天津大學膠體與表面化學課件第四章界面現象和吸附-文庫吧
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【正文】 分析： 2022/8/25 20 第三節(jié) 潤濕和鋪展 （ wetting and spreading） 一 、 接觸角 （ Contact） 和楊氏方式 （ Young T） 接觸角 （ Contact angle)： 在氣 、 液 、固三相會合點 ， 固 液界面水平線與氣 液界面切線之間通過液體內部的夾角 （ θ） 。 2022/8/25 21 接觸角的兩個例子 : 三種力平衡狀態(tài)： ???? c o s??? llss （ 楊氏方程 ） 2022/8/25 22 二 、 潤濕現象 (wetting)： 潤濕 —— 是固體表面上的氣體被液體取代過程 。 潤濕分類： （ 1） 沾濕 （ adhensional wetting ） （ 2） 浸濕 （ immersional wetting） （ 3） 鋪展 （ spreading wetting） 2022/8/25 23 固 液 液 固 氣 沾濕： 氣 固，氣 液界面消失，形成液 固界面的過程。 )c o s1( ????? ??????? lsllsG對單位面積沾濕過程： 沾濕功,0????? aa wG它的逆過程需要的功，稱為沾濕功。 若沾濕過程為自發(fā)，則： △ G0，所以 ? ? 180o。 2022/8/25 24 浸濕： 氣 固 界面完全被 液 固 界面取代的過程。 氣 固 液 液 氣 固 ???? c o slslsiG ?????對于單位面積： 浸濕功ii wG ???? 如果： ?Gi 0， ??90o。 它的逆過程所需的功為浸濕功： 2022/8/25 25 鋪展：是液固界面取代氣固界面 ,同時又增大氣液界面的過程。 固 固 液 液 氣 定義鋪展系數為 ： lslsGS ??? ?????? s)1( c o s ??????? ????? lsllsG s對于單位面積： 如果 ?Gs 0， 所以 ? = 0o (? = 0o不存在 )。 2022/8/25 26 第四節(jié) 固體表面的吸附作用 Adsorption on the surface of solid 一 、 物理吸附和化學吸附 按吸附質與吸附劑間作用力本質的不同 ， 可將吸附分為 物理吸附 與 化學吸附 。 物理吸附時 ， 兩者分子間以范德華引力相互作用；在化學吸附中 ， 兩者分子間發(fā)生部分或全部的電子轉移 ， 是以化學鍵相結合 。 2022/8/25 27 物理吸附 化學吸附 吸附力 范德華力 化學鍵力 （ 多為共價鍵 ） 吸附層 單層或多層 單層 吸附熱 近似等于氣體液化熱 ， 較小 ，ΔH= 020 kJ/mol 近似等于化學反應熱 ， 較大 ，ΔH= 80400 kJ/mol 選擇性 無選擇性 有選擇性 可逆性 可逆 不可逆 吸附速率 快 ， 易達平衡 慢 ， 不易達平衡 發(fā)生溫度 低溫 （ 沸點附近或以下 ） 高溫 Tb才發(fā)生明顯吸附 。 2022/8/25 28 勢能和吸附量的變化 溫度 H2/Ni上吸附 吸附量 physisorption Unequal chemisorp M 200 100 0 100 B A 2022/8/25 29 0 位能曲線： Qp 勢能 r’0 r Ed Ea DH2 H2/Ni 2H+2Ni E(r)= D[1ea(rr’0)]2 E(r)=A/r6+B/r12 化學吸附熱 Qc H H H H H— H Ni Ni Ni Ni Ni Ni Morse LennardJones 2022/8/25 30 吸附熱 （ Q） 積分吸附熱 微分吸附熱 積分吸附熱： gvTi a?? )(（ 表示某吸附劑在恒 T下 ， 吸附了 a mol的吸附質后 ， 放出的總熱量 Qi 。 ） 微分吸附熱： gg vTvTdQa?? ?????? )()(?表示瞬間吸附熱 ， 即吸附了 da mol 的吸附質所放出的熱量 。 2022/8/25 31 吸附熱的測定方法 （ 1） 由吸附等量線計算吸附熱 （ 吸附等量線 ， adsorption isochore ） 在吸附量不變的情況下 ， 根據 Clausius— Clapeyron方程 35ml 20ml 200 300 T/K 100 80 60 40 20 P/KPa P2 P1 2)ln(RTQTp aa ???2022/8/25 32 dTRTQpd TTapp ???? 21212ln211212 )(lnTRTTTQpp a ???2022/8/25 33 （ 2） 氣相色譜法 根據 Van’t Hoff 等壓方程 CRT HK p lnln ????吸附平衡常數 吸附熱 2022/8/25 34 設 : A + S A S 平衡 CgA CsA gAsApCCK ??2022/8/25 35 因為 CsA與色譜的保留體積 VR成正比 （ 即 CsA∞ VR ） 。 KpKVCCRgAsA ???代入上式 CRTHKVR lnln ????得： 又因為： FtV RR ?? 39。2022/8/25 36 CRTHFKtR ln39。ln ?????39。ln39。ln CRT Ht R ?????以 ln t’R ~1/T ,由直線斜率即可求吸附熱 △ H。 2022/8/25 37 二 、 吸附曲線： 吸附等溫線 (adsorption isotherm) 0oC 30oC 80oC 0 20 40 60 80 100 150 100 50 P/kPa 150 200 250
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