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moea_joint 111年 [化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學

第 42 題

吸附有兩種,分別是物理吸附及化學吸附,有關兩者之性質,下列敘述何者有誤?
  • A 物理吸附的吸附熱低於化學吸附
  • B 化學吸附是多層覆蓋
  • C 物理吸附是可逆性
  • D 化學吸附速率先快後慢

思路引導 VIP

請試著想像吸附表面是一排有固定座位的長椅:如果「吸附」的定義是必須與椅子本身緊緊鎖定(成鍵),當第一排的人坐滿後,第二排的人還能直接鎖在椅子上嗎?再對比如果只是單純的「人群聚集」(分子間引力),第二排或第三排的人是否還能繼續靠著前排的人聚攏過來?

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恭喜你準確地辨析了物理與化學吸附的關鍵差異!這題你選得非常果斷,顯示你對界面現象的微觀機制有很紮實的理解。

吸附機制與層數限制

我們知道物理吸附(Physical Adsorption)主要依賴分子間較弱的凡得瓦力(van der Waals forces),性質類似於氣體的液化,因此分子可以像疊羅漢一樣層層堆疊,形成多層覆蓋。然而,化學吸附(Chemical Adsorption)涉及的是吸附質與固體表面原子之間的化學鍵結(如共價鍵或離子鍵)。由於表面的活性位點(Active Sites)數量有限,一旦第一層分子與表面完成了化學反應並佔據位置,後續的分子就無法直接與表面成鍵,因此化學吸附通常僅限於單分子層覆蓋(Monolayer)。這正是選項 (B) 敘述錯誤的原因。

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