1、 物理化學(xué)電子教案第八章2022/10/10 物理化學(xué)電子教案第八章2022/10/9第八章 界面現(xiàn)象8.1 表面吉布斯自由能和表面張力8.2 彎曲表面下的附加壓力和蒸氣壓8.3 液體界面的性質(zhì)8.5 液-固界面現(xiàn)象8.6 表面活性劑及其作用8.7 固體表面的吸附2022/10/10第八章 界面現(xiàn)象8.1 表面吉布斯自由能和表面張力88.1 表面吉布斯自由能和表面張力表面和界面界面現(xiàn)象的本質(zhì)比表面分散度與比表面表面功表面自由能表面張力界面張力與溫度的關(guān)系2022/10/108.1 表面吉布斯自由能和表面張力表面和界面界面現(xiàn)象的本質(zhì)比表面和界面(surface and interface) 界面

2、是指兩相接觸的約幾個分子厚度的過渡區(qū)，若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。 常見的界面有：氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。 嚴(yán)格講表面應(yīng)是液體和固體與其飽和蒸氣之間的界面，但習(xí)慣上把液體或固體與空氣的界面稱為液體或固體的表面。2022/10/10表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface)常見的界面有：1.氣-液界面空氣氣-液界面2022/10/10表面和界面(surface and interface)常見表面和界面(surface and interface)2.氣-固界面氣-固界面202

3、2/10/10表面和界面(surface and interface)2.表面和界面(surface and interface)3.液-液界面液-液界面2022/10/10表面和界面(surface and interface)3.表面和界面(surface and interface)玻璃板液-固界面4.液-固界面2022/10/10表面和界面(surface and interface)玻璃表面和界面(surface and interface)5.固-固界面鐵管Cr鍍層固-固界面2022/10/10表面和界面(surface and interface)5.界面現(xiàn)象的本質(zhì) 對于單組分體

4、系，這種特性主要來自于同一物質(zhì)在不同相中的密度不同；對于多組分體系，則特性來自于界面層的組成與任一相的組成均不相同。 表面層分子與內(nèi)部分子相比，它們所處的環(huán)境不同。 體相內(nèi)部分子所受四周鄰近相同分子的作用力是對稱的，各個方向的力彼此抵銷； 但是處在界面層的分子，一方面受到體相內(nèi)相同物質(zhì)分子的作用，另一方面受到性質(zhì)不同的另一相中物質(zhì)分子的作用，其作用力未必能相互抵銷，因此，界面層會顯示出一些獨(dú)特的性質(zhì)。2022/10/10界面現(xiàn)象的本質(zhì) 對于單組分體系，這種特性主要來自于同一界面現(xiàn)象的本質(zhì) 最簡單的例子是液體及其蒸氣組成的表面。 液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵銷，但表面分子受到體相分子的拉力大，

5、受到氣相分子的拉力小（因為氣相密度低），所以表面分子受到被拉入體相的作用力。 這種作用力使表面有自動收縮到最小的趨勢，并使表面層顯示出一些獨(dú)特性質(zhì)，如表面張力、表面吸附、毛細(xì)現(xiàn)象、過飽和狀態(tài)等。2022/10/10界面現(xiàn)象的本質(zhì) 最簡單的例子是液體及其蒸氣組成的比表面（specific surface area） 比表面通常用來表示物質(zhì)分散的程度，有兩種常用的表示方法：一種是單位質(zhì)量的固體所具有的表面積；另一種是單位體積固體所具有的表面積。即：式中，m和V分別為固體的質(zhì)量和體積，A為其表面積。目前常用的測定表面積的方法有BET法和色譜法。2022/10/10比表面（specific surfa

6、ce area） 分散度與比表面 把物質(zhì)分散成細(xì)小微粒的程度稱為分散度。把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分散度越高，比表面也越大。 例如，把邊長為1cm的立方體1cm3逐漸分割成小立方體時，比表面增長情況列于下表：邊長l/m 立方體數(shù) 比表面Av/（m2/m3）110-2 1 6 102 110-3 103 6 103 110-5 109 6 105 110-7 1015 6 107 110-9 1021 6 109 2022/10/10分散度與比表面 把物質(zhì)分散成細(xì)小微粒的程度稱為分分散度與比表面 從表上可以看出，當(dāng)將邊長為10-2m的立方體分割成10-9m的小立方體時，比表面增長了一千萬倍。

7、邊長l/m 立方體數(shù) 比表面Av/（m2/m3）110-2 1 6 102 110-3 103 6 103 110-5 109 6 105 110-7 1015 6 107 110-9 1021 6 109 可見達(dá)到nm級的超細(xì)微粒具有巨大的比表面積，因而具有許多獨(dú)特的表面效應(yīng)，成為新材料和多相催化方面的研究熱點。2022/10/10分散度與比表面 從表上可以看出，當(dāng)將邊長為10-2表面功（surface work）式中 為比例系數(shù)，它在數(shù)值上等于當(dāng)T，P及組成恒定的條件下，增加單位表面積時所必須對體系做的可逆非膨脹功。 由于表面層分子的受力情況與本體中不同，因此如果要把分子從內(nèi)部移到界面，或

8、可逆的增加表面積，就必須克服體系內(nèi)部分子之間的作用力，對體系做功。 溫度、壓力和組成恒定時，可逆使表面積增加dA所需要對體系作的功，稱為表面功。用公式表示為：2022/10/10表面功（surface work）式中 為比例系數(shù)，它在表面自由能(surface free energy)由此可得： 考慮了表面功，熱力學(xué)基本公式中應(yīng)相應(yīng)增加 dA一項，即：2022/10/10表面自由能(surface free energy)由此可得表面自由能(surface free energy)廣義的表面自由能定義：狹義的表面自由能定義： 保持溫度、壓力和組成不變，每增加單位表面積時，Gibbs自由能的增加

9、值稱為表面Gibbs自由能，或簡稱表面自由能或表面能。 保持相應(yīng)的特征變量不變，每增加單位表面積時，相應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的增值。用符號 或 表示，單位為Jm-2。2022/10/10表面自由能(surface free energy)廣義的表表面張力（surface tension） 將一含有一個活動邊框的金屬線框架放在肥皂液中，然后取出懸掛，活動邊在下面。由于金屬框上的肥皂膜的表面張力作用，可滑動的邊會被向上拉，直至頂部。 在兩相(特別是氣-液)界面上，處處存在著一種張力，它垂直與表面的邊界，指向液體方向并與表面相切。 把作用于單位邊界線上的這種力稱為表面張力，用g 表示，單位是Nm-1。2022

10、/10/10表面張力（surface tension） 將一表面張力（surface tension） 如果在活動邊框上掛一重物，使重物質(zhì)量W2與邊框質(zhì)量W1所產(chǎn)生的重力F（F=（W1+W2）g）與總的表面張力大小相等方向相反，則金屬絲不再滑動。 這時 l是滑動邊的長度，因膜有兩個面，所以邊界總長度為2l， 就是作用于單位邊界上的表面張力。2022/10/10表面張力（surface tension） 如果界面張力與溫度的關(guān)系 溫度升高，界面張力下降，當(dāng)達(dá)到臨界溫度Tc時，界面張力趨向于零。這可用熱力學(xué)公式說明：因為運(yùn)用全微分的性質(zhì)，可得：等式左方為正值，因為表面積增加，熵總是增加的。所以 隨

11、T的增加而下降。2022/10/10界面張力與溫度的關(guān)系 溫度升高，界面張力下降，當(dāng)8.2 彎曲表面下的附加壓力與蒸氣壓 彎曲表面下的附加壓力1.在平面上2.在凸面上3.在凹面上 Young-Laplace公式 Klvin公式2022/10/108.2 彎曲表面下的附加壓力與蒸氣壓 彎曲表面下的附加壓 彎曲表面下的附加壓力（1）在平面上剖面圖 研究以AB為直徑的一個環(huán)作為邊界，由于環(huán)上每點的兩邊都存在表面張力，大小相等，方向相反，所以沒有附加壓力。 設(shè)向下的大氣壓力為po，向上的反作用力也為po ，附加壓力ps等于零。液面正面圖2022/10/10 彎曲表面下的附加壓力（1）在平面上剖面圖 研

12、究以彎曲表面下的附加壓力（2）在凸面上：剖面圖附加壓力示意圖 研究以AB為弦長的一個球面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點兩邊的表面張力都與液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以會產(chǎn)生一個向下的合力。 所有的點產(chǎn)生的壓力之和為Ps ，稱為附加壓力。 凸面上受的總壓力為： Po+ PsPo為大氣壓力， Ps為附加壓力。 2022/10/10彎曲表面下的附加壓力（2）在凸面上：剖面圖附加壓力示意圖 彎曲表面下的附加壓力（3）在凹面上：剖面圖附加壓力示意圖 研究以AB為弦長的一個球形凹面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點兩邊的表面張力都與凹形的液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以會產(chǎn)生一個向上的合力。

13、 所有點產(chǎn)生的合力之和為附加壓力Ps ，力的方向指向曲面圓心。 凹面上向下的總壓力為 Po- Ps ，故凹面上所受的壓力比平面上小。2022/10/10彎曲表面下的附加壓力（3）在凹面上：剖面圖附加壓力示意圖 Young-Laplace公式 1805年Young-Laplace導(dǎo)出了附加壓力與曲率半徑之間的關(guān)系式：特殊式（對球面）： 根據(jù)數(shù)學(xué)上規(guī)定，凸面的曲率半徑取正值，凹面的曲率半徑取負(fù)值。一般式： 所以，凸面的附加壓力指向液體，凹面的附加壓力指向氣體，即附加壓力總是指向曲面的圓心。2022/10/10Young-Laplace公式 1805年You附加壓力與毛細(xì)管中液面高度的關(guān)系1.曲率半

14、徑R與毛細(xì)管半徑R的關(guān)系：如果曲面為球面，則 R=R。2.因rlrg：一般式：2022/10/10附加壓力與毛細(xì)管中液面高度的關(guān)系1.曲率半徑R與毛細(xì)管半徑彎曲表面上的蒸汽壓Kelvin公式 對小液滴與蒸汽的平衡，應(yīng)有相同形式，設(shè)氣體為理想氣體。液體(T,pl) 飽和蒸汽(T,pg)2022/10/10彎曲表面上的蒸汽壓Kelvin公式 對小液滴與蒸汽彎曲表面上的蒸汽壓Kelvin公式這就是Kelvin公式，式中r為密度，M 為摩爾質(zhì)量。2022/10/10彎曲表面上的蒸汽壓Kelvin公式這就是Kelvin公式彎曲表面上的蒸汽壓Kelvin公式 Kelvin公式也可以表示為兩種不同曲率半徑的

15、液滴或蒸汽泡的蒸汽壓之比對凸面，R 取正值，R 越小，液滴的蒸汽壓越高；對凹面， R 取負(fù)值， R 越小，小蒸汽泡中的蒸汽壓越低。2022/10/10彎曲表面上的蒸汽壓Kelvin公式 Kelvin公彎曲表面上的蒸汽壓Kelvin公式 Kelvin公式也可以表示兩種不同大小顆粒的飽和溶液濃度之比。 顆粒總是凸面， R 取正值， R 越小，小顆粒的飽和溶液的濃度越大，溶解度越大。2022/10/10彎曲表面上的蒸汽壓Kelvin公式 Kelvin公8.3 液體界面的性質(zhì)液體的鋪展表面活性物質(zhì)非表面活性物質(zhì)Gibbs吸附公式正吸附和負(fù)吸附兩親分子在氣液界面上的定向排列2022/10/108.3 液

16、體界面的性質(zhì)液體的鋪展表面活性物質(zhì)非表面活性物質(zhì)G液體的鋪展 一種液體能否在另一種不互溶的液體上鋪展，取決于兩種液體本身的表面張力和兩種液體之間的界面張力。 一般說，鋪展后，表面自由能下降，則這種鋪展是自發(fā)的。 大多數(shù)表面自由能較低的有機(jī)物可以在表面自由能較高的水面上鋪展。2022/10/10液體的鋪展 一種液體能否在另一種不互溶的液體上鋪展，取表面活性物質(zhì) 能使水的表面張力明顯降低的溶質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。 這種物質(zhì)通常含有親水的極性基團(tuán)和憎水的非極性碳鏈或碳環(huán)有機(jī)化合物。親水基團(tuán)進(jìn)入水中，憎水基團(tuán)企圖離開水而指向空氣，在界面定向排列。2022/10/10表面活性物質(zhì) 能使水的表面張力明顯降低

17、的溶質(zhì)稱為表面活非表面活性物質(zhì) 能使水的表面張力明顯升高的溶質(zhì)稱為非表面活性物質(zhì)。如無機(jī)鹽和不揮發(fā)的酸、堿等。 這些物質(zhì)的離子有水合作用，趨向于把水分子拖入水中，非表面活性物質(zhì)在表面的濃度低于在本體的濃度。2022/10/10非表面活性物質(zhì) 能使水的表面張力明顯升高的溶質(zhì)稱為非表吉布斯吸附公式通常也表示為如下形式：1.dg/dc20，增加溶質(zhì)2的濃度使表面張力升高，G2為負(fù)值，是負(fù)吸附。表面層中溶質(zhì)濃度低于本體濃度。非表面活性物質(zhì)屬于這種情況。Gibbs吸附公式2022/10/10吉布斯吸附公式通常也表示為如下形式：1.dg/dc20，增兩親分子在氣液界面上的定向排列 根據(jù)實驗，脂肪酸在水中的

18、濃度達(dá)到一定數(shù)值后，它在表面層中的超額為一定值，與本體濃度無關(guān)，并且和它的碳?xì)滏湹拈L度也無關(guān)。 這時，表面吸附已達(dá)到飽和，脂肪酸分子合理的排列是羧基向水，碳?xì)滏溝蚩諝狻?022/10/10兩親分子在氣液界面上的定向排列 根據(jù)實驗，脂肪酸在水中8.5 液-固界面現(xiàn)象鋪展系數(shù)接觸角2022/10/108.5 液-固界面現(xiàn)象鋪展系數(shù)接觸角2022/10/9鋪展系數(shù)(spreading coefficient) 等溫、等壓條件下，單位面積的液固界面取代了單位面積的氣固界面并產(chǎn)生了單位面積的氣液界面，這過程表面自由能變化值的負(fù)值稱為鋪展系數(shù)，用S表示。若S0，說明液體可以在固體表面自動鋪展。2022/1

19、0/10鋪展系數(shù)(spreading coefficient) 鋪展系數(shù)(spreading coefficient)固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣液體在固體表面上的鋪展2022/10/10鋪展系數(shù)(spreading coefficient)固液氣接觸角(contact angle) 在氣、液、固三相交界點，氣-液與氣-固界面張力之間的夾角稱為接觸角，通常用q 表示。 若接觸角大于90，說明液體不能潤濕固體，如汞在玻璃表面； 若接觸角小于90，液體能潤濕固體，如水在潔凈的玻璃表面。 接觸角的大小可以用實驗測量，也可以用公式計算：2022/10/10接

20、觸角(contact angle) 在氣、液、固三相接觸角(contact angle)接觸角的示意圖：2022/10/10接觸角(contact angle)接觸角的示意圖：20228.6 表面活性劑及其應(yīng)用表面活性劑分類常用表面活性劑類型膠束臨界膠束濃度親水親油平衡表面活性劑的重要作用乳狀液類型起泡作用增溶作用乳化作用洗滌作用潤濕作用2022/10/108.6 表面活性劑及其應(yīng)用表面活性劑分類常用表面活性劑類型表面活性劑分類 表面活性劑通常采用按化學(xué)結(jié)構(gòu)來分類，分為離子型和非離子型兩大類，離子型中又可分為陽離子型、陰離子型和兩性型表面活性劑。1.離子型2.非離子型陽離子型陰離子型兩性型表面

21、活性劑 顯然陽離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用，否則可能會發(fā)生沉淀而失去活性作用。2022/10/10表面活性劑分類 表面活性劑通常采用按化學(xué)結(jié)構(gòu)來分類，分常用表面活性劑類型陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽R-OSO3Na硫酸酯鹽R-SO3Na磺酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽2022/10/10常用表面活性劑類型陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽R-O常用表面活性劑類型陽離子表面活性劑R-NH2HCl伯胺鹽 CH3 |R-N-HCl仲胺鹽 | H CH3 |R-N-HCl叔胺鹽 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺鹽 | CH32022/10/10常用表面活性劑類型陽離子表面

22、活性劑R-NH2HCl伯胺鹽常用表面活性劑類型兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO-甜菜堿型 | CH32022/10/10常用表面活性劑類型兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COO常用表面活性劑類型R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚2022/10/10常用表面活性劑類型R-(C6H4)-O(C2H4O)nH非離膠束(micelle)

23、表面活性劑是兩親分子。 隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。 溶解在水中達(dá)一定濃度時，其非極性部分會自相結(jié)合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外，這種多分子聚集體稱為膠束。2022/10/10膠束(micelle) 表面活性劑是兩親分子。 膠束(micelle)2022/10/10膠束(micelle)2022/10/9膠束(micelle)2022/10/10膠束(micelle)2022/10/9膠束(micelle)2022/10/10膠束(micelle)2022/10/9膠束(micelle)2022/10/10膠束(micelle)2022/10

24、/9臨界膠束濃度(critical micelle concentration) 臨界膠束濃度簡稱CMC。 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的表面活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層。 這時溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對濃度繪制的曲線上會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低，而體相中的膠束不斷增多、增大。 多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。2022/10/10臨界膠束濃度(critical micelle concen臨界膠束濃度(critical micelle concentratio

25、n)活性劑濃度低于CMC小型膠束活性劑濃度等于CMC棒狀膠束層狀膠束 活性劑濃度大于CMC2022/10/10臨界膠束濃度(critical micelle concen親水親油平衡(hydrophile-lipophile balance) 由于表面活性劑的親水和親油基團(tuán)不同，很難用相同的單位來衡量，所以Griffin提出了用一個相對的值即HLB值來表示表面活性物質(zhì)的親水性。HLB值=親水基質(zhì)量親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量100/5例如：石蠟無親水基，所以HLB=0 對非離子型的表面活性劑，HLB的計算公式為：聚乙二醇，全部是親水基，HLB=20其余非離子型表面活性劑的HLB值介于020之間。20

26、22/10/10親水親油平衡(hydrophile-lipophile ba親水親油平衡(hydrophile-lipophile balance) 根據(jù)需要，參考HLB值選擇合適的表面活性劑。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | | 石蠟 W/O乳化劑 潤濕劑 洗滌劑 增溶劑 | | 聚乙二醇 O/W乳化劑 例如：HLB值在26之間，作油包水型乳化劑；810之間作潤濕劑；1218之間作為水包油型乳化劑。2022/10/10親水親油平衡(hydrophile-lipophile ba表面活性劑的重要作用 表面活性劑的用途極廣，主要有五個方面：1.

27、潤濕作用 表面活性劑可以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達(dá)到所需的目的。 例如，要農(nóng)藥潤濕帶蠟的植物表面，要在農(nóng)藥中加表面活性劑；2022/10/10表面活性劑的重要作用 表面活性劑的用途極廣，主要有五個表面活性劑的重要作用2.起泡作用 “泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強(qiáng)度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌去污等，這種活性劑稱為起泡劑。 也有時要使用消泡劑，在制糖、制中藥過程中泡沫太多，要加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧?qiáng)度，消除氣泡，防止事故。2022/10/10表面活性劑的重要作用2.起泡作用 “泡”就是由液體表面活性劑的重要作用2

28、022/10/10表面活性劑的重要作用2022/10/9表面活性劑的重要作用3.增溶作用 非極性有機(jī)物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱為增溶作用。 增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。2022/10/10表面活性劑的重要作用3.增溶作用 非極性有機(jī)物如表面活性劑的重要作用4.乳化作用 一種或幾種液體以大于10-7m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散體系稱為乳狀液。 要使它穩(wěn)定存在必須加乳化劑。根據(jù)乳化劑結(jié)構(gòu)的不同可以形成以水為連續(xù)相的水包油乳狀液(O/W)，或以油為連續(xù)相的

29、油包水乳狀液(W/O)。2022/10/10表面活性劑的重要作用4.乳化作用 一種或幾種液體以大于表面活性劑的重要作用5.洗滌作用 洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對被清洗物體的潤濕作用，又要有起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。 其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用示意圖說明：A.水的表面張力大，對油污潤濕性能差，不容易把油污洗掉。2022/10/10表面活性劑的重要作用5.洗滌作用 洗滌劑中通常要表面活性劑的重要作用B.加入表面活性劑后，憎水基團(tuán)朝向織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脫離表面。C.污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后被去除，潔凈表面被活性劑分子占領(lǐng)。2022/10

30、/10表面活性劑的重要作用B.加入表面活性劑后，憎水基團(tuán)朝向織物表8.7 固體表面的吸附固體表面的特性吸附劑和吸附質(zhì)吸附量的表示吸附量與溫度、壓力的關(guān)系吸附等溫線的類型Langmuir吸附等溫式Freundlich吸附等溫式BET吸附等溫式物理吸附化學(xué)吸附2022/10/108.7 固體表面的吸附固體表面的特性吸附劑和吸附質(zhì)吸附量的固體表面的特性 固體表面上的原子或分子與液體一樣，受力也是不均勻的，而且不像液體表面分子可以移動，通常它們是定位的。 固體表面是不均勻的，即使從宏觀上看似乎很光滑，但從原子水平上看是凹凸不平的。 同種晶體由于制備、加工不同，會具有不同的表面性質(zhì)，而且實際晶體的晶面是

31、不完整的，會有晶格缺陷、空位和位錯等。 正由于固體表面原子受力不對稱和表面結(jié)構(gòu)不均勻性，它可以吸附氣體或液體分子，使表面自由能下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同。2022/10/10固體表面的特性 固體表面上的原子或分子與液體一樣，受力吸附劑和吸附質(zhì)(adsorbent,adsorbate) 當(dāng)氣體或蒸汽在固體表面被吸附時，固體稱為吸附劑，被吸附的氣體稱為吸附質(zhì)。 常用的吸附劑有：硅膠、分子篩、活性炭等。 為了測定固體的比表面，常用的吸附質(zhì)有：氮?dú)狻⑺魵狻⒈交颦h(huán)己烷的蒸汽等。2022/10/10吸附劑和吸附質(zhì)(adsorbent,adsorbate) 吸附量的表示 吸附量通常有兩種表示

32、方法：(2)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體物質(zhì)的量。(1)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體的體積。體積要換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況(STP)2022/10/10吸附量的表示 吸附量通常有兩種表示方法：(2)單位質(zhì)量吸附量與溫度、壓力的關(guān)系 對于一定的吸附劑與吸附質(zhì)的體系，達(dá)到吸附平衡時，吸附量是溫度和吸附質(zhì)壓力的函數(shù)，即： 通常固定一個變量，求出另外兩個變量之間的關(guān)系，例如：(1)T=常數(shù)，q = f (p)，得吸附等溫線。(2)p=常數(shù)，q = f (T)，得吸附等壓線。(3)q=常數(shù)，p = f (T)，得吸附等量線。2022/10/10吸附量與溫度、壓力的關(guān)系 對于一定的吸附劑與吸附質(zhì)的體吸附等溫線的類型 從

33、吸附等溫線可以反映出吸附劑的表面性質(zhì)、孔分布以及吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用等有關(guān)信息。 常見的吸附等溫線有如下5種類型：(圖中p/ps稱為比壓，ps是吸附質(zhì)在該溫度時的飽和蒸汽壓，p為吸附質(zhì)的壓力)2022/10/10吸附等溫線的類型 從吸附等溫線可以反映出吸附劑的表面性吸附等溫線的類型() 在2.5 nm 以下微孔吸附劑上的吸附等溫線屬于這種類型。 例如78 K時 N2 在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子篩上的吸附。2022/10/10吸附等溫線的類型() 在2.5 nm 以下微孔吸附劑上的吸吸附等溫線的類型() 常稱為S型等溫線。吸附劑孔徑大小不一，發(fā)生多分子層吸附。 在比壓接近1時，發(fā)

34、生毛細(xì)管孔凝現(xiàn)象。2022/10/10吸附等溫線的類型() 常稱為S型等溫線。吸附劑孔徑大小不一吸附等溫線的類型() 這種類型較少見。當(dāng)吸附劑和吸附質(zhì)相互作用很弱時會出現(xiàn)這種等溫線。 如 352K 時，Br2在硅膠上的吸附屬于這種類型。2022/10/10吸附等溫線的類型() 這種類型較少見。當(dāng)吸附劑和吸附質(zhì)相互吸附等溫線的類型() 多孔吸附劑發(fā)生多分子層吸附時會有這種等溫線。在比壓較高時，有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。 例如在323K時，苯在氧化鐵凝膠上的吸附屬于這種類型。2022/10/10吸附等溫線的類型() 多孔吸附劑發(fā)生多分子層吸附時會有這種吸附等溫線的類型()發(fā)生多分子層吸附，有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。 例如373K時，水汽在活性炭上的吸附屬于這種類型。2022/10/10吸附等溫線的類型()發(fā)生多分子層吸附，有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。 Langmuir吸附等溫式 Langmuir吸附等溫式描述了吸附量與被吸附蒸汽