活性炭的物理吸附和化学吸附

气体在体表面上的吸附主要有两种方式。第一种方式是吸附质被一种较弱的力吸附到体表面上，或者是固体是一种多孔物质，在这些孔中，由于这些孔曲率半径较小，发生势力场叠加，而发生微孔容积充填，这种力的性质与蒸气凝聚中起作用的力是相以的，这种力一般为范德华（Van der Waals）力。在这种力作用下的吸附通称为物理吸附。第二种方式是电子吸附质和吸附剂之间的交换或共有出现真 正的化学反应。吸附质和吸附剂之间形成的键实上就是化学健，这种吸附就称为化学吸附（或化学吸着）。为了使吸附得以进行，届时需要供一定能量，这时的化学吸附被称为活化吸附。

物理吸附和化学吸着的力具有本质上的不同，这两种吸附的区别是在吸附质和吸附剂相

互作用时放出的吸附热的量值上：

（1）物理吸附，其吸附热，一般与它们的凝聚热同一数量级，通常不大于每摩尔几千卡。化学吸着，其吸附热一般高得多，相当于化学键的能量，为10～10cal／mol。当然，在有些情况下，物理吸附热和化学吸着热没有多大差别时，但吸附的温度范围是这两种吸附过程不同的另一方面。

（2）在比吸附质沸点高得多的温度下物理吸附不会发生，而在这种温度下化学吸着往往是可能的。从活化能的情况来看，像凝聚一样，物理吸附不需要任何活化能，其吸附速度非常快，瞬时即可结束。其吸附速度几乎与温度无关。而化学吸着的速度在很宽范围内随着温度而变化，并与其他几种因素有着依赖关系，其中活化能就是一个重要因素。它的影响结果之一是，当需要的活化能相当大时，化学吸着即在低于某一极限温度下可以测量出的速度而停止。

（3）物理吸附和化学吸着二者在过程的特殊性上也不同。化学吸着有特殊性，例如，在-180℃下在铁催化剂上，一氧化碳可以被化学吸着，但氮和则不能被化学吸着，在450℃下，该催化剂的表面被化学吸着氮覆盖50％，氢的化学吸着却很低，而一氧化碳的化学吸着在这个温度下即等于零，而物理吸附，在合适的温度和压力下，任何吸附质的物理吸附可以程度大小不同地在所有的表面上进行。由此可见，我们可以认为物理吸附是没有特殊性的。

（4）吸附层数是区分两种吸附的一个重要特征。直到目前为止，我们没有见到有一层以上的化学吸着，任何物质的化学吸着均为单层。其原因是吸附质和吸附剂必须是直接接触，它们之间才能产生电子转移或共有而形成化学吸着键。而物理吸附可以形成多层，原因是物理吸附是物质分子之间的范德华引力作用的结果。

当吸附质与吸附剂的表面相接触的时候，究竟发生物理吸附还是化学吸着，这取决吸附剂表面的反应性、吸附质的性质、温度和压力等因素。例如活性炭，从0～1000℃的温度范围内氧都能被化学吸着。然而，在-200℃下氧的化学吸着甚微，而其物理吸附起着决定性的作用。