① 怎样判断物理或化学吸附
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。物理吸附的特征是吸附物质不发生任何化学反应,吸附过程进行得极快,参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。
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。化学吸附放出的吸附热比物理吸附所放出的吸附热要大得多,达到化学反应热这样的数量级。而物理吸附放出的吸附热通常与气体的液化热相近。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。人们还发现,同一种物质,在低温时,它在吸附剂上进行的是物理吸附,随着温度升高到一定程度,就开始发生化学变化转为化学吸附,有时两种吸附会同时发生。化学吸附在催化作用过程中占有很重要的地位。
可以按照上表的区别来区分是什么类型的吸附
② 通过物理吸附测定比表面的原则是什么
常用的吸附气体是氮气,它已经成为比表面分析的标准吸附物质。这是因为高纯度的氮气很容易得到;另外,液氮作为最合适的冷却剂也很容易得到;其三,氮气与大多数固体表面相互作用的强度比较大;最后,氮气分子在77.35K时的截面面积为0.162nm2,这个在BET计算中必须用到的数值已经被广泛接受。
在传统的容量法技术中,小于整数的相对压力是通过造成部分真空条件来实现的。在已知的固定体积里,用精确的高精度压力传感器监控因吸附过程引起的压力变化情况。需要测得在不同相对
压力下一系列的气体吸附量。通常,测定仪器在相对压力范围0.025和0.30之间至少采集3个数据点。实验测定的数据以成对数值的方式进行记录:以在标准温度和压力(STP)下的体积(VSTP)表示气体吸附量,其对应的是相对压力(P/Po)。根据这些数据绘制的图就称为吸附等温线。