固体界面性质

标准状态下的体积VR，所以进入死空间的气体在标准状态下的体积VA为
（2）容量法VA=VT −VR
VA随p1而改变。设Vx为死空间的绝对体积，Tx为样品管所处的温度。 因为 p1V1/T1=p2V2/T2，则 VA/p1=VxTo/ (Tx po) = fA
式中：To和po分别为273K和100kPa，fA是死空间因子。测定吸附量时，在不同 压力下，只要将压力值乘上fA就可以求得死空间在标准状态下的体积VA。
二、吸附量与吸附曲线
1二、单吸、位附质量吸量（的Г附吸）量附剂与所吸吸附的附吸曲附质线质量或体积。
Г= W/m (g/g) or Г= V/m (ml/g) (2-5) 2、吸附曲线
当吸附达到平衡时，对于给定的一对吸附剂和 吸附质而言，其吸附量与温度、压力有关；
当温度T不变， Г= ƒ（P）称为吸附等温线； 图2-4 当压力P不变， Г= ƒ（T）称为吸附等压线； 图2-5 当吸附量Г不变， T= ƒ（P）称为吸附等量线；图2-6
采用弹簧秤的优点： ①不与气体反应； ②弹性恢复好； ③不随温度和时间而变。 国外已有定型商品。 已制成连续自动测定吸附等温线的 装置并配有电子计算机，可计算比表面 和孔径分布。
（2）容量法
（1）重量法 装置：图2-8 主要由样品管、量气管和压力计等组成。 量气管的五个球的体积在安装系统之前就已经准确地测量了。 原理： 吸附量是通过吸附前后系统的体积和压力的变化来计算。 系统的真空度：1.33X10−8 Pa。测定吸附量之前，先测定自由体积与死空间。
静态法是经典方法，所得到的数据具有较好的准确度和精密度。但是达到 吸附平衡比较慢，仪器装置比较复杂，而且需要高真空系统。为了克服这些困 难，可采用动态法来测定吸附量。
2、表面应力
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为使固体新表面上的分子或原子保持在原来位置上，单位长度所需施加的外
力二，、称为固～体或表拉伸面应张力力（τ与）。表面能
3、表面张力(σs) 新产生的两个固体表面的表面应力之和的一半。
σs = (τ1 +τ2)/2 mN/m ( 2-2) 4、固体表面自由能和表面张力的关系
在恒温恒压下，由于形成新表面而增加的固体自由能d(AGs)应等于反抗表面张
PV=K (V=Vo+VTB) 即：PVo+pVTB =K 将上式微分后得到： d(pVTB)/dp= V。 以d(pVTB)对p作图得一直线，其斜率为V。即可求得自由体积V。 死空间是指活塞A以下，包括样品内毛细孔中的体积。所以每测定一个样 品，都要测定一次死空间。测定死空间时最好采用低温下不被吸附的气体，如氦、 氮等气体。测定死空间时，先将系统抽真空并加热吸附剂以脱气。关闭活塞A 后，将样品管全部浸入盛有液氮的杜瓦瓶，通入一定量的氮气，测其压力，然后 将气体体积换算成标准状态的体积VT。打开活塞A，让氮气进入样品管，这时系 统的压力为p1。 从p1和量气管的温度可求得留在量气管和自由体积内的气体在
吸附量的测定过程：将死空间内的气体抽走后，关上活塞A。将样品全部浸 入液氮中，放入适量氮气，测定压力和 液氮的温度。打开活塞A，由于样品吸附 N2，压力将逐渐下降。待压力恒定后， 记下此压力值和液氮的温度。这样， 就完成了一个点的样品对氮气吸附量的 测定。调节量气管中的汞面，使各个球 逐个被汞充满，每充满一个球就重复一 次上述步骤，记下需要的数据，直到所 有球全部为汞充满为止，就可以获得在各个压力下的样品对氮的吸附量。
面时，就会受到剩余力场的吸引作用，使气体分子在固体表面上产生了吸附。 2、固体对气体作用 三种作用是吸附、溶解和化学反应，他们都会引起体相气体压力减少。 实验表明：在一定温度下，固体
对气体三种作用的体积–压力的变化 曲线见图2-2。 曲线a：表示气体吸收量(Vs)与压力
(P)成正比；如：H2在Pa中的吸收 曲线b：表示气体与固体发生化学反
力所消耗的可逆功（σdA）：
即： d (AGs) = σdA
(2-3)
∴ σ= Gs + A(dGs/dA) (2-4) 上式表明：固体表面张力包括两部分：一部分是表面能的贡献，可理解为由于
表层分子数目的增加，而引起Gs的变化；另一部分是由于表面积的改变引起表面
能改变而产生的贡献，反映了表面分子之间距离改变引起了Gs的变化。
应； 如：CuSO4 +H2O = CuSO4·H2O 曲线c：表示固体对气体产生吸附； 低压下，呈直线；高压下，呈曲线。
3、吸附分类
一、物理固吸体附：吸范附德的华力本质 区别
化学吸附：化学吸附键 表2-1
有时物理吸附和化学吸附可同时发生. 例如：O2在W上的吸附；
H2在Ni粉上的等压吸附（图2-3）。 吸附过程：物理吸附→ 物理和化学吸附 → 化学吸附
（2）容量法 自由体积是指压力计参考零点以上，量气管刻度“0”以上和活塞A和B这四 点 之间毛细管内的体积。测定时，引入一定量的氮气(或氦气)进入该真空系统内， 调节压力计内的汞面到参考零点并记下压力p，然后将量气管内各球依次充满汞 每充满一个球，就有一个压力p。若量气管内未被汞充满的球体积为VTB，自由体 积为Vo，因为是恒温的，所以系统的压力p和体积V之积为常数:
对于液体，分子很容易从体相迁移到液面上并达到平衡位置，即：dGs/dA=0， 因此液体的表面能和表面张力数值是相等的，而固体表面分子移动到平衡位置之前
的长时间里，dGs/dA≠0，因此σ≠ Gs 。
§2-2 固体对气体的§吸附2-2 固体对气体的吸附
一、固体吸附的本质 1、原因 由于固体表面上的原子具有剩余力场，当气体分子碰撞在固体表
三种吸附曲线是相互关联的，在T、Г、P三个变量中只要知道两
例个，题那末第三个变量就可求得。换句话说，从上述任意一组曲线可做出
其它两组曲线。 例题 已测得氨在炭上的吸附等温线(图2-4)，现绘制出在压力40kPa 和60kPa下的吸附等压线。
方法：？？？
三、吸附量的测定 1、静态法
（1）三 1、、重静吸量态附法法量的测定 装置：图2-7 采用真空微量磁天平技术直接测定吸附量。 原理：在一定范围内，石英弹簧的伸长度与吸附气体的重量成正比。