物理吸附、化学吸附.PPTVIP

第八章 表面现象 序 §8-1 表面热化学 §8-2 微小颗粒的表面特性 §8-3 弯曲液面的附加压力 §8-4 润湿现象 §8-5 吸附现象 §8-3 弯曲液面下的附加压力 8-3-1 附加压力Ps及Laplace方程 8-3-2 毛细现象 θ900, h0, 毛细管中的液面低于水平面。 例如： 毛细管法是测量表面张力的方法之一， 该法为最古老的一种方法， 若使用得当，仍是最精确的一种。 测量表面张力的其他方法： 气泡最大压力法； 环法（界面张力仪）； …… 生活中的毛细现象 1. 煤油灯灯芯吸油 2. 毛巾吸水 3. 锄地保墒 解释 思考题1 思考题2 答案 思考题3 思考题4 思考题5 思考题8 例2 例3 解 解 例4 解 §8-4 润湿现象 8-4-1 润湿及其量度 润湿定义 液体滴到固体上，有的容易铺展开，习惯上称该固体能被液体润湿； 相反，有的不容易铺展开，称该固体不能被液体润湿。 能被液体润湿的固体称亲液性固体，如亲水的有---玻璃、石英； 不能被液体润湿的固体称疏液性固体，如疏水的有---石蜡、硫磺、叶子、石墨。 润湿的量度：润湿角（接触角）θ 在g、l、s三相交界处，g - l界面与l - s界面之间（包含液体）的夹角。 ------Thomas Yong 方程 （1）润湿与否取决于σsg和σsl二者的相对大小； （2）润湿程度大小取决于三个σ。 讨论： （1）润湿，θ900，ΔG0； （2）不润湿， θ900，ΔG0。 结论：二者均自发。 8-4-3 润湿的应用 例1 炼钢生产中，Fe液与耐火材料之间的 润湿性直接影响到炉衬寿命； §8-5 吸附现象 §8-5 吸附现象 8-5-1 一般叙述 8-5-2 固-气吸附 8-5-3 固-液吸附 8-5-4 溶液表面层吸附 8-5-1 一般叙述 凡能使表面分子受力状况趋于均衡的物质，都有一种被表面分子吸引的自发趋势。能使其他物质向自身表面聚集的现象叫吸附。 习惯上把被吸附的物质叫吸附质；吸附其他物质的物质叫吸附剂。 被吸附的物质继续渗入到体相称吸收。 吸附+吸收=吸着 （吸收和反应属体相效应，本章不讨论） 吸附类型 吸附物质：固体吸附、溶液吸附； 吸附力：物理吸附、化学吸附。 吸附量：表征吸附能力的大小 吸附平衡时，单位量吸附剂（g、kg、m2）吸附吸附质（ g、mol、m3 ）的数量。 8-5-2 固-气吸附 固体表面缺陷示意图 生产生活中经常遇到： 活性炭吸附气体：防毒面具、冰箱除味剂； 钢铁材料吸附氢气：氢脆； 分子筛：气体分离、干燥等； 固体催化剂。 例 固-气吸附的一般规律 2.气体性质与吸附的关系 凡临界温度越高的气体越易被吸附。 临界温度：气体能被液化的最高的温度 例：防毒面具工作原理 3. 大多数情况下，吸附放热 5.物理吸附与化学吸附明显不同 6.等温吸附规律 三种吸附曲线 几种吸附等温线 三种典型的吸附等温式 （1）Freundlich吸附等温式 实例 （2）Langmuir吸附等温式 推导 基本假设： （1）气体吸附为单分子层吸附；只有空白表面才有吸附能力。 基本假设 （2）已被吸附的气体分子间无作用力；即：被吸附的气体分子要逃逸表面不受周围分子的影响。 （3）固体表面是均匀的；各处表面特性相同，吸附能力相同。 设某温度下固体表面已被覆盖面积分数为θ，空白面积分数为1-θ 讨论 曲线直化 示意图 曲线直化 例 解 解 例2 在金属浇铸时，熔融金属对沙型的润湿性有一定的要求； 1.存在着吸附平衡 g g.M -147 -119 -140 31 144 157 临界温度/℃ N2 O2 CO CO2 Cl2 SO2 气体 4. T的影响 0 原因： 气体分子聚集，像液化 或： T升高，a减少。 原因： （1）升温不利于放热反应 （2）分子热运动加强 慢 快(活化能小) 吸附速度 大(4 - 40万Jmol-1) 小（2-4万Jmol-1） 吸附热 明显 无 选择性 单分子层 多或单分子层 吸附分子层 剩余化学键 范德华力 吸附力 化学吸附 物理吸附 （1909年） （1916年） 平衡时： * * ------ Laplace方程 大雨过后，通过锄地保持土壤水分。 润湿与不润湿决定于液、固本性。 三相平衡时：