物理化学课件—表面物理化学.ppt

露珠和水黾(mǐn) 4.洗涤作用 表面活性剂的去污过程示意图 4.洗涤作用 在合成洗涤剂中往往除了加某些起泡剂、乳化剂等表面活性物质外，还要加入一些硅酸盐、焦磷酸盐等非表面活性物质，使溶液有一定的碱性，增强去污能力，同时也可防止清洁固体表面重新被污物沉积。 由于焦磷酸盐随废水排入江湖中会引起藻类疯长，破坏水质，危及鱼虾生命 现在已禁止使用含磷洗涤剂，目前主要用铝硅酸盐等一类分散度很好的白色碱性非表面活性物质代替焦磷酸盐，能达到同样的洗涤效果。 * 一、气固吸附的一般常识 二、Langmuir单分子层吸附等温式 三、BET吸附等温式：多分子层气固吸附理论 四、其它吸附等温式 气固吸附为何会发生? 固体不具有流动性,不能像液体那样缩小表面积来降低表面能, 只能靠吸附气体分子覆盖其表面来降低表面能,使系统趋于稳定。 §13.8 固体表面的吸附 一、气固吸附的一般常识 * 吸附质：（被吸附的）气体； 吸附剂：（吸附气体的）固体 1. 吸附类型 物理吸附 化学吸附 吸附力 范德华力 化学键力 吸附分子层 多分子层 单分子层 吸附选择性 无，易液化者易吸附 有选择性 吸附热 -(20~40)kJ/mol -(40~400)kJ/mol 吸附速度 快,易脱附,易达平衡 较慢，不易达平衡 2.吸附平衡与吸附量 * 吸附平衡：即rads = rd，此时被吸附的气体量不随时间而变化。 吸附量：达吸附平衡时，单位质量吸附剂所吸附的吸附质的量 q=n(吸附质)/m(吸附剂) q=V(吸附质)/m(吸附剂) 3）吸附曲线：q=f(T,p) * q为吸附量，p为吸附质的分压 吸附等压线：q=f(T) (isobaric) (isobar) CO在Pt上的吸附等压线 V(CO) T 物理吸附 根据 ?H=?G+T?S ,固体表面吸附气体后, 表面自由能下降, ?G0; 气体分子从气相吸附到固体表面上排列, ?S 0, 所以?H0 , 即吸附热?adsHm小于零。 未达平衡 化学吸附 吸附是放热 ? T?，q? 吸附等量线：p=f(T) * 类似于C-C方程，可求吸附热 1/T lnp ?adsHm0, 吸附热的大小是吸附作用强弱的一种标志 Slope= ?adsHm /R 吸附等温线： q=f(p) isotherm * 五种类型中，第一种是单分子层吸附, 其余均为多分子层吸附的情况。 吸附质分压 p 吸 附 量 a 二、Langmuir单分子层吸附等温式 * 基本假设： 1 单分子层吸附：空白表面上才能吸附。令表面覆盖度为? rads = k1(1 – ?)p 2 吸附分子之间无相互作用力:吸附分子脱附时不受其它吸附分子的影响: rd = k2? 达吸附平衡时，rads = rd Langmuir单分子层吸附等温式 * 达吸附平衡时，rads = rd 即 k1(1 – ?)p = k2? 其中 or 吸附系数 讨论： * 1. ap1，V=Vmap 即V?p，图中p很小时 p V Vm 2. ap1， V=Vm (常数)，达到饱和吸附?=1 3 原式改写成 * 直线斜率=1/Vm，Vm=1/slope 截距=1/aVm，b=slope /intercept p/V p 4.混合吸附—当A, B两种分子发生吸附时： * 令A、B表面覆盖度分别为?A、 ?B, (?A + ?B = ?) A: rads = kA(1 – ?)pA rd = k-A?A B: rads = kB(1 – ?)pB rd = k-B?B 其中 吸附系数 = = 三、BET吸附等温式：多分子层气固吸附理论 * C：与吸附热有关的常数 p*：T时吸附质的饱和蒸气压 V：当气体分压为p时,被吸附气体在标准状况下的体积 Vm :当气体分压为p时,吸附剂表面被覆盖满一层时被吸附气体在标准状况下的体积 Vm的测定 * Vm=1/(斜率+截距) 作图得一直线 以 对 斜率=1/VmC 截距=(C–1)/VmC BET吸附等温式的重要应用： * 测定和计算固体吸附剂的比表面S比 （单位质量吸附剂的表面积） 已知吸附质分子的截面积为A 例6 0℃时，CO在2.964g木炭上吸附的平衡压力p与吸附气体标准状况体积V有下列数据 * p/104Pa 0.97 2.40 4.12 7.20 11.76 V/cm3 7.5 16.5 25.1 38.1 52.3 (1) 试用图解法求朗格谬尔公式中常数Vm和a; (2) 求CO压力为5.33×104 Pa时，1g木炭吸附的CO标准状况体积。 解：朗格