固体表面的吸附20158.ppt

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1、固体表面的吸附ChapterThreeABSectionone固体表面特征液体存在如下分子运动平衡液体内部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。但固体分子或原子不能自由移动，由此固体表现出如下三个特点：液体表面能和表面张力产生的原因是？1.固体表面分子（原子）移动困难；固体表面不易收缩（扩张）变形，因此固体的表面张力难于测定。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，因此只有依靠降低界面张力来降低表面能，这就是为什么固体表面能产生吸

2、附的根本原因。2.固体表面是不均匀的3.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环境不同，固体表面层由表向里呈现出多层次结构。如570℃以下铁，由表及里成分依次是：Fe2O3—Fe3O4—Fe；在570℃以上，成分为Fe2O3—Fe3O4—FeO—Fe。铜在1100℃以下时CuO—Cu2O—Cu；在1100℃以上时Cu2O—Cu。Sectiontwo固体表面的吸附作用及吸附热1.吸附的几个基本定义吸附作用：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。它是固体表面最重要的性质之一。吸附：气体或液体中的分子(原子、离子)碰撞在固体表

3、面上时，由于它们之间的相互作用，使一些分子(原子，离子)停留在固体表面上，造成这些分子(原子，离子)在固体表面上的浓度比在气相或液相中的浓度大的现象。吸附质：被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。吸附剂：能吸附别的物质的物质。吸附剂为固体且常为多孔性固体。2.吸附现象的本质化学反应，如水气与CuSO4，得到CuSO4·H2O、CuSO4·3H2O和CuSO4·5H2O等；CaCl2吸水也是化学反应，形成了水合物。吸收，如H2与Pd，此过程在本质上与溶解一样；吸附前两种是体相效应，即平衡后固相中的浓度是全体一致的。而吸附是表面效应，即平衡后固相中的浓度不发生变

4、化。气体与固体接触有三种情况pv吸收pv化学反应pv吸附3.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4.吸附量定义：单位质量吸附剂所吸附吸附质的物质的量。式中，m为吸附剂的克数，V、n分别为吸附质在标准状态下的毫升数和毫摩尔数。a的单位分别是ml·g-1或mmol·g-1。定义：单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。吸附量的表示方法psvm吸附量

5、①第Ⅰ类吸附等温线Langmuir称为单分子吸附类型，即Langmuir型。5、吸附等温线的类型B.常见此类吸附物质及条件室温下，氨、氯乙烷等在炭上的吸附；低温下氮在细孔硅胶上的吸附；孔半径在1.0～1.5nm以下微孔吸附剂的吸附化学吸附。A.特点低压区，吸附位就完全被占据，吸附满了单分子层。饱和吸附量在低压下首先形成单分子层吸附，随着压力的增加，逐渐产生多分子层吸附，当压力相当高时，吸附量又急剧上升，表明吸附的气体已经开始凝结为液相。孔半径相当大（可以近似看成无孔），通常在10nm以上，-78℃下，CO2在硅胶上吸附常表现为此类型；室温下水蒸气在特粗孔硅胶

6、上的吸附常表现为此类型；物理吸附。②第Ⅱ类吸附等温线，称为S型等温线。吸附量vmpsBA.特点：B.常见此类吸附物质及条件低压区形成单分子吸附层压力升高形成多分子吸附层压力较高时，被吸附的气体开始凝结为液相p0③第Ⅲ类等温线低温下Br在硅胶上的吸附属于此类。A.特点B.常见此类吸附物质及条件低压下等温线为凹型，吸附质和吸附剂之间的相互作用很弱；压力稍增加，吸附量强烈增大；压力近于p0时和Ⅱ型等温线相似，吸附剂表面上由多层吸附逐渐转变为吸附质凝聚。psB④第Ⅳ类等温线A.特点室温下，苯蒸气在氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。B.常见此类吸附物质及条件毛细孔中均装

7、满吸附质液体低压区为凸的,如Ⅱ型等温线压力增加，多层吸附逐渐产生毛细管凝结，吸附量强烈增大。⑤第Ⅴ类等温线p0低压下为凹型和第Ⅲ类等温线低压下相似；压力增加和第Ⅳ类等温线高压部分相似。A.特点373K时，水蒸汽在活性炭上吸附属于此类型。B.常见此类吸附的物质1.不同吸附剂对于同一种吸附质吸附等温线绘制出来后，可以判断出吸附剂的表面能高低，即吸附能力强弱；2.可以从等温线上看出哪些物质在特定条件下产生什么样的吸附过程；3.可以通过吸附等温线判断所建立的吸附数学模型是否符合吸附过程;4.根据吸附剂、吸附质类型可以画出相应的吸附等温线。铁在空气中吸附O2特粗糙硅胶

8、表面H2O(g)如下图：常温下气体在固体表面的两种情