物化下固体表面固液

1、2022/7/25作业（第四版）第十章 13，14第五版 第十章 9，10预习： 第十一章 2022/7/2510-0 基本概念及术语10-1 表面张力10-2 弯曲表面下的附加压力10-3 固体表面10-4 液固界面10-5 溶液表面目 录2022/7/25 以上所讨论的诸现象是一类表面现象，即由表面张力引起的Curved surface phenomena。以下几节主要讨论具有巨大表面系统的热力学不稳定性，这类系统将自动降低AA：如液滴呈球形，液面呈平面：主要通过自发改变表面结构A2022/7/25103 固体表面 (Solid surface)一、固体表面的吸附现象 (Adsorptio

2、n)gs 固体是如何自动降低表面能的：从外部空间捕获气体分子(吸附)吸附实例：防毒面具、催化、 分子筛 吸附剂和吸附质 (Adsorbent and adsorbate):sadsorbent，gadsorbate2022/7/25 吸附平衡 (Adsorption equilibrium)gsr吸r脱吸附量和吸附等温曲线 (Adsorption amount and adsorption isotherms)：定义：达吸附平衡时，单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的数量(标准状况下的体积，n，m)。2022/7/25对指定的s-g： f(T, p)ppp在一定温度下： f(p) adsorpti

3、on isothermspp 固体在溶液中的吸附现象2022/7/25二、Langmuir吸附理论1. Langmuir理论：单分子层吸附理论 认为gs分子碰撞是吸附的先决条件(1916年)。假定：(1) 吸附是单分子层的； (2) 固体表面的吸附作用均匀； (3) 被吸附的分子之间无横向相互作用。 (4) 吸附平衡是动态平衡2022/7/252. 吸附方程B(g) + A AB吸附脱附p1-(表面覆盖率)k吸只与T有关k脱只与T有关吸附平衡时 r吸 r脱2022/7/25写作：Langmuir isothermal equation(1) b：吸附系数，b = k吸/ k脱，只与T有关意义：

4、吸附平衡常数，是吸附平衡位置的标 志，代表固体表面对气体的吸附程度。2022/7/25(2) Langmuir方程的其他形式： / max ( max ：饱和吸附量， 1时的吸附量) 若V：吸附体积 (标准状况) Vmax：饱和吸附体积，即固体表面被一层气体分子覆盖时所需气体的(标准状况下的)体积。则2022/7/25orp/V p 呈直线，b和Vmax2022/7/25例1 0时，CO在2.964g木炭上吸附的平衡压力p与吸附气体标准状况体积V有下列数据p/104Pa0.972.404.127.2011.76V/cm37.516.525.138.152.3(1) 试用图解法求朗格谬尔公式中常

5、数Vm和b;(2) 求CO压力为5.33104 Pa时，1g木炭吸附的CO标准状况体积。解：朗格谬尔吸附等温式 (1)以(p/V)对p作图，得一直线，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将题给数据整理后列表如下:p/Vp斜率截距2022/7/25(2) 求CO压力为5.33104 Pa时，1g木炭吸

6、附的CO标准状况体积。 从图上查出，当pCO = 5.33104 Pa时，p/V=1707Pa cm-32.964g木炭吸附的CO标准状况体积为：V= 5.33104 /1707=31.22cm31g木炭吸附的CO标准状况体积为：V/m=31.22/2.964=10.5cm32022/7/25(3) Langmuir吸附理论的评价：pmax(Vmax)(V)类型(4) Langmuir混合吸附方程：2022/7/25三、BET吸附理论观点：(1938年提出) 接受Langmuir的假定(2)和(3)，但认为吸附是多分子层的。BET isothermal equation(1) 各量意义： pv

7、：吸附质的蒸气压C：与吸附过程热效应有关的常数其他：同前2022/7/25(2) 适用条件：(3) 用途：是求固体比表面Am的最好方法实验数据：p1 p2 p3 V1 V2 V3 单层饱和吸附体积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： 自学2022/7/25五、吸附热力学：1. 吸附过程一般为放热过程： S 0 (分子几乎失去平动) H = G+TS 0 G 90o 称不润湿 90o 称润湿 = 0o 称完全润湿 铺

8、展2022/7/25二、液体在固体表面上的铺展AsG不铺展铺展 铺展的定义：铺展过程：一个表面(s-g)消失，两个新 界面(l-g 和s-l)形成(Spread of liquid on solid surface)2022/7/25若G 0，则铺展若G0，则不铺展 G l-g A + s-l A s-g A即 G/m2 l-g + s-l s-g90 不润湿，沾湿，该固体则称为憎液（水）性固体，如：石蜡、石墨=180：完全不润湿)()()(cosglslgs-=q2022/7/25105 溶液表面 液体自动降低表面能纯液体：AA：通过自发改变表面情况( sln的与浓度有关)溶液一、溶液的表面张力和表面吸附现象 (Surface tension of s