吸附量计算方式-1

第 29 次课 2 学时上次课复习：10.2弯曲外表下的附加压力及其后果未讲完内容本次课题〔或教材章节题目：10.2弯曲外表下的附加压力及其后果；10.3固体外表,理解郎格缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式重 点：郎格缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式难 点：郎格缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式教学手段及教具：多媒体结合板书讲授内容准时间安排：§10.2弯曲外表下的附加压力及其后果1学时§10.3固体外表1学时课后作业参考资料

10.6;10.9物理化学〔第四版，南京大学傅献彩等著〕物理化学解题指导〔河北科技大学物理化学教研室编〕注：本页为每次课教案首页§10.2〔〕§10.3固体外表固体外表上的原子或分子与液体一样受力也是不均匀的而且不像液一般介绍体外表分子可以移动，通常它们是定位的。 固体外表是不均匀的即使从宏观上看似乎很光滑但从原子水平上看是凹凸不平的。的晶面是不完整的，会有晶格缺陷、空位和位错等。性不同。为吸附质。常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。的蒸汽等。1物理吸附与化学吸附具有如下特点的吸附称为物理吸附：弱。吸附热较小，接近于气体的液化热，一般在几个kJ/mol以下。不同。吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快。

吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的。吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的上升而变快。生成与破坏，也没有原子重排等。H2在金属镍外表发生物理吸附在相互作用的位能曲线上，随着H2分子向Ni稳定状态。这时氢没有解离，两原子核间距等于半径。数值相当于氢气的液化热。ac线上升。

具有如下特点的吸附称为化学吸附： 重要特征吸附热较高，接近于化学反响热，一般在40kJ/mol以上。分子，如酸位吸附碱性分子，反之亦然。吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸。吸附是单分子层的。吸附需要活化能，温度上升，吸附和解吸速率加快。在红外、紫外-可见光谱中会消灭的特征吸取带。H2在金属镍外表发生化学吸附H2分子获得解离能DH-HHc”的位置。b点，这是化学吸附的稳定状态。NiH之间的距离等于两者的原子半径之gbQc，这相当于两者之间形成化学键的键能。随着H原bc线快速上升。

以转变成化学吸附。H2P’a点是物理吸附，放出物理吸附热Qp，这时供给EaP点，就解离为氢原子，接下来发生化学吸附。EaH2缘由。PH2PaP’线离开外表。等温吸附吸附量通常有两种表示方法：单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。VaV/m 单位：m3g-1体积要换算成标准状况(STP)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。

重要定义重要定义nan/m 单位：molg-1吸附质压力的函数，即：Vaf(Tp)通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：T=常数，Vaf(p)，得吸附等温线。p=常数，Vaf(T)，得吸附等压线。Va常数，pf(T)，得吸附等量线。质之间的相互作用等有关信息。常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p/p*称为比压，p*是吸附质在该温度时的饱和蒸汽压，p为吸附质的压力)性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。S型等温线。吸附剂孔径大小

一般了解1时，发生毛细管和孔凝现象。(Ⅲ)质相互作用很弱时会消灭这种等温352K时，Br2在硅胶上的吸附。Br2在硅胶上的吸附。(Ⅳ)多孔吸附剂发生多分子层吸附时会有这种等温线。在比压较高时，有毛细分散现象。例如在323K时，苯在氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。(Ⅴ)373K时，水汽在活性炭上的吸附属于这种类型。思考题：释为什么两块玻璃间放一点水后很难拉开，而两块石蜡板间放一点帮助理解水后很简洁拉开。为什么？吸附阅历式——Freundlich吸附等温式Freundlich公式：Vakpn

一般公式Va：吸附量，cm3/gk，n是与温度、系统有关的阅历常数。Langmuir单分子层吸附理论及吸附等温式他在推导该公式的过程引入了重要假设：(1)吸附是单分子层(2)固体外表是均匀的；(3)被吸附分子之间无相互作用；(4)吸附平衡是动态平衡。A(g)+M(外表)AM设：外表掩盖率=已被吸附质掩盖的固体外表积/固体总的外表积，则空白外表为(1- )吸附 v( )=k1p(1-)N v( )=k-1吸附 到达平衡时，吸附与脱附速率相等。吸附 v( )=k1p(1-)=v( )=k-1吸附 k1p(1-)=k-1b=k1/k-1得： bp1bp这公式称为Langmuirb称为吸附系数，它的大小代表了固体外表吸附气体力气的强弱程度。以p作图，得：

重要概念p很小，或吸附很弱时，bp<<1，=bp，与p成线性关系。=1，与p无关，吸附已铺满单。吸附达饱和。饱和吸附量用Va表示。3.当压力适中， ∝pn，mn01之间。将=Va/VaLangmuir吸附公式m

bp1bp重排后可得：1

1 1 1Va m

Vab pm1/Va~1/p作b和铺满单分子层的气体体积mmVaa，可计算吸附剂的总外表mmSas。SaLnmm

/(22.4dm3mol-1)(STP)aS/m m为吸附剂质量sLangmuir吸附等温式的缺点：假设吸附是单分子层的，与事实不符。假设外表是均匀的，其实大局部外表是不均匀的。在掩盖度较大时，Langmuir吸附等温式不适用。Freundlich吸附公式对 的适用范围比Langmuir公式要宽。衡压力p与吸附气体标典型例题准状态体积V如下： p/104Pa0.97 2.40 4.12 7.20 11.76V/cm3 7.5 16.5 25.1 38.1 52.3Vmb；CO5.33×104Pa时，1gCO标准状况体积。解：朗格缪尔等温式为p 1 pV bV Vm m将题给数据整理后列表如下:p/104pa 0.97 2.40 4.12 7.20 11.76(p/V)/Pacm3

1293 1455 1641 1890 2249(1)p/Vp〔图略1/Vm

8.78103cm3截距为：1/bVm

1.24103Pacm3(r=0.997)，所以：Vm

114cm3,b7.08106Pa1(2)p5.33104时，p/V=1707Pacm-3不要求吸附热力学分散热，很小；化学吸附过程的热效应相当于化学键能，比较大。固体在等温、等压下吸附气体是一个自发过程，ΔG<0，气体从三维运ΔS<0，ΔH=ΔG+TΔSΔH<0。所以吸附是放热过程。即：

一般讲授△G＋dGa＝△G’＋dGg而：△G＝△G’＝0则：dGa＝dGg于是－SadTVadp=－SgdTVgdp得： p

SS a gTn

VVa g由于吸附过程为可逆的，则：SSa g

HaHgTp

adsHT

H代入得：T ads TVVn a g由于气相体积远大于吸附相，再假定气相为抱负气体，则Va－Vg≈－nRT/p, 代入上式得：p