第7章表面現(xiàn)象課件

1、 表面現(xiàn)象是自然界中常見的現(xiàn)象：露珠，防雨布，毛細(xì)管，活表面現(xiàn)象是自然界中常見的現(xiàn)象：露珠，防雨布，毛細(xì)管，活性碳，肥皂水起泡。與表面層分子性質(zhì)有關(guān)，體系表面層的性質(zhì)往性碳，肥皂水起泡。與表面層分子性質(zhì)有關(guān)，體系表面層的性質(zhì)往往與體系內(nèi)部不同。往與體系內(nèi)部不同。圖圖6-1 表面層分子受力示意圖表面層分子受力示意圖圖圖6-2 分割邊長(zhǎng)分割邊長(zhǎng)1cm的立方體為的立方體為1mm的立方體的立方體顆粒越細(xì)小的物質(zhì)，表面現(xiàn)象越明顯，突出。物質(zhì)的粉碎程度叫顆粒越細(xì)小的物質(zhì)，表面現(xiàn)象越明顯，突出。物質(zhì)的粉碎程度叫分散度，常用單位體積的物質(zhì)所具有的表面積表示。分散度，常用單位體積的物質(zhì)所具有的表面積表示。表面現(xiàn)

2、象與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系：化工生產(chǎn)中的多相催化；火法表面現(xiàn)象與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系：化工生產(chǎn)中的多相催化；火法冶金中的夾雜物排除；選礦作業(yè)中的浮選；農(nóng)業(yè)中的土壤性質(zhì)；冶金中的夾雜物排除；選礦作業(yè)中的浮選；農(nóng)業(yè)中的土壤性質(zhì)；農(nóng)藥的配制；農(nóng)藥的配制；第六章 表面現(xiàn)象1.液體的表面張力液體的表面張力 圖圖6-3 表面張力示意圖表面張力示意圖表面張力表面張力：物質(zhì)的表面層分子由于受到內(nèi)部分子的吸引，都趨：物質(zhì)的表面層分子由于受到內(nèi)部分子的吸引，都趨向于擠向內(nèi)部，使表面積盡量縮小，結(jié)果在表面切線的方向上向于擠向內(nèi)部，使表面積盡量縮小，結(jié)果在表面切線的方向上有一種縮小表面的力作用著，該力就是表面張力。有一種縮小表

3、面的力作用著，該力就是表面張力。2.液液-液界面張力液界面張力 表表6-2 安東諾夫規(guī)則安東諾夫規(guī)則 12=1-2 為一液體為另一液體飽和后的表面張力為一液體為另一液體飽和后的表面張力3.固體的表面張力固體的表面張力 測(cè)定方法：測(cè)定方法： 劈裂法或臨界熔點(diǎn)法劈裂法或臨界熔點(diǎn)法4.表面張力與溫度的關(guān)系表面張力與溫度的關(guān)系 表面張力總是隨著溫度的升高而降低，臨界溫度表面張力為表面張力總是隨著溫度的升高而降低，臨界溫度表面張力為零。體積膨脹與蒸氣壓增大。零。體積膨脹與蒸氣壓增大。一、表面張力及其影一、表面張力及其影響響1. 1. 表面張力表面張力 表面層粒子受力不均勻，產(chǎn)生內(nèi)壓力。表面層粒子受力不均

4、勻，產(chǎn)生內(nèi)壓力。 表面有自動(dòng)縮小的趨勢(shì)，產(chǎn)生表面收縮力。表面有自動(dòng)縮小的趨勢(shì)，產(chǎn)生表面收縮力。表面層粒子受力分析表面層粒子受力分析圖圖6-2 分割邊長(zhǎng)分割邊長(zhǎng)1cm的立方體為的立方體為1mm的立方體的立方體將將1個(gè)邊長(zhǎng)為個(gè)邊長(zhǎng)為1cm 的立的立方體分割成更小的立方體分割成更小的立方體，每分割方體，每分割1次，邊次，邊長(zhǎng)為原來(lái)的長(zhǎng)為原來(lái)的1/10，顆，顆粒數(shù)增大粒數(shù)增大1000倍，總倍，總面積增大面積增大10倍，比表倍，比表面增大面增大10倍。當(dāng)邊長(zhǎng)倍。當(dāng)邊長(zhǎng)為為10(-7)cm時(shí)，顆粒時(shí)，顆粒數(shù)為數(shù)為10(21),總面積為總面積為6000平米，比表面積平米，比表面積為為6109/m2圖圖6-3

5、 表面張力示意圖表面張力示意圖flf=2l=f/(2l):表面張力表面張力表面自由能表面自由能：當(dāng)分子從內(nèi)部移到表面時(shí)，必須反抗向內(nèi)的：當(dāng)分子從內(nèi)部移到表面時(shí)，必須反抗向內(nèi)的吸引力，從周圍吸收能量，使表面層分子比內(nèi)部分子具有吸引力，從周圍吸收能量，使表面層分子比內(nèi)部分子具有的較多能量。的較多能量。體系的表面自由能等于表面張力與表面積的乘積體系的表面自由能等于表面張力與表面積的乘積圖圖6-4 表面能與表面張力關(guān)系的示意圖表面能與表面張力關(guān)系的示意圖表面張力是體系恒溫、恒壓下增加單位表面所引起的吉布表面張力是體系恒溫、恒壓下增加單位表面所引起的吉布斯自由能增量，比表面自由能。單位斯自由能增量，比表

6、面自由能。單位J/m2，N/m即即 表面張力等于比表面自由能，反之亦然。表面張力等于比表面自由能，反之亦然。根據(jù)熱力學(xué)的最小自由能原理，表面自由能的減小有兩種根據(jù)熱力學(xué)的最小自由能原理，表面自由能的減小有兩種可能：或減小表面積可能：或減小表面積A，或減小表面張力，或減小表面張力；或兩者同時(shí)減；或兩者同時(shí)減小。小。1.減小表面積減小表面積A： G= A 球狀露珠球狀露珠 2.減小表面張力減小表面張力： G= A 吸附作用吸附作用圖圖6-4 表面能與表面張力關(guān)系示意圖表面能與表面張力關(guān)系示意圖W=f* （環(huán)境）（環(huán)境） f=2*lW= 2 *l * 2l *= AW= *A又又G=W G= *A

7、= G/ A =(G/ A)T,P1.附加壓力附加壓力Ps 在氣泡的彎曲液面上，液體的表面張力迫使液面向內(nèi)收縮，在氣泡的彎曲液面上，液體的表面張力迫使液面向內(nèi)收縮，產(chǎn)生一種額外的壓力，這個(gè)額外的壓力叫做附加壓力。產(chǎn)生一種額外的壓力，這個(gè)額外的壓力叫做附加壓力。 圖圖6-5 附加壓力產(chǎn)生示意圖，正、負(fù)附加壓力附加壓力產(chǎn)生示意圖，正、負(fù)附加壓力 2.附加壓力與曲率半徑的關(guān)系附加壓力與曲率半徑的關(guān)系 圖圖6-6 曲率半徑對(duì)附加壓力的影響曲率半徑對(duì)附加壓力的影響 圖圖6-7 附加壓力與曲率半徑的關(guān)系附加壓力與曲率半徑的關(guān)系煉鋼脫碳過程產(chǎn)生的煉鋼脫碳過程產(chǎn)生的CO氣泡是在爐底耐火材料縫隙中生成的。氣泡是

8、在爐底耐火材料縫隙中生成的。3.氣泡最大壓力法測(cè)定表面張力氣泡最大壓力法測(cè)定表面張力 根據(jù)公式根據(jù)公式Ps=2/r 測(cè)定。圖測(cè)定。圖6-8 表面張力測(cè)定原理圖表面張力測(cè)定原理圖圖圖6-5 附加壓力產(chǎn)生示意圖附加壓力產(chǎn)生示意圖a：零附加壓力：零附加壓力 b：正附加壓力：正附加壓力 c：負(fù)附加壓力：負(fù)附加壓力圖圖6-6 曲率半徑對(duì)附加壓力的影響曲率半徑對(duì)附加壓力的影響 在玻璃管的兩端，吹兩個(gè)半徑不同的氣泡在玻璃管的兩端，吹兩個(gè)半徑不同的氣泡A和和B。打開活。打開活塞，使氣泡相通，則小氣泡塞，使氣泡相通，則小氣泡B收縮，而大氣泡收縮，而大氣泡B變得更大。因變得更大。因?yàn)樾馀輧?nèi)氣體的壓力較大，即附加

9、壓力較大。為小氣泡內(nèi)氣體的壓力較大，即附加壓力較大。圖圖7-3 附加壓力與曲率半徑的關(guān)系附加壓力與曲率半徑的關(guān)系PsdV=dAA=4r2dA=8r drV=4r3/3dV= 4r2drPs=2/r拉普拉斯公式拉普拉斯公式 推動(dòng)活塞使氣泡半徑由推動(dòng)活塞使氣泡半徑由r增加增加dr，則體積和表面積增加，則體積和表面積增加dV和和dA。根據(jù)。根據(jù)熱力學(xué)原理，氣泡表面自由能的增量等于反抗附加壓力所消耗的功。熱力學(xué)原理，氣泡表面自由能的增量等于反抗附加壓力所消耗的功。表面張力測(cè)定原理示意圖表面張力測(cè)定原理示意圖適用于測(cè)定高溫熔體的表面張力及液-液界面張力圖圖a中，一根半徑為中，一根半徑為r的毛細(xì)管插入液面

10、，的毛細(xì)管插入液面，逐步增大毛細(xì)管內(nèi)的逐步增大毛細(xì)管內(nèi)的壓力，當(dāng)壓力增大到壓力，當(dāng)壓力增大到Po+P，毛細(xì)管端恰，毛細(xì)管端恰好產(chǎn)生一半徑為好產(chǎn)生一半徑為r 的氣的氣泡時(shí)，泡時(shí)， P可用可用U型壓型壓力計(jì)測(cè)得，為最大壓力計(jì)測(cè)得，為最大壓力差。在理論上力差。在理論上P等等于氣泡的附加壓力于氣泡的附加壓力Ps，則則=Ps*r/2= P*r/21. 潤(rùn)濕現(xiàn)象潤(rùn)濕現(xiàn)象 潤(rùn)濕現(xiàn)象是自然界常見的現(xiàn)象。玻璃上的水滴自動(dòng)鋪展，潤(rùn)濕現(xiàn)象是自然界常見的現(xiàn)象。玻璃上的水滴自動(dòng)鋪展，石蠟上的水滴仍保持球狀，呈扁球形。親水物質(zhì)，疏水物質(zhì)。石蠟上的水滴仍保持球狀，呈扁球形。親水物質(zhì)，疏水物質(zhì)。與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，極性分子

11、水與極性分子和離子相親，與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，極性分子水與極性分子和離子相親，與非極性分子相疏。與非極性分子相疏。附著潤(rùn)濕：附著功附著潤(rùn)濕：附著功 內(nèi)聚功內(nèi)聚功鋪展?jié)櫇瘢轰佌瓜禂?shù)鋪展?jié)櫇瘢轰佌瓜禂?shù) slsgaWlg浸漬潤(rùn)濕：浸漬功浸漬潤(rùn)濕：浸漬功lgslsgslZlglglg20CWslsgiW對(duì)同一體系，對(duì)同一體系，WaWiZsl 3. 潤(rùn)濕現(xiàn)象與冶金的關(guān)系潤(rùn)濕現(xiàn)象與冶金的關(guān)系 金屬澆鑄時(shí)熔融金屬對(duì)砂型的潤(rùn)濕性金屬澆鑄時(shí)熔融金屬對(duì)砂型的潤(rùn)濕性 促進(jìn)晶核形成，細(xì)化晶粒促進(jìn)晶核形成，細(xì)化晶粒 在電解鋁生產(chǎn)中熔體對(duì)碳素電極的潤(rùn)濕性在電解鋁生產(chǎn)中熔體對(duì)碳素電極的潤(rùn)濕性陽(yáng)極效應(yīng)陽(yáng)極效應(yīng) 焊接金屬焊接金

12、屬2.潤(rùn)濕角潤(rùn)濕角 物質(zhì)表面的潤(rùn)濕程度常用潤(rùn)濕角來(lái)度量。圖物質(zhì)表面的潤(rùn)濕程度常用潤(rùn)濕角來(lái)度量。圖6-10。(a) 附著潤(rùn)濕附著潤(rùn)濕 (b) 鋪展?jié)櫇皲佌節(jié)櫇?(c) 浸漬潤(rùn)濕浸漬潤(rùn)濕潤(rùn)濕的三種形式潤(rùn)濕的三種形式圖圖6-10a 固體的潤(rùn)濕性與接觸角固體的潤(rùn)濕性與接觸角接觸角接觸角是在平衡時(shí)三相接觸點(diǎn)上，沿液是在平衡時(shí)三相接觸點(diǎn)上，沿液-氣表面的切線與固氣表面的切線與固-液界液界面所夾的角。面所夾的角。 較小則該物質(zhì)具有親水性，反之較大則具有疏水性。較小則該物質(zhì)具有親水性，反之較大則具有疏水性。 90叫不潤(rùn)濕，叫不潤(rùn)濕， sl 則則COS 0, 90 若若sgsl 則則COS 90 適用于固、液、

13、氣三相穩(wěn)定接觸的情況，且適用于固、液、氣三相穩(wěn)定接觸的情況，且sg-sl lg圖圖6-10b 液滴在固體表面上展開的接觸角液滴在固體表面上展開的接觸角11lgslsgcoslg1lgslsg1cos1是液體水排開固是液體水排開固體表面的空氣所受到體表面的空氣所受到的摩擦阻力。的摩擦阻力。1是阻滯接觸角是阻滯接觸角比較比較cos1 把水滴在固體表面時(shí)把水滴在固體表面時(shí)所測(cè)定的接觸角是阻所測(cè)定的接觸角是阻滯接觸角，它大于平滯接觸角，它大于平衡接觸角。衡接觸角。1. 微小液滴的蒸氣壓微小液滴的蒸氣壓 液體蒸氣壓的大小決定于液體分子向空間逃逸的傾向，此傾液體蒸氣壓的大小決定于液體分子向空間逃逸的傾向，

14、此傾向不僅與液體本性和溫度有關(guān)，還與液體的曲率半徑有關(guān)。玻向不僅與液體本性和溫度有關(guān)，還與液體的曲率半徑有關(guān)。玻璃板上的大、小水滴經(jīng)過一段時(shí)間，大水滴變大，小水滴減小璃板上的大、小水滴經(jīng)過一段時(shí)間，大水滴變大，小水滴減小甚至消失，說明小水滴的蒸氣壓比大水滴的蒸氣壓大。甚至消失，說明小水滴的蒸氣壓比大水滴的蒸氣壓大。 液體蒸氣壓與曲率半徑間的定量關(guān)系液體蒸氣壓與曲率半徑間的定量關(guān)系-凱爾文公式的凱爾文公式的推導(dǎo)推導(dǎo) 凱爾文公式對(duì)固體也同樣正確，即微小固體粒子的蒸氣壓大凱爾文公式對(duì)固體也同樣正確，即微小固體粒子的蒸氣壓大于普通晶體的蒸氣壓。于普通晶體的蒸氣壓。 由于表面吉布斯能的影響，微小液滴由于

15、表面吉布斯能的影響，微小液滴(晶粒晶粒)具有較大的飽和具有較大的飽和蒸氣壓，而物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等都與蒸氣壓有關(guān)，蒸氣壓，而物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等都與蒸氣壓有關(guān)，這些物質(zhì)的性質(zhì)也將隨著蒸氣壓的增大而有所變化，出現(xiàn)一這些物質(zhì)的性質(zhì)也將隨著蒸氣壓的增大而有所變化，出現(xiàn)一些過飽和、過熱、過冷狀態(tài)。而這些狀態(tài)的共同特點(diǎn)是體系些過飽和、過熱、過冷狀態(tài)。而這些狀態(tài)的共同特點(diǎn)是體系中產(chǎn)生新相困難。中產(chǎn)生新相困難。2. 過飽和蒸氣和過熱液體過飽和蒸氣和過熱液體 過飽和蒸氣能夠存在的原因是蒸氣最初冷凝成液滴，是從原過飽和蒸氣能夠存在的原因是蒸氣最初冷凝成液滴，是從原有的氣相產(chǎn)生一個(gè)新相，新相的自發(fā)形成

16、是一個(gè)從無(wú)到有、從有的氣相產(chǎn)生一個(gè)新相，新相的自發(fā)形成是一個(gè)從無(wú)到有、從小到大的過程，新形成的液滴極其微小，相對(duì)而言，微小液滴小到大的過程，新形成的液滴極其微小，相對(duì)而言，微小液滴的蒸氣壓大于片面液體的蒸氣壓，對(duì)液體飽和的蒸氣壓對(duì)液滴的蒸氣壓大于片面液體的蒸氣壓，對(duì)液體飽和的蒸氣壓對(duì)液滴并不飽和，如并不飽和，如圖圖6-11。若存在凝結(jié)中心，則可以大大降低其過。若存在凝結(jié)中心，則可以大大降低其過飽和程度。人工降雨、還原煉鋅飽和程度。人工降雨、還原煉鋅 過熱液體是超過正常沸點(diǎn)還不沸騰的液體。過熱水過熱液體是超過正常沸點(diǎn)還不沸騰的液體。過熱水 由于液體中最初生成的氣泡非常小，并且液面是凹面的，由于液

17、體中最初生成的氣泡非常小，并且液面是凹面的，p0，凹面液體，凹面液體r0(液體中的微小氣泡液體中的微小氣泡)。1. 吸附作用吸附作用 活性碳吸附氨氣和醋酸分子。氣體或溶質(zhì)在固體表面上的濃活性碳吸附氨氣和醋酸分子。氣體或溶質(zhì)在固體表面上的濃度不同與氣體或溶液內(nèi)部濃度的現(xiàn)象稱為吸附作用。吸附作用度不同與氣體或溶液內(nèi)部濃度的現(xiàn)象稱為吸附作用。吸附作用僅發(fā)生在兩相交界面上，與吸收不同。僅發(fā)生在兩相交界面上，與吸收不同。 正吸附、負(fù)吸附。吸附劑、吸附物正吸附、負(fù)吸附。吸附劑、吸附物 吸附劑吸附吸附物時(shí)可降低表面過剩的能量吸附劑吸附吸附物時(shí)可降低表面過剩的能量(表面自由能表面自由能)。 吸附作用可發(fā)生的相

18、界面：固吸附作用可發(fā)生的相界面：固-氣、固氣、固-液、液液、液-氣、液氣、液-液。液。2. 固體界面吸附的種類固體界面吸附的種類2.1 物理吸附和化學(xué)吸附物理吸附和化學(xué)吸附2.2. 物理吸附與化學(xué)吸附的比較：物理吸附與化學(xué)吸附的比較： 發(fā)生化學(xué)吸附時(shí)，吸附劑與吸附物間要發(fā)生電子轉(zhuǎn)移或形發(fā)生化學(xué)吸附時(shí)，吸附劑與吸附物間要發(fā)生電子轉(zhuǎn)移或形成電子對(duì)；物理吸附卻沒有這種轉(zhuǎn)移或電子對(duì)的形成。成電子對(duì)；物理吸附卻沒有這種轉(zhuǎn)移或電子對(duì)的形成。3.1. 吸附等溫線吸附等溫線 保持溫度恒定，以吸附量為縱軸，平衡壓力為橫軸做圖所得保持溫度恒定，以吸附量為縱軸，平衡壓力為橫軸做圖所得的曲線稱為吸附等溫線。一般通過實(shí)

19、驗(yàn)來(lái)確定，有五種類型。的曲線稱為吸附等溫線。一般通過實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，有五種類型。 圖圖6-14 吸附等溫線的五種類型吸附等溫線的五種類型3.2. 吸附等壓線吸附等壓線 保持氣體的平衡壓力恒定，以吸附量保持氣體的平衡壓力恒定，以吸附量a 為縱軸，溫度為縱軸，溫度T為橫為橫軸作圖所得的曲線為吸附等壓線。軸作圖所得的曲線為吸附等壓線。H0 圖圖6-15 吸附等壓線吸附等壓線3.3. 吸附等量線吸附等量線 在保持吸附量恒定條件下，以壓力在保持吸附量恒定條件下，以壓力p為縱軸，溫度為縱軸，溫度T為橫軸為橫軸作圖所得的曲線稱為吸附等量線。用克作圖所得的曲線稱為吸附等量線。用克-克方程求吸附熱克方程求吸附熱H。

20、 圖圖6-16 吸附等量線吸附等量線3. 吸附量吸附量 固體吸附氣體的量固體吸附氣體的量(a)常用吸附平衡時(shí)單位質(zhì)量吸附劑常用吸附平衡時(shí)單位質(zhì)量吸附劑(g)吸附吸附氣體的體積氣體的體積(ml)(折合成折合成0，101.325kPa)或物質(zhì)的量或物質(zhì)的量(mol)表示。表示。 吸附劑吸附劑 表面積越大，吸附效果越好。表面積越大，吸附效果越好。 吸附量吸附量(a)由由T、p決定。決定。4. 固體自溶液中的吸附固體自溶液中的吸附 12()V ccxamm5. 溶液表面層的吸附溶液表面層的吸附 各個(gè)體系中溶質(zhì)在表面層的濃度都不同于溶液內(nèi)部各個(gè)體系中溶質(zhì)在表面層的濃度都不同于溶液內(nèi)部的濃度，這種現(xiàn)象稱為

21、的濃度，這種現(xiàn)象稱為溶液表面的吸附溶液表面的吸附 。 凡是能夠顯著降低液體表面張力的物質(zhì)叫做該液體的凡是能夠顯著降低液體表面張力的物質(zhì)叫做該液體的表面活性劑表面活性劑 。a.氮在活性炭上的吸附氮在活性炭上的吸附(-183)和氯乙烷在木炭上的吸附和氯乙烷在木炭上的吸附(0)b.氮在鐵催化劑上的吸附氮在鐵催化劑上的吸附(-195)c.溴在硅膠上的吸附溴在硅膠上的吸附(79)d.苯在氧化鐵凝膠上的吸附苯在氧化鐵凝膠上的吸附(50)e.水蒸汽在活性炭上的吸附水蒸汽在活性炭上的吸附(1000)圖圖6-14 吸附等溫線的五種類型吸附等溫線的五種類型圖圖6-15 .吸附等壓線吸附等壓線圖圖6-16.吸附等量

22、線吸附等量線放熱過程放熱過程G=H-TS2aRTH)Tpln(吸附1.付氏吸附等溫方程式付氏吸附等溫方程式1909年，付勞因德里希根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立恒溫條件下年，付勞因德里希根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立恒溫條件下吸附量與壓力之間的關(guān)系式吸附量與壓力之間的關(guān)系式吸附等溫方程式吸附等溫方程式 nKPmxa/1m: 吸附劑的質(zhì)量，吸附劑的質(zhì)量，g；x ：被吸附的氣體量，：被吸附的氣體量，mol 或或ml ；a，x/m: 單位質(zhì)量吸附劑吸附氣體的量；單位質(zhì)量吸附劑吸附氣體的量；P：吸附平衡時(shí)氣體的壓力；：吸附平衡時(shí)氣體的壓力；K，1/n：經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，與溫度、吸附劑及吸附物的性質(zhì)有關(guān)。：經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，與溫度、吸

23、附劑及吸附物的性質(zhì)有關(guān)。付氏方程的對(duì)數(shù)形式：付氏方程的對(duì)數(shù)形式： PnKalg1lglg直線斜率直線斜率1/n，截距，截距l(xiāng)gK圖圖6-17 碳吸附碳吸附CO的吸附等溫線的吸附等溫線 2.朗格茂吸附等溫式朗格茂吸附等溫式1915年，朗格茂提出單分子層吸附理論，以研究低壓下鎢絲的氧年，朗格茂提出單分子層吸附理論，以研究低壓下鎢絲的氧化反應(yīng)為基礎(chǔ)，從動(dòng)平衡觀點(diǎn)提出該理論：化反應(yīng)為基礎(chǔ)，從動(dòng)平衡觀點(diǎn)提出該理論：(1). 固體中的原子或離子固體中的原子或離子 按照晶體結(jié)構(gòu)有規(guī)則地排列，它的表面按照晶體結(jié)構(gòu)有規(guī)則地排列，它的表面性質(zhì)是均勻的；性質(zhì)是均勻的； 圖圖6-19 單分子吸附示意圖單分子吸附示意圖

24、(2). 氣體吸附在固體表面上是一種松懈的化學(xué)反應(yīng)；被吸附物分氣體吸附在固體表面上是一種松懈的化學(xué)反應(yīng)；被吸附物分子之間沒有吸引力。子之間沒有吸引力。(3). 固體吸附氣體時(shí)，由于表面層吸附分子增多，吸附速率減慢，固體吸附氣體時(shí)，由于表面層吸附分子增多，吸附速率減慢，而脫附速率不斷加快，并最終達(dá)平衡。而脫附速率不斷加快，并最終達(dá)平衡。 朗格茂吸附朗格茂吸附等溫方程式等溫方程式 用該式可以較好地解釋典型吸附等溫線用該式可以較好地解釋典型吸附等溫線(圖圖6-15a) 在公式推導(dǎo)中，要假設(shè)固體表面是均勻的，并且被吸附物分在公式推導(dǎo)中，要假設(shè)固體表面是均勻的，并且被吸附物分子之間沒有吸引力，否則子之間

25、沒有吸引力，否則k1、k2不能為常數(shù)，即不能為常數(shù)，即b不為常數(shù)。不為常數(shù)。 但是很多吸附并不都是單分子層。但是很多吸附并不都是單分子層。3. BET多分子吸附層理論多分子吸附層理論 1938年，布魯納爾、埃麥特和特勒年，布魯納爾、埃麥特和特勒(Brunauer-Emmett-Teller)三人提出三人提出了多分子吸附層理論，簡(jiǎn)稱了多分子吸附層理論，簡(jiǎn)稱BET理論。理論。BET理論是以物理吸附為基礎(chǔ)的，它是朗格茂單分子吸附層理論的推理論是以物理吸附為基礎(chǔ)的，它是朗格茂單分子吸附層理論的推廣。廣。(1) 固體表面是均勻的，且被吸附分子間在橫的方向上沒有吸引力。固體表面是均勻的，且被吸附分子間在橫

26、的方向上沒有吸引力。(2) 吸附劑與被吸附物分子間的力是范德華引力，吸附是多分子層。吸附劑與被吸附物分子間的力是范德華引力，吸附是多分子層。(3) 層與層之間都建立平衡關(guān)系。層與層之間都建立平衡關(guān)系。(4) 當(dāng)吸附平衡時(shí)，吸附速率等于脫附速率。當(dāng)吸附平衡時(shí)，吸附速率等于脫附速率。*11()PCPV PPV CV CP4. 吉布斯吸附等溫方程式吉布斯吸附等溫方程式 1877年年 吉布斯根據(jù)熱力學(xué)理論推導(dǎo)出溶液表面層的吸附量吉布斯根據(jù)熱力學(xué)理論推導(dǎo)出溶液表面層的吸附量與濃度關(guān)系的方程式，與濃度關(guān)系的方程式，dcdRTc2討論：根據(jù)表面張力的變化率說明正、負(fù)吸附。討論：根據(jù)表面張力的變化率說明正、負(fù)

27、吸附。附圖附圖 表面活性物質(zhì)的吸附等溫線符合該方程式表面活性物質(zhì)的吸附等溫線符合該方程式例例3 根據(jù)丁酸水溶液的表面張力計(jì)算吸附量和飽和吸附量。根據(jù)丁酸水溶液的表面張力計(jì)算吸附量和飽和吸附量。圖圖6-17 碳吸附碳吸附CO的吸附等溫線的吸附等溫線設(shè)設(shè)1 是固體表面被分子覆蓋的面積與總面積之比是固體表面被分子覆蓋的面積與總面積之比(覆蓋度覆蓋度)， 0 是固體表面層空著的是固體表面層空著的(未被吸附未被吸附)面積與總面積之比面積與總面積之比 1+ 0=1 0=1- 1 氣體吸附速率氣體吸附速率v與氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的碰撞次數(shù)與氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的碰撞次數(shù)Z和空著和空著的面積的面積1- 1有關(guān)有關(guān))1 ()1 ()1 (1111111PkPkkZkv吸附 氣體的脫附速率決定于被吸附分子所占的面積氣體的脫附速率決定于被吸附分子所占的面積1 12 kv脫附1211)1 (kPk吸附平衡時(shí)吸附平衡時(shí)bPbPPkkPkkPkkPk1/1/2121