章表面现象秋解析学习教案

1、会计学1章表面现象秋解析章表面现象秋解析(ji x)第一页，共77页。2022-5-51. 1. 表面现象及其本质表面现象及其本质(bnzh)(bnzh) 凝聚态(液态、固态)物质与其饱和蒸气达平衡(pnghng)时，两相紧密接触、约有几个分子厚度的过渡区，称为该凝聚态的表面（surface），是两相界面的特殊情形。表面(biomin) 界面（interface）通常指不同相态之间的过渡区。界面 9.1 表面自由能和表面张力第1页/共77页第二页，共77页。2022-5-5空气4CuSO溶液气-液界面 9.1 表面(biomin)自由能和表面(biomin)张力第2页/共77页第三页，共77页

2、。2022-5-5气-固界面 9.1 表面(biomin)自由能和表面(biomin)张力第3页/共77页第四页，共77页。2022-5-52H OHg液-液界面 9.1 表面自由(zyu)能和表面张力第4页/共77页第五页，共77页。2022-5-5 9.1.1 9.1.1 表面现象及其本质表面现象及其本质(bnzh)(bnzh)液-固界面(jimin)玻璃板Hg2H O液-固界面第5页/共77页第六页，共77页。2022-5-5 9.1 表面自由(zyu)能和表面张力例第6页/共77页第七页，共77页。2022-5-5 9.1.1 9.1.1 表面现象及其本质表面现象及其本质(bnzh)(

3、bnzh)固-固界面(jimin)铁管Cr镀层固-固界面第7页/共77页第八页，共77页。2022-5-5表面现象的本质(bnzh)表面层分子与体相内部分子相比，所处环境(hunjng)不同，受力不均等。体相内部分子所受四周分子作用力对称，各个方向(fngxing)的力彼此抵销。 处在界面层的分子，其作用力不能相互抵销。 由于剩余作用力的存在，使界面层显示出一些独特的性质。毛细现象如 表面张力表面吸附 9.1 表面自由能和表面张力第8页/共77页第九页，共77页。2022-5-5比表面 比表面通常用来表示物质(wzh)分散的程度，有两种常用的表示方法：式中，m 和V 分别(fnbi)为固体的质

4、量和体积，AS 为其总表面积s0ASms0ASV单位21mg单位单位23mm 9.1 表面自由(zyu)能和表面张力第9页/共77页第十页，共77页。2022-5-52. 2. 表面表面(biomin)(biomin)自由能自由能f,RsdWA式中 为比例系数，称为(chn wi)表面Gibbs自由能 等温等压条件下，环境对系统做的可逆非膨胀功为可逆表面(biomin)功，等于系统Gibbs自由能的增加值。可逆表面功故用公式表示为 9.1 表面自由能和表面张力第10页/共77页第十一页，共77页。2022-5-5 在数值上等于在等温等压及组成恒定的条件(tiojin)下，增加单位表面积时所必须

5、对系统做的可逆非膨胀功。 保持温度(wnd)、压力和组成不变，每增加单位表面积时，Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能，简称表面自由能或表面能。Bs, ,T p nGA单位2J m表面(biomin)Gibbs自由能 9.1 表面自由能和表面张力第11页/共77页第十二页，共77页。2022-5-5 9.1 表面自由(zyu)能和表面张力 砸碎石头做了功，但同时(tngsh)增加了石头的Gibbs自由能，能量守恒。 如 东西放久了会发现有灰尘附着，就是因为(yn wi)灰尘附着降低了物体的表面积，从而降低了物体的Gibbs自由能。 第12页/共77页第十三页，共77页。2022-5

6、-52 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l 将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液中，然后(rnhu)取出悬挂，活动边在下面。 去掉活动边插销，由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用(zuyng)，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。3. 表面张力(biominzhngl) 9.1 表面自由能和表面张力第13页/共77页第十四页，共77页。2022-5-5如果在活动边框(binkung)上挂一重物，此时 12()Fmm g l 是滑动边的长度(chngd)，因膜有两个面，所以边界总长度(chngd)为2l2 l2W2 l2W2 l2W

7、2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2m1m使重物质量m2与边框质量m1所产生的重力F，与总的表面张力大小相等方向相反，则金属丝不再(b zi)滑动。2Fl 就是作用于单位长度边界上的力，称为表面张力。 9.1 表面自由能和表面张力第14页/共77页第十五页，共77页。2022-5-5表面张力(biominzhngl) 在一定温度和压力下，在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，这种力垂直于单位(dnwi)长度的边界，与表面相切 (使表面收缩的力)。单位1N m表面张力与温度(wnd)的关系 达超临界状态时，气、液相密度相同，气-液界

8、面消失， 表面张力趋于零。 气、液相密度差减小，表面层分子的剩余作用力变小。温度升高: 分子运动加剧，相互作用力减弱。温度升高，表面张力下降。用 表示表面张力与温度的关系温度升高，表面张力下降。表面张力与温度的关系温度升高，表面张力下降。 9.1 表面自由能和表面张力第15页/共77页第十六页，共77页。2022-5-5表面张力(biominzhngl)是物质的本性 对纯液体或纯固体(gt)，表面张力的大小决定于原子、离子或分子间相互作用力的强弱。 (金属键) (离子键) (极性共价键) (非极性共价键)一般化学键越强的物质(wzh)，其表面张力越大：液体中，汞的表面张力最大，金属键。水的表面

9、张力很大，极性共价键 + 氢键。非极性有机液态化合物的表面张力较小，非极性共价键。 9.1 表面自由能和表面张力第16页/共77页第十七页，共77页。2022-5-5表面(biomin)张力单位： 力长度-1，Nm-1表面(biomin)自由能单位： 功面积-1，Jm-2表面(biomin)张力 从力的角度表征表面(biomin)现象表面(biomin)自由能 从能量的角度表征表面(biomin)现象表面张力(biominzhngl)与表面自由能比较：二者量纲相同，数值相等，用同一符号 表示 9.1 表面自由能和表面张力但物理意义不同、单位不同：第17页/共77页第十八页，共77页。2022-

10、5-51. 1. 弯曲弯曲(wnq)(wnq)液面的附加液面的附加压力压力平液面上任意(rny)一点A 达气液平衡(pnghng)时，平液面上任一点所受压力都相等，等于其饱和蒸气压 p0。平液面俯视图 在平液面上0pA 9.2 弯曲液面的附加压力不产生附加压力第18页/共77页第十九页，共77页。2022-5-50spp 在凸液面上 一个液滴悬浮在其饱和蒸气中，在液滴球面上A点周围的表面张力都与液面相切，但不在同一平面上,不能相消,会产生一个指向(zh xin)球心的合力，此合力即附加压力。A0psp附加(fji)压力pS与蒸气压力p0方向一致所有(suyu)点产生的合力为 pS球面上受的总压

11、力为： 9.2 弯曲液面的附加压力第19页/共77页第二十页，共77页。2022-5-5 在凹液面上0spp 一个处于液体内部的该液体的蒸气泡，其内表面为凹液面。在气泡上A点周围的表面张力(biominzhngl)都与气泡壁相切,大小相等，会产生一个指向球心的合力附加压力pS 。Asp0p液体蒸气(zhn q)泡内壁凹面上受的净压力为：附加压力(yl)pS与气泡中蒸气压力(yl)p0方向相反。 9.2 弯曲液面的附加压力第20页/共77页第二十一页，共77页。2022-5-52. Young-Laplace 2. Young-Laplace 公式公式(gngsh)(gngsh) 1805年，Y

12、oung-Laplace导出了附加压力与曲率(ql)半径之间的关系式。最简单(jindn)情况：球面 在毛细管内充满液体，管端有半径为R的球状液滴与蒸气平衡。 外压为p0，附加压力为 ps ,液滴所受总压为：0sppR0psp0p 9.2 弯曲液面的附加压力第21页/共77页第二十二页，共77页。2022-5-5 对活塞(husi)稍加压力，将毛细管内液体压出少许，相应(xingyng)地其表面积增加dAS。使液滴体积(tj)增加dV， 由于活塞上原来压力为p0，故需克服的压力只是附加压力ps，所做的膨胀功等于可逆增加表面积的Gibbs自由能。ssddp VAR0psp0p 9.2 弯曲液面的

13、附加压力第22页/共77页第二十三页，共77页。2022-5-5代入ssddp VA得R0psp0pYoung-Laplace公式的特殊形式(xngsh)只适用于球形液面s2pR 9.2 弯曲(wnq)液面的附加压力34 3VR2 d4dVRR第23页/共77页第二十四页，共77页。2022-5-5附加压力：与液体的表面张力(biominzhngl)成正比 与球面的曲率半径成反比为了体现附加压力的方向(fngxing)，规定:凸面的曲率半径(bnjng)取正值凹面的曲率半径取负值所以，凸面的附加压力指向液体，凹面的附加压力指向气体，即附加压力总是指向球面的球心。s2pR 9.2 弯曲液面的附加

14、压力第24页/共77页第二十五页，共77页。2022-5-53. 3. 毛细现象毛细现象(mo x xin (mo x xin xing)xing)毛细现象(mo x xin xing) 当把毛细管插入液体(yt)中,管中液面会高于或低于管外的平面。如：植物依赖毛细管吸取土壤中的水分和养料。在低于饱和蒸气压力下,毛细管中有液体凝聚等。毛细现象原因 在弯曲表面上有附加压力存在,使毛细管内液体自发流动以达到新的力平衡。 9.2 弯曲液面的附加压力第25页/共77页第二十六页，共77页。2022-5-5当把洁净的玻璃(b l)毛细管插入汞中时,管内液面呈凸面故管内(un ni)液面下降，直到下降的液

15、柱所对应的净压力等于附加压力时，达成新的平衡。h高度的汞柱压力,就等于(dngy)附加压力。0pAhHg凸面在A点处，由于凸面有向下的附加压力，使A点处压力比平面上大。 9.2 弯曲液面的附加压力第26页/共77页第二十七页，共77页。2022-5-50pAhHg凸面的附加压力(yl)为正值，而凸面的 h 0故无论凸液面还是凹液面，毛细管上升高度均可表示为： 9.2 弯曲液面的附加压力第29页/共77页第三十页，共77页。2022-5-5为了体现附加压力的方向， 曲率半径R?与毛细管半径 R 的关系(gun x)可表示为 接触角,可用实验(shyn)测量故毛细管上升高度(god)h又可表示为0

16、 ,180RR时 9.2 弯曲液面的附加压力第30页/共77页第三十一页，共77页。2022-5-51. 1. 弯曲弯曲(wnq)(wnq)液面的蒸气压液面的蒸气压弯曲(wnq)液面的蒸气压当该液体(yt)分成小液滴时,与其蒸气达成平衡l0spppd (B,l)d (B,g) 小液滴表面所承受的压力 小液滴表面上的饱和蒸气压 平液面上的饱和蒸气压则当纯液体B的平面液体与其蒸气达成平衡时 9.3 弯曲液面的蒸气压第31页/共77页第三十二页，共77页。2022-5-5m(B)(B) G对纯液体(yt) B 有因为(yn wi)dddGS TV p TGVp则mlmg(B,l)d(B,g)dVpV

17、p设B蒸气(zhn q)为i. g. 则由于压力改变而引起G 的变化，故可做变换： 9.3 弯曲液面的蒸气压故变换为第32页/共77页第三十三页，共77页。2022-5-5对上式积分，区间为液相：从平液面上所受压力到小液滴上所受压力气相：从平液面上饱和(boh)蒸气压到小液滴上饱和(boh)蒸气压mlg(B,l)ddln VpRTp左边(zu bian)积分2(B,l)MR 9.3 弯曲(wnq)液面的蒸气压m(B,l)(B,l)MV2R()第33页/共77页第三十四页，共77页。2022-5-5则此式称为(chn wi) Kelvin 公式 它指出了弯曲液面的饱和蒸气(zhn q)压 pr

18、与平液面上饱和蒸气(zhn q)压 p0 之间的关系。右边(yu bian)积分R 当 时， 9.3 弯曲液面的蒸气压第34页/共77页第三十五页，共77页。2022-5-5此式为Kelvin 公式(gngsh)另一形式 同一液体(yt)、不同曲率半径的弯曲液面上蒸气压的关系式为 对于同一液体，影响弯曲液面饱和蒸气压的主要因素(yn s)是曲率半径。 9.3 弯曲液面的蒸气压第35页/共77页第三十六页，共77页。2022-5-52. Kelvin 2. Kelvin 公式公式(gngsh)(gngsh)的应的应用用 在凸面上 曲率半径(bnjng)取正值,附加压力与蒸气压力方向相同,总压力是

19、两者加和 。故小液滴、小颗粒的蒸气压随曲率(ql)半径的减小而升高。 9.3 弯曲液面的蒸气压a. 过饱和蒸气在一定温度下，压力超过其饱和蒸气压的蒸气，称为过饱和蒸气。 第36页/共77页第三十七页，共77页。2022-5-5人工降雨(rngngjingy)的原理 9.3 弯曲(wnq)液面的蒸气压Irving Langmuir（伊文兰格缪尔） 1932年，兰格缪尔因表面化学和热离子发射(fsh)方面的研究成果获得诺贝尔化学奖。（过饱和蒸气的实际应用）第37页/共77页第三十八页，共77页。2022-5-5 9.3 弯曲(wnq)液面的蒸气压 当他把一些干冰（固态(gti)CO2的气化热很大，

20、-60时为87.2卡/克），放到冰箱的冰室中，很快，小冰粒在冰室内飞舞盘旋，霏霏雪花从上落下。 1946年7月，兰格缪尔正紧张地进行(jnxng)实验，冰箱却停止制冷，冰箱内的温度降不下来。 这是由于干冰具有独特的凝聚水蒸气的作用，即作为“种子”的云中冰晶的成核作用。低温是使水蒸气变为雨的重要因素之一，兰格缪尔不断调整干冰的量并改变温度，当温度降到-40以下，人工降雨就可能成功。第38页/共77页第三十九页，共77页。2022-5-5 这一年，在兰格缪尔指挥下，一架飞机腾空而起，试验人员将207公斤干冰撒入云海(ynhi)，30分钟后，狂风骤起，下起倾盆大雨，第一次人工降雨试验获得成功。 兰格

21、缪尔开创了人工降雨的新时代。根据过冷云层冰晶成核作用(zuyng)的理论，科学家们又发现了可以用AgI 等作为“种子”进行人工降雨，效果比干冰更好。可以在地上撒播，利用气流上升的作用(zuyng)，漂浮到空中的云层里，比干冰降雨简便易行。 9.3 弯曲(wnq)液面的蒸气压第39页/共77页第四十页，共77页。2022-5-5 对固体物质的不饱和溶液不断加热蒸发，当达饱和浓度时，固体仍未析出(xch)晶体，称为过饱和溶液。 9.3 弯曲(wnq)液面的蒸气压b. 过饱和溶液(bo h rn y)开尔文公式第40页/共77页第四十一页，共77页。2022-5-5因此固体小颗粒的饱和(boh)溶解

22、度随曲率半径的减小而升高。将液体表面张力 用l - s界面张力 代替，摩尔质量和密度也用相应的固体摩尔质量与密度代替，则 9.3 弯曲(wnq)液面的蒸气压对小颗粒，应用Henry定律 ，pkc用c 代替p，将开尔文公式应用于固体(gt)小颗粒：第41页/共77页第四十二页，共77页。2022-5-5 在凹面上 曲率半径取负值，附加(fji)压力与蒸气压力方向相反，总压力是二者之差。小气泡内的蒸气(zhn q)压随曲率半径绝对值的减小而下降。这可以解释(jish)有机蒸馏中过热液体的暴沸现象。 9.3 弯曲液面的蒸气压 在一定压力下，当液体的温度已高于该压力下液体的沸点，而液体仍未沸腾，称为过

23、热液体。 第42页/共77页第四十三页，共77页。2022-5-5 9.3 弯曲(wnq)液面的蒸气压水的相图(xin t)A. 过饱和蒸气(zhn q)B. 过热液体C. 过冷液体/Pap/KTO273.16lsg510ACB 上述一系列现象都是物质处于亚稳相时的情形，以水的相图为例加以说明。 在一定压力下，当液体的温度已低于该压力下液体的凝固点，而液体仍未凝固，此时的液体称为过冷液体。 第43页/共77页第四十四页，共77页。2022-5-5(1)(2)(3)c 1. 表面活性物质(wzh)与非表面活性物质(wzh) 9.4 溶液的表面(biomin)吸附无机酸、碱、盐、多羟基(qingj

24、)化合物等c， ，称为非表面活性物质。醇、酸、醛、酯、酮、醚等极性有机物c， 。表面活性剂(8个C以上的有机酸盐、胺等)c， 。第44页/共77页第四十五页，共77页。2022-5-52. Gibbs 吸附(xf)等温式BB, ac分别为溶质B的活度和浓度 的单位2mol m Gibbs用热力学方法，求得在等温下溶液浓度(nngd)、表面张力与吸附量之间的定量关系的微分方程，称为Gibbs吸附等温式。BBBTaRTa 或BBBTcRTc 9.4 溶液(rngy)的表面吸附 溶质B的表面超额（或表面超量、表面过剩）B第45页/共77页第四十六页，共77页。2022-5-5表面(biomin)超额

25、 的物理意义 在单位面积的表面层中，所含溶质(rngzh)的物质的量与具有相同数量溶剂的本体溶液中所含溶质(rngzh)的物质的量之差值。 9.4 溶液的表面(biomin)吸附B0 TcB 0讨论BBBTcRTc 第46页/共77页第四十七页，共77页。2022-5-5 增加溶质B的浓度使表面张力下降，表面超额为正值，是正吸附，表面层中溶质浓度大于本体溶液(rngy)中溶质浓度，如表面活性物质。 增加(zngji)溶质B的浓度使表面张力上升，表面超额为负值，是负吸附。表面层中溶质浓度小于本体浓度，如非表面活性物质。B0 TcB 0 9.4 9.4 溶液溶液(rngy)(rngy)的表面吸附的

26、表面吸附第47页/共77页第四十八页，共77页。2022-5-53. 3. 分子在界面上的定向分子在界面上的定向(dn (dn xin)xin)排列排列表面(biomin)活性剂分子是两亲分子，含亲水和憎水基团。表面活性剂分子在溶液(rngy)表面的定向排列溶液表面碳氢链 9.4 溶液的表面吸附第48页/共77页第四十九页，共77页。2022-5-5液体(yt) 1 的表面张力为1 液体(yt) 2 的表面张力为2 两种液体(yt)的界面张力为1,2 一种液体能否在另一种不互溶的液体上铺展，取决于两种液体本身的表面张力和两种液体之间的界面张力。1. 铺展9.5 9.5 铺展与铺展与润湿润湿第4

27、9页/共77页第五十页，共77页。2022-5-5 液体 2 能否在液体 1 界面上铺展，取决于铺展前后界面张力(zhngl)的改变。21,21 不能铺展(pzhn)9.5 9.5 铺展与铺展与润湿润湿1 2 1,2 12第50页/共77页第五十一页，共77页。2022-5-52.2. 接触角接触角 在气、液、固三相交界点，气-液界面与液-固界面张力之间的夹角(ji jio)称为接触角，通常用 表示。 接触角大于90，液体不能润湿固体，如汞在洁净的玻璃(b l)表面； 接触角小于90，液体能润湿固体，如水在洁净(jijng)的玻璃表面。 接触角大小可用实验测量，也可用公式计算:s-gs-ll-

28、gcos9.5 铺展与润湿第51页/共77页第五十二页，共77页。2022-5-53. 3. 润湿润湿(rn sh)(rn sh)作用作用 液体能自发占据固体表面，把固体表面掩盖起来，称之为液体能润湿(rn sh)固体，反之，则不能。液体(yt)能否润湿固体，取决于三个张力的相对大小。Hgs-ll-gs-g能润湿不能润湿 90应用举例s-gs-ll-gcos9.5 铺展与润湿 水溶性农药溶液中加入表面活性剂，使之能润湿带蜡的植物叶子。第52页/共77页第五十三页，共77页。2022-5-51. 1. 表面表面(biomin)(biomin)活性剂的活性剂的分类分类表面(biomin)活性剂的分

29、类1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性(lingxng)型表面活性剂 9.6 表面活性剂及其作用第53页/共77页第五十四页，共77页。2022-5-5阴离子型+15311531C H COONaC H COONa阳离子型1633316333C HNH ClC HNHCl两性(lingxng)型 CH3 |R-N+-CH2COONa | CH3 CH3 |R-N+-CH2COO- +Na+ | CH3第54页/共77页第五十五页，共77页。2022-5-52. 2. 胶束和临界胶束和临界(ln ji)(ln ji)胶束浓胶束浓度度临界(ln ji)胶束浓度（CMC，Critical Mi

30、celle Concentration ） 在水中随着浓度增大(zn d)， 表面活性剂在表面上聚集形成定向排列的紧密单分子层。 多余的活性剂分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成多分子聚集体 胶束。这种开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 如果继续加入表面活性剂，表面层基本不发生变化，表面张力不再降低，而溶液中胶束不断增多、增大。9.6 表面活性剂及其作用第55页/共77页第五十六页，共77页。2022-5-5活性剂浓度(nngd)低于CMC小型(xioxng)胶束活性剂浓度(nngd)等于CMC层状胶束 活性剂浓度大于CMC9.6 表面活性剂及其作用第56页/共77

31、页第五十七页，共77页。2022-5-5第57页/共77页第五十八页，共77页。2022-5-53. 3. 亲水亲水- -亲油平衡亲油平衡(pnghng)(pnghng)对非离子型表面(biomin)活性剂，HLB值的计算公式为： Griffin提出(t ch)用一个相对值即亲水亲油平衡（HLB）值来表示表面活性剂的亲水性。参考标准：石蜡无亲水基，所以 HLB = 0聚乙二醇，全部是亲水基，HLB = 20其余非离子型表面活性剂的HLB值介于 0 20 之间HLB值 =亲水基质量亲水基质量 + 憎水基质量100/59.6 表面活性剂及其作用第58页/共77页第五十九页，共77页。2022-5-

32、560HLB 亲水亲油平衡(pnghng) ( Hydrophilic-Lipophilic Balance ) 第59页/共77页第六十页，共77页。2022-5-54. 4. 表面表面(biomin)(biomin)活性活性剂的作用剂的作用例 乳化(rhu)作用 一种或几种液体以大于10-7 m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成(xngchng)的粗分散系统称为乳状液。 要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同，可以形成以水为连续相的水包油型乳状液(O/W)或形成以油为连续相的油包水型乳状液(W/O)。表面活性剂的作用 润湿、 起泡（消泡）、增溶、乳化（破乳）、洗涤等。9.

33、6 表面活性剂及其作用 一种或几种液体以大于10-7 m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散系统称为乳状液。 要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同，可以形成以水为连续相的水包油型乳状液(O/W)或形成以油为连续相的油包水型乳状液(W/O)。 一种或几种液体以大于10-7 m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散系统称为乳状液。 要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同，可以形成以水为连续相的水包油型乳状液(O/W)或形成以油为连续相的油包水型乳状液(W/O)。第60页/共77页第六十一页，共77页。2022-5-5乳化剂是两亲分子(fnz)乳化剂在

34、分散相周围定向(dn xin)排列水水包油型乳状液油包水型乳状液油油滴水滴表面活性剂第61页/共77页第六十二页，共77页。2022-5-5检验(jinyn)水包油型乳状液加入(jir)水溶性染料如亚甲基蓝，说明水是连续相即分散介质。加入油溶性的染料红色苏丹(sdn)，说明油为不连续相即分散相。9.6 表面活性剂及其作用第62页/共77页第六十三页，共77页。2022-5-564 在固体或液体表面，某物质的浓度与体相(t xin)浓度不同的现象称为吸附。被吸附(xf)的物质 吸附(xf)质 有吸附能力(nngl)的物质 吸附剂 固体表面是不均匀的，即使从宏观上看似乎很光滑，但从原子水平上看是凹

35、凸不平的。 正是由于固体表面原子受力不对称和表面结构的不均匀性，它可以吸附气体或液体分子，使固体表面的自由能下降。1. 吸附剂与吸附质吸附 9.7 固体表面的吸附第63页/共77页第六十四页，共77页。2022-5-52. 物理吸附(xf)和化学吸附(xf)物理吸附(xf)与化学吸附(xf)的比较 9.7 固体(gt)表面的吸附第64页/共77页第六十五页，共77页。2022-5-53. 3. 吸附吸附(xf)(xf)等温线等温线吸附量通常(tngchng)有两种表示方法(2)单位质量吸附剂所吸附气体(qt)的物质的量(1)单位质量吸附剂所吸附气体的体积注：体积要换算成标准状况(STP)31

36、g m/ qV m单位：1 m/ol g qn m单位： 9.7 固体表面的吸附第65页/共77页第六十六页，共77页。2022-5-5 对于一定的吸附剂与吸附质构成的系统，达到吸附平衡时，吸附量是吸附温度和吸附质压力(yl)的函数：通常固定一个变量(binling)，求出另外两个变量(binling)之间的关系：( , )qf T p(1) T =常数(chngsh)，q = f (p)，吸附等温线(2) p =常数，q = f (T)，吸附等压线(3) q =常数，p = f (T)，吸附等量线 9.7 固体表面的吸附第66页/共77页第六十七页，共77页。2022-5-5由饱和吸附(xf

37、)量Vm 计算吸附(xf)剂的比表面积3-1m/(22.4dmmol ) (STP)nVm - 吸附剂质量(zhling)A - 吸附(xf)质分子的截面积AS - 吸附剂的表面积S0为吸附剂的比表面积0s/SA m 9.7 固体表面的吸附S0 - 吸附剂的比表面积第67页/共77页第六十八页，共77页。2022-5-54. 4. 吸附吸附(xf)(xf)等温式等温式 Langmuir 吸附(xf)等温式Langmuir 在推导该公式的过程(guchng)引入几个重要假设： 吸附是单分子层的。 固体表面是均匀的，被吸附分子之间无相互作用。 吸附平衡是吸附与解吸的动态平衡。 描述吸附量与被吸附物

38、质蒸气压力之间的定量关系公式，称为吸附等温式。吸附等温式 9.7 固体表面的吸附第68页/共77页第六十九页，共77页。2022-5-5则空白(kngbi)表面为达平衡(pnghng)时，吸附与脱附速率相等设表面(biomin)覆盖度为(1)aa(1)k pradrraa(1)k pkadak ppkk吸附速率 Vm为铺满单分子层的饱和吸附量V为压力为p时的实际吸附量设表面覆盖度为 Vm - 铺满单分子层的饱和吸附量V - 压力为p时的实际吸附量mVVddkr脱附速率 9.7 固体表面的吸附吸附速率脱附速率则第69页/共77页第七十页，共77页。2022-5-5adak ppkk得设此式称为(chn wi) Langmuir 吸附等温式adkak式中a 称为吸附系数