第六章表面现象和分散系统
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饱和吸附 q=k q=kaP 低压 q=k
q
高压
P
③ 当压力适中时 q = kaP/ 1 + aP = k
可见 以 (P/q)~P 作图 直线斜率为 1/k 截距为 1/ka
kaP P 1 P 写成 用途(1) ④ 将式 q 1 aP q ka k
由此可求出 k 和 a
p402 第11题； p403 第13题 P985 第21、24题
5. BET多分子层吸附等温式
1938年由Brunaure—Emmett—Teller三人在继承了
Langmuir观点的基础上提出了多分子层气—固吸附理论：
① 吸附作用是吸附和解吸两相反过程的动态平衡；Langmuir
② 固体表面是均匀的，被吸附的分子的解吸不受 其周围分子的影响； 观
吸附量： 达到吸附平衡时，单位质量吸附剂所能吸
附的气体物质的量，以q表示。 q=n/m 或 q=V/m
3. 吸附曲线 实验表明，对于一个给定的体系，达到平衡时的吸附 量与温度(T)及吸附质的平衡分压(P)有关。表示为：
a = f (T.P)
令：P一定，则q=f(T)，q~T关系曲线称吸附等压线 吸 附 q一定， 则P=f(T)，P~T关系曲线称吸附等量线 曲 T一定，则q=f(P)，q~P关系曲线称吸附等温线 线 ① 吸附等压线：P=常数，q~T关系曲线。用途之一：判 别吸附类型。 吸附放热，随温度升高，吸附量下降。但是：
(b)吸附剂孔径分布的性质不同
(c)吸附剂与吸附质相互作用的性质不同
V V V V
有多种类型
V
P
P
P
P
P
用途——从吸附等温线的不同类型，可以反过来推测和
了解吸附剂的性质。
4. Langmuir(兰缪尔)单分子层吸附等温式 基本假设：① 吸附力是吸附剂表面的剩余价力。当吸附 剂表面上已盖满一层吸附质分子后，剩余
T↑，P↑ 若近似将吸附热看作是常数，不定积分有：
ln P
H m 吸附 RT
C
以lnP~1/T作图，得一直线，其斜率为△Hm(吸附)/R
吸附热△Hm(吸附)的大小为吸附强弱的标志，是吸附的
重要参数。
③ 吸附等温线：T=常数，q~P的关系曲线。由于：
(a)吸附剂表面性质不同 ∴吸附等温线
价力已被饱和，因此吸附是单分子层的。
② 吸附剂表面是均匀的，被吸附的分子间无
相互作用——理想吸附。
以 — 固体表面已被吸附质分子覆盖的百分数
则(1 – ) —固体表面尚未被覆盖的百分数
根据① 吸附速率 rads = k1 (1 – ) P (吸附 adsorb)
根据② 解吸速率 rd = k-1
气体在固体表面上的吸附量 q ∝
称为:
kaP q k 1 aP
k — 吸附比例常数
Langmuir
吸附等温式
从以上两种形式的Langmuir吸附等温式可以看出:
① 当气体压力很小或吸附很弱时 aP << 1
q = kaP
② 当压力相当大或吸附很强时 aP >> 1
q=k (饱和吸附)
第六章
表面现象和分散系统
§ 6.1 气体在固体表面的吸附
§ 6.2 液体表面自由能和表面张力 § 6.3 溶液表面的吸附及表面活性剂的概念 § 6.4 表面活性剂及其作用 § 6.5 溶胶及其性质
§ 6.6 溶胶的聚百度文库和絮凝
第六章
表面现象和分散系统
表面现象 —— 固相表面、液相表面
本章特点： 热力学的延伸
⑤ 将Langmuir公式推广到多种气体的混合吸
式中: i — 第i种气体在固体表面的覆盖率 ai — 第i种气体的吸附系数
ai P i 附 此时 i 1 ai P i
Pi — 第i种气体的平衡分压
此式应用在气–固复相催化反应 ⑥ Langmuir吸附等温式的正确性与局限性
习题: 习题:
独特的应用 为催化打基础 叙述性多，推理性少
§ 6.1 气体在固体表面的吸附
1. 吸附的本质和类型 吸附的本质是吸附的作用力，由本质决定着吸附的性
质：吸附热、吸附速度、稳定性、选择性、吸附分子层等
吸附的类型
物理吸附 范德华力
化学吸附 化学键力
本 质 吸附力 由 本 质 ②速度 决 定 ③稳定性 的 性 ④选择性 质
⑤分子层
①吸附热 较小 较大 (均放热) (约2104~4104J•mol-1) (约4104~4105J•mol-1) 较快 差，易解吸
无选择性，易液化者易吸附
较慢 好，不易解吸 有选择性
只能形成单分子层吸附
单分子层或多分子层吸附
区别两种类型吸附的方法：①吸附光谱 ②等压吸附曲线 2. 吸附平衡和吸附量 吸附平衡：在T、P一定的条件下，当吸附速率=解吸 速率时，吸附在固体表面上的气体量不随 时间变化，即达到吸附平衡。
物理吸附易于进行，速度快，易达平衡。即随T↑，q↓;
化学吸附的速度慢，未达平衡前，T ↑、q ↑，
达到平衡后，T ↑、q ↓。
如图：CO在Pt上的吸附等压线
快
V↑
未达平衡前
达到平衡后
(CO)
物理吸附 化 学 吸 附
慢
T→
凡吸附等压线有随T ↑而q ↑的区域，可判定有化学吸附产生。
② 吸附等量线： q=常数，吸附质平衡分压P~T的关系。
(解吸 desorption)
当达到吸附平衡时 rads = rd
（T、P一定）
k1 P 因此 k 1 k1 P
令: a = k1/k-1 ‚ 称吸附平衡常数 ‚ a值的大小代表了 固
即 k1 (1 – ) P = k-1
则有
体表面吸附气体能力的强弱程度。 aP
1 aP
若 V— 气体分压为P时实际吸附量
Vm— 表面上吸满单分子层的(饱和)吸附量
aP V P 1 P 写成 1 aP Vm V Vm a Vm
以(P/V)~P作图 斜率为1/Vm 截距为1/Vm·a 可求出
则固体表面被覆盖的百分数 = V/Vm
Vm及a值。
用途(2)
用途——求吸附热。
克劳修斯—克拉贝龙(Clausias—Clapeyron)方程：
H m H m dP d ln P 理想气体时 2 dT T Vm dT RT
a一定，P~T关系成为：
H m吸附 ln P H m吸附 0 2 RT T q
q
高压
P
③ 当压力适中时 q = kaP/ 1 + aP = k
可见 以 (P/q)~P 作图 直线斜率为 1/k 截距为 1/ka
kaP P 1 P 写成 用途(1) ④ 将式 q 1 aP q ka k
由此可求出 k 和 a
p402 第11题； p403 第13题 P985 第21、24题
5. BET多分子层吸附等温式
1938年由Brunaure—Emmett—Teller三人在继承了
Langmuir观点的基础上提出了多分子层气—固吸附理论：
① 吸附作用是吸附和解吸两相反过程的动态平衡；Langmuir
② 固体表面是均匀的，被吸附的分子的解吸不受 其周围分子的影响； 观
吸附量： 达到吸附平衡时，单位质量吸附剂所能吸
附的气体物质的量，以q表示。 q=n/m 或 q=V/m
3. 吸附曲线 实验表明，对于一个给定的体系，达到平衡时的吸附 量与温度(T)及吸附质的平衡分压(P)有关。表示为：
a = f (T.P)
令：P一定，则q=f(T)，q~T关系曲线称吸附等压线 吸 附 q一定， 则P=f(T)，P~T关系曲线称吸附等量线 曲 T一定，则q=f(P)，q~P关系曲线称吸附等温线 线 ① 吸附等压线：P=常数，q~T关系曲线。用途之一：判 别吸附类型。 吸附放热，随温度升高，吸附量下降。但是：
(b)吸附剂孔径分布的性质不同
(c)吸附剂与吸附质相互作用的性质不同
V V V V
有多种类型
V
P
P
P
P
P
用途——从吸附等温线的不同类型，可以反过来推测和
了解吸附剂的性质。
4. Langmuir(兰缪尔)单分子层吸附等温式 基本假设：① 吸附力是吸附剂表面的剩余价力。当吸附 剂表面上已盖满一层吸附质分子后，剩余
T↑，P↑ 若近似将吸附热看作是常数，不定积分有：
ln P
H m 吸附 RT
C
以lnP~1/T作图，得一直线，其斜率为△Hm(吸附)/R
吸附热△Hm(吸附)的大小为吸附强弱的标志，是吸附的
重要参数。
③ 吸附等温线：T=常数，q~P的关系曲线。由于：
(a)吸附剂表面性质不同 ∴吸附等温线
价力已被饱和，因此吸附是单分子层的。
② 吸附剂表面是均匀的，被吸附的分子间无
相互作用——理想吸附。
以 — 固体表面已被吸附质分子覆盖的百分数
则(1 – ) —固体表面尚未被覆盖的百分数
根据① 吸附速率 rads = k1 (1 – ) P (吸附 adsorb)
根据② 解吸速率 rd = k-1
气体在固体表面上的吸附量 q ∝
称为:
kaP q k 1 aP
k — 吸附比例常数
Langmuir
吸附等温式
从以上两种形式的Langmuir吸附等温式可以看出:
① 当气体压力很小或吸附很弱时 aP << 1
q = kaP
② 当压力相当大或吸附很强时 aP >> 1
q=k (饱和吸附)
第六章
表面现象和分散系统
§ 6.1 气体在固体表面的吸附
§ 6.2 液体表面自由能和表面张力 § 6.3 溶液表面的吸附及表面活性剂的概念 § 6.4 表面活性剂及其作用 § 6.5 溶胶及其性质
§ 6.6 溶胶的聚百度文库和絮凝
第六章
表面现象和分散系统
表面现象 —— 固相表面、液相表面
本章特点： 热力学的延伸
⑤ 将Langmuir公式推广到多种气体的混合吸
式中: i — 第i种气体在固体表面的覆盖率 ai — 第i种气体的吸附系数
ai P i 附 此时 i 1 ai P i
Pi — 第i种气体的平衡分压
此式应用在气–固复相催化反应 ⑥ Langmuir吸附等温式的正确性与局限性
习题: 习题:
独特的应用 为催化打基础 叙述性多，推理性少
§ 6.1 气体在固体表面的吸附
1. 吸附的本质和类型 吸附的本质是吸附的作用力，由本质决定着吸附的性
质：吸附热、吸附速度、稳定性、选择性、吸附分子层等
吸附的类型
物理吸附 范德华力
化学吸附 化学键力
本 质 吸附力 由 本 质 ②速度 决 定 ③稳定性 的 性 ④选择性 质
⑤分子层
①吸附热 较小 较大 (均放热) (约2104~4104J•mol-1) (约4104~4105J•mol-1) 较快 差，易解吸
无选择性，易液化者易吸附
较慢 好，不易解吸 有选择性
只能形成单分子层吸附
单分子层或多分子层吸附
区别两种类型吸附的方法：①吸附光谱 ②等压吸附曲线 2. 吸附平衡和吸附量 吸附平衡：在T、P一定的条件下，当吸附速率=解吸 速率时，吸附在固体表面上的气体量不随 时间变化，即达到吸附平衡。
物理吸附易于进行，速度快，易达平衡。即随T↑，q↓;
化学吸附的速度慢，未达平衡前，T ↑、q ↑，
达到平衡后，T ↑、q ↓。
如图：CO在Pt上的吸附等压线
快
V↑
未达平衡前
达到平衡后
(CO)
物理吸附 化 学 吸 附
慢
T→
凡吸附等压线有随T ↑而q ↑的区域，可判定有化学吸附产生。
② 吸附等量线： q=常数，吸附质平衡分压P~T的关系。
(解吸 desorption)
当达到吸附平衡时 rads = rd
（T、P一定）
k1 P 因此 k 1 k1 P
令: a = k1/k-1 ‚ 称吸附平衡常数 ‚ a值的大小代表了 固
即 k1 (1 – ) P = k-1
则有
体表面吸附气体能力的强弱程度。 aP
1 aP
若 V— 气体分压为P时实际吸附量
Vm— 表面上吸满单分子层的(饱和)吸附量
aP V P 1 P 写成 1 aP Vm V Vm a Vm
以(P/V)~P作图 斜率为1/Vm 截距为1/Vm·a 可求出
则固体表面被覆盖的百分数 = V/Vm
Vm及a值。
用途(2)
用途——求吸附热。
克劳修斯—克拉贝龙(Clausias—Clapeyron)方程：
H m H m dP d ln P 理想气体时 2 dT T Vm dT RT
a一定，P~T关系成为：
H m吸附 ln P H m吸附 0 2 RT T q