油层物理32第二节吸附作用

合集下载

油层物理名词解释

油层物理名词解释

一、名词解释:1Absolute permeability:P239绝对渗透率:岩心中100%被一种流体所饱和时测定的渗透率。

2 Acid sensitive:岩石酸敏性:酸敏性是指酸化液进入地层后与地层中的酸敏性矿物发生反应,产生凝胶、沉淀或释放出微粒,使地层渗透率下降的现象。

3 Adhesive power:粘附功:非湿相流体中,将单位面积的湿相从固体界面拉开所作的功。

4 Adsorption:吸附作用:溶解于某一相中的物质,自发地聚集到两相界面层并急剧减低该界面层的表面张力的现象称之为吸附。

5 Average production oil/gas ratio:平均生产油气比:6 Bubble point pressure:泡点压力:温度一定时,压力降低过程中开始从液相分离出第一批气泡时的压力。

7 Capillary hysteresis:毛细管滞后现象:在其他条件相同的情况下,由于饱和顺序不同,毛细管中吸入过程产生的液柱高度小于驱替过程产生的液柱高度。

8 Capillary number:P256毛管数:油滴上的动力与阻力之比。

ΔP/L δ9 Capillary pressure curve:毛细管压力曲线:用实验的方法测量出不同湿相流体的饱和度下的毛细管压力与湿相(非湿相)饱和度的关系曲线。

10 Cement:胶结物:除砂岩碎屑颗粒以外的化学沉淀物质。

11 Cementing types:胶结类型:胶结物在岩石中的分布状态以及他们与碎屑颗粒的接触关系。

包括基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结。

12 Clay mineral:粘土矿物:高度分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。

13 Composition of a system:p47体系的组成:体系中所含组分以及各组分在总体系中所占的比例。

14 Compressibility factor of natural gas:天然气的压缩系数:给定压力和温度下,一定量真实气体所占的体积与相同温度、压力下等量理想气体所占有的体积之比。

吸附作用原理

吸附作用原理

吸附作用原理
吸附作用原理是一种物质分子间的相互作用现象,其机制主要包括物理吸附和化学吸附。

物理吸附是指物质分子在吸附位点附近形成松散的吸附层,吸附分子与吸附位点之间的相互作用主要通过范德华力实现。

这种作用力相对较弱,吸附分子与吸附位点间的结合较松散,吸附层易于移动和解吸。

物理吸附通常发生在低温和高压条件下。

化学吸附是指物质分子在吸附位点附近与表面原子或分子之间发生化学键结合,形成牢固的吸附层。

这种化学键结合是通过化学键的形成或断裂实现的,需要一定的能量。

化学吸附的吸附层附着力较强,不易移动和解吸。

化学吸附通常发生在高温和低压条件下。

吸附作用原理在很多领域有广泛应用。

在环境科学中,通过吸附作用可以去除水中的有机污染物、金属离子等。

在化工领域,吸附作用可以用于分离和提纯化工原料和产品。

在催化反应中,吸附作用是催化剂起作用的基础,通过吸附作用可以提高反应速率和选择性。

此外,吸附作用还在生命科学、材料科学等领域具有重要的应用价值。

总的来说,吸附作用原理是物质分子间相互作用的结果,物理吸附和化学吸附是其两种常见机制。

这些机制在各个领域中发挥着重要的作用,帮助人们解决不同的科学和工程问题。

催化原理-吸附作用

催化原理-吸附作用
1 : 1 : 1 h:k:l h k l
h、k、l为晶面指数或密勒指数
上例: 1 : 1 : 1 2 : 3 : 6 3 21
表示为2nb, 3na, nc的一族 平行的平面(n=1.2.···n)
低密勒指数表面
Low index planes of fcc crystal
高密勒指数的表面
推动力 吸附热 吸附速率 脱附活化能 发生温度 选择性 吸附层 可逆性
物理吸附 范德华力 0~40kJ/mol 不需要活化,快 ~凝聚热 接近气体的液化点 无 多层 可逆或不可逆
化学吸附 化学键力 ≥80 kJ/mol 需要活化,慢 ≥化学吸附热 常在高温下 有 单层 可逆
表面驰豫( Surface relaxation )
由于体相三维结构在表面中断,表面原子(或 离子)的配位发生变化,表面原子附近的电荷 分布发生变化,所处的力场也发生变化。
为了降低体系的能量,表面原子常会产生相对 与正常位置的上、下位移,使表相中原子(离 子)层间距偏离体相内的层间距,发生压缩或 膨胀。这种位移称为表面驰豫。
0K, 完美晶体
M+ X- M+ X- M+ X- M+
X-
X- M+ X- M+ X- M+
M+ X- M+ X- M+ X- M+ X-
X- M+ X- M+
M+ X-
M+ X- M+ X- M+ X- M+
Schottky defects
对离子化合物, 缺陷是由阳离子缺位和阴离子缺位所组 成的,是成对出现的。原来的阴阳离子迁移到表面。
Crystal surface structure, based on the fcc(111) plane with (100)steps, showing different types of atomic environment

吸附知识点总结

吸附知识点总结

吸附知识点总结一、吸附的基本概念吸附是指物质接触而未形成新的化学键的情况下,受吸附固体表面收留。

吸附是一个非常复杂的过程,它涉及到物质的传递、表面物理化学性质等多个因素。

根据吸附作用的不同,可以将吸附分为吸附作用和化学吸附两种类型。

1. 吸附作用吸附作用是由于物质分子和固体表面之间的物理相互作用力所产生的吸附现象。

这种吸附通常是可逆的,不会改变物质的化学性质。

吸附作用主要包括物理吸附和几种。

物理吸附是由于物质分子和固体表面之间的范德华力作用力所产生的吸附现象。

范德华力是一种弱的作用力,通常在低温和高压条件下发生。

材料的孔隙结构和表面非极性部分对物理吸附起到了相当大的作用。

凡是物理吸附较强的材料,表面都应具有孔隙结构,空间大、形状规则、它有着高特异表面积。

另一方面,物理吸附还可作为实验测定孔隙结构、表面积等数据的重要途径。

2. 化学吸附化学吸附是指物质分子与表面原子或分子间发生共价键或象共价键相似的键合作用。

化学吸附通常比物理吸附稳定,也更难逆转。

化学吸附可以在低温和低压条件下发生,在化学吸附过程中,通常表面上会产生新的化学键,或者改变表面微观结构。

二、吸附的类型根据吸附过程的不同特点,可以将吸附分为气相吸附和液相吸附。

在工业生产中,气相吸附和液相吸附都有着广泛的应用。

1. 气相吸附气相吸附是指气体分子在固体表面被吸附的过程。

气相吸附广泛应用于气体的净化、分离和纯化。

常见的气相吸附有固定床吸附、摩尔策尔吸附等。

2. 液相吸附液相吸附是指液体溶质分子在固体表面被吸附的过程。

液相吸附在化工和环境工程中有着广泛的应用,如水处理、废水处理、催化剂制备等。

三、吸附的影响因素1. 温度温度是影响吸附的重要因素。

通常情况下,吸附随温度的升高而减小,这是由于温度升高会增加气体分子或液体分子的热运动能力,使得分子从固体表面脱离。

2. 压力压力是影响气相吸附的重要因素。

一般情况下,吸附随着压力的增加而增加,但是当达到一定压力后,吸附量会趋于饱和。

催化作用基础第二章 吸附作用

催化作用基础第二章 吸附作用

第二章吸附作用一、概述凡气固多相催化反应,都包含吸附步骤.在反应过程中,至少有一种反应物参与吸附过程.多相催化反应的机理与吸附的机理不可分割.固体表面是敞开的,表面原子所处的环境与体相不同,配位不饱和,它受到了一个不平衡力的作用,当气体与清洁固体表面接触时,将与固体表面发生相互作用,气体在固体表面上出现了累积,其浓度高于气相,这种现象称吸附现象( adsorption).与吸收(absorption)不同,吸收发生在体相. 吸附气体的固体物质称为吸附剂.被吸附的气体称为吸附质.吸附质在表面吸附以后的状态称为吸附态.吸附发生在吸附剂表面的局部位置上,这样的位置就叫吸附中心或吸附位.吸附中心与吸附的物质共同构成表面吸附络合物.当固体表面上的气体浓度由于吸附而增加时,称吸附过程,反之,当气体在表面上的浓度减小时,则为脱附过程.二、物理吸附与化学吸附吸附可以分为物理吸附与化学吸附两种.它们的作用力不同.物理吸附是由分子间作用力,即van der W alls 力所产生.由于这种力较弱,故对分子结构影响不大,所以可把物理吸附类比为凝聚现象.化学吸附的作用力属于化学键力(静电与共价键力).由于此种力作用强,涉及到吸附分子和固体间的电子重排、化学键的断裂或形成,所以对吸附分子的结构影响较大.吸附质分子与吸附中心间借此种力形成吸附化学键.化学吸附类似化学反应.由于产生吸附的作用力不同,两种吸附有不同的特征,两者主要特征比较见表2.1.表2.1物理吸附与化学吸附主要特征比较化学吸附物理吸附.(A) 吸附热≥80kJ·mol-10-40kJ·mol-1这是化学吸附的充分,但不是必要的条件(B) 吸附速率常常需要活化,所以速率慢因不需活化,速率快(C) 脱附活化能≥化学吸附热凝聚热(D) 发生温度常常在高温下(高于气体的液化点)接近气体的液化点(E) 选择性有选择性,与吸附质、吸附剂的本性有关无选择性,任何气体可在任何吸附剂上吸附(F) 吸附层单层多层(G) 可逆性可逆或不可逆可逆表2.2和表2.3提供了某些气体的液化潜热、物理吸附热与化学吸附热,以供比较.表2.2某些气体的液化潜热和最大物理吸附热[4]Gas H2O2N2CO CO2CH4C2H4C2H2NH3H2O Cl2 q(kJ/mol) 0.92 6.69 5.61 6.02 25.10 9.12 14.64 24.01 23.26 44.22 18.41 q max(kJ/mol) 8.4 20.9 20.9 25.1 37.7 20.9 33.5 37.7 37.7 58.6 35.6表2.3某些气体的化学吸附热Q(kJ/mol)[4]气体Ti Ta Nb W Cr Mo Mn Fe Co Ni Rh Pt H2188 188 167 71 134 117O2720 494 293 N2586 293CO 640 192 176CO2682 703 552 456 339 372 222 225 146 184NH3301 188 155C2H4577 427 427 285 243 209三、吸附位能曲线吸附过程中,吸附体系(吸附质—吸附剂)的位能变化可以用吸附位能图表示.对大多数物理吸附而言,其位能变化原则上可以使用Lennard-Jones曲线来描述,该曲线原来是用以描述两个气体分子质点在相互靠近时的位能变化.当然在吸附场合就不单单是两个质点间的相互作用,而是吸附分子与表面上的许多原子间的相互作用.这种相互作用的总位能是吸附分子与每一个表面原子作用能量的加合.对这种加合,Lennard-Jones曲线给出的描述基本上是正确的.图2.1是表示分子物理吸附中位能变化的Lennard-Jones图,其中的X表示分子A2距表面无限远位能取作零时与表面的距离.随着分子与表面的接近,位能下降,到Y时发生了物理吸附,放出吸附热Q p,这是物理吸附热.当分子再靠近表面,因排斥作用增强、吸引作用相对减弱,使体系位能上升,由于稳定性原因,体系不能在这样的状态稳定存在.图2.1 A2分子在固体表面S上的物理吸附位能曲线[6]描述活性原子在固体表面上化学吸附的位能变化可用Morse公式近似计算得到,见图2.2的曲线.对大多数化学吸附来说,这种图给出的形状也是类似的.图2.2 活性原子A在固体表面S上的吸附位能曲线[6]X表示活性原子A与表面相距很远时的体系位能。

吸附作用应用原理

吸附作用应用原理

吸附作用应用原理
吸附作用是指物质在接触到其他物质表面时,由于相互作用力的存在而被吸附到表面的现象。

这种现象由于其可利用性和广泛适用性,被广泛应用于多个领域。

吸附作用应用的原理可以归纳为以下几个方面:
1. 吸附分离:吸附材料能够将其他物质从混合物中吸附出来,实现分离和纯化的效果。

这是基于吸附剂表面与被吸附物质之间相互作用力的差异,通过调节吸附条件和吸附剂性质来实现对目标物质的选择性吸附。

例如,许多工业过程中利用活性炭吸附剂来去除有机污染物。

2. 吸附催化:吸附材料可以提供活性表面,对反应物质起到催化作用。

通过调节吸附剂表面的化学性质和结构来调控催化反应的速率和选择性。

例如,催化剂常用贵金属或过渡金属担载在吸附剂上,利用吸附剂提供的活性表面进行催化反应。

3. 吸附脱除:吸附材料可以吸附某些物质,实现对废气或废水中有害成分的去除。

通过选择具有高吸附性能的吸附剂,将有害物质吸附到表面上,并随后进行处理和再生。

例如,在工业废水处理中,活性炭常被用来去除有机污染物和重金属离子。

4. 吸附储存:吸附材料可以将气体或液体吸附在其表面上,实现储存和运输的目的。

通过调节吸附剂的孔隙结构和表面特性,可以控制吸附材料对目标物质的吸附能力和释放速率。

例如,石油行业中利用吸附剂将天然气吸附储存,在需要时释放供应。

综上所述,吸附作用应用的原理主要涉及吸附分离、吸附催化、吸附脱除和吸附储存等方面,通过调控吸附剂的性质和反应条件,实现对物质的选择性吸附、分离和转化。

这些应用广泛存在于环境保护、化工、生物医药等多个领域,发挥着重要的作用。

吸附作用原理

吸附作用原理

吸附作用原理吸附作用是指物质分子或离子在接触到表面时,由于静电、化学键等相互作用力的作用,被吸附在表面上的物理现象。

它在物理、化学、生物学等领域都有广泛的应用。

本文将探讨吸附作用的原理及其在不同领域的应用。

一、吸附作用的类型吸附作用可分为两种类型:化学吸附和物理吸附。

1. 化学吸附化学吸附是指吸附剂与被吸附物之间发生化学反应,形成牢固的化学键。

这种吸附通常是可逆的,吸附剂与被吸附物相互作用形成吸附层。

化学吸附具有较强的特异性和选择性。

2. 物理吸附物理吸附是指吸附剂与被吸附物之间没有明显的化学反应,吸附过程主要由范德华力、静电作用力和毛细力等引起。

这种吸附通常是不可逆的,吸附剂与被吸附物之间形成较弱的物理吸附层。

二、吸附作用的原理吸附作用原理主要包括分子间相互作用和表面活性。

1. 分子间相互作用分子间相互作用是吸附作用的核心机制之一。

根据分子间相互作用的性质,吸附可分为范德华力吸附、离子键吸附、氢键吸附和共价键吸附。

范德华力吸附是吸附剂表面与物质分子间由于引力作用而产生的吸附现象;离子键吸附是指吸附剂表面与物质分子中的阳离子或阴离子之间形成离子键的吸附现象;氢键吸附是指吸附剂表面与物质分子中的氢原子彼此间通过氢键形成的吸附现象;共价键吸附是指吸附剂表面与物质分子间发生共价键结合的吸附现象。

2. 表面活性表面活性是吸附作用的另一个重要原理。

当物质分子吸附到固体表面时,会改变表面能,并使固体表面形成一层吸附层。

表面活性使得固体表面具备了一定的化学和物理性质,可以与其他物质发生相互作用。

例如,某些金属触媒表面具有很高的吸附活性,可以促进化学反应的进行。

三、吸附作用的应用吸附作用在许多领域都有广泛的应用,下面介绍其中几个典型的应用领域。

1. 环境净化吸附材料如活性炭常用于环境净化中,能够吸附并去除空气中的有毒有害气体、异味和各类污染物。

活性炭的多孔结构和大表面积使其具备很强的吸附能力,广泛应用于水处理、空气净化等领域。

吸附作用

吸附作用
• 用于这方面的实验方法有:红外光谱(IR〕、 光 电 子 能 谱 ( XPS〕 、 固 态 核 磁 共 振 ( MAS NMR〕以及质谱(MS〕技术等
第二章 吸附作用
提问
1.为什么说催化是“技艺” 2.物理吸附和化学吸附的差别 3.吸附热的作用及表示方法
第二章 吸附作用
复习
为什么说催化是“技艺”
•类型II,微分吸附热随覆盖度增加呈线性下降。此类吸附 称为焦姆金(Temkin)吸附
•类型III,微分吸附热随覆盖度增加呈对数下降。此类吸附 称为费兰德利希(Frundlich)吸附
–后两类吸附热皆随覆盖度变化,称为真实吸附,多数实 验结果是属于后两类或由后两类派生出来的
第二章 吸附作用
2.2.1 微分吸附热
零时的吸附热即为起始吸附热。
• 起始吸附热表征的是新鲜的催化剂表面与吸附质的相 互作用,这时吸附粒子间的相互作用最小
第二章 吸附作用
2.2.1 微分吸附热
• 微分吸附热是覆盖度的函数,其变化关系比较复杂。有三 种类型。
• 类型I,吸附热与覆盖度无关,即吸附热为常数。这是理想 的吸附情况,实际遇到的较少。此类吸附称为朗格缪尔 (Langmuir)吸附
催化学科的发展
催化科学成熟的标志
吸附热
积分吸附热
物理吸附和 化学吸附的
差别
吸附速率 吸附活化能 发生的温度 选择性
•覆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度变化对吸吸附层 附活化能和脱附
活化能的影响
吸附热(表微面分覆吸盖附度热的函数)
等 量 吸 附 热
绝 热 吸 附 热
起 始 吸 附 热
•吸附的可逆性
第二章 吸附作用
本次课内容
吸附态包括三方面的内容

吸附的原理.ppt

吸附的原理.ppt

吸附剂必须具备的条件: (1)颗粒密度小,表面积大
(2)颗粒大小均匀 (3)吸附能力大,但要容易洗脱下来
1、疏水或非极性吸附剂
活性炭是疏水性的物质、它最适宜从极性溶媒,尤其是水溶液中吸
附非极性物质。吸附芳香族化合物的能力大于无环化合物。
由于活性炭作为吸附剂的选择件差。故应用抗生素的提取和精制时,
相充分接触,最后吸附质在两相中达到动态平衡;也可以
是含有一定量的吸附质的惰性流体通过吸附剂固定床层,
吸附质流动相和固定相中反复分配,最后在动态下达到稳
定的动态平衡
吸附等温线:
在一定T下,q(吸 附质浓度)随平衡浓度 C变化的曲线(q=f(C)) 叫吸附等温线。用数学 公式描述则叫吸附等温 式。
四、吸附剂的种类
单级吸附不能使抗生素纯度提高很多,只是用于抗生素的初步提炼,除
去溶液中的色素。
2、亲水或极性吸附剂
适用于非极性或极性较小的溶媒。如硅胶、氧化铝,活性 土皆属此类。
另外,吸附剂可以是中性、酸性或碱性。碳化钙、硫酸镁 等属中性吸附剂。氧化铝、氧化镁等属碱性吸附剂。酸性硅胶、 铝硅酸属酸性吸附剂。
碱性的吸附剂适宜于吸附酸性的物质,而酸性的吸附剂适宜 干吸附碱性的物质。氧化铝及某些活性土为两性化合物,因为 经酸或碱处理后很容易衡 吸附剂的种类 吸附的操作方式
一、概述
吸附:一种物质从一相移动到另外一相的现象。 吸附法的特点: (1)处理能力较小 (2)对溶质的作用较小 (3)可直接从发酵液中分离所需的产物 (4)溶质和吸附剂之间的相互作用及吸附平衡关系通常
为非线形关系
二、吸附的原理及目的
原理: 利用吸附剂与杂质、色素物质、有毒物质、抗生素之间的 分子引力而吸附在吸附剂上

吸附

吸附

直接法:
3. 吸附等温线
I型等温线的特点
在相对压力低的区域,气体吸附量有一个快速增长。这归 因于微孔填充。 随后的水平或近水平平台表明,微孔已经充满,没有或机 会没有进一步的吸附发生。
达到饱和压力时,可能出现吸附质凝聚。 外表面相对较小的微孔固体,如活性炭、分子筛沸石和某 些多孔氧化物,表现出这种等温线。
2.吸附现象的利用 ①气体和液体的干燥 ②对吸附剂进行表面改性控制吸附性能 ③环境污染的处理 ④医学吸附材料
3.吸附概念 吸附是指在固相-气相、固相-液相、固相-固相、液相-气 相、液相-液相等体系中,某个相的物质密度或溶于该相 的溶质浓度在界面上发生改变(与体相不同)的现象。
极性分子固有偶极之 间的取向而引起的 分子间力
极性分子的固有偶极 与非极性分子或极 性分子的诱导偶极 之间的静电作用
12~ 21
6~12
作用力 类 型 氢键
作用对象
特点

级 (k J/m ol )
氢 原 子 与 电 含氢分子的氢原子与另一 21~42 负性大的 分子的电负性大的原 原子之间 子(如O)之间产生的 静电引力
能由液氮温度下的氮气吸附来获得。
Ⅴ型 VI型
Ⅳ型、Ⅴ型曲线有吸附滞后环的可能原因 吸附时由孔壁的多分子层吸附和在孔中凝聚两种因素产 生,而脱附仅由毛细管凝聚所引起。 这就是说,吸附时首先发生多分子层吸附,只有当孔壁
上的吸附层达到足够厚度时才能发生凝聚现象;而在与吸附
相同的p/p0比压下脱附时,仅发生在毛细管中的液面上的蒸 汽,却不能使p/p0下吸附的分子脱附,要使其脱附,就需要 更小的 p/p0 ,故出现脱附的滞后现象,实际就是相同 p/p0 下吸附的不可逆性造成的。

第二节 催化中的吸附作用

第二节 催化中的吸附作用
第二节 催化中的吸附作用
一.物理吸附与化学吸附
Catalytic chemistry 催化化学
(1)物理吸附 : 被吸附的分子或原子与表面之间以 范德华力作用,而不发生化学变化,这种吸附叫 做物理吸附
分子间的物理作用力:
(2)化学吸附 : 被吸附的分子或原子与表面之间发 易极化的分子 — 诱导偶极矩 生了化学作用,形成了化学键,这种吸附叫做化学 吸附 非极性分子间 — 色散力(电子密度轻微
化学吸附热:在化学反应热范围内(40-800 kJ/mol)
物理吸附热:类似于气体在固体表面的凝聚,其吸附热 在液化热范围(8-20 kJ/mol)
b. 活化能:物理吸附没有活化能,化学吸附的活化能
通常也很小
c. 吸附的饱和性:化学吸附最多只能形成单层覆
盖;物理吸附可形成多层
Catalytic chemistry 催化化学
变动产生)
有永久偶极矩的分子 — 静电引力
化学吸附的发生有两种情况:
Catalytic chemistry 催化化学
①表面原子(离子)配位不饱和,受力不平衡。
②表面电子密度不均,存在着缺电子或富电子中心。
物理吸附和化学吸附的特征
a.吸附热:吸附是放热的
Catalytic chemistry 催化化学
H原子在Pt上的吸附
单位吸附:
Catalytic chemistry 催化化学
双位吸附:
四位吸附:
CO在金属上的吸附
单位吸附:
Catalytic chemistry 催化化学
双位吸附:
三.化学吸附与催化作用
(1)吸附强度与催化作用
Catalytic chemistry 催化化学
化学吸附的强度要适中才好,太强、太弱的吸附 都对反应不利。即有所谓的“火山型关系”

第二章 吸附作用

第二章 吸附作用

几种清洁表面的结构和特点
• 表面驰豫 • 晶体的三维周期性在表面处突然中断,表面上原子的配位
情况发生变化,并且表面原子附近的电荷分布也有改变, 使表面原子所处的力场与体内原子不同,因此,表面上的 原子会发生相对于正常位置的上、下位移以降低体系能量。 表面上原子的这种位移(压缩或膨胀)称为表面驰豫。 • 表面驰豫的最明显处是表面第一层原子与第二层原子之间 距离的变化。越深入体相,驰豫效应越弱,并且是迅速消 失。因此,通常是只考虑第一层的驰豫效应。这种改变能 改变键角,但不影响表面单胞(二维),故不影响低能电 子衍射(LEED)图象。 • 表面驰豫主要取决于表面断键的情况,可以由压缩效应、 驰豫效应和起伏效应。对于离子晶体,表面离子失去外层 离子后破坏了静电平衡,由于极化作用,可能会造成双电 层效应。
重构在平行基底 的表面上,原子 的平移对称性与 体内显著不同, 原子位置作了较 大幅度的调整
偏析表面原子是从体内分凝出来的外来原子
• 化学吸附 外来原子(超高真空条件下主 要是气体)吸附于表面,并以化学键合
• 化合物 外来原子进入表面,并与表面原子 键合形成化合物
表面台阶
• 清洁表面实际上不会是完整表面,因为这 种原子级的平整表面的熵很小,属热力学 不稳定状态,因此,清洁表面必然存在台 阶结构等表面缺陷。如前所述,由leed等实 验证实许多单晶体的表面有平台、台阶和 扭折。
金属晶体:通过金属键作用形成 的单质晶体
晶胞
晶体中能够反映晶体结构特征的基本重 复单位
无隙并置
平行六 面体
二一、、 金金属属晶晶体的体密的堆密积堆结构积结构
金属晶体的哪原种排子列平方面式堆积模型
圆球周围剩余 空隙最小?
(a)非密置层 (b)密置层

物理吸附原理

物理吸附原理

物理吸附原理物理吸附是指气体或液体分子在固体表面上附着的现象。

物理吸附的主要特点是吸附分子与固体表面之间的相互作用力较弱,主要是范德华力。

在物理吸附过程中,吸附分子与固体表面之间存在着较弱的吸附力,不会改变吸附分子的化学性质。

物理吸附是由于吸附分子与固体表面之间的范德华力作用形成的。

范德华力是分子间的一种相互作用力,它与分子之间的极性无关,主要是由于分子间的诱导作用和偶极作用所产生的。

当气体分子进入固体表面附近时,固体表面上的分子会诱导气体分子产生偶极,从而形成范德华力,使气体分子附着在固体表面上。

物理吸附的特点是吸附分子与固体表面之间的相互作用力较弱,吸附分子可以在吸附层上自由移动,不会改变吸附分子的化学性质。

物理吸附的吸附量与温度成正比,随着温度的升高,吸附量也会增加。

当温度降低时,吸附分子与固体表面之间的范德华力减弱,吸附分子会脱附,使得吸附量减少。

物理吸附的应用十分广泛。

在化工生产中,物理吸附被广泛应用于气体分离、液体提纯等领域。

例如,在气体分离中,通过调节温度和压力,可以实现不同气体分子的物理吸附和脱附,从而实现气体的分离。

在液体提纯中,利用吸附剂对液体中的杂质进行吸附,可以实现液体的提纯。

除此之外,物理吸附还被应用于环境保护领域。

例如,利用活性炭对空气中的有害气体进行吸附,可以净化空气,保护环境和人类健康。

此外,物理吸附还被应用于催化剂的制备、储能材料的研究等领域。

总之,物理吸附是一种重要的表面现象,它在化工生产、环境保护、能源领域等方面都有着重要的应用价值。

通过深入研究物理吸附的原理和特性,可以更好地应用于实际生产和生活中,为人类社会的发展做出更大的贡献。

油层物理32第二节吸附作用

油层物理32第二节吸附作用

16
四、 气-固界面上的吸附
固体表面的吸附具有以下规律: (1)单位质量的固体的吸附量,随着吸附界面 面积的增大而增大。 (2)固体表面是凹凸不平的,表面物质的成分 也不均一,不同的成分具有不同的吸附性能,所 以固体的吸附具有选择性。固体表面不同的部位 的吸附效果常有较大差异。 (3)吸附是放热的,所以升高温度吸附量降低 (4)吸附量与被吸附物质的浓度成正比,浓度 越大,吸附量越大。气体具有较大的压缩性,固 体表面对气体的吸附随压力的升高而增大。
6
二、气-液界面(表面)的吸附
原油是含多种分子的混合物,就其极性组成而言, 可以分为非极性物质和含有极性的活性物质两类。 前者如烷烃、环烷烃和芳香烃, 后者一般是烃与氧、硫、氮的化合物,如环烷 酸、胶质、沥青质等。 实际上,可以认为原油是表面活性物质在非极 性烃类中的一种溶液。 被吸附在两相界面层上、能大大减低表面张力 的物质叫做表面活性物质或表面活性剂。 界面层单位面积上比相内多余的吸附量叫比吸 附,用G表示。
遵循“极性相近原则”
极性吸附剂容易吸附极性物质 非极性吸附剂容易吸附非极性物质
24
油藏岩石表面的吸附现象
组成岩石的矿物多是极性的 油是一种多组分的混合物 水是一种极性很强的液体
水易被岩石所吸附
在孔隙内壁形成一牢固的吸附层 在半径小于或等于吸附层厚度 的孔隙中油气很难进入 只有半径大于吸附层厚度的孔隙 才能储集油气,才是有效孔隙 石油中的各种烃类为非极性物质
17
五、 液-固界面上的吸附
液体在固体表面上的吸附一方面是因为固体表面 力场的诱导,另一方面是由于吸附层分子如活性 剂的影响。 固体表面物质的成分很不均一,表面凹凸不平, 导致了固体吸附的不同部位具有不同的吸附性能, 表现出选择性吸附,即固体的极性部分易吸附极 性物,而非极性部位易吸附非极性物等。 液体在固体表面上的吸附常形成边界层。

chapter02-吸附作用

chapter02-吸附作用

Langmuir-Hinshelwood Mechanism
Eley-Rideal Mechanism
固体表面(surface)原子与体相(bulk)原子的最大区别: 表面原子配位不饱和,从而表现出高的化学反应活性。 吸附(adsorption):气体在固体表面的累积。 吸收(absorption):体相的吸附。 吸附剂(adsorbent):吸附气体的固体物质。 吸附质(adsorbate):被吸附的气体。 吸附态:吸附质在表面吸附以后的状态。 吸附中心/吸附位:吸附剂表面发生吸附的局部位置。 吸附过程:固体表面上的气体浓度由于吸附而增加的过程。
单层 可逆或不可逆
凝聚热 接近气体的液化点 无选择性
多层 可逆
某些气体的液化潜热和最大物理吸附热
气体 H2 O2 N2 CO CO2
25.1 37.7
CH4
C2H4
C2H2
NH3
H2O
Cl2
Q 0.92 6.69 5.61 6.02 (kJ/mol) Qmax 8.4 (kJ/mol) 20.9 20.9 25.1
9.12 14.64 24.01 23.26 44.22 18.41 20.9 33.5 37.7 37.7 58.6 35.6
某些气体的化学吸附热(kJ/mol)
气体 H2 O2 N2 586 Ti Ta 188 Nb W Cr 188 Mo 167 720 293 Mn 71 Fe 134 Co Ni Rh 117 494 293 Pt
催化反应已发现的主要氧物种:O2,ads,O2-,O2-,O-
MgO上O2-(a),O-(b),O3-(c)物种的ESR信号 O-+O2
5.3 CO的吸附:主要有线式和桥式的缔合吸附,高温下解离 吸附 线式吸附,CO=2000cm-1 M C O M C M O

第二章 吸附作用

第二章  吸附作用

三、反应物分子的化学吸附
• 催化中的吸附总是化学吸附。化学吸附本身是 一个复杂的过程,分两步进行,即物理吸附和 化学吸附。物理吸附是籍分子间力,吸附力弱, 吸附热小(8~20kJ/mol),且是可逆的,无选 择性的,分子量越大越容易发生;化学吸附与 一般的化学反应相似,是籍助于化学键力,遵 从化学热力学和化学动力学的传统定律,具有 选择性特征,吸附热大(40~800kJ/mol),一 般是不可逆的,尤其是饱和烃分子的。解离吸 附如此。吸附的发生需要活化能。化学吸附是 反应分子活化的关键一步。化学吸附为单分子 层吸附,具有饱和性。
• 三、分子在金属上的活化与其吸附强度
一般地说,金属对气体分子化学吸附强度顺 序为: O2>C2H2>C2H4>CO>H2>CO2>N2 • 四、金属表面上化学吸附的应用 金属负载型的催化剂和组分的金属催化 剂,常需要借用气体化学吸附方法测量金 属的表面积。
第三节 氧化物表面上的化学吸附
• 一、半导体氧化物上的化学吸附 半导体氧化物的显著特点,是他的阳离子有 可调变的氧化数,这种阳离子总是由过渡 元素或者稀土元素形成。吸附的发生,伴 随有相当数量的电子在其表面与吸附质之 间传递。 二、绝缘体氧化物上的化学吸附 三、氧化物表面积的测定
一、外扩散与外扩散系数(DE)
• 通量=DE(ch-cs). DE是外扩散系数,ch是均匀 气流层中反应物浓度,cs是反应物在催化剂 颗粒外表面处的浓度。 • 外扩散速率的大小及其施加的影响,与流 体的流速、催化剂颗粒粒径以及传递介质 的密度、粘度等有关。
二、内扩散与内扩散系数(DI)
• 通量=DI(cs-c),此处c是内孔中某定点的反应 分子浓度,DI是内扩散系数。内扩散较之外 扩散更为复杂,既有容积扩散,又有努森 扩散。前者是分子之间的碰撞远大于与催 化剂孔壁碰撞时出现的扩散,后者是分子 与催化剂孔壁间的碰撞,且孔道的平均直 径小于分子平均自由程时出现的扩散。

物理吸附概念

物理吸附概念

吸附作用几个关键概念:处于固体表面上的原子或分子有表面(过剩)自由能,当气体分子与其接触时,有一部分会暂时停留在表面上,使得固体表面上气体的浓度大于气相中的浓度,这种现象称为吸附现象。

•被吸附的气体称为吸附质,吸附气体的固体称为吸附剂。

•通常吸附是发生在固体表面的局部位置,这样的位置称为吸附中心或吸附位。

•吸附质在固体表面上吸附后存在的状态称为吸附态。

吸附中心与吸附态共同构成表面吸附络合物。

•当固体表面上的气体浓度由于吸附而增加,称为吸附过程。

•气体浓度在表面上减少的过程,则称为脱附过程。

•当吸附过程进行的速率与脱附过程进行的速率相等时,表面上气体的浓度维持不变,这样的状态称为吸附平衡。

吸附平衡的影响因素:单位质量吸附剂的平衡吸附量受到许多因素的影响,如吸附剂的物理结构(尤其是表面结构)和化学组成,吸附质在流体相中的浓度,操作温度等。

吸附量是描述吸附能力大小的重要的物理量,通常用单位质量(或单位表面面积)吸附剂在一定温度下在吸附达到平衡时所吸附的吸附质的体积(或质量、摩尔数等)来表示。

比表面和孔径大小及分布是描述吸附剂的重要宏观结构参数.测定吸附量的一般原则是在一定的温度下将一定量的吸附剂置于吸附质气体中,达到吸附平衡后根据吸附前后气体体积和压力的变化或直接称量的结果计算吸附量。

测定方法一般分为动态法和静态法两种。

前者有常压流动法、色谱法等;后者有容量法、重量法等。

容量法是在精确测定过体积的真空体系中装入一定量的吸附剂,引入气体,在一定温度下达到吸附平衡,根据气体压力因吸附而产生的变化计算吸附量。

比表面积定义:lg固体所具有的表面积称位比表面积(m2/g)。

测定固体比表面的基本设想是测出在lg吸附剂表面上某吸附质分子铺满l层所需的分子数,再乘以该种物质每个分子所占的面积,即为该固体的比表面。

因而,比表面的测定实质上是求出某种吸附质的单分子层饱和吸附量。

2.1.1物理吸附与化学吸附物理吸附是表面质点和吸附分子之间的分子力而引起的。

百科知识精选吸附作用

百科知识精选吸附作用

吸附作用吸附作用是指各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸着在固体或液体物质表面上的作用。

具有吸附性的物质叫做吸附剂,被吸附的物质叫吸附质。

吸附作用可分为物理吸附和化学吸附。

吸附作用实际是吸附剂对吸附质质点的吸引作用。

吸附剂所以具有吸附性质,是因为分布在表面的质点同内部的质点所处的情况不同.内部的质点同周围各个方面的相邻的质点都有联系,因而它们之间的一切作用力都互相平衡,而表面上的质点,表面以上的作用力没有达到平衡而保留有自由的力场,借这种力场,物质的表面层就能够把同它接触的液体或气体的质点吸住。

物理吸附是以分子间作用力相吸引的,吸附热少。

如活性炭对许多气体的吸附属于这一类,被吸附的气体很容易解脱出来,而不发生性质上的变化。

所以物理吸附是可逆过程。

化学吸附则以类似于化学键的力相互吸引,其吸附热较大。

例如,许多催化剂对气体的吸附如镍对H2吸附属于这一类。

被吸附的气体往往需要在很高的温度下才能解脱,而且在性状上有变化。

所以化学吸附大都是不可逆过程。

同一物质,可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附,或者两者同时时行。

常见的吸附剂有活性炭,硅胶,活性氧化铝,硅藻土等。

电解质溶液中生成的许多沉淀,如氢氧化铝,氢氧化铁,氯化银等也具有吸附能力,它们能吸附电解质溶液中的许多离子。

吸附性能的大小随吸附剂的性质,吸附剂表面的大小,吸附质的性质和浓度的大小,及温度的高低等而定,由于吸附发生在物体的表面上,所以吸附剂的总面积愈大,吸附的能力愈强。

活性炭具有巨大的表面积,所以吸附能力很强。

一定的吸附剂,在吸附质的浓度和压强一定时,温度越高,吸附能力越弱,所以低温对吸附作用有利,当温度一定时,吸附质的浓度压强越,吸附能力越强。

在生产和科学研究上,常利用吸附和解吸作用来干燥某种气体或分离,提纯物质。

吸附作用可以使反应物在吸附剂表面浓集,因而提高化学反应速度。

同时由于吸附作用,反应物分子内部的化学键被减弱,从而降低了反应的活化能,使化学反应速度加快。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
12
三、 液-液界面上的吸附
5
二、气-液界面(表面)的吸附
可见,活性剂集中到界面上去,就会使极性差减小,也 就是使自由表面能(即表面张力)减小,而这一过程恰与 自由能趋于最小的趋势是一致的,所以,肥皂活性剂分子 向水界面层集中是自发的过程。
纯水的表面张力很大(72.8mN/m),而加肥皂后表面 张力会大大降低。
具有上述结构的分子所组成的物质——表面活性剂,在 液体中都能降低界面张力。
T,R——绝对温度和通用气体常数。
8
二、气-液界面(表面)的吸附

C
<0时,比吸附G为正值,称为正
吸附,它表明表面张力随溶质浓度的增加
而减少,溶质为表面活性物质;
如果

C
>0时,比吸附G为负值,称
负吸附,它表明表面张力随溶质浓度的增加
而增加,溶质为表面非活性物质,如多数的
无机盐如NaCl、MgCl2、CaCl2等都会使表面 张力增高。它们溶于水中,会增加了水相分
第二节 吸附作用及其和表面张力的关系
一、吸附的概念 溶解于某相中的物质,自发地聚集到两相界面层并急 剧降低该界面层的表面张力的现象的现象。 表面活性剂:被吸附在两相界面上、且能大大降低界 面张力的的物质叫做表面活性物质或称表面活性剂。 表面活性剂是一种两亲分子,含有一个极性端和一个 非极性端 就其极性而言,可以把原油的组分分为非极性物质和 含有极性的活性物质两类。 烃类是非极性物质,烃与氧、硫、氮的化合物是活性 物质。 原油是表面活性物质和非极性烃类的一种溶液。
子的内聚力,从而就增加了油-水、气-水的
界的吸附
比吸附G与溶液中表面活性物质浓度之间的关系
曲线,称为比吸附等温线 表面张力σ与溶液中表面活性物质浓度之间的关
系曲线,称为表面张力等温线
吸附饱和
10
二、气-液界面(表面)的吸附
最右边的情况: 水中的活性剂分子聚集在一起,憎水的非极性端向内 互相靠拢,亲水基向外,形成 ‘胶束’ ——Micelle
几十~几百~几千个
11
二、气-液界面(表面)的吸附
图8—16给出了在油水 两相为乙、丙烷混合气体 所饱和的情况下,油-水表 面张力随压力的变化。当 压力开始增加时表面张力 有所增加,当压力继续增 加时表面张力随即减小, 紧接着则趋于不变。这一 过程既和乙、丙烷气体在 两相中溶解有关系,又和 油中的极性组分在两相界 面层的浓度变化有关系。
前者如烷烃、环烷烃和芳香烃, 后者一般是烃与氧、硫、氮的化合物,如环烷
酸、胶质、沥青质等。 实际上,可以认为原油是表面活性物质在非极
性烃类中的一种溶液。 被吸附在两相界面层上、能大大减低表面张力
的物质叫做表面活性物质或表面活性剂。 界面层单位面积上比相内多余的吸附量叫比吸
附,用G表示。
1
液体表面的吸附问题是怎样一个过程,又是如何 降低自由界面能的?
纯水中加入少许活性剂(肥皂),则肥皂水溶液 的表面张力要比纯水的表面张力减小很多。
两相界面的表面张力对外来物(如活性剂肥皂) 的存在极其敏感,尽管外来物质很少,它却使表 面张力急剧减小。
这种现象:一方面表面张力的性质;另一方面 外来物的性质
代表浓度增加
4
二、气-液界面(表面)的吸附
从图上可以看出,当表面活性物质的浓度较小时, 随浓度的增加,比吸附的增大和表面张力的减小 都比较快。但是,当浓度增加到—定值后,比吸 附则不再增加,而趋于比吸附最大值。这是因为 吸附趋饱和。此时的表面张力值,也就不再随浓 度的增加而减小了。图8—14中最右边的情况, 就是水中的活性剂分子聚集在一起,憎水的非极 性端向内互相靠拢,亲水基向外,形成所谓‘胶 束’。 从上述肥皂水溶液的吸附过程的例子可 以看出,若C为吸附在A、B两相界面的物质,则 物质A的极性>C的极性>B的极性,这就是所谓 的“极性均衡”原则。凡是吸附作用的发生,都 将满足这一个原则。
从上述肥皂水溶液的吸附过程的例子可以看出: 若C为吸附在A、B两相界面的物质, 则物质A的极性>C的极性>B的极性 这就是所谓的“极性均衡”原则。凡是吸附作用的发 生,都将满足这一个原则。
6
二、气-液界面(表面)的吸附
原油是含多种分子的混合物,就其极性组成而言, 可以分为非极性物质和含有极性的活性物质两类。
2
从外来物的性质(肥皂的性质)来看,从化学结构上讲, 它是高级脂肪酸的一些盐类,例如钠肥皂分子化学结构式 为CnH2n+lCOONa比如C16H33COONa。
它的一端是由碳氢组成的基团,具有对称的非极性结构, 称之为碳氢链(如C16H33-);另一端则是非对称的极性基团 (如-COONa)。这种具有两性的分子通常以 “—O”表示。 直线段代表非极性的碳氢链,圆环的一端代表极性基团。
由于非极性的憎水端被极性端完全包围在内部,不与水接 触,它们就会稳定地溶于水中,对水的表面张力也就没有 太大影响。
临界胶束浓度CMC—— Critical Micelle Concentration
一般表面活性剂的CMC为10-2~10-15 mol/L 一个胶束中包含的分子个数:
7
二、气-液界面(表面)的吸附
在气-液界面上,比吸附与溶质浓度、表面活度 之间的关系由吉布斯(Gibbs)等温吸附关系式表 示:
G


1 RT
C (
C
)T
式中:G——吉布斯比吸附量; C——溶质浓度; ( )TC——表面活度,即在某一温度下,表面
张力随溶液浓度的变化率,代表溶质表面活性的 大小;
H
HH CC
HH CC
H C
H C
HH CC
HH CC
H C
H C
HH CC
H C
H C
C
=OO Na
HH HH HH HH HH HHHH HH
钠肥皂分子的化学结构式
3
将少许肥皂活性剂放入纯水中,肥皂活性剂分子 便自发地集聚在两相界面层上(水面),水为极性 的,所以,活性剂分子的极性端朝向水里,而非 极性端则力图与非极性的空气相作用,从而使得 水表面层的极性差减小,水表面层的自由表面能 也随之减小,表面张力减小。
相关文档
最新文档