物理吸着、化学吸着とその特徴

はじめに

この記事では、物理吸着とその特性に関連する重要な概念を解明します。物理吸着とその属性を紹介しました。気体分子と固体および液体表面との物理的結合は、物理吸収または物理吸着として知られています。

この記事は、物理吸着の基本とその特性、窒素の物理吸着と化学吸着の違い、および窒素の物理吸着を理解して、すべての教科書の質問を解決するのにも役立ちます.

物理吸着

物理吸着は、気体分子が低温で固体および液体表面と物理的に結合することです。物理吸着は吸着の一種です。吸着とは、固体表面が気体と液体の分子を薄膜として保持することです。前者は物理的、後者は化学的です。物理的な力で結合する場合を物理吸着、化学的な力で結合する場合を化学吸着と呼びます。物理吸着は、化学吸着と比較して弱い結合です。

例によって物理吸着を理解しましょう。木片と炭酸カルシウムがあり、炭酸カルシウムの粉末を木につけたとします。ここで、木材と炭酸カルシウムの結合は物理吸着と呼ばれます。

物理吸着の特徴

物理吸着の意味について説明しました。多くの特徴があります。いくつかの重要な特徴を以下に示します:-

• 物理吸着では、引力が弱い
• 物理吸着の表面エネルギーは小さくなります。これが弱い結合を作る理由です
• 物理吸着では、気体分子が液体または固体表面に不均一に広がり、複数の層を形成するため、複数の層が存在します
• 結合力が弱いため物理吸着で脱​​着が容易
• 熱を加えると、物理吸着の強度が低下します
• これは、熱により表面とガス分子が振動し始め、結合が弱くなるためです

化学吸着

吸着剤と吸着質の間で起こる化学反応は、化学吸着として知られています。化学吸着の過程では、電子の共有と移動が両者 (吸着剤と吸着質) の間で行われます。このプロセスは、温度が高いまたは上昇したときに発生し、発熱プロセスとも呼ばれます。

化学吸着プロセスの性質は特定のものです。化学吸着プロセスでは、吸収剤と吸収物が化学結合を介して結合され、これらの結合の性質はイオン結合または共有結合です。化学吸着過程では、活性化エネルギーが高く、温度も高い。このプロセスに関する興味深い事実の 1 つは、それが元に戻せないことです。しかし、わずかな圧力の変化には影響されません。したがって、このプロセスは高温で発生します。

化学吸着の例は、巨視的な現象である腐食です。

窒素の化学吸着 – フラッシュ脱離質量分析法を使用して、多結晶タングステン フィラメントへの窒素と窒素酸化物の化学吸着を調べました。タングステン上の窒素と窒素酸化物の飽和被覆率は、それぞれ 1.9 x 1014 分子/cm2 と 8.8 x 1014 分子/cm2 です。タングステンの飽和被覆率は、レニウムの飽和被覆率と比較すると、ほぼ 1.7 倍です。窒素酸化物の付着確率は、他のガスに比べて高くなります。

物理吸着と化学吸着の違い

吸収の程度に影響する要因

• 吸収剤と吸着剤の性質

通常、CO2、NH3、Cl2 などのガスは容易に液化し、元素ガスである H2、O2、N2、He などのガスよりもはるかに多く吸収されます。

フラー土や木炭などの細かく粉末化された多孔質の固体は、非多孔質の硬質材料よりも多くを吸収します。この特性のために、粉状の木炭が防毒マスクに使用されます。

• 吸着剤の表面積

吸着剤の表面積は、吸着の程度に直接関係します。吸着剤の表面積が大きいほど、吸着の程度が大きくなります。粒子サイズは、粉末固体吸着剤の表面積を決定します。粒子サイズが小さいほど、表面積は大きくなります。

• 吸着ガスに対する圧力の影響

吸着ガスの圧力の上昇は、吸着の程度を上昇させる。低温では、吸着の程度は圧力とともに急速に上昇します。

• 温度の影響

ルシャトリエの原理によると、吸着量は温度の上昇とともに低下します。

結論

この記事では、固体または液体表面によるガスまたは溶質の収着現象である物質移動プロセスとして定義できる吸着を研究しました。吸着には2種類あります。 1つは物理吸着で、気体分子が低温で固体および液体表面と物理的に結合します。もう 1 つは化学吸着で、高温で吸着剤と吸着質の間に化学結合が形成されます。両方の結合は、性質と形成において対照的ですが、化学的に重要です.