物理吸着と化学吸着の違い（ファンデルワールス力・化学結合・吸着熱）

物理吸着と化学吸着は「くっつく力」で分かれる

吸着には2つのタイプがあり、見分ける鍵はくっつける力の種類です。

物理吸着は、分子どうしがゆるく引き合うファンデルワールス力によるものです。

力が弱いため、物理吸着でついた分子は比較的かんたんに表面から離れます（可逆的）。温度を上げたり圧力を下げたりすると脱離します。

一方の化学吸着は、表面の原子と被吸着物質が電子をやりとりして結びつく化学結合によるものです。

結合が強いため、化学吸着でついた分子は離れにくく（不可逆的）、もとに戻すには大きなエネルギーが要ります。

活性炭などの吸着剤で気体を取り除く操作をガス吸着といい、ここで主役になるのは弱い力でつく物理吸着です。

同じく気体を取り除く方法でも、液に溶かし込むガス吸収は別のしくみで、表面にくっつける吸着とは区別します。

物理吸着と化学吸着のちがいを項目で比べる

主な項目を並べて対比します。

吸着熱はくっつく力の強さを映します。化学結合でつく化学吸着のほうが、発生する熱が大きくなります。

なぜ吸着は低温が有利なのか

吸着は熱を出す発熱過程です。

熱を出す反応は、温度を下げるほど進む向きにかたよります。

吸着は発熱過程なので、温度が低いほど吸着が進みやすく有利です。

これは物理吸着でとくにはっきり表れ、温度を上げると脱離（脱着）が進みます。

化学吸着は化学結合をつくるために活性化エネルギーを要するので、ある程度の温度が必要なこともあります。

大気有害物質特論・ダイオキシン類特論での問われ方

吸着の力の種類や、温度との関係を入れ替える正誤問題が定番です。

令和5年度の大気有害物質特論 問4では、シリカゲルの吸着力がファンデルワールス力によること、吸着剤表面での化学反応を伴う吸着を化学吸着と呼ぶことが問われました。

令和7年度のダイオキシン類特論 問6では、ファンデルワールス力などの比較的弱い力による吸着を物理吸着と呼ぶ、と整理されています。

令和3年度や令和4年度のダイオキシン類特論では、「吸着は吸熱反応なので高温が有利」とする記述が誤りとして出されました。吸着は発熱過程で、低温が有利です。

ダイオキシン類は疎水性が著しく強いため、疎水性の活性炭の表面に物理吸着しやすい、という形でも問われます。

理解度チェック

まとめ

物理吸着はファンデルワールス力（弱い力）で可逆・脱離しやすく、化学吸着は化学結合（強い力）で不可逆・脱離しにくいのが違いです。「吸着は発熱過程なので低温が有利」「物理吸着＝弱い力で離れやすい／化学吸着＝化学結合で離れにくい」の2点を押さえれば、吸着のしくみを問う問題は取りきれます。