界面化學(xué)第七章課件

第七章氣體在固體

表面上的吸附一、固體表面的特點(diǎn)固體表面的粗糙性固體表面的不完整性固體表面的不均勻性具體表現(xiàn)？特點(diǎn)具體表現(xiàn)：固體表面經(jīng)放大后，表面出凸凹不平；幾乎所有晶體及其表面都會(huì)因?yàn)槎喾N原因呈現(xiàn)不完整性。不完整性主要有距離相同的不同表面對吸附分子的作用能不同表面點(diǎn)缺陷非化學(xué)比位錯(cuò)二、固體的表面能1.使固體新表面上的分子（或原子）維持在未形成新表面前的位置上，單位長度受到的力稱為表面應(yīng)力，或稱為拉伸應(yīng)力。2.固體的表面張力是新產(chǎn)生的兩個(gè)固體表面的表面應(yīng)力的平均值。3.表面張力與表面能在一定溫度壓力下形成固體表面面積為A時(shí)，體系的吉布斯函數(shù)增量為d(AGs),它等于反抗表面張力所需的可逆功。固體表面張力包括兩部分：表面能的貢獻(xiàn)由表面積的變化而引起表面能改變的貢獻(xiàn)

固體的表面張力和表面能通常是不相等的，而液體則是相等的。三、固體表面作用物質(zhì)和固體接觸之后，可發(fā)生以下過程化學(xué)反應(yīng)吸收吸附如氣體水與CuSO4可以化合成CuSO4·3H2O等。如氣體H2與固體Pd接觸后，被吸收，實(shí)質(zhì)就是溶解吸附是表面效應(yīng)，吸附之后，固體內(nèi)部不發(fā)生變化吸著：有時(shí)這此過程不易區(qū)分，吸附的氣體分子可能會(huì)擴(kuò)散到固體相中，這種情況籠統(tǒng)地稱為吸著。四、吸附平衡和吸附量在溫度和吸附質(zhì)的分壓恒定的條件下，當(dāng)吸附速率與脫吸附速率相等時(shí)，即單位時(shí)間內(nèi)被吸附到固體表面上的量與脫吸附回到氣相的量相等時(shí)，達(dá)到吸附平衡。此時(shí)固體表面上的吸附量不再隨時(shí)間而變，達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)單位質(zhì)量的吸附量所吸附氣體的物質(zhì)的量，稱為吸附量，以a表示。影響吸附量的因素有吸附劑和吸附質(zhì)的本性溫度達(dá)到吸附平衡時(shí)吸附質(zhì)的分壓吸附量的測定方法容量法和重量法常壓流動(dòng)法和色譜法（連續(xù)流動(dòng)色譜法、雙氣路色譜法、迎頭色譜法）動(dòng)態(tài)法靜態(tài)法五、吸附曲線吸附曲線是反映吸附量a和溫度T和吸附平衡分壓p三者之間關(guān)系的曲線。123吸附等壓線吸附等溫線吸附等量線1.吸附等壓線物理吸附化學(xué)吸附123p1>p2>p3物理吸附等壓H2在Ni上的吸附等壓aaTT2.物理吸附等量線231TpV1>V2>V33.吸附等溫線吸附等溫線是在溫度定時(shí)，吸附量與吸附質(zhì)平衡分壓的關(guān)系，大致有5種類型。a01P/P0Ⅰ類型一般是單分子層吸附，又稱L型。如氨在炭上的吸附，氯乙烷在炭上的吸附等Ⅰ類型稱為S型吸附等溫線，是常見的物理吸附等溫線。出現(xiàn)拐點(diǎn)。a01P/P0ⅡⅡ類型不多見。如低溫下溴在硅膠上的吸附、氮在冰上的吸附。a01P/P0ⅢⅢ類型如水或乙醇在硅膠上的吸附a01P/P0ⅣⅣ類型如水在活性炭上的吸附。在低壓下就形成多分子層吸附，隨壓力增加產(chǎn)生毛細(xì)凝結(jié)。a01P/P0ⅤⅤ4.吸附等溫式基本假設(shè)體在固體表面上的吸附是單分子層的被吸附的分子間無相互作用力吸附劑表面是均勻的吸附平衡是動(dòng)態(tài)平衡Langmuir吸附等溫式Langmuir吸附等溫式適用于第1類等溫線VmpVn和k是經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，n一般大于1.Freundlich吸附等溫式基本假設(shè)吸附可以是多分子層的固體表面是均勻的除第一層外，其余各層的吸附熱等于吸附質(zhì)的液化熱各吸附層中，吸附質(zhì)在同一層上無相互作用BET吸附等溫式該式又稱為二常數(shù)公式。常數(shù)是Vm和C。BET理論能夠成功地解釋吸附等溫線中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種類型。六、影響氣固界面吸附的因素1.溫度氣體吸附是放熱過程，溫度升高時(shí)，吸附量是減小的。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)需要確定最適宜的溫度，并不是越低越好。在物理吸附中，要有明顯的吸附作用，一般溫度控制在氣體的沸點(diǎn)附近。2.壓力無論是物理吸附還是化學(xué)吸附，增加吸附質(zhì)平衡分壓，吸附速率和吸附量都是增加的。3.多孔性吸附劑的孔結(jié)構(gòu)孔隙大小不但影響吸附速率，還直接影響吸附量的大小4.吸附劑和吸附質(zhì)的性質(zhì)遵循相似相吸的規(guī)則吸附質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，沸點(diǎn)越高，被吸附的能力越強(qiáng)酸