表面化學(xué)與膠體化學(xué)

表面化學(xué)與膠體化學(xué)第1頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)表面熱力學(xué)性質(zhì)一、表面和界面(surfaceandinterface)

界面是指兩相接觸的約幾個(gè)分子厚度的過(guò)渡區(qū)，若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。不管是界面還是表面，實(shí)質(zhì)都是相之間的交界面，所以可統(tǒng)稱為表面或界面。

表面化學(xué)或界面化學(xué)是以多相體系為研究對(duì)象，研究在相界面發(fā)生的各種物理化學(xué)過(guò)程的學(xué)科；膠體是分散相尺寸在1nm~100nm之間的多相體系，具有極大的表面積，所以膠體化學(xué)與表面化學(xué)關(guān)系十分密切。

第2頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二常見的界面類型1.氣-液界面2.液-液界面第3頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二4.液-固界面5.固-固界面3.氣-固界面第4頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、表面張力液體內(nèi)部分子所受的力是對(duì)稱的，可彼此抵銷，但表面分子受到體相分子的拉力大，受到氣相分子的拉力小(因?yàn)闅庀嗝芏鹊?，其作用力不能相互抵銷，所以表面分子受到被拉入體相的作用力。這種作用力使表面有自動(dòng)收縮到最小的趨勢(shì)，即形成球狀液滴，這種指向液體內(nèi)部的拉力(收縮力)稱為表面張力(surfacetension)。兩體相內(nèi)分子間作用力相差越大，表面張力也越大。總之，表面層分子與內(nèi)部分子相比，它們所處的環(huán)境不同。表面張力使表面層顯示出一些獨(dú)特性質(zhì)，如表面吸附、毛細(xì)現(xiàn)象、過(guò)飽和狀態(tài)等。

圖11-1界面層分子與體相分子所處狀態(tài)不同液體蒸氣f≠0f=0第5頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、表面張力的物理意義

金屬絲移動(dòng)到一定位置時(shí)，可以保持不再滑動(dòng)σ——就是表面張力，其物理意義：作用于單位邊界線上的力，單位是N·m-1。對(duì)于彎曲液面，該張力與液面相切。表面張力實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ挺腤’∝dAS=2ldxδW’=σdAS=fdx第6頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二影響表面張力的因素（1）分子間相互作用力的影響（2）溫度的影響

溫度升高，表面張力下降。表面張力一般隨壓力的增加而下降。因?yàn)閴毫υ黾?，氣相密度增加，表面分子受力不均勻性略有好轉(zhuǎn)。另外，若是氣相中有別的物質(zhì)，則壓力增加，促使表面吸附增加，氣體溶解度增加，也使表面張力下降。

對(duì)純液體或純固體，表面張力決定于分子間形成的化學(xué)鍵能的大小，一般化學(xué)鍵越強(qiáng)，表面張力越大。σ(金屬鍵)>σ(離子鍵)>σ(極性共價(jià)鍵)>σ(非極性共價(jià)鍵)兩種液體間的界面張力，界于兩種液體表面張力之間。（3）壓力的影響第7頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、比表面吉布斯自由能和表面吉布斯自由能1、比表面(specificsurfacearea)分散度——把物質(zhì)分散成細(xì)小微粒的程度稱為分散度

比表面通常用來(lái)表示物質(zhì)分散的程度，有兩種常用的表示方法：一種是單位質(zhì)量的固體所具有的表面積——另一種是單位體積固體所具有的表面積——式中，m和V分別為固體的質(zhì)量和體積，A為其表面積。目前常用的測(cè)定表面積的方法有BET法和色譜法。第8頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二分散度與比表面本章前，我們只考慮體相性質(zhì)，而忽略其表面的特性影響，因?yàn)轶w系的相界面的面積不大。

把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分散度越高，比表面也越大。從上可以看出，當(dāng)將邊長(zhǎng)為10-2m的立方體分割成10-9m的小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)了一千萬(wàn)倍。把邊長(zhǎng)為1cm的立方體1cm3分割成小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)情況：第9頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二例如，1g水以一球滴存在，表面積僅為4.85×10-4m2，表面能約為3.5×10-5J，這是微不足道的。但是，1g水球滴分散成半徑為10-7cm的小液滴時(shí)，可得2.4×1020個(gè)，表面積共3.0×103m2，表面能約為218J，相當(dāng)把這滴水溫度提高50度所需要的能量，顯然這是不能忽略的。如果表面積較大的體系，表面的性質(zhì)就不能忽略。特別注意，達(dá)到nm級(jí)的超細(xì)微粒具有巨大的比表面積，因而具有許多獨(dú)特的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子效應(yīng)等，并由此引起光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等性質(zhì)的顯著變化，成為新材料和多相催化方面的研究熱點(diǎn)。第10頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二式中σ為比例系數(shù)，它的物理意義：當(dāng)T，p及組成恒定時(shí)，增加單位表面積時(shí)所必須對(duì)體系做的可逆非膨脹功，稱為表面功（surfacework）。

由于表面層分子的受力情況與本體中不同，因此如果要把分子從內(nèi)部移到界面，或可逆的增加表面積，就必須克服體系內(nèi)部分子之間的作用力，對(duì)體系做功。

溫度、壓力和組成恒定時(shí)，可逆使表面積增加dAS所需要對(duì)體系作的功，用公式表示為：2、表面吉布斯自由能第11頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

由于恒溫恒壓可逆擴(kuò)大表面是環(huán)境做功，所以吉布斯自由能的變化值等于所做的非體積功，即由于在體系內(nèi)部產(chǎn)生新的相界面，所以由開始時(shí)新的相表面為零對(duì)上式積分得：表面吉布斯自由能由dGT,p=σdAS得：,可見：純物質(zhì)的σ就是在恒溫恒壓下增加單位面積所增加的吉布斯自由能，所以σ也稱為比表面吉布斯自由能。第12頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二上式σ的量綱為J/m2，而J=N·m，所以σ的單位也表示為N·m-1。由于N(牛頓)是力的單位，所以也可以從另一個(gè)角度理解比表面吉布斯自由能：垂直作用于單位長(zhǎng)度相界面上的力，即表面張力。比表面吉布斯自由能與表面張力這兩個(gè)概念在數(shù)學(xué)上是等效的，兩者的量綱也相同，是對(duì)同一事物從不同角度描述的物理量。在考慮界面性質(zhì)的熱力學(xué)問題時(shí)，用比表面吉布斯自由能為好；而在分析各種界面交接時(shí)的相互作用以及它們的平衡關(guān)系時(shí)，則采用表面張力比較方便。實(shí)際中，這兩個(gè)概念常常交替使用第13頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二比表面Gibbs自由能和表面張力的比較比表面Gibbs自由能表面張力符號(hào)σ

σ數(shù)值相等量綱相同單位J·m-2N·m-1

標(biāo)量矢量強(qiáng)度性質(zhì)第14頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二由此方程組可得：

考慮了表面功，熱力學(xué)基本公式中應(yīng)相應(yīng)增加σdAS一項(xiàng)，即：第15頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二可見，比表面自由能是保持相應(yīng)的特征變量不變，每增加單位表面積時(shí)，相應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的增值；多組元體系的比表面吉布斯自由能除了與溫度、壓力有關(guān)外，還與體系的組成有關(guān)。第16頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二得：

G=σAS+∑μini

···················(1)若不考慮界面作用，則應(yīng)為G’=∑μini

···················(2)

所以，σ是體系因?yàn)楹袉挝槐砻娑@得的過(guò)剩自由能，故σ又可以稱為比表面過(guò)剩自由能，而GS可看成是表面過(guò)剩自由能。

(1)式與(2)式相減得：G-G’=σAS，結(jié)合公式GS=σAS有：在恒溫恒壓恒化學(xué)勢(shì)條件下，對(duì)下式積分第17頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3、表面過(guò)程自發(fā)性的判斷恒T，p下的表面過(guò)程，由GS=σAS微分得：dGS=σdAS+ASdσ從上式可知：(1)若體系中各相組成(ni)恒定，則σ確定，當(dāng)表面積減小時(shí)有:dGS=σdAS≤0，故在σ確定條件下的表面積減小過(guò)程為自動(dòng)過(guò)程；(2)若表面積不能改變時(shí)，當(dāng)σ減小時(shí)有:dGS=ASdσ≤0，則在表面積AS確定條件下的σ減小過(guò)程也為自動(dòng)過(guò)程。第18頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一1.在平面上

研究以AB為直徑的一個(gè)環(huán)作為邊界，由于環(huán)上每點(diǎn)的都存在表面張力，大小相等，方向相反，合力為零，即沒有附加壓力。ABp0平面：ABp=p0第二節(jié)彎曲表面的特性一、彎曲液面的附加壓力設(shè)向下的大氣壓力為p0，向上的反作用力p等于p0

。第19頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.在凸面上：研究以AB為弦長(zhǎng)的一個(gè)球面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點(diǎn)的表面張力都與液面相切，但不在同一平面上，所以會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向下的合力ps

，稱為附加壓力。ABpsp0p=p0+ps凸面：大氣壓力凸面上受的總壓力為：po+

ps所以，凸面上受的壓力比平面大。第20頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.在凹面上：凹面上向下的總壓力為：p0-pS，所以凹面上所受的壓力比平面上小。ABpsp0p=p0-ps凹面：研究以AB為弦長(zhǎng)的一個(gè)球形凹面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點(diǎn)的表面張力都與凹形的液面相切，但不在同一平面上，所以也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的合力ps，即附加壓力。第21頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二上式是楊-拉普拉斯公式。根據(jù)數(shù)學(xué)上規(guī)定，凸面的曲率半徑取正值，凹面的曲率半徑取負(fù)值。所以，凸面的附加壓力指向液體，凹面的附加壓力指向氣體。環(huán)境對(duì)體系做的可逆功:體系增加的表面吉布斯自由能:因?yàn)閮烧呦嗟?，故：任意曲面二、?拉普拉斯公式dASdV第22頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

三、毛細(xì)管現(xiàn)象

將毛細(xì)管插入液面后，會(huì)發(fā)生液面沿毛細(xì)管上升(或下降)的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)管現(xiàn)象。(a)液體上升h(b)液體下降h

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是毛細(xì)管內(nèi)的彎曲液面上存在附加壓力ps。以毛細(xì)管上升為例，由于ps指向大氣，使得管內(nèi)凹液面下的液體的承受壓力小于管外水平液面下的液體所承受的壓力，故液體被壓入管內(nèi)，平衡時(shí)，則：第23頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

由圖可以看出，潤(rùn)濕角

與毛細(xì)管半徑rm及彎曲液面的曲率半徑r間的關(guān)系為：圖9-14毛細(xì)管半徑rm與液面曲率半徑r的關(guān)系

hrrm——液體表面張力；B——液體體積質(zhì)量；g——重力加速度。代入前式，可得到液體在毛細(xì)管內(nèi)上升(或)下降的高度：第24頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、彎曲表面上的蒸汽壓—開爾文公式dn/mol飽和蒸汽(p1)——————→飽和蒸汽(p2)

T不變，△Ga|↑△G1=0↓||↑△G3=0↓|dn/mol液滴r1(p1)——————→小液滴r2(p2)（a）（b）△Gb△Gb=△G1+△Ga+△G3=0+△Ga+0=△Ga

第25頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

若為平面液面，則r1→∞，上式變?yōu)椋?/p>

(也適用于固體物質(zhì))這就是Kelvin公式，式中r為密度，M為摩爾質(zhì)量。對(duì)凹面：r取負(fù)值，r越小，小蒸汽泡中的蒸汽壓越低。對(duì)凸面：r取正值，r越小，液滴的蒸汽壓越高。對(duì)于微小物質(zhì):可見，微小物質(zhì)具有較高的化學(xué)勢(shì)，因此導(dǎo)致它具有與同質(zhì)大物體不同的各種特性。第26頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二五、微小物質(zhì)的特性微小物質(zhì)的熔點(diǎn)較低；微小固體物質(zhì)的溶解度較大；微小物質(zhì)的化學(xué)活性較大；新相難成。第27頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二六、亞穩(wěn)狀態(tài)蒸氣的過(guò)飽和現(xiàn)象一定溫度下，當(dāng)蒸氣分壓超過(guò)該溫度下的飽和蒸氣壓，而蒸氣仍不凝結(jié)的現(xiàn)象。此時(shí)的蒸氣稱為過(guò)飽和蒸氣。——溶液的過(guò)飽和現(xiàn)象一定溫度、壓力下，當(dāng)溶液中溶質(zhì)的濃度已超過(guò)該溫度、壓力下的溶質(zhì)的溶解度，而溶質(zhì)仍不析出的現(xiàn)象。此時(shí)的溶液稱為過(guò)飽和溶液?！后w的過(guò)熱現(xiàn)象一定的壓力下，當(dāng)液體的溫度高于該壓力下的沸點(diǎn)，而液體仍不沸騰的現(xiàn)象。此時(shí)的液體稱為過(guò)熱液體?！后w的過(guò)冷現(xiàn)象在一定壓力下，當(dāng)液體的溫度已低于該壓力下液體的凝固點(diǎn)，而液體仍不凝固的現(xiàn)象。此時(shí)的液體稱為過(guò)冷液體?！鲜鲞^(guò)飽和蒸氣、過(guò)飽和溶液、過(guò)熱液體、過(guò)冷液體所處的狀態(tài)均屬亞穩(wěn)狀態(tài)。第28頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)固/氣界面的吸附作用一、固體表面的特性固體表面上的原子或分子與液體一樣，受力也是不均勻的，但是不像液體表面分子可以移動(dòng)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诠腆w表面形成時(shí)就已經(jīng)固定了。正由于固體表面原子受力不對(duì)稱和表面結(jié)構(gòu)不均勻性，它可以吸附氣體或液體分子，使表面自由能下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同。第29頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、有關(guān)概念1、吸附劑(adsorbent)和吸附質(zhì)(adsorbate)——當(dāng)氣體或蒸汽在固體表面被吸附時(shí)，固體稱為吸附劑，被吸附的氣體或液體稱為吸附質(zhì)。吸附量?jī)煞N表示方法：或2、吸附熱——

在吸附過(guò)程中的熱效應(yīng)稱為吸附熱。物理吸附過(guò)程的熱效應(yīng)相當(dāng)于氣體凝聚熱，很??；化學(xué)吸附過(guò)程的熱效應(yīng)相當(dāng)于化學(xué)鍵能，比較大。吸附熱的取號(hào)：固體在等溫、等壓下吸附氣體是一個(gè)自發(fā)過(guò)程，ΔG<0，氣體從三維運(yùn)動(dòng)變成吸附態(tài)的二維運(yùn)動(dòng)，熵減少，ΔS<0，ΔH=ΔG+TΔS，ΔH<0，所以吸附是放熱過(guò)程，但是習(xí)慣把吸附熱都取成正值。第30頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、物理吸附和化學(xué)吸附氣體分子碰撞到固體表面上,發(fā)生吸附,按被吸附分子與固體表面作用力的性質(zhì)不同，可把吸附分為“物理吸附”和“化學(xué)吸附”：物理吸附：實(shí)質(zhì)是一種物理作用，在吸附的過(guò)程中，沒有電子轉(zhuǎn)移，沒有化學(xué)鍵的生成和破壞，沒有原子重排等，而產(chǎn)生吸附所依靠的力是范德華引力；化學(xué)吸附：象化學(xué)反應(yīng)一樣，化學(xué)吸附過(guò)程需要一定的活化能（有少數(shù)例外情況），氣體分子與固體表面的作用力和化合物中原子間的作用力相似，也就是說(shuō)，吸附劑與吸附質(zhì)分子之間的作用力屬于化學(xué)鍵(短程力)?？梢姡瘜W(xué)吸附實(shí)質(zhì)上是一種化學(xué)反應(yīng)，在紅外、紫外-可見光譜中會(huì)出現(xiàn)新的特征吸收帶。第31頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二物理吸附具有如下特點(diǎn)：1).吸附力是由固體和氣體分子之間的范德華引力產(chǎn)生的，一般比較弱。2).吸附熱較小，接近于氣體的液化熱，一般在幾個(gè)

kJ/mol以下。3).吸附無(wú)選擇性，任何固體可以吸附任何氣體，但是吸附量會(huì)有所不同。4).吸附穩(wěn)定性不高，吸附與解吸速率都很快。5).吸附可以是單分子層的，但也可以是多分子層的。6).吸附不需要活化能，吸附速率并不因溫度的升高而變快。第32頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二化學(xué)吸附具有如下特點(diǎn)：1).吸附力是由吸附劑與吸附質(zhì)分子之間產(chǎn)生的化學(xué)鍵力，一般較強(qiáng)。2).吸附熱較高，接近于化學(xué)反應(yīng)熱，一般在40kJ/mol以上。3).吸附有選擇性，固體表面的活性位只吸附與之發(fā)生反應(yīng)的氣體分子，如酸位吸附堿性分子，反之亦然。4).吸附很穩(wěn)定，一旦吸附，就不易解吸。5).吸附是單分子層的。6).吸附需要活化能，溫度升高，吸附和解吸速率加快。第33頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二物理吸附和化學(xué)吸附既有本質(zhì)的差別，又有一定的內(nèi)在聯(lián)系。通過(guò)勢(shì)能曲線，可清楚地了解兩種吸附的本質(zhì)差別以及當(dāng)催化劑存在時(shí)如何使物理吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附。

教材中圖11-16(557頁(yè))是H2在Ni表面上的物理吸附和化學(xué)吸附的位能圖：縱坐標(biāo)表示位能；橫坐標(biāo)表示離開Ni表面的距離（單位為nm）。左方有斜線部分代表Ni的表面。高于零點(diǎn)要供給能量，低于零點(diǎn)則放出能量。H2在金屬鎳表面發(fā)生物理吸附第34頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

在相互作用的位能曲線上，隨著H2分子向Ni表面靠近，相互作用位能下降。到達(dá)a點(diǎn)，位能最低，這是物理吸附的穩(wěn)定狀態(tài)。這時(shí)氫沒有解離，兩原子核間距等于Ni和H的的范德華半徑。放出的能量ea等于物理吸附熱Qp，這數(shù)值相當(dāng)于氫氣的液化熱。如果氫分子通過(guò)a點(diǎn)要進(jìn)一步靠近Ni表面，由于核間的排斥作用，使位能沿ac線升高。第35頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二H2在金屬鎳表面發(fā)生化學(xué)吸附在相互作用的位能線上，H2分子獲得解離能DH-H，解離成H原子，處于c'的位置。隨著H原子向Ni表面靠近，位能不斷下降，達(dá)到b點(diǎn)，這是化學(xué)吸附的穩(wěn)定狀態(tài)。第36頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

在b點(diǎn)，Ni和H之間的距離等于兩者的原子半徑之和。能量gb是放出的化學(xué)吸附熱Qc，這相當(dāng)于兩者之間形成化學(xué)鍵的鍵能。隨著H原子進(jìn)一步向Ni表面靠近，由于核間斥力，位能沿bc線迅速上升。第37頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二物理吸附向化學(xué)吸附的轉(zhuǎn)變?nèi)绻麤]有Ni表面存在，氫分子離解為兩個(gè)氫原子需要DH-H的能量，但是有了催化劑Ni以后，氫分子只要具備Ea的能量就能經(jīng)過(guò)由過(guò)渡狀態(tài)p點(diǎn)而發(fā)生化學(xué)吸附?？梢姡呋瘎┑拇嬖谄鸬搅私档碗x解能的作用。第38頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、吸附曲線的類型

對(duì)于一定的吸附劑與吸附質(zhì)的體系，達(dá)到吸附平衡時(shí)，吸附量是溫度和吸附質(zhì)壓力的函數(shù)，即：

通常固定一個(gè)變量，求出另外兩個(gè)變量之間的關(guān)系，例如：(1)T=常數(shù)，Γ=f(p)，得吸附等溫線，如圖11-17；(2)p=常數(shù)，Γ=f(T)，得吸附等壓線，如圖11-18；(3)Γ=常數(shù)，p=f(T)，得吸附等量線，如圖11-19。第39頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二吸附等溫線的類型從吸附等溫線可以反映出吸附劑的表面性質(zhì)、孔分布以及吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用等有關(guān)信息。常見的吸附等溫線有5種類型:五種類型的吸附等溫線，反映了吸附劑的表面性質(zhì)不同，孔分布性質(zhì)不同，吸附質(zhì)與吸附劑的相互作用不同。幾種類型的吸附等溫曲線(a)(b)(c)(d)(e)ΓppΓpΓpΓpΓ第40頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二五、固體吸附氣體的等溫方程式1、Freundlich吸附等溫式教材中圖11-21中第一類型吸附等溫線的特點(diǎn)是在低壓下,吸附量Γ與壓強(qiáng)成直線關(guān)系;壓強(qiáng)足夠大時(shí),吸附量達(dá)到飽和值Γm而與壓強(qiáng)無(wú)關(guān);中等壓強(qiáng)時(shí),吸附量與壓強(qiáng)出曲線關(guān)系,如圖11-22中線段2所示,Freundlich根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將線段2

表示為：

Freundlich吸附等溫式Γ：吸附量，cm3/g，k，n(>1)是與溫度、體系有關(guān)的常數(shù)，但是它們的物理意義不明確，該式無(wú)法說(shuō)明吸附作用的機(jī)理。第41頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2、Langmuir吸附等溫式(單分子層吸附理論)Langmuir在研究低壓氣體在金屬吸附時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律，然后從動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)證明了吸附等溫式，并提出了Langmuir單分子層吸附理論。他在推導(dǎo)吸附等溫式的過(guò)程引入了兩個(gè)重要假設(shè)：(1)吸附是單分子層的；(2)固體表面是均勻的，被吸附分子之間無(wú)相互作用。設(shè)：表面覆蓋度q；則表面空白率為(1-

q)。則：第42頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二Langmuir吸附等溫式達(dá)到平衡時(shí)，吸附與脫附速率相等設(shè)b=ka/kd

這公式稱為L(zhǎng)angmuir吸附等溫式，式中b稱為吸附系數(shù)(Langmuir常數(shù))，它只是溫度的函數(shù)，而與吸附質(zhì)的壓力無(wú)關(guān)。實(shí)際上，b是吸附作用的平衡常數(shù)：在相同的條件下，b越大，平衡時(shí)吸附的氣體越多，所以它可看做表面對(duì)氣體吸附程度的量度。第43頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期二Langmu