物理化学董元彦 第四固体表面.pptx

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1、 由于固体表面的分子或原子所受的作用力不对称，使表面有剩余力场，当将固体物质置于气体氛围中时，气体分子将会自动黏附在固体表面上，如在精密仪器中放置干燥的硅胶做干燥剂，用来吸附空气中的水蒸气；利用某些分子筛吸附空气中的氮气，从而提高空气中氧气的浓度；新烧好的木炭可以用作墓室中的防腐剂和吸湿剂，等第1页/共24页固体-吸附剂 气体-吸附质固体 +气体 固体气体吸附 解吸 在一定条件下，当吸附速率等于解吸速率时，吸附达到平衡，气体在固体表面的吸附量有确定的数值，定义为：我们把这种气体分子自动聚集在固体表面上的现象称为气体在固体表面上的吸附作用。第2页/共24页（mol/kg ）或 (m3/kg)式中

2、：-吸附量；m-固体质量 ；n-被吸附气体的摩尔数 Vs-被吸附气体在标准态（101325 Pa,273K）下的体积。第3页/共24页1.吸附过程是一个自发过程，所以过程的 G 0 2.而气体分子被吸附的过程又是混乱度减少的过程，所以 S 03.根据公式 G=H-TS 得 H 0 4.分析说明：吸附过程通常是放热过程 吸附过程产生的热量称为-吸附热 吸附热越大，吸附越强。第4页/共24页二吸附类型 物理吸附物理吸附 化学吸附化学吸附 吸附力吸附力 范德华力范德华力 化学键力化学键力 吸附热吸附热较小，接近液化热，较小，接近液化热，1）-气体的吸附量 (m3/kg)k、n-对一定的体系在一定温度

3、下是常数 P-气体的平衡压力第9页/共24页公式应用范围：中等压力，单分子层吸附公式的局限性：无吸附机理，只代表一部分事实。对公式取对数得以 lg对lgP 作图为直线，斜率=1/n,截距=lgk第10页/共24页2Langmuir吸附定温式基本假设：1.固体表面是均匀的，被吸附分子间无相互作用;2.吸附是单分子层；3.吸附平衡是动态平衡。设 P-气体压力；-覆盖度（固体表面被气体分子覆盖的百分数）1-空白度（表面尚未被覆盖的分数）第11页/共24页吸附速率=k1P(1),解吸速率=k-1 在定温条件下，吸附达到平衡时 吸附速率=解吸速率-吸附系数，其大小代表了固体表面吸附 气体能力的强弱；单位

4、为 第12页/共24页m-单层饱和吸附量。(mol/kg 或 m3/kg)或以 P/对 P 作图，为直线，斜率=1/m，截距=1/mb 第13页/共24页Langmuir定温式代表第一类型的定温线。这种定温线的特点是：1）当压力比较低时,bP 1,则 m,吸附量趋于饱和值;3）当压力适中时,与 P的关系为曲线.第14页/共24页 Langmuir定温式是一个理想的吸附公式,可以较好地说明表面均匀、吸附分子彼此没有相互作用的单分子层吸附。可广泛应用于化学吸附和吸附力特强的物理吸附。第15页/共24页3BET多分子层吸附定温式 1938年 Brunauer、Emmett、Teller 将Langm

5、uir 单分子层吸附理论加以发展和推广，提出了多分子层吸附模型，并推导出相应的吸附定温式。第16页/共24页理论的基本要点：1)吸附是多分子层的；2)第一层的吸附热与以后各层的不同，第二 层和以后各层的吸附热相同；3)固体表面是均匀的；4)在一定温度下，吸附达平衡时的吸附量是各层吸附量的总和。第17页/共24页式中 m-单层饱和吸附量；C-与吸附热有关的常数;P*-实验温度时,气体的饱和蒸气压。第18页/共24页公式的适用范围：P/P*约在 0.05 0.35作图为直线 当 P/P*0.35 时，有毛细凝结现象发生第19页/共24页4吸附作用的应用-比表面的测定 固体比表面S0 -单位质量的固

6、体所具有的表面积(/kg)先求出单分子层的饱和吸附量m 1)若m 的单位是 (m3/kg )则公式为第20页/共24页2)若 m 的单位是（mol/kg），则公式为式中：L-Avogadro常数；Am-气体分子的横截面积（）；0.0224-1mol 气体在标准状态下的体积(m3）第21页/共24页1.下面关于物理吸附和化学吸附的描述，哪条是不正确的？（）（A）产生物理吸附的作用是范德华力（B）产生化学吸附的作用是化学键力（C）因物理吸附和化学吸附的作用力不同，故它们不可能同时发生（D）通常化学吸附和物理吸附都是放热过程答案：C第22页/共24页2.若在固体表面发生某气体的单分子层吸附，则随着气体压力的不断增大，吸附量是（）（A）成比例的增大 （B）逐渐减小（C）恒定不变 （D）逐渐趋向饱和答案：D第23页/共24页感谢您的观看！第24页/共24页