物理吸附與化學吸附的主要差異

在材料吸附的相關應用中，雖然吸附劑的吸附能力，是評估吸附劑適用程度的一項重要指標。但並不是絕對的，因爲在不同的應用中，因爲使用環境條件的差異，以及功能上的要求，需要在不同的特性指標上做一些取捨。比方說，在環保的相關應用上，若是吸附劑只能一次性使用，即使吸附能力再好，卻產生大量的吸附劑廢物，這樣一來不但一點都不環保，反而造成環境更大的負擔，在這類的應用中，能夠重複使用的吸附劑，將會更受歡迎。
先前在《材料吸附科學的相關簡介》一文當中，我們已經對物理吸附與化學吸附有了基本的認識，本文則是針對兩種吸附原理在各方面的差異，分門別類一一介紹。

物理吸附特性

低吸附焓：吸附劑和被吸附物分子之間的吸引力(凡得瓦力)較弱，因此莫耳吸附焓低(mole enthalpy of adsorption)。

可逆性：物理吸附過程通常是可逆的，因此可以迅速達到平衡：
固體 + 氣體 <==> 氣體/固體 + 熱
當我們增加壓力（或減少體積）時，平衡正向移動，即吸附增加。更多的氣體被吸附。反之，可以降低壓力來移除氣體。

溫度的影響：由於吸附過程是放熱的，因此物理吸附在低溫下很容易發生。根據勒沙特列原理 (Le-Chatelier’s Principle)，吸附劑的吸附能力，會隨著溫度的升高而降低。因爲在高溫環境，氣體分子的動能增加，更溶液離開吸附劑表面。

缺乏選擇性：物理吸附在本質上沒有選擇性，也就是所有氣體，都能以相同的程度，吸附在所有固體吸附劑。這是因爲吸附劑表面的凡得瓦力，對特定氣體沒有任何偏好。

被吸附物的性質：容易液化的氣體（即具有較高臨界溫度）很容易被吸附，因爲凡得瓦力在臨界溫度附近會更強。

被吸附物狀態：在物理吸附中，吸附劑上的被吸附物的狀態，與吸附前的相同不變。

化學吸附特性

高吸附焓：吸附劑和被吸附物，其分子之間的吸引力是強化學鍵，因此莫耳吸附焓很高。

不可逆轉：化學吸附涉及化合物的形成，過程不可逆。

溫度的影響：化學吸附能力，一開始會隨著溫度的升高而增加，達到一定程度後，有規律地降低。通過物理吸附在低溫下吸附的氣體， 有可能在高溫下變爲化學吸附。

高選擇性：化學吸附涉及被吸附物分子，與吸附劑表面之間形成化學鍵。因此，它具有很高的選擇性。化學吸附取決於氣體和吸附劑的化學性質。例如：氧通過氧化物的形成，吸附在金屬上，氫通過氫化物的形成，被過渡金屬吸附。

被吸附物的狀況：由於在這種吸附中，被吸附物會發生化學反應，因此，吸附之後，被吸附物的狀態，可能因此改變。

物理吸附與化學吸附比較

下表可快速比較出物理吸附跟化學吸附的差異：

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