一、 粘附功、浸湿功、铺展系数。(T、P、A一定) 1. 粘附功 Wa
?G??l?s-?g?s-?g?l
Wa?-?G??g?s??g?l-?l?s (粘附时体系对外作最大功)?g?l,g?s界面转变为l?s界面?同样液面: 内聚功 We?-?G?2?g?l 液体本体身结合牢固程度的一种量度 实例: (1)运玻璃时,常在玻璃间加水 2?s-g?2?l?s (2) 干燥器
2. 浸润功Wi
Wi?-?G??g?s-?l?s ?g?s界面转为l?s界面?量度。
W i?0液体浸湿固体的条件 3. 铺展系数S
液体在固体表面上取代气体能力的一种
S?-?G??g?s-?g?l-?l?s?l?s界面取代g?s界面的同时,g?l界面也扩大了同样的面积?
目前,只有?g-s , ?l-s可测而无法直接测定,上述只能理论分析,而润湿现象与接触角有关,?可测,因此结合?g-l和?可作为解释润湿现象的依据。
二、接触角与润湿作用
接触角:气、液、固三相交界处,g-l 界面和l-s界面间夹角。 ?的大小由三种?的相对大小决定。 ?可用斜板法,吊片法测定
S?0 液体在固体表面可自动铺展。平衡时, ?s?g??s?l??l?gcos??s?g-?s?l cos???l?g??s?g??s?l cos??0,??90?,可润湿? cos??0~1 1-完全润湿? ?cos??0,??90?,不可润湿 ??s?g??s?l ? cos??-1~0 -1- 完全不润湿 ?
13.8 固体表面的吸附
固体表面分子与液体分子一样,也具有表面积布斯自由能。由于固体不具有流动性,不能象液体那样以尽量减少表面积的方式降低表面能。但是,固体表面分子能对碰到固体表面上来的气体或液体分子产生吸引力,使气体分子在固体表面上发生相对地聚集,以降低固体的表面能。使具有较大表面积的固体体系处于稳定。这种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。 固体—吸附剂, 气体—吸附质。
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一、气体的吸附 1.吸附的本质和类型
本质:处在固体表面的原子,由于周围原子对它的作用力不对称,即原子所受的力不饱和,故而有剩余力场,可以吸附气体或液体分子。 类型:
分子
吸附力
吸附热
选择性
稳定性
吸附速率
层
无
物理
范式
吸附
20~40 kJ/mol
先)
慢(升温速度加快
化学
化学键
吸附
1.1吸附量q
吸附 ? 脱附 吸附平衡
此时,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表况下所占的体积,称为吸附量。
40~400 kJ/mol
脱附)
大
有
大
不易达平衡,较难
单
小
(易液化者优
小
快(不受T影响)
多 单或
q?Vn?实验测定? 或 q?? mm
1.2 吸附曲线 q = f (T, p)
吸附等温线 q?f?p? 类型:P937 图12.36吸附等压线 q?f?T?Q 吸附热??lnp?吸附等量线 p?f?T? ? ??2?T??qRT吸附解释: 活性中心;吸附力(原子力场中饱和有剩余力)
二、兰缪尔吸附等温式
动力学的观点提出了一个吸附等温式,总结了兰缪尔单分子吸附理论。
基本观点:气体在固体表面上的吸附力是气体分子在吸附剂表面凝集和逃逸(即吸附和解吸)两种相反过程达到动态平衡的结果。
基本假定:吸附剂表面均匀;单分子层吸附;被吸附分子间无相互作用;吸附时动态平衡
兰缪尔在研究低压下气体在金属上的吸附时,根据实验数据发现了一些规律,然后又从
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吸附 ? 解吸 r吸附 = r解吸 k1p(1-?) = k-1?
p 气体吸附与p成正比且只有当气体碰撞到表面空白部分才可能被吸附,与(1-?)成正比。
?? Pa 讨论:
k1pap?? a?k1k?1k?1?k1p??1?ap?? a吸附作用的平衡常数 a量纲:Pa-1 p量纲:
1.(1) 压力足够低或吸附很弱时 ap << 1 则 ?=ap
(2) p足够高或吸附很强时 ap >> 1 则 ?=1 饱和单分子层 (3) p适中 ap/(1+ap) ? pm
??
Vapp1pp? ? ? ? ~p 作图 VmVVmaVm VVm1?ap
2
a1/2p1/2k1p?1????k?1? ? ??1?a1/2p1/2
2. 若离解:A2 ? 2A 2A (吸附) ? 2A (解吸)
3.i种吸附质:
BET 公式:V?Vm p0.05~0.35?p?p=?ps-p??1??C-1??sps??多分子层吸附
Cp
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