, 简称 BET理论. 该理论假设如下: • 固体表面是均匀的; • 吸附靠分子间力, 吸附可以是多分子层的; • 被吸附的气体分子横向之间无相互作用力; • 吸附与脱附建立起动态平衡.

第八章 化学吸附

第八章 化学吸附

p/kPa
不可逆，吸、脱时吸 附物发生了变化。 eg：低压活性碳吸附氧，高温脱附 出CO、CO2。
CO O2 CO2
化学吸附
9 影响因素 物理吸附: T, p, 表面大小 化学吸附: T, p, 表面大小,表面的微观结构
总之：物理吸附与化学吸附并不能完全 截然分开，有时可能共同存在。
§8-3 活化吸附理论 §8-3-1 吸附等压线 用粉末吸附剂吸附气体的实验：
化学吸附的确是活化的
eg:
气体 H2 O2 CO N2
金属 W,Fe,Ni,pd 多数金属 W,Fe,Ni Ta,W,Cr,Fe
为什么会出现慢过程？
1、气体吸附后会扩散溶解进入金属体相；
2、金属表面不均匀，活化能随覆盖度而；
3、吸附层的重排；
4、表面杂质的脱附； 5、若吸附的是氧，则很可能是氧化作用
Ua∝e-/RT Ud∝e/RT
吸附、脱附速率公式可写为： d/dt =ae-/RT -d/dt =be/RT
积分得： RT ln t+t0 = t0 RT ln t0 = t+t0 其中t0 =RT/ a , t0 =RT/ b ,皆为常数
以 ~ ln( t+t0)作图得直线
两种吸附形态：强吸附、弱吸附
H-H W-W
H
H
W-W-W
2、O2 在金属上的化学吸附： O2 在金属上的化学吸附由于存在氧化 作用而变得很复杂： 如在 Ti、Cr、Mn、Ta、Co、Ni、Nb、 Al金属上吸附，氧原子与表面金属原 子之比R在2~8之间。
在 Mo 、 W、Rh、Pd和Pt上的R大致为1， 基本符合2M + O2 2MO机制。 3、CO 在金属上的化学吸附： CO 在Pd和Ni上的吸附有两种方式 O M

物理吸附与化学吸附

物理吸附与化学吸附
吸附剂的性质
吸附剂的表面活性、孔径、孔容等性质也会影响化学吸附 的过程和结果，不同性质的吸附剂对同一种吸附质的吸附 能力可能会有很大差异。
03
物理吸附与化学吸附的比较
吸附力比较
物理吸附
物理吸附是通过分子间作用力（范德 华力）将气体或液体吸附在固体表面 。这种吸附力较弱，容易受到温度和 压力的影响。
原理
01
物理吸附的原理主要是由于分子 间的范德华力，包括色散力、诱 导力和取向力。这些力的大小取 决于分子间的距离和分子极性。
02
当气体分子遇到固体表面时，如 果它们的动能足够大，它们会克 服范德华力，碰撞到表面并被吸 附。
影响因素
温度
温度对物理吸附的影响较小，因为物 理吸附是可逆的，而且没有电子转移 。
物理吸附与化学吸附
汇报人： 202X-12-28
目 录
• 物理吸附 • 化学吸附 • 物理吸附与化学吸附的比较 • 吸附在工业中的应用 • 吸附的未来发展
01
物理吸附
定义
物理吸附是指吸附剂与吸附质之间通 过分子间作用力（范德华力）进行的 吸附。这种吸附没有电子转移，只是 分子间的引力作用。
物理吸附是一种可逆过程，即在较高 温度下，被吸附的物质可以脱附释放 出来。
常用的物理吸附剂包括活性炭、分子筛等，它们具有高比 表面积和孔容，能够吸附气体分子并实现高效分离。
催化剂载体
化学吸附在催化剂载体中具有重要作 用，催化剂载体能够提供活性中心， 促进化学反应的进行。
常用的催化剂载体包括氧化铝、硅酸 铝、分子筛等，它们能够提供酸性或 碱性的活性中心，促进化学反应的进 行。
表面粗糙度
表面粗糙度对物理吸附的影响较大。 粗糙的表面可以提供更多的吸附位点 ，增加物理吸附的可能性。

简述物理吸附和化学吸附的基本特征

简述物理吸附和化学吸附的基本特征

简述物理吸附和化学吸附的基本特征物理吸附和化学吸附是一种类似的聚合形式，二者的基本特征存在一定的差异，因此本文将简要介绍二者的基本特征。

物理吸附是一种粒子间的相互结合，既不改变物质性质，也不改变物质结构。

物理吸附是一种有规则结构的非化学作用。

它在某些条件下可以发生，主要是由于表面之间的粘附力和间隙营养等因素所致。

当物质表面与其他物质表面悬挂时，会发生无定形的物理吸附，这种物理吸附可以吸附气体、液体和固体等物质。

化学吸附是一种物质间的结合，它涉及到物质的化学结构的改变，是一种化学反应。

它主要通过化学反应，使某一物质的原子转化为另一种物质的原子，从而形成一种新的吸附结构。

化学吸附的过程通常不受表面形状的限制，并且只要满足反应条件，它就会发生。

几乎所有的表面都会发生吸附，但它们之间的基本特点可能会有所不同。

首先，物理吸附主要涉及表面张力和间隙营养，而化学吸附主要是通过化学反应发生的，它的基本原理是两个物质的原子结构会发生改变，从而形成新的吸附结构。

其次，物理吸附的过程受表面形状的限制，而化学吸附的过程则可能不受表面形状的限制。

此外，物理吸附与化学吸附在其热力学特性上也有一定的差别。

物理吸附是非可逆性的，一旦吸附发生，就不可逆，即使在改变温度和压力条件下，也无法改变吸附。

而化学吸附是可逆性的，由于它是一种化学反应，当温度、压力或溶剂等条件发生改变时，化学吸附结构就会消失，释放出吸附的物质。

以上就是物理吸附和化学吸附的基本特征。

物理吸附主要受表面形状限制，而化学吸附则可能不受表面形状限制；此外，物理吸附是非可逆性的，而化学吸附是可逆性的。

正是基于这些差异，物理吸附和化学吸附有其特殊的应用领域和功能，它们是许多工业生产中不可或缺的重要过程。

化学吸附 物理吸附机理

化学吸附 物理吸附机理

化学吸附物理吸附机理化学吸附和物理吸附是吸附现象中两种常见的机理。

它们都是指物质在固体表面上吸附的过程，但具体的吸附机制和特点有所不同。

化学吸附是指物质在固体表面上发生化学反应后被吸附的过程。

在化学吸附中，吸附剂与被吸附物之间发生了化学键的形成或断裂。

这种吸附通常具有反应速度较慢、吸附量较大、热力学稳定性较高等特点。

化学吸附的机理可以通过活化能来描述，其吸附速率与反应速率有关。

常见的化学吸附包括氧化还原反应、酸碱反应等。

物理吸附是指物质在固体表面上仅通过吸引力而被吸附的过程。

在物理吸附中，吸附剂与被吸附物之间没有发生化学反应，仅仅是吸附剂表面的物理吸附力使其吸附在表面上。

物理吸附通常具有吸附速度较快、吸附量较小、热力学稳定性较低等特点。

物理吸附的机理可以通过吸附剂表面的范德华力来解释，其吸附速率与物质浓度和温度有关。

常见的物理吸附包括吸附剂表面的凹凸结构、孔隙结构等。

化学吸附和物理吸附在实际应用中有着不同的应用场景和优势。

化学吸附通常用于催化剂、吸附剂等领域，可以实现对废气处理、污水处理、有机物催化转化等的高效处理。

物理吸附通常用于吸附材料、分离膜等领域，可以实现对气体、液体的分离和纯化。

两种吸附机理在实际应用中常常相互结合，以达到更高的吸附效果。

在实验研究中，常常通过吸附等温线来研究吸附机理和性质。

吸附等温线是指在一定温度下，吸附剂与被吸附物之间的吸附量与被吸附物浓度的关系曲线。

通过吸附等温线可以确定吸附剂的吸附容量、吸附平衡常数等参数，进而了解吸附机理和性质。

化学吸附和物理吸附是吸附现象中两种常见的机理。

化学吸附是指物质在固体表面上发生化学反应后被吸附的过程，物理吸附是指物质在固体表面上仅通过吸引力而被吸附的过程。

它们在实际应用中有着不同的应用场景和优势。

吸附等温线是研究吸附机理和性质的重要手段。

通过深入研究吸附机理，可以为催化剂、吸附材料等领域的应用提供理论指导和技术支持。

物理吸附和化学吸附的概念特点及关系

物理吸附和化学吸附的概念特点及关系

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物理吸附和化学吸附的异同

物理吸附和化学吸附的异同

物理吸附和‎化学吸附的‎异同根据吸附剂‎表面与被吸‎附物之间作‎用力的不同‎，吸附可分为‎物理吸附与‎化学吸附。

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。

物理吸附是‎被吸附的流‎体分子与固‎体表面分子‎间的作用力‎为分子间吸‎引力，即所谓的范‎德华力(Vande‎r waal‎s)。

因此，物理吸附又‎称范德华吸‎附，它是一种可‎逆过程。

当固体表面‎分子与气体‎或液体分子‎间的引力大‎于气体或液‎体内部分子‎间的引力时‎，气体或液体‎的分子就被‎吸附在固体‎表面上。

从分子运动‎观点来看，这些吸附在‎固体表面的‎分子由于分‎子运动，也会从固体‎表面脱离而‎进入气体(或液体)中去，其本身不发‎生任何化学‎变化。

随着温度的‎升高，气体(或液体)分子的动能‎增加，分子就不易‎滞留在因体‎表面上，而越来越多‎地逸入气体‎(或液体中去‎，即所谓“脱附”。

这种吸附—脱附的可逆‎现象在物理‎吸附中均存‎在。

工业上就利‎用这种现象‎，借改变操作‎条件，使吸附的物‎质脱附，达到使吸附‎剂再生，回收被吸附‎物质而达到‎分离的目的‎。

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。

吸附作用原理

吸附作用原理

吸附作用原理吸附作用是指物质分子或离子在接触到表面时，由于静电、化学键等相互作用力的作用，被吸附在表面上的物理现象。

它在物理、化学、生物学等领域都有广泛的应用。

本文将探讨吸附作用的原理及其在不同领域的应用。

一、吸附作用的类型吸附作用可分为两种类型：化学吸附和物理吸附。

1. 化学吸附化学吸附是指吸附剂与被吸附物之间发生化学反应，形成牢固的化学键。

这种吸附通常是可逆的，吸附剂与被吸附物相互作用形成吸附层。

化学吸附具有较强的特异性和选择性。

2. 物理吸附物理吸附是指吸附剂与被吸附物之间没有明显的化学反应，吸附过程主要由范德华力、静电作用力和毛细力等引起。

这种吸附通常是不可逆的，吸附剂与被吸附物之间形成较弱的物理吸附层。

二、吸附作用的原理吸附作用原理主要包括分子间相互作用和表面活性。

1. 分子间相互作用分子间相互作用是吸附作用的核心机制之一。

根据分子间相互作用的性质，吸附可分为范德华力吸附、离子键吸附、氢键吸附和共价键吸附。

范德华力吸附是吸附剂表面与物质分子间由于引力作用而产生的吸附现象；离子键吸附是指吸附剂表面与物质分子中的阳离子或阴离子之间形成离子键的吸附现象；氢键吸附是指吸附剂表面与物质分子中的氢原子彼此间通过氢键形成的吸附现象；共价键吸附是指吸附剂表面与物质分子间发生共价键结合的吸附现象。

2. 表面活性表面活性是吸附作用的另一个重要原理。

当物质分子吸附到固体表面时，会改变表面能，并使固体表面形成一层吸附层。

表面活性使得固体表面具备了一定的化学和物理性质，可以与其他物质发生相互作用。

例如，某些金属触媒表面具有很高的吸附活性，可以促进化学反应的进行。

三、吸附作用的应用吸附作用在许多领域都有广泛的应用，下面介绍其中几个典型的应用领域。

1. 环境净化吸附材料如活性炭常用于环境净化中，能够吸附并去除空气中的有毒有害气体、异味和各类污染物。

活性炭的多孔结构和大表面积使其具备很强的吸附能力，广泛应用于水处理、空气净化等领域。

dft 物理吸附 化学吸附

dft 物理吸附 化学吸附

dft 物理吸附化学吸附1.引言1.1 概述概述部分的内容可以描述DFT物理吸附和化学吸附的背景和基本概念。

可以参考如下内容：概述DFT（密度泛函理论）是一种基于量子力学的理论模型，用于研究原子、分子和固体材料的电子结构和性质。

在材料科学和化学领域，DFT被广泛应用于理解和预测物质的吸附现象。

吸附是指气体、液体或固体的分子或离子与固体表面发生相互作用并留在表面上的过程。

吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。

物理吸附，也被称为吸附剂表面上的静电吸附，是通过分子间的范德华力相互作用形成的。

物理吸附通常在较低的温度和相对较低的压力下发生，吸附分子与吸附剂之间的相互作用相对较弱。

在物理吸附过程中，吸附分子与吸附剂之间没有化学键的形成或破裂。

这种吸附通常是可逆的，在吸附剂上形成吸附层，但吸附分子可以很容易地释放或重新吸附到其他位置。

化学吸附与物理吸附相比，涉及到更强的化学键形成和破裂。

在化学吸附过程中，吸附分子与吸附剂之间发生电子转移或共价键形成，从而形成化学键。

这种吸附通常在较高的温度和相对较高的压力下发生，并且具有较高的吸附能。

与物理吸附不同，化学吸附往往是不可逆的，吸附分子与吸附剂形成稳定的化学键，必须通过外部能量输入才能使其解离。

理解和研究吸附现象对于许多应用领域具有重要意义，例如催化剂设计、气体分离、环境污染控制等。

DFT方法的引入使得我们能够更准确地预测和解释物理吸附和化学吸附的过程，有助于优化材料的吸附性能和设计更高效的吸附剂。

在本文中，我们将首先介绍DFT (密度泛函理论)的基本原理和应用，然后详细讨论物理吸附和化学吸附的特点和机理。

最后，我们将总结物理吸附和化学吸附在各个领域的应用，并展望未来的研究方向。

1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文按照以下结构进行组织和阐述。

首先，在引言部分（章节1），我们将对本文的主题进行概述，介绍DFT（密度泛函理论）的基本原理和应用背景，同时明确文章的目的。

物理吸附和化学吸附的特点

物理吸附和化学吸附的特点

物理吸附和化学吸附的特点
物理吸附和化学吸附是两种不同的吸附现象。

物理吸附是指分子或原子直接通过范德华力或静电作用结合在物
质表面上的过程。

其特点如下：
1. 吸附程度受温度和压力的影响较大，随温度升高和压力降低而增加。

2. 吸附速度较快，在几分钟或几小时内发生。

3. 吸附剂与吸附物质的相互作用弱，易于解吸。

4. 吸附通常在低温下进行，吸附剂与吸附物质之间没有化学反应发生。

化学吸附是指吸附剂与吸附物质之间通过化学键结合的过程。

其
特点如下：
1. 吸附程度受温度和压力的影响较小，主要受化学反应条件影响。

2. 吸附速度较慢，在几小时到几天内发生。

3. 吸附剂与吸附物质的相互作用强，难于解吸。

4. 吸附通常在高温下进行，吸附剂与吸附物质之间通过化学反应结合。

两种吸附方式在实际应用中有不同的应用场景和优势，这取决于
需要吸附的物质性质和吸附条件的要求。

请分别简述物理吸附和化学吸附的主要特征

请分别简述物理吸附和化学吸附的主要特征

请分别简述物理吸附和化学吸附的主要特征
物理吸附和化学吸附是储存和处理蒸汽或气体中许多分子的过程。

它们是固体
或液体表面上发生的常见物理过程，用于捕获和分离混合物中分子。

物理吸附是分子在固-液界面上体系实现游离-结合状态变换之后形成的表面热
力相互作用。

物理吸附的反应速率很快，可以在几乎真空中进行，并且可以在室温条件下进行。

物理吸附的物理原理是亲合静电力和空间不断压缩和扩散的机制，其形成的吸附力非常有限，吸附的分子体积可以持续不断地被强制外部因素扰动而发生变化，使物理吸附更容易被去除。

而化学吸附则是一种气固界面反应，通常指固定相上分子之间发生的气固界面
化学反应，和物理吸附相比，它的吸附更为牢固，具有很强的吸附力。

化学吸附可以使混合物的性质发生全面变化，它的催化机制可以经历极性和结合反应，在化学过程中可以产生大量的共价和电之间发生的化学变化，从而使吸附分子更加牢固。

在某种程度上，物理吸附和化学吸附都可以用来进行捕获和分离混合物中的分子，然而，这两种吸附方式具有不同的特征。

物理吸附依赖于分子宗教相互作用，吸附分子体积可以持续不断被外部因素扰动，吸附力较弱，而化学吸附可以使混合物的性质全面变化，具有很强的吸附力，并可以通过极性和结合反应产生极大的化学变化。

总之，物理吸附和化学吸附都是学科和工业开发中的有用化学和物理手段，应得到重视和探索。

化学吸附与表面吸附态教材

化学吸附与表面吸附态教材

5．吸附层 化学吸附是单分子层吸附；物理吸附一般是多分子 层吸附。
6．吸附态的光谱 对于物理吸附，在紫外、可见及红外光谱区，只 能使原吸附分子的特征吸收峰发生某些位移，或使 原有吸收峰的强度有所变化；如果出现新的特征吸 收峰，则是化学吸附的标志。
以上鉴别标准不是绝对的，因为吸附热的大小， 吸附温度的高低，以及吸附速率的快慢等都是相对 的，并无严格的界限，因此，在区别物理吸附与化 学吸附时，应从各个方面综合分析，加以鉴定。
一般来说，随覆盖率的增大，吸附热要变小，吸附活 化能Ea及脱附活化能Ed也要发生变化，一般Ed减小， Ea增大。
有关吸附热、吸附活化能及脱附活化能随覆盖率变化的 原因，有如下的解释： (1) 这种变化是由于表面的不均匀性造成的。所谓不均匀性 系指表面上活性中心彼此能量不同，当吸附分子在这些不同 中心吸附时，产生的吸附键强度不，成键之前需要不同的活 化能，成键之后放出的吸附热不同。开始吸附时，吸附仅发 生在最活泼的活性中心上，此时所需的活化能最小，产生的 吸附热很大。随着覆盖率的增加，活泼中心逐渐被占据，当 吸附在那些较不活泼的吸附中心进行时，吸附活化能量Ea将 增大，吸附热减少。
3、吸脱附速率 物理吸附的吸脱附速率都很快；化学吸 附，需要一定的活化能，因而吸附及脱附速 率比物理吸附低。 当然，也有少数化学吸附，不需要活化 能，它们的吸附及脱附速率也很快。
4．吸附的选择性 物理吸附无选择性，任何气体在任何固 体表面上均可进行物理吸附； 化学吸附则具有选择性，某一种固体表 面只能吸附某些气体，而不能吸附另外一些 气体；或者第一种气体只能在某一固体表面 上发生化学吸附，而不能为另一种固体所化 学吸附。 例如，H2可以被Ni化学吸附，但不能被Al化学 吸附；O2可以被活性炭化学吸附，但不能被 MgO化学吸附。

(完整word版)物理吸附和化学吸附的异同

(完整word版)物理吸附和化学吸附的异同

物理吸附和化学吸附的异同根据吸附剂表面与被吸附物之间作用力的不同，吸附可分为物理吸附与化学吸附。

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。

物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，即所谓的范德华力(Vanderwaals)。

因此，物理吸附又称范德华吸附，它是一种可逆过程。

当固体表面分子与气体或液体分子间的引力大于气体或液体内部分子间的引力时，气体或液体的分子就被吸附在固体表面上。

从分子运动观点来看，这些吸附在固体表面的分子由于分子运动，也会从固体表面脱离而进入气体(或液体)中去，其本身不发生任何化学变化。

随着温度的升高，气体(或液体)分子的动能增加，分子就不易滞留在因体表面上，而越来越多地逸入气体(或液体中去，即所谓“脱附”。

这种吸附—脱附的可逆现象在物理吸附中均存在。

工业上就利用这种现象，借改变操作条件，使吸附的物质脱附，达到使吸附剂再生，回收被吸附物质而达到分离的目的。

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。

物理吸附理论基础：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）、二维吸附膜理论和极化理论等，以前三种理论应用最广。

吸附的分子机理

吸附的分子机理

吸附的分子机理
吸附的分子机理是指在吸附过程中发生的分子间相互作用。

吸附分子机理主要包括物理吸附和化学吸附两种机制。

1. 物理吸附：物理吸附是指吸附剂表面上的吸附位点与吸附分子之间的弱相互作用力，如范德华力、氢键、静电作用力等。

物理吸附通常在相对较低的温度和高压下发生，并且吸附分子可以通过加热、降低压力或增加其他物质来脱附。

物理吸附是可逆的吸附过程。

2. 化学吸附：化学吸附是指吸附剂表面上的吸附位点与吸附分子之间的键合作用，如共价键形成、电子转移等。

化学吸附通常在较高温度和较低压力下发生，并且吸附分子与吸附剂形成稳定的化学键。

化学吸附是不可逆的吸附过程。

在实际吸附过程中，物理吸附和化学吸附往往同时存在。

对于某些吸附系统，吸附分子的一部分会以物理吸附的形式吸附到吸附剂表面，而另一部分则以化学吸附的形式与吸附剂发生化学反应。

吸附分子的具体吸附方式和机制取决于吸附剂和吸附分子的性质，以及吸附条件等因素。

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物理吸附和化学吸附的异同
根据吸附剂表面与被吸附物之间作用力的不同，吸附可分为物理吸附与化学吸附。

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。

物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，即所谓的范德华力(Vanderwaals)。

因此，物理吸附又称范德华吸附，它是一种可逆过程。

当固体表面分子与气体或液体分子间的引力大于气体或液体内部分子间的引力时，气体或液体的分子就被吸附在固体表面上。

从分子运动观点来看，这些吸附在固体表面的分子由于分子运动，也会从固体表面脱离而进入气体(或液体)中去，其本身不发生任何化学变化。

随着温度的升高，气体(或液体)分子的动能增加，分子就不易滞留在因体表面上，而越来越多地逸入气体(或液体中去，即所谓“脱附”。

这种吸附—脱附的可逆现象在物理吸附中均存在。

工业上就利用这种现象，借改变操作条件，使吸附的物质脱附，达到使吸附剂再生，回收被吸附物质而达到分离的目的。

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。

物理吸附理论基础：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）、二维吸附膜理论和极化
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。

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。

化学吸附是固体表面与被吸附物间的化学键力起作用的结果。

这类型的吸附需要一定的活化能，故又称“活化吸附”。

这种化学键亲和力的大小可以差别很大，但它大大超过物理吸附的范德华力。

吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附。

由于固体表面存在不均匀力场，表面上的原子往往还有剩余的成键能力，当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有，形成吸附化学键的吸附作用。

化学吸附往往是不可逆的，而且脱附后，脱附的物质常发生了化学变化不再是原有的性状，故其过程是不可逆的。

化学吸附的速率大多进行得较慢，吸附平衡也需要相当长时间才能达到，升高温度可以大大地增加吸附速率。

对于这类吸附的脱附也不易进行，常需要很高的温度才能把被吸附的分子逐出去。

与物理吸附相比，化学吸附主要有以下特点：①吸附所涉及的力与化学键力相当，比范德华力强得多。

②吸附热近似等于反应热。

③吸附是单分子层的。

因此可用朗缪尔等温式描述，有时也可用弗罗因德利希公式描述。

捷姆金吸附等温式只适用于化学吸附：V/Vm=1/a•㏑CoP。

式中V是平衡压力为p时的吸附体积；
Vm是单层饱和吸附体积；a和c0是常数。

④有选择性。

⑤对温度和压力具有不可逆性。

另外，化学吸附还常常需要活化能。

确定一种吸附是否是化学吸附，主要根据吸附热和不可逆性。

化学吸附机理可分以下3种情况：①气体分子失去电子成为正离子，固体得到电子，结果是正离子被吸附在带负电的固体表面上。

②固体失去电子而气体分子得到电子，结果是负离子被吸附在带正电的固体表面上。

③气体与固体共有电子成共价键或配位键。

例如气体在金属表面上的吸附就往往是由于气体分子的电子与金属原子的d电子形成共价键，或气体分子提供一对电子与金属原子成配位键而吸附的。

在复相催化中的作用及其研究：在复相催化中，多数属于固体表面催化气相反应，它与固体表面吸附紧密相关。

在这类催化反应中，至少有一种反应物是被固体表面化学吸附的，而且这种吸附是催化过程的关键步骤。

在固体表面的吸附层中，气体分子的密度要比气相中高得多，但是催化剂加速反应一般并不是表面浓度增大的结果，而主要是因为被吸附分子、离子或基团具有高的反应活性。

气体分子在固体表面化学吸附时可能引起离解、变形等，可以大大提高它们的反应活性。

因此，化学吸附的研究对阐明催化机理是十分重要的。

化学吸附与固体表面结构有关。

表面结构化学吸附的研究中有许多新方法和新技术，例如场发射显微镜、场离子显微镜、低能电子衍射、红外光谱、核磁共振、电子能谱化学分析、同位素交换法等。

其中场发射显微镜和场离子显微镜能直接观察不同晶面上的吸附以及表面上个别原子的位置，故为各种表面的晶格缺陷、吸附性质及机理的研究提供了最直接的证据。