第八章表面化学lin.ppt

* 例题 设CHCl3（g）在活性碳上的吸附符合langmuir吸附等温 式，在298K时，当CHCl3（g）的压力为5.2kPa及13.5 kPa时，平衡吸附量分别为0.0692m3kg-1和0.0826m3kg-1 （已换算成标准状态），求 （1）CHCl3（g）在活性炭上的吸附系数b； （2）活性炭的饱和吸附量Vm； （3）若CHCl3（g）分子的截面积为0.32nm2，求活性 炭的比表面积。 * 解： 5.2kPa 平衡吸附量0.0692m3kg-1 13.5kPa 平衡吸附量0.0826m3kg-1 b＝54.34 Vm＝0.0940m3kg-1 * （3）若CHCl3（g）分子的截面积为0.32nm2，求活性炭的比表面积。 ＝8.08×105 m2kg-1 * 第七章小节 概念： 比表面、表面张力、比表面吉布斯能、表面吸附 弯曲液面： σ ?p 解释现象 σ 解释现象 pr及微小晶体的溶解度 * 浸湿功 内聚功 接触角 铺展系数 液体的铺展 粘附功 液-液及固-液界面现象： * 吸附现象： 溶液吸附 固体吸附 σ～c * 不溶性表面膜及表面活性剂： 表面压、表面活性剂的重要作用 * 表面热力学： σ～T ?S ?H ?U * * * * * 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。 * M M M M M M M M M A+ B- A+ A+ B- A+ B- A+ B- B- 化学吸附的本质是在固体表面与被吸附分子之间形成了化学键。 金属表面 离子型固体表面 化学吸附为单分子层吸附。 * H2在Ni表面上氢的两类吸附的位能曲线 Ni Ni H 1 2 H H 3 4 5 c b c’ p p’ a pap’位能线——氢分子与Ni表面靠范德华力结合，形成物理吸附。 cbc’位能线——氢原子在Ni表面上吸附的位能变化。氢原子与Ni形成化学键，为化学吸附。 p’apbc—表示氢在Ni表面的物理吸附转变为化学吸附，p 点为中间态。过了p点，氢分子离解为两个氢原子。 * Ni Ni H H 物理吸附a Ni Ni H H 过渡状态p Ni Ni H H 化学吸附b Ni Ni H H Ni Ni H H Ni 一个氢原子吸附在一个Ni原子上 一个氢原子吸附在两个Ni原子上 * 吸附量的表示 吸附量通常有两种表示方法： (2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。 (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 Γ= V/m 单位： m3. kg-1 Γ = n/m 单位： mol . kg-1 * 吸附量与温度、压力的关系 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， Γ = f (p)，得吸附等温线。 (2)p=常数， Γ = f (T)，得吸附等压线。 (3) Γ =常数，p = f (T)，得吸附等量线。 * p Γ 250K 273K 303K 353K 425K 100 150 T Γ 425 100 50 10 5 150 T 425 p 75 100 75 50 25 20 10 NH3在炭上的吸附线： 吸附等温线 吸附等压线 吸附等量线 最重要的吸附曲线是吸附等温线。 * 吸附等温线的类型 从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之间的相互作用等有关信息。 常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p/ps称为比压，ps是吸附质在该温度时的饱和蒸汽压，p为吸附质的压力) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? * (Ⅰ)在2.5nm以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。例如78K时N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。 * (Ⅱ)常称为S型等温线。吸附剂孔径大小不一，发生多分子层吸附。在比压接近1时，发生毛细管和孔凝现象。 * (Ⅲ)这种类型较少见。当吸附剂和吸附质相互作用很弱时会出现这种等温线，如35