气态、凝聚态之间的转化,除了相变和化学变化之外,气体在固体表面上的吸附、脱附现象尤为重要。
在多相体系中,一种物质把它周围的另一种物质集中在相界面上或内部的现象,统称为“收附(Sorption)”现象。用来收附它物的物质称为“收附剂”。收附剂可以是凝聚态,也可以是气态。固体对气体的收附可以分为“吸附”与“吸收”。在固体整个体积内进行的吸气过程称为“吸收”。气体仅仅附着于固体表面上的现象称为“吸附”。根据固体对气体分子的吸附力不同,又可分为“物理吸附”和“化学吸附”。吸附别的物质的固体叫“吸附剂”,被吸附的物质叫“吸附质”。
固体表面之所以具有吸附能力,是由于固体表面分子的特殊状态引起的。在固体内部,每一个分子与周围分子之间的吸引力各向均等。但是,在固体表面上,分子在各个方向上受到的吸引力不相同,因为在它周围,吸引它的分子处于不同的相中。引力的不平衡使固体表面附近形成了力场,气体分子落进固体表面力场范围内,就会被吸引而形成气体的吸附层。
物理吸附是气体分子靠范德瓦尔斯力吸附在固体吸附剂上。由于范德瓦尔斯力较弱,被物理吸附的分子和表面的化学性质都保持不变,接近于原来气体中的分子状态。化学吸附的作用力与化合物中原子之间的作用力相似,比范德瓦尔斯力强,作用距离也较短,吸附后气体分子与固体表面原子之间形成吸附化学键,与原来气体中的分子相比,由于吸附键的强烈影响,其结构变化较大,状态也更为活跃。