第7章 表面现象 物理化学课件.ppt

表面自由能 表面自由能 7.2 附加压力及表面张力测定 第五节 微小颗粒的表面性质 第四节 润湿现象 7.7 吸附现象 7.8 吸附等温方程式 第六章 表面现象 4. 固体自溶液中的吸附 5. 溶液表面层的吸附 各个体系中溶质在表面层的浓度都不同于溶液内部的浓度，这种现象称为溶液表面的吸附 。 凡是能够显著降低液体表面张力的物质叫做该液体的表面活性剂 。 a.氮在活性炭上的吸附(-183℃)和氯乙烷在木炭上的吸附(0℃)b.氮在铁催化剂上的吸附(-195℃)c.溴在硅胶上的吸附(79℃)d.苯在氧化铁凝胶上的吸附(50℃)e.水蒸汽在活性炭上的吸附(1000℃) 图6-14 吸附等温线的五种类型 图6-15 .吸附等压线 图6-16.吸附等量线 放热过程△G=△H-T△S 1.付氏吸附等温方程式 1909年，付劳因德里希根据大量实验数据，建立恒温条件下吸附量与压力之间的关系式—吸附等温方程式 m: 吸附剂的质量，g；x ：被吸附的气体量，mol 或ml ；a，x/m: 单位质量吸附剂吸附气体的量；P：吸附平衡时气体的压力；K，1/n：经验常数，与温度、吸附剂及吸附物的性质有关。付氏方程的对数形式： 直线斜率1/n，截距lgK 图6-17 碳吸附CO的吸附等温线 2.朗格茂吸附等温式 1915年，朗格茂提出单分子层吸附理论，以研究低压下钨丝的氧化反应为基础，从动平衡观点提出该理论：(1). 固体中的原子或离子 按照晶体结构有规则地排列，它的表面性质是均匀的； 图6-19 单分子吸附示意图(2). 气体吸附在固体表面上是一种松懈的化学反应；被吸附物分子之间没有吸引力。(3). 固体吸附气体时，由于表面层吸附分子增多，吸附速率减慢，而脱附速率不断加快，并最终达平衡。 朗格茂吸附等温方程式 用该式可以较好地解释典型吸附等温线(图6-15a) 在公式推导中，要假设固体表面是均匀的，并且被吸附物分子之间没有吸引力，否则k1、k2不能为常数，即b不为常数。 但是很多吸附并不都是单分子层。 3. BET多分子吸附层理论 1938年，布鲁纳尔、埃麦特和特勒(Brunauer-Emmett-Teller)三人提出了多分子吸附层理论，简称BET理论。 BET理论是以物理吸附为基础的，它是朗格茂单分子吸附层理论的推广。 (1) 固体表面是均匀的，且被吸附分子间在横的方向上没有吸引力。 (2) 吸附剂与被吸附物分子间的力是范德华引力，吸附是多分子层。 (3) 层与层之间都建立平衡关系。 (4) 当吸附平衡时，吸附速率等于脱附速率。 4. 吉布斯吸附等温方程式 1877年 吉布斯根据热力学理论推导出溶液表面层的吸附量与浓度关系的方程式， 讨论：根据表面张力的变化率说明正、负吸附。 附图 表面活性物质的吸附等温线符合该方程式 例3 根据丁酸水溶液的表面张力计算吸附量和饱和吸附量。 图6-17 碳吸附CO的吸附等温线 设θ1 是固体表面被分子覆盖的面积与总面积之比(覆盖度)， θ0 是固体表面层空着的(未被吸附)面积与总面积之比 θ1+ θ0=1 θ0=1- θ1 气体吸附速率v与气体分子在单位时间内单位面积上的碰撞次数Z和空着的面积1- θ1有关 气体的脱附速率决定于被吸附分子所占的面积θ1 吸附平衡时 若a表示压力为p时1g固体吸附剂吸附气体的量，a∞为饱和吸附量 朗格茂吸附等温式 * * 表面现象是自然界中常见的现象：露珠，防雨布，毛细管，活性碳，肥皂水起泡。与表面层分子性质有关，体系表面层的性质往往与体系内部不同。 图6-1 表面层分子受力示意图 图6-2 分割边长1cm的立方体为1mm的立方体 颗粒越细小的物质，表面现象越明显，突出。物质的粉碎程度叫分散度，常用单位体积的物质所具有的表面积表示。 表面现象与工农业生产的关系：化工生产中的多相催化；火法冶金中的夹杂物排除；选矿作业中的浮选；农业中的土壤性质；农药的配制； 第一节 表面现象与表面张力 第七 章 表面现象与分散系统 1.液体的表面张力 图6-3 表面张力示意图 表面张力：物质的表面层分子由于受到内部分子的吸引，都趋向于挤向内部，使表面积尽量缩小，结果在表面切线的方向上有一种缩小表面的力作用着，该力就是表面张力。 2.液-液界面张力  3.固体的表面张力 4.表面张力与温度的关系 表面张力总是随着温度的升高而降低，临界温度表面张力为零。体积膨胀与蒸气压增大。 一、表面张力及其影响 1. 表面张力 表面层粒子受力不均匀，产生内压力。 表面