高起本表面課件

1、制作：陳紀(jì)岳制作：陳紀(jì)岳第五節(jié) 不溶性表面膜不溶性表面膜藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室表面活性物質(zhì)在低濃度時(shí)有較大正吸附可形成表面膜，不溶性表面活性物質(zhì)在低濃度時(shí)有較大正吸附可形成表面膜，不溶性物質(zhì)也可形成表面膜物質(zhì)也可形成表面膜 第五節(jié) 不溶性表面膜不溶性表面膜藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室一一. 表面壓概念表面壓概念定義：定義：表面壓表面壓 = 0 現(xiàn)象：現(xiàn)象： 線(xiàn)環(huán)線(xiàn)環(huán)演演示示小木棍小木棍 水水 油油演演示示油油油油表面能：油面取代水面，系統(tǒng)表面能：油面取代水面，系統(tǒng) G 表面張力：張力不平衡，引起移動(dòng)表面張力：張力不平衡，引起移動(dòng) 解釋?zhuān)航忉專(zhuān)?油油1)為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)為

2、經(jīng)驗(yàn)常數(shù) n1nkpmx1 線(xiàn)性式：線(xiàn)性式：pnkmxln1lnln 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室三三. 吸附等溫式吸附等溫式2. Langmuir等溫式等溫式單分子吸附模型單分子吸附模型假設(shè)：假設(shè)：吸附為單分子層吸附為單分子層氣體只在固體空白處吸附氣體只在固體空白處吸附 (2) 固體表面均勻固體表面均勻吸附時(shí)釋放熱相同吸附時(shí)釋放熱相同 (3) 被吸附分子之間無(wú)作用力被吸附分子之間無(wú)作用力分子離開(kāi)固體幾率相等分子離開(kāi)固體幾率相等 模型：模型：吸附吸附 k0解吸解吸 k1推導(dǎo)：推導(dǎo)： 為復(fù)蓋百分率為復(fù)蓋百分率 總面積總面積復(fù)蓋面積復(fù)蓋面積 吸附速度吸附速度= k0(1 ) p 解吸速

3、度解吸速度= k1 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室三三. 吸附等溫式吸附等溫式推導(dǎo)：推導(dǎo)： 為覆蓋百分率為覆蓋百分率 總總面面積積復(fù)復(fù)蓋蓋面面積積 吸附速度吸附速度= k0(1 ) p 解吸速度解吸速度= k1 平衡時(shí)平衡時(shí) k0(1 ) p = k1 k0p = (k0p + k1) pkkpk010 pkkpkk10101 bpbp 1 10kkb設(shè)設(shè) m為飽和吸附量，為飽和吸附量，Langmuir式式m 代入上式代入上式 則則bpbp 1m 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室三三. 吸附等溫式吸附等溫式2. Langmuir等溫式等溫式單分子吸附模型單分子吸附模型bpbp

4、 1mp很小時(shí)，很小時(shí)，1bp， = mbp = Kp pp很小很小p 很大很大線(xiàn)性關(guān)系式：線(xiàn)性關(guān)系式：bm1 斜斜率率m1 截距截距m1 斜率斜率bm1 截截距距特點(diǎn)：特點(diǎn)：p很大時(shí)，很大時(shí)，1bp， = m (1)mm1111pb (2) bppmm11 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室三三. 吸附等溫式吸附等溫式3. BET吸附等溫式吸附等溫式多分子層吸附模型多分子層吸附模型由由B.E.T三位科學(xué)家提出，可解釋三位科學(xué)家提出，可解釋IIV型曲線(xiàn)，該理論在型曲線(xiàn)，該理論在Langmuir基礎(chǔ)上，結(jié)合多分子層吸附進(jìn)行推導(dǎo)，最后結(jié)果基礎(chǔ)上，結(jié)合多分子層吸附進(jìn)行推導(dǎo)，最后結(jié)果 CVp/p

5、CVCp/pVp/pm111smss P/ps：相對(duì)壓力：相對(duì)壓力 Vm： 第一層飽和吸附量（第一層飽和吸附量（m3） V：吸附量（吸附量（m3） C：與吸附熱有關(guān)的常數(shù)與吸附熱有關(guān)的常數(shù) 式中，式中， CVCm1 斜率斜率CVm1 截截距距Vm用于計(jì)算吸附劑比表面積用于計(jì)算吸附劑比表面積 截距截距斜率斜率 1mV藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室三三. 吸附等溫式吸附等溫式3. BET吸附等溫式吸附等溫式多分子層吸附模型多分子層吸附模型式中，式中， CVCm1 斜率斜率CVm1 截截距距Vm用于計(jì)算吸附劑比表面積用于計(jì)算吸附劑比表面積 截距截距斜率斜率 1mV總表面總表面A = 第一層

6、飽和吸附總分子數(shù)第一層飽和吸附總分子數(shù) 分子截面積分子截面積 分分子子截截面面積積 RTpVLmm/RTLpVmAa 分分子子截截面面積積重重m藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室三三. 吸附等溫式吸附等溫式例例 0 C，1.876 103kg的某催化劑吸附丁烷，求其比表面積。的某催化劑吸附丁烷，求其比表面積。 已知，丁烷分子截面積已知，丁烷分子截面積= 44.6 1020 m2，0 C時(shí)，時(shí)，ps = 10.32 104 Pa。 3s3s107811014391 .p/p.p/pVp/p( r= 0.9999 n=6) 線(xiàn)性回歸：線(xiàn)性回歸： CVp/pCVCp/pVp/pmsmss111

7、 p(10-4Pa)0.7521.1931.6692.0882.3502.499V (106 m3)17.0920.6223.7426.0927.7728.30解解p/ps0.0730.1160.1120.2020.2280.242 m34.606.348.139.7210.6211.29 3101 ssp/pVp/p藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室三三. 吸附等溫式吸附等溫式例例 0 C，1.876 103kg的某催化劑吸附丁烷，求其比表面積。的某催化劑吸附丁烷，求其比表面積。 已知，丁烷分子截面積已知，丁烷分子截面積= 44.6 1020 m2，0 C時(shí)，時(shí)，ps = 10.32

8、104 Pa。 33107811014391 .p/p.p/pVp/psss截距截距斜率斜率 1mV 31078. 114.391 =24.40 106m3m/RTLpVmAa 分分子子截截面面積積重重m32062310876. 1/106 .44273314. 81013251040.2410023. 6 = 1.553 105 m2 kg1 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室第八節(jié) 固體在溶液中的吸附固體在溶液中的吸附藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室第八節(jié) 固體在溶液中的吸附固體在溶液中的吸附固體在溶液中吸附情況比較復(fù)雜，不僅吸附溶質(zhì)，還吸附溶劑，固體在溶液中吸附情況比較復(fù)雜

9、，不僅吸附溶質(zhì)，還吸附溶劑，且固體，溶質(zhì)，溶劑三者之間相互作用，因而理論上處理較困且固體，溶質(zhì)，溶劑三者之間相互作用，因而理論上處理較困難。難。 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室一一. 表觀吸附量表觀吸附量概念：概念：取定量吸附劑取定量吸附劑m，加到體積為，加到體積為V濃度為濃度為c0 的溶液中，充分振的溶液中，充分振蕩，吸附平衡后，過(guò)濾，測(cè)得濃度為蕩，吸附平衡后，過(guò)濾，測(cè)得濃度為c，則表觀吸附量，則表觀吸附量 mccVmx 0表表觀觀mol kg1 理解：理解：吸附后的摩爾數(shù)吸附后的摩爾數(shù)x不是指覆蓋在固體表面的絕對(duì)值，而不是指覆蓋在固體表面的絕對(duì)值，而是與體相比較，多于體相的是與體

10、相比較，多于體相的mol 數(shù)，可正，可負(fù)，或零數(shù)，可正，可負(fù)，或零 溶質(zhì)溶質(zhì)溶劑溶劑零吸附零吸附正吸附正吸附負(fù)吸附負(fù)吸附藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室二二. 吸附等溫線(xiàn)吸附等溫線(xiàn)由實(shí)驗(yàn)得到的表觀吸附等溫線(xiàn)，從由實(shí)驗(yàn)得到的表觀吸附等溫線(xiàn)，從0 1（摩爾分?jǐn)?shù)）濃度（摩爾分?jǐn)?shù)）濃度范圍內(nèi)有兩種情況范圍內(nèi)有兩種情況 情況情況1： 低濃度時(shí)，低濃度時(shí)，c ， ，隨濃度增加，隨濃度增加，(c0c) 差值差值 ，最，最后后x=1時(shí)，差值時(shí)，差值=0， =0 情況情況2： 在高濃度區(qū)，吸附溶劑較多，出現(xiàn)負(fù)吸附在高濃度區(qū)，吸附溶劑較多，出現(xiàn)負(fù)吸附 稀溶液：稀溶液：通常我們只注意稀溶液，曲線(xiàn)類(lèi)似于固氣吸附的通常我們只注意稀溶液，曲線(xiàn)類(lèi)似于固氣吸附的型曲線(xiàn)型曲線(xiàn) x =1情況情況1x =1情況情況2c稀溶液稀溶液藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院