化學(xué)吸附是吸附質(zhì)分子與固體表面原子(或分子)發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移、交換或共有,形成吸附化學(xué)鍵的吸附。由于固體表面存在不均勻力場,表面上的原子往往還有剩余的成鍵能力,當(dāng)氣體分子碰撞到固體表面上時便與表面原子間發(fā)生電子的交換、轉(zhuǎn)移或共有,形成吸附化學(xué)鍵的吸附作用。
化學(xué)吸附是物質(zhì)表面研究領(lǐng)域中一個非常重要的分支,它在催化(尤其是異相催化)、腐蝕、電解、晶體學(xué)、金屬學(xué)及冶金學(xué)等諸多方面都有著重要的應(yīng)用。人們對化學(xué)吸附的研究也是較早的,但是早期的研究由于實驗條件的限制,只能停留在較為基礎(chǔ)的研究水平上。又因理論得不到實驗的證實,使得早期的化學(xué)吸附研究發(fā)展很慢。20世紀(jì)60年代以后,由于固體物理學(xué)的發(fā)展和成熟以及各種電測技術(shù)、高真空技術(shù)及與之相關(guān)的表面及薄膜制各技術(shù)的迅速發(fā)展,各種能譜僅、質(zhì)譜儀、衍射儀和顯微技術(shù)不斷出現(xiàn)并日臻完善,使得人們有條件從原子、分子水平去探究化學(xué)吸附現(xiàn)象。從而,使得化學(xué)吸附的研究得到迅速的發(fā)展,即在理論上,建立了一系列的模型;在實驗上,獲得了大量的實驗數(shù)據(jù)
化學(xué)吸附的特點:
化學(xué)吸附的主要特點是:僅發(fā)生單分子層吸附;吸附熱與化學(xué)反應(yīng)熱相當(dāng);有選擇性;大多為不可逆吸附;吸附層能在較高溫度下保持穩(wěn)定等?;瘜W(xué)吸附又可分為需要活化能的活化吸附(activatedadsorption)和不需活化能的非活化吸附(non-activatedadsorption),前者吸附速度較慢,后者則較快。
化學(xué)吸附是多相催化反應(yīng)的重要步驟。研究化學(xué)吸附對了解多相催化反應(yīng)機理,實現(xiàn)催化反應(yīng)工業(yè)化有重要意義。吸附特點與物理吸附相比,化學(xué)吸附主要有以下特點:①吸附所涉及的力與化學(xué)鍵力相當(dāng),比范德華力強得多。②吸附熱近似等于反應(yīng)熱。③吸附是單分子層的。因此可用朗繆爾等溫式描述,有時也可用弗羅因德利希公式描述。④有選擇性。⑤對溫度和壓力具有不可逆性。另外,化學(xué)吸附還常常需要活化能。確定一種吸附是否是化學(xué)吸附,主要根據(jù)吸附熱和不可逆性。