固体表面性质课件

3.1.2比表面自由能(3)σ与其它热力学量之间的关系一种界面,单组份体系,可逆过程：()V∵∴F=U-TS()P3.2弯曲液面的界面现象3.2.3毛细现象毛细管上升毛细管下降?

毛细永动机?(1)毛细管上升法弯液面为半球状：弯液面不是半球状，接触角为θ：第三章液体的表面性质3.3界面张力的测定方法平衡时与液柱的重力相等重力加速度液体密度蒸气密度(3)滴体积法（或滴重法）(4)最大压力气泡法(5)吊片法3.3界面张力的测定方法胶体化学(ColloidChemistry)第四章固体的表面性质4.1固体表面特性4.1.1特点②界面不均匀

几何不均匀性

能量不均匀性①不易收缩和变形峰谷峰和谷处的原子或分子能量不同粗糙不平64.1

固体表面特性4.1.2分散度对固体物质性能的影响(1)化学势单组份凝聚体系:

大块固体物质:小球颗粒物质：颗粒半径r减小，化学势增加。7μr>μ(4)熔点颗粒越小，熔点越低。

应用：粉末冶金4.1.2分散度对固体物质性能的影响(3)蒸气压

r减小，蒸气压增大。9应用：据溶解度估算σai:活度pV吸收第四章固体的表面性质4.2

固体界面对气体的吸附4.2.1吸附作用固体界面气体分子的浓度大于气相中浓度的现象吸附：发生在固体表面吸收：进入固体内部（溶解）吸着：吸附和吸收的总称吸附剂：固体吸附质：气体pV吸附10物理吸附化学吸附吸附力vanderWaals力化学键吸附层数单或多分子层单分子层吸附选择性无选择性有选择性吸附热较小，接近凝聚热较大，接近反应热吸附速度较快较慢4.2

固体界面对气体的吸附4.2.2吸附现象的本质-物理吸附和化学吸附11固体分子与气体分子间的相互作用,吸附可降低固-气界面自由能。4.2

固体界面对气体的吸附4.2.4吸附曲线V=f(p,T)(1)吸附等温线()T,V=f(p)p0:T下吸附质的饱和蒸汽压13

I型：Langmuir型;单分子层吸附;

p<<

p0时吸附饱和.

II型：S型；

低p时,单分子层吸附;

高p

时,多分子层吸附；

B点,单分子层吸附饱和;

p→p0时,颗粒间凝聚成液相.♦

可提供吸附剂的表面性质、孔分布以及与吸附质之间的相互

作用等信息。144.2.4吸附曲线

III型：低p时,多分子层吸附;固体-气体分子间作用力小;p→p0时,气体在颗粒间凝聚成液相.

IV

型：低p时,单分子层吸附;

高p时,吸附剂孔结构中毛细凝聚;p~p0时,毛细孔中凝满吸附质；

多孔吸附剂的吸附特征.

V

型：前III型+后IV型低p时,多分子层吸附;

高p时,吸附剂孔结构中毛细凝聚;p~p0时,毛细孔中凝满吸附质；固体-气体分子间作用力小;

多孔吸附剂的吸附特征.154.2.4吸附曲线(2)吸附等压线()p,V=f(T)(3)吸附等量线()V,p=f(T)

ΔHads:等量吸附热174.3.1Langmuir单分子吸附理论净吸附速率：吸附平衡：aμ=νBoltzmann定律：气体分子运动论：m:气体分子质量k:Boltzmann常数k0

:比例系数

q

:一个分子吸附时放出的热量184.3.1Langmuir单分子吸附理论假设:

①任何吸附分子飞走的几率不受邻近有无吸附分子的影响-吸附分子之间无相互作用

②无论分子吸附在表面的那个位置,所释放出的热量是一样的-表面是均匀的

③只有撞在空白表面上的分子才有可能被吸附-吸附是单分子层的♦据①+②假设:v=v1θ

θ:

覆盖度,表面被吸附分子所占据的分数v1:

θ=1时,分子从表面飞走的速度♦据③假设:a0:θ=0时的a19♦吸附平衡:4.3.1Langmuir单分子吸附理论

代入μ

和v的公式：V:

P时的吸附量Vm:单分子层饱和吸附量直线式：-Langmuir等温式，符合I型吸附等温线;-

p/V～

p作图成直线，可求

Vm

和

b.214.3吸附理论氯乙烷在炭上吸附CO在活性炭上吸附4.3.2Freundlich公式(k,n:经验常数,n＞1)♦原是经验式，先现有热力学理论依据。224.3吸附理论4.3.3BET多分子层吸附理论1938年,Brunauer/Emmertt/Teller假设：

①表面均匀;

②

吸附力是vanderWaals引力,多分子层吸附;

③同层吸附分子间无相互作用;

④吸附平衡时各层吸附分子所占面积保持不变;

⑤除一层外,其它各层的吸附热相当于液化热。234.3.3BET多分子层吸附理论(1)二常数公式含两个常数:Vm

和

cV:压力为P时的吸附量Vm

:单分子层的饱和吸附量

c:与吸附热有关的常数

p0:气体的饱和蒸汽压

p/p0:相对压力♦吸附层数不限：p→

p0,V→

∞♦直线式：成直线254.3.3BET多分子层吸附理论(4)应用测定固体的比表面积♦吸附实验测定不同p下的V值，

得V