《吸附量计算方式》word版

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1、河北科技大学教案用纸第29次课2学时上次课复习：回顾10.2弯曲表面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弯曲表面下的附加压力及其后果；§10.3固体表面教学要求：了解物理吸附和化学吸附的含义及区别,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及时间分配：§10.2弯曲表面下的附加压力及其后果1学时§10.3固体表面1学时课后作业10.6;10.9参考资料物理化学（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

2、研室编）注：本页为每次课教案首页第258页河北科技大学教案用纸§10.2弯曲表面下的附加压力及其后果（续上节课内容，教案见上次课）§10.3固体表面固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通常它们是定位的。固体表面是不均匀的，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。同种晶体由于制备、加工不同，会具有不同的表面性质，而且实际晶体的晶面是不完整的，会有晶格缺陷、空位和位错等。正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性，它可以吸附气体或液体分子，使表面吉布斯函数下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同。当气体或蒸汽在固体表

3、面被吸附时，固体称为吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸汽等。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：（1）吸附力是由固体和气体分子之间的范德华引力产生的，一般比较弱。（2）吸附热较小，接近于气体的液化热，一般在几个kJ/mol以下。（3）吸附无选择性，任何固体可以吸附任何气体，当然吸附量会有所不同。（4）吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快。一般介绍帮助理解重要概念比较理解第258页河北科技大学教案用纸（1）吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的。（2）吸附不

4、需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而变快。总之：物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等。H2在金属镍表面发生物理吸附在相互作用的位能曲线上，随着H2分子向Ni表面靠近，相互作用位能下降。到达a点，位能最低，这是物理吸附的稳定状态。这时氢没有解离，两原子核间距等于Ni和H的原子半径加上两者的范德华半径。放出的能量ea等于物理吸附热Qp，这数值相当于氢气的液化热。如果氢分子通过a点要进一步靠近Ni表面，由于核间的排斥作用，使位能沿ac线升高。具有如下特点的吸附称为化学吸附：（1）吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键力，一般较强。

5、（2）吸附热较高，接近于化学反应热，一般在40kJ/mol以上。（3）吸附有选择性，固体表面的活性位只吸附与之可发生反应的气体分子，如酸位吸附碱性分子，反之亦然。（4）吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸。（5）吸附是单分子层的。（6）吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率加快。总之：化学吸附相当与吸附剂表面分子与吸附质分子发生了化学反应，在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特征吸收带。H2在金属镍表面发生化学吸附具体例子帮助理解重要特征第258页河北科技大学教案用纸在相互作用的位能线上，H2分子获得解离能DH-H，解离成H原子，处于c'的位置。随着H原子向Ni表面靠近，位能不断下

6、降，达到b点，这是化学吸附的稳定状态。Ni和H之间的距离等于两者的原子半径之和。能量gb是放出的化学吸附热Qc，这相当于两者之间形成化学键的键能。随着H原子进一步向Ni表面靠近，由于核间斥力，位能沿bc线迅速上升。H2分子在Ni表面的吸附是在物理吸附过程中，提供一点活化能，就可以转变成化学吸附。H2分子从P’到达a点是物理吸附，放出物理吸附热Qp，这时提供活化能Ea，使氢分子到达P点，就解离为氢原子，接下来发生化学吸附。这活化能Ea远小于H2分子的解离能，这就是Ni为什么是一个好的加氢脱氢催化剂的原因。脱氢作用沿化学吸附的逆过程进行，所提供的活化能等于Qc+Ea，使稳定吸附的氢

7、原子越过这个能量达到P点，然后变成H2分子沿PaP’线离开表面。具体例子帮助理解第258页河北科技大学教案用纸2.等温吸附吸附量通常有两种表示方法：(1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。体积要换算成标准状况(STP)(2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即：通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：(1)T=常数，Va=f(p)，得吸附等温线。(2)p=常数，Va=f(T)，得吸附等压线。(3)V