Фізична адсорбція – обернена, хімічна – не обернена.

При підвищенні температури фізична адсорбція перетворюється у хімічну адсорбцію. Схематично адсорбцію газу на поверхні твердого тіла при постійному тиску та переходу від фізичної адсорбції до хемосорбції можна представити згідно схеми (рис4.9), яка відображає залежність кількості адсорбованого газу на поверхні твердого тіла при постійному тиску від температури.

При низьких температурах ізобара 1 описує фізичну адсорбцію, при якій кількість газу із ростом температури зменшується. При подальшому збільшенні температури кількість адсорбованого газу збільшується по кривій 2, що відбувається внаслідок початку хемосорбції. Потім поверхня заповнюється адсорбатом і кількість поглиненого газу знову починає знижуватись (крива 3). Адсорбція в області 1 зворотна, а в області 2 незворотна, й при охолодженні процес переходе з області 3 у область 4.

Перехід від фізичної до хімічної адсорбції можна показати на основній схематичній діаграмі потенційної енергії системи, що розглядається (рис.4.10). Популярний опис процесів адсорбції – десорбції було запропоновано Леонардом- Джонсом.

Для здійснення хемосорбції на реальній поверхні потребується витрата енергії на активацію цієї поверхні.

 

Рис. 4.9. Зміна кількості адсорбованого шару при постійному тиску від температурі.

 

По мірі того, як молекула наближається до поверхні, вона зазнає спочатку дію фізичних сил притягання, які дійсні на великих відстанях, ніж сили хімічного зв’язку. Таким чином, зміна енергії молекули (атома) відповідає кривій f на рис. 4.10. Точка М_f на рис. 4.10 відповідає положенню стабільної рівноваги молекул з енергією фізичних зв’язків.

 

 

Рис. 4.10. Характер зміни потенційної енергії атому для фізичної та хімічної адсорбції в залежності від відстані r від атома до поверхні твердого тіла

 

Можливість хемосорбції визначається спроможністю молекул досягнути точки Р, в якій можливий перехід до хімічної адсорбції. Для цього молекула повинна подолати енергетичний бар’єр Е_а. При цьому реалізується енергетичний активаційний процес.

Точка М_х відповідає положенню стабільної рівнодії атомів з енергією хімічного зв’язку. Таким чином, для переходу від фізичної до хімічної адсорбції, треба подолати енергію активації Е_а, у цьому полягає акт активації.

 

Наступним етапом процесу поглинання є абсорбція, яка характеризується переходом хемосорбованих молекул газу у кристалічну гратку твердого тіла. Адсорбуються чи розчиняються легше всього хемосорбовані атоми, які знаходяться на мінімальній відстані від твердого тіла.

Таким чином, процес сорбції протікає в наступному порядку: фізична адсорбція, хемосорбція, абсорбція.

Рівноважний стан процесу абсорбції визначається розчинністю газів в твердих тілах. Сам процес розчинення газів здійснюється за рахунок дифузії, з якою також зв’язані дуже важливі процеси газовиділення та газопроникності. Конденсацію газу можна розглядати як часний випадок адсорбції речовини на самому собі.