固体表面的吸附精选PPT.ppt
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1、关于固体表面的吸附第1页,讲稿共56张,创作于星期日第2页,讲稿共56张,创作于星期日AB液体存在如下分子运动平衡液体存在如下分子运动平衡v液体内部分子间的动态平衡液体内部分子间的动态平衡v液体分子与气态分子间的动态平衡液体分子与气态分子间的动态平衡 固体和液体一样,表面上的原子或分子的力场也是不均匀的,因此固体表面同样存在表面张力和表面能。但固体和液体一样,表面上的原子或分子的力场也是不均匀的,因此固体表面同样存在表面张力和表面能。但固体分子或原子不能自由移动,由此固体表现出如下固体分子或原子不能自由移动,由此固体表现出如下三个特点三个特点:液体表面能和表面张力产生的原因是?液体表面能和表面
2、张力产生的原因是?液体表面能和表面张力产生的原因是?液体表面能和表面张力产生的原因是?液体表面能和表面张力产生的原因是?液体表面能和表面张力产生的原因是?1.1.1.固体表面分子(原子)移动困难;固体表面分子(原子)移动困难;固体表面分子(原子)移动困难;固体表面分子(原子)移动困难;固体表面分子(原子)移动困难;固体表面分子(原子)移动困难;固体表面固体表面不易收缩不易收缩(扩张)变形,因此固体的(扩张)变形,因此固体的表表面张力难于测定面张力难于测定。而任何表面都有自发降低表面能的倾向,。而任何表面都有自发降低表面能的倾向,固体难于改变表面形状来降低表面能,因此只有依靠固体难于改变表面形状
3、来降低表面能,因此只有依靠降低界面降低界面张力来降低表面能张力来降低表面能,这就是为什么,这就是为什么固体表面能产生吸附固体表面能产生吸附的根本原因。的根本原因。第3页,讲稿共56张,创作于星期日2.2.2.固体表面是不均匀的固体表面是不均匀的固体表面是不均匀的固体表面是不均匀的固体表面是不均匀的固体表面是不均匀的3.3.3.固体表面层的组成不同于体相内部组成固体表面层的组成不同于体相内部组成固体表面层的组成不同于体相内部组成固体表面层的组成不同于体相内部组成固体表面层的组成不同于体相内部组成固体表面层的组成不同于体相内部组成 由于加工方式或固体形成由于加工方式或固体形成环环境不同,固体表面境
4、不同,固体表面层层由表向里呈由表向里呈现现出多出多层层次次结结构。如构。如570以下以下铁铁,由表及里成分依次是:,由表及里成分依次是:Fe2O3Fe3O4Fe;在;在570以上,成分以上,成分为为Fe2O3Fe3O4FeOFe。铜铜在在1100以下以下时时CuOCu2OCu;在;在1100以上以上时时Cu2OCu。第4页,讲稿共56张,创作于星期日1.1.吸附吸附吸附吸附的几个的几个的几个的几个基本定基本定基本定基本定义义义义吸附作用:吸附作用:吸附作用:吸附作用:指固体表面上的原子或分子的力场不饱和而吸引其它分子的作用。它指固体表面上的原子或分子的力场不饱和而吸引其它分子的作用。它指固体表
5、面上的原子或分子的力场不饱和而吸引其它分子的作用。它指固体表面上的原子或分子的力场不饱和而吸引其它分子的作用。它是固体表面最重要的性质之一。是固体表面最重要的性质之一。是固体表面最重要的性质之一。是固体表面最重要的性质之一。吸附:吸附:吸附:吸附:气体或液体中的分子气体或液体中的分子气体或液体中的分子气体或液体中的分子(原子、离子原子、离子原子、离子原子、离子)碰撞碰撞碰撞碰撞在固体表面上时,由于它们之间的相在固体表面上时,由于它们之间的相在固体表面上时,由于它们之间的相在固体表面上时,由于它们之间的相互作用,使一些分子互作用,使一些分子互作用,使一些分子互作用,使一些分子(原子,离子原子,离
6、子原子,离子原子,离子)停留停留停留停留在固体表面上,造成这些分子在固体表面上,造成这些分子在固体表面上,造成这些分子在固体表面上,造成这些分子(原子,原子,原子,原子,离子离子离子离子)在固体表面上的在固体表面上的在固体表面上的在固体表面上的浓度比在气相或液相中的浓度大浓度比在气相或液相中的浓度大浓度比在气相或液相中的浓度大浓度比在气相或液相中的浓度大的现象。的现象。的现象。的现象。吸附质吸附质吸附质吸附质:被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。吸附剂:吸附剂:吸附剂:吸附剂:能
7、吸附别的物质的物质。吸附剂为固体且常为多孔性固体。能吸附别的物质的物质。吸附剂为固体且常为多孔性固体。能吸附别的物质的物质。吸附剂为固体且常为多孔性固体。能吸附别的物质的物质。吸附剂为固体且常为多孔性固体。第5页,讲稿共56张,创作于星期日2.2.吸附现象的本质吸附现象的本质吸附现象的本质吸附现象的本质v化学反应化学反应,如水气与,如水气与CuSO4,得到,得到CuSO4H2O、CuSO43H2O和和CuSO45H2O等;等;CaCl2吸水也吸水也是化学反应,形成了水合物。是化学反应,形成了水合物。v吸收吸收,如,如H2与与Pd,此过程在本质上与,此过程在本质上与溶解溶解一样;一样;v吸附吸附
8、 前前两种两种是是体相效应,即平衡后固相中的浓度是全体一致的体相效应,即平衡后固相中的浓度是全体一致的。而吸附。而吸附是表面效应,即平衡后固是表面效应,即平衡后固相中的浓度不发生变化相中的浓度不发生变化。气体与固体接触有三种情况气体与固体接触有三种情况气体与固体接触有三种情况气体与固体接触有三种情况p pv v吸收吸收吸收吸收吸收吸收p pv v化学反应化学反应化学反应化学反应化学反应化学反应p pv v吸附吸附吸附吸附吸附吸附第6页,讲稿共56张,创作于星期日3.3.物理吸附和化学吸附物理吸附和化学吸附物理吸附和化学吸附物理吸附和化学吸附性质物理吸附化学吸附吸附力范德华力化学键力吸附热近于液
9、化热,约几千卡/克分子近于反应热,大于10千卡/克分子选择性无有吸附层单或多分子层单分子层吸附速度快,不需要活化能慢,需活化能可逆性可逆不可逆发生吸附的温度低于吸附临界温度远高于吸附质沸点第7页,讲稿共56张,创作于星期日4.4.吸附量吸附量吸附量吸附量定义定义定义定义:单位质量吸附剂所吸附吸附质的单位质量吸附剂所吸附吸附质的单位质量吸附剂所吸附吸附质的单位质量吸附剂所吸附吸附质的物质的量物质的量物质的量物质的量。式中,式中,m为为吸附吸附剂剂的克数,的克数,V、n分分别为别为吸附吸附质质在在标标准状准状态态下下的毫升的毫升数和毫摩数和毫摩尔尔数。数。a的的单单位位分分别别是是mlg-1或或m
10、molg-1。定义:定义:定义:定义:单位质量的吸附剂所吸附单位质量的吸附剂所吸附单位质量的吸附剂所吸附单位质量的吸附剂所吸附气体的体积气体的体积气体的体积气体的体积。吸附量吸附量吸附量吸附量的表示的表示的表示的表示方法方法方法方法第8页,讲稿共56张,创作于星期日p ps sv vmm吸吸附附量量第第第第类吸附等温线类吸附等温线类吸附等温线类吸附等温线LangmuirLangmuir称为单分子称为单分子称为单分子称为单分子吸附类型,即吸附类型,即吸附类型,即吸附类型,即LangmuirLangmuir型。型。型。型。5 5、吸附等温线的类型、吸附等温线的类型、吸附等温线的类型、吸附等温线的类
11、型B.B.B.常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件v室温下,室温下,氨、氯乙烷氨、氯乙烷等在等在炭上炭上的吸附;的吸附;v低温下低温下氮氮在在细孔硅胶上细孔硅胶上的吸附;的吸附;v孔半径孔半径在在1.01.01.5nm1.5nm以下以下微孔微孔吸附剂的吸附吸附剂的吸附v化学吸附化学吸附。A.A.A.特点特点特点特点特点特点 低压区,低压区,低压区,低压区,吸附位就吸附位就吸附位就吸附位就完全被占完全被占完全被占完全被占据,吸附据,吸附据,吸附据,吸附满了单分满了单分满了单分满了单分子层。子层。子层。
12、子层。饱和吸附量饱和吸附量饱和吸附量饱和吸附量第9页,讲稿共56张,创作于星期日 在在在在在在低压低压低压低压低压低压下首先形成下首先形成下首先形成下首先形成下首先形成下首先形成单分子层吸附单分子层吸附单分子层吸附单分子层吸附单分子层吸附单分子层吸附,随着,随着,随着,随着,随着,随着压力压力压力压力压力压力的增加的增加的增加的增加的增加的增加,逐渐产生多分子层吸附,当,逐渐产生多分子层吸附,当,逐渐产生多分子层吸附,当,逐渐产生多分子层吸附,当,逐渐产生多分子层吸附,当,逐渐产生多分子层吸附,当压力相当压力相当压力相当压力相当压力相当压力相当高时高时高时高时高时高时,吸附量又急剧上升,表明吸
13、附的气体已经开始,吸附量又急剧上升,表明吸附的气体已经开始,吸附量又急剧上升,表明吸附的气体已经开始,吸附量又急剧上升,表明吸附的气体已经开始,吸附量又急剧上升,表明吸附的气体已经开始,吸附量又急剧上升,表明吸附的气体已经开始凝结为液相。凝结为液相。凝结为液相。凝结为液相。凝结为液相。凝结为液相。v 孔半径孔半径相当大相当大(可以近似看成无孔),通常在(可以近似看成无孔),通常在10nm以上以上,-78下,下,CO2在硅胶上吸附常表现为此在硅胶上吸附常表现为此类型;类型;v 室温下水蒸气在特粗孔硅胶上室温下水蒸气在特粗孔硅胶上的吸附常表现为此的吸附常表现为此类型;类型;v物理吸附。物理吸附。第
14、第第第第第类吸附等温线,称为类吸附等温线,称为类吸附等温线,称为类吸附等温线,称为类吸附等温线,称为类吸附等温线,称为 S S S SS S型型型型型型等温线。等温线。等温线。等温线。等温线。等温线。吸吸附附量量v vmmp ps sBA.A.A.特点:特点:特点:特点:特点:特点:B.B.B.常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件低压区形低压区形低压区形低压区形成单分子成单分子成单分子成单分子吸附层吸附层吸附层吸附层压力升高压力升高压力升高压力升高形成多分形成多分形成多分形成多分子吸附层子吸附层子吸
15、附层子吸附层压力较高压力较高压力较高压力较高时,被吸时,被吸时,被吸时,被吸附的气体附的气体附的气体附的气体开始凝结开始凝结开始凝结开始凝结为液相为液相为液相为液相第10页,讲稿共56张,创作于星期日p p0 0第第第第第第类等温线类等温线类等温线类等温线类等温线类等温线低温下低温下低温下低温下BrBr在硅胶上在硅胶上在硅胶上在硅胶上的吸附属于此类。的吸附属于此类。的吸附属于此类。的吸附属于此类。A.A.A.特点特点特点特点特点特点B.B.B.常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件常见此类吸附物质及条件v低压下低压下等温线
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