《物理化学简明教程》(第四版)印永嘉 第八章 表面现象与分散系统.ppt

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1、第八章表面现象与分散系统2021/7/29第八章表面现象与分散系统2021/7/29第八章表面现象与分散系统2021/7/29第八章表面现象与分散系统2021/7/29第八章表面现象与分散系统2021/7/29第八章表面现象与分散系统2021/7/29第八章表面现象与分散系统2021/7/29第八章表面现象与分散系统2021/7/29第八章表面现象与分散系统2021/7/29第八章表面现象与分散系统2021/7/29第八章表面现象与分散系统2021/7/29(一)表面现象8.1表面吉布斯函数与表面张力界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相

2、为气体，这种界面通常称为表面。严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。2021/7/298.1表面吉布斯函数与表面张力扩展表面所做的功δW’与增加的表面积dA成正比δW’=σdA可逆过程δW’=dGT,p故σ为比表面吉布斯函数或表面张力。2021/7/298.1表面吉布斯函数与表面张力表面张力与下列因素有关(1)物质种类(2)接触相的性质(3)温度一般是温度升高，σ下降(4)压力一般是压力增加，液体的σ下降。2021/7/298.1表面吉布斯函数与表面张力2021/7/298.2纯液体的表面

3、现象1附加压力对活塞加压，使液滴体积增加dV，其表面积增加dA。环境所作功与可逆增加表面积的吉布斯函数增加应该相等。代入得：pp2021/7/298.2纯液体的表面现象对于气泡，则2曲率对蒸气压的影响液体(T,pl)饱和蒸汽(T,pg)对小液滴与蒸汽的平衡，应有相同形式，设气体为理想气体。当恒温,压力改变时2021/7/292曲率对蒸气压的影响2021/7/292曲率对蒸气压的影响这就是Kelvin公式，式中r为密度，M为摩尔质量。2021/7/292曲率对蒸气压的影响Kelvin公式可以说明许多现象，例如：人工降雨，天空中的水蒸气对小液滴没有饱和

4、毛细管凝聚现象加热液体时的爆沸现象2021/7/293液体的润湿与铺展此式称为杨氏方程。2021/7/293液体的润湿与铺展某些有机液体滴在水面上或固体表面能自动形成一层极薄的液膜，这种现象称为液体的铺展现象。2021/7/294毛细管现象2021/7/298.3气体在固体表面上的吸附1气固吸附的一般常识气体分子在固体表面上相对聚集的现象称为气体在固体表面上的吸附，简称“气固吸附”。吸附气体的固体称为“吸附剂”，被吸附的气体称为“吸附质”。(1)吸附的类型物理吸附和化学吸附2021/7/298.3气体在固体表面上的吸附表8.3物理吸附与化学吸附特征之比

5、较物理吸附化学吸附吸附力范德华力化学键力吸附分子层被吸附分子可以形成单分子层或形成多分子层被吸附分子只能形成单分子层吸附选择性无选择性有选择性吸附热较小，与气体凝聚热相近，约为2×104至4×104J·moll较大，近于化学反应热，约为4×104至4×105J·moll吸附速率较快，速率少受温度影响。易达平衡，较易脱附较慢，升温速率加快，不易达平衡，较难脱附2021/7/298.3气体在固体表面上的吸附(2)吸附平衡与吸附量达到吸附平衡时，单位质量吸附剂所能吸附的气体的物质的量或这些气体在标准状况下所占的体积，称为吸附量，以a表示。即a＝n／m或a

6、＝V／m，其中m为吸附剂的质量。(3)吸附曲线在a，T、p三个因素中固定其一而反映另外两者关系的曲线，称为吸附曲线，共分三种：2021/7/298.3气体在固体表面上的吸附①吸附等压线图8.7CO在Pt上的吸附等压线2021/7/298.3气体在固体表面上的吸附②吸附等量线NH3在炭上的吸附等量线2021/7/298.3气体在固体表面上的吸附T与p的关系类似于克劳修斯-克拉贝龙方程，可用来求算吸附热吸附热为负值。吸附过程是一个放热过程。2021/7/298.3气体在固体表面上的吸附③吸附等温线图8.8几种类型的吸附等温线2021/7/292朗格缪尔单分

7、子层吸附等温式1916年，朗格缪尔（Langmuir）提出个气固吸附理论。其基本假定是：l．吸附是单分子层的。2．吸附分子之间无相互作用力。当达到吸附平衡时，其中b=kl／k2。2021/7/292朗格缪尔单分子层吸附等温式此公式称为Langmuir吸附等温式，式中b称为吸附系数，它的大小代表了固体表面吸附气体能力的强弱程度。复盖度可以表示为θ=V/Vm，V和Vm分别为吸附量和饱和吸附量。则，在bp很小时和很大时，可以得出：2021/7/29Whenbp<<1,=bp，alineardependenceofandpWhenbp>>1，q=1bpbp

8、nbpbp2朗格缪尔单分子层吸附等温式2021/7/29m为吸附剂质量这是Langmuir吸附