物化下固體表面固液

1、2022/7/25作業(yè)（第四版）第十章 13，14第五版 第十章 9，10預(yù)習(xí)： 第十一章 2022/7/2510-0 基本概念及術(shù)語10-1 表面張力10-2 彎曲表面下的附加壓力10-3 固體表面10-4 液固界面10-5 溶液表面目 錄2022/7/25 以上所討論的諸現(xiàn)象是一類表面現(xiàn)象，即由表面張力引起的Curved surface phenomena。以下幾節(jié)主要討論具有巨大表面系統(tǒng)的熱力學(xué)不穩(wěn)定性，這類系統(tǒng)將自動(dòng)降低AA：如液滴呈球形，液面呈平面：主要通過自發(fā)改變表面結(jié)構(gòu)A2022/7/25103 固體表面 (Solid surface)一、固體表面的吸附現(xiàn)象 (Adsorptio

2、n)gs 固體是如何自動(dòng)降低表面能的：從外部空間捕獲氣體分子(吸附)吸附實(shí)例：防毒面具、催化、 分子篩 吸附劑和吸附質(zhì) (Adsorbent and adsorbate):sadsorbent，gadsorbate2022/7/25 吸附平衡 (Adsorption equilibrium)gsr吸r脫吸附量和吸附等溫曲線 (Adsorption amount and adsorption isotherms)：定義：達(dá)吸附平衡時(shí)，單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的吸附質(zhì)的數(shù)量(標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，n，m)。2022/7/25對(duì)指定的s-g： f(T, p)ppp在一定溫度下： f(p) adsorpti

3、on isothermspp 固體在溶液中的吸附現(xiàn)象2022/7/25二、Langmuir吸附理論1. Langmuir理論：?jiǎn)畏肿訉游嚼碚?認(rèn)為gs分子碰撞是吸附的先決條件(1916年)。假定：(1) 吸附是單分子層的； (2) 固體表面的吸附作用均勻； (3) 被吸附的分子之間無橫向相互作用。 (4) 吸附平衡是動(dòng)態(tài)平衡2022/7/252. 吸附方程B(g) + A AB吸附脫附p1-(表面覆蓋率)k吸只與T有關(guān)k脫只與T有關(guān)吸附平衡時(shí) r吸 r脫2022/7/25寫作：Langmuir isothermal equation(1) b：吸附系數(shù)，b = k吸/ k脫，只與T有關(guān)意義：

4、吸附平衡常數(shù)，是吸附平衡位置的標(biāo) 志，代表固體表面對(duì)氣體的吸附程度。2022/7/25(2) Langmuir方程的其他形式： / max ( max ：飽和吸附量， 1時(shí)的吸附量) 若V：吸附體積 (標(biāo)準(zhǔn)狀況) Vmax：飽和吸附體積，即固體表面被一層氣體分子覆蓋時(shí)所需氣體的(標(biāo)準(zhǔn)狀況下的)體積。則2022/7/25orp/V p 呈直線，b和Vmax2022/7/25例1 0時(shí)，CO在2.964g木炭上吸附的平衡壓力p與吸附氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況體積V有下列數(shù)據(jù)p/104Pa0.972.404.127.2011.76V/cm37.516.525.138.152.3(1) 試用圖解法求朗格謬爾公式中常

5、數(shù)Vm和b;(2) 求CO壓力為5.33104 Pa時(shí)，1g木炭吸附的CO標(biāo)準(zhǔn)狀況體積。解：朗格謬爾吸附等溫式 (1)以(p/V)對(duì)p作圖，得一直線，其 斜率= 1/Vm, 截距=1/(bVm) 2022/7/25p/104Pa0.972.404.127.2011.76(p/V)/Pacm-3129314551641189022491/Vm =8.78 10-3 cm-3, 1/(bVm) =1.24103 Pa cm-3故Vm =114 cm3, b= 7.0810-6 Pa-1將題給數(shù)據(jù)整理后列表如下:p/Vp斜率截距2022/7/25(2) 求CO壓力為5.33104 Pa時(shí)，1g木炭吸

6、附的CO標(biāo)準(zhǔn)狀況體積。 從圖上查出，當(dāng)pCO = 5.33104 Pa時(shí)，p/V=1707Pa cm-32.964g木炭吸附的CO標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為：V= 5.33104 /1707=31.22cm31g木炭吸附的CO標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為：V/m=31.22/2.964=10.5cm32022/7/25(3) Langmuir吸附理論的評(píng)價(jià)：pmax(Vmax)(V)類型(4) Langmuir混合吸附方程：2022/7/25三、BET吸附理論觀點(diǎn)：(1938年提出) 接受Langmuir的假定(2)和(3)，但認(rèn)為吸附是多分子層的。BET isothermal equation(1) 各量意義： pv

7、：吸附質(zhì)的蒸氣壓C：與吸附過程熱效應(yīng)有關(guān)的常數(shù)其他：同前2022/7/25(2) 適用條件：(3) 用途：是求固體比表面Am的最好方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：p1 p2 p3 V1 V2 V3 單層飽和吸附體積2022/7/25(i) 由Vmax求分子大小(若Am已知，即A已知) ：Vmax N A分子 d分子(ii) 由Vmax求Am(若d分子已知，即A分子已知) ：Vmax N A Am四、Freundlich吸附方程： 自學(xué)2022/7/25五、吸附熱力學(xué)：1. 吸附過程一般為放熱過程： S 0 (分子幾乎失去平動(dòng)) H = G+TS 0 G 90o 稱不潤(rùn)濕 90o 稱潤(rùn)濕 = 0o 稱完全潤(rùn)濕 鋪

8、展2022/7/25二、液體在固體表面上的鋪展AsG不鋪展鋪展 鋪展的定義：鋪展過程：一個(gè)表面(s-g)消失，兩個(gè)新 界面(l-g 和s-l)形成(Spread of liquid on solid surface)2022/7/25若G 0，則鋪展若G0，則不鋪展 G l-g A + s-l A s-g A即 G/m2 l-g + s-l s-g90 不潤(rùn)濕，沾濕，該固體則稱為憎液（水）性固體，如：石蠟、石墨=180：完全不潤(rùn)濕)()()(cosglslgs-=q2022/7/25105 溶液表面 液體自動(dòng)降低表面能純液體：AA：通過自發(fā)改變表面情況( sln的與濃度有關(guān))溶液一、溶液的表面張力和表面吸附現(xiàn)象 (Surface tension of s