界面化学第七章课件

第七章气体在固体

表面上的吸附一、固体表面的特点固体表面的粗糙性固体表面的不完整性固体表面的不均匀性具体表现？特点具体表现：固体表面经放大后，表面出凸凹不平；几乎所有晶体及其表面都会因为多种原因呈现不完整性。不完整性主要有距离相同的不同表面对吸附分子的作用能不同表面点缺陷非化学比位错二、固体的表面能1.使固体新表面上的分子（或原子）维持在未形成新表面前的位置上，单位长度受到的力称为表面应力，或称为拉伸应力。2.固体的表面张力是新产生的两个固体表面的表面应力的平均值。3.表面张力与表面能在一定温度压力下形成固体表面面积为A时，体系的吉布斯函数增量为d(AGs),它等于反抗表面张力所需的可逆功。固体表面张力包括两部分：表面能的贡献由表面积的变化而引起表面能改变的贡献

固体的表面张力和表面能通常是不相等的，而液体则是相等的。三、固体表面作用物质和固体接触之后，可发生以下过程化学反应吸收吸附如气体水与CuSO4可以化合成CuSO4·3H2O等。如气体H2与固体Pd接触后，被吸收，实质就是溶解吸附是表面效应，吸附之后，固体内部不发生变化吸着：有时这此过程不易区分，吸附的气体分子可能会扩散到固体相中，这种情况笼统地称为吸着。四、吸附平衡和吸附量在温度和吸附质的分压恒定的条件下，当吸附速率与脱吸附速率相等时，即单位时间内被吸附到固体表面上的量与脱吸附回到气相的量相等时，达到吸附平衡。此时固体表面上的吸附量不再随时间而变，达到一种动态平衡。此时单位质量的吸附量所吸附气体的物质的量，称为吸附量，以a表示。影响吸附量的因素有吸附剂和吸附质的本性温度达到吸附平衡时吸附质的分压吸附量的测定方法容量法和重量法常压流动法和色谱法（连续流动色谱法、双气路色谱法、迎头色谱法）动态法静态法五、吸附曲线吸附曲线是反映吸附量a和温度T和吸附平衡分压p三者之间关系的曲线。123吸附等压线吸附等温线吸附等量线1.吸附等压线物理吸附化学吸附123p1>p2>p3物理吸附等压H2在Ni上的吸附等压aaTT2.物理吸附等量线231TpV1>V2>V33.吸附等温线吸附等温线是在温度定时，吸附量与吸附质平衡分压的关系，大致有5种类型。a01P/P0Ⅰ类型一般是单分子层吸附，又称L型。如氨在炭上的吸附，氯乙烷在炭上的吸附等Ⅰ类型称为S型吸附等温线，是常见的物理吸附等温线。出现拐点。a01P/P0ⅡⅡ类型不多见。如低温下溴在硅胶上的吸附、氮在冰上的吸附。a01P/P0ⅢⅢ类型如水或乙醇在硅胶上的吸附a01P/P0ⅣⅣ类型如水在活性炭上的吸附。在低压下就形成多分子层吸附，随压力增加产生毛细凝结。a01P/P0ⅤⅤ4.吸附等温式基本假设体在固体表面上的吸附是单分子层的被吸附的分子间无相互作用力吸附剂表面是均匀的吸附平衡是动态平衡Langmuir吸附等温式Langmuir吸附等温式适用于第1类等温线VmpVn和k是经验常数，n一般大于1.Freundlich吸附等温式基本假设吸附可以是多分子层的固体表面是均匀的除第一层外，其余各层的吸附热等于吸附质的液化热各吸附层中，吸附质在同一层上无相互作用BET吸附等温式该式又称为二常数公式。常数是Vm和C。BET理论能够成功地解释吸附等温线中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类型。六、影响气固界面吸附的因素1.温度气体吸附是放热过程，温度升高时，吸附量是减小的。在实际应用中，可根据需要确定最适宜的温度，并不是越低越好。在物理吸附中，要有明显的吸附作用，一般温度控制在气体的沸点附近。2.压力无论是物理吸附还是化学吸附，增加吸附质平衡分压，吸附速率和吸附量都是增加的。3.多孔性吸附剂的孔结构孔隙大小不但影响吸附速率，还直接影响吸附量的大小4.吸附剂和吸附质的性质遵循相似相吸的规则吸附质分子的结构越复杂，沸点越高，被吸附的能力越强酸