北京大学药学院：《物理化学 Physical Chemistry》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 表面现象（7.7）固体表面对气体的吸附

全国高等医药教材建设委员会 卫生部规划教材物理化学第6版 第七国你豪面对气体的吸

第七节 固体表面对气体的吸附

物理吸附和化学吸附 多间现象 吸附:气体分子(吸附质)自动地富集,停留在固体(吸 附剂)表面的现象 机制:物理吸附,化学吸附,或两者兼有 物理吸附 化学吸附 吸附力 范德华力 化学键力 吸附热 相当于相变热 反应热 选择性 吸附速度 无快 有慢 吸附层 单层或多层 单层 吸附稳定性易解吸 不易解吸 人厌卫实版社

一、物理吸附和化学吸附 吸附：气体分子（吸附质）自动地富集，停留在固体（吸 附剂）表面的现象 机制：物理吸附，化学吸附，或两者兼有 吸附层 单层或多层 单层 吸附速度 快 慢 选择性 无 有 吸附热 相当于相变热 反应热 吸附力 范德华力 化学键力 物理吸附 化学吸附 吸附稳定性 易解吸 不易解吸

二、吸附等温线 多间现象 (一)吸附平衡与吸附量 吸附平衡:吸附速率 脱附速率 或 吸附量 脱附量 吸附平衡时,单位质量吸附剂所能吸附气体的物质的量x 或这些气体在标准状态下所占的体积V,称为吸附量。 吸附量:F= 吸附量吸附质的质量或体积kg,ml,m2) 吸附剂质量kg) G人卫出版献

二、吸附等温线 （一）吸附平衡与吸附量 吸附量： m x Γ = 吸附剂质量（ ） 吸附质的质量或体积（ ， ， ） 吸附量 kg kg mol m 3 = 吸附平衡 ： 吸附速率 脱附速率 或 吸附量 脱附量 吸附平衡时，单位质量吸附剂所能吸附气体的物质的量x 或这些气体在标准状态下所占的体积V，称为吸附量

二、吸附等温线 多间现象 (二)吸附曲线 吸附量与吸附剂本质、吸附平衡时的温度及气体压力有关。 对于一个给定系统 T=f(T, p) 常在上式的三个变量中固定一个变量,求出其它两个变量 之间的函数关系。如: 吸附等温式T=常数,则F=f(p) 吸附等压式p=常数,则F=f( 吸附等量式F=常数,则p=f(T) 人厌卫实版社

二、吸附等温线 （二）吸附曲线 吸附量与吸附剂本质、吸附平衡时的温度及气体压力有关。 对于一个给定系统 Γ = f ( T , p ) 常在上式的三个变量中固定一个变量，求出其它两个变量 之间的函数关系。如： 吸附等温式 T = 常数， 则Γ= ƒ (p) 吸附等压式 p = 常数， 则Γ= ƒ (T) 吸附等量式 Γ= 常数，则 p = ƒ (T)

二、吸附等温线 多间现象 反映厂、T、p中两个变量函数关系的曲线称为吸附曲线, 共分为三种: 吸附等量线:吸附量一定时,吸附温度巧吸附质平衡分压 之间的关系曲线。 在吸附等量线中,T与p之间关系类似于克拉贝龙方程, 可以用来求算吸附热( heat of adsorption)△asfn △ad一定是负值,它是研究吸附作用的一个重要物理参 数,常根据其数值的大小判断吸附作用的强弱。 人厌卫实版社

二、吸附等温线 反映Γ 、 T、 p 中两个变量函数关系的曲线称为吸附曲线， 共分为三种： 吸附等量线：吸附量一定时，吸附温度T与吸附质平衡分压 p之间的关系曲线。 在吸附等量线中，T 与 p之间关系类似于克拉贝龙方程， 可以用来求算吸附热（heat of adsorption）ΔadsHm。 ΔadsHm 一定是负值，它是研究吸附作用的一个重要物理参 数，常根据其数值的大小判断吸附作用的强弱

二、吸附等温线 多间现象 吸附等压线:吸附质平衡分压一定时,吸附温度T和吸附量 之间的关系曲线。 吸附等压线可以用来判别 吸附类型。 B 物理吸附很容易达到平衡 Ⅱ 吸附量随温度升高而下降。 化学吸附在低温时很难辶 A 到平衡,随着温度升高,化 学吸附速度加快,吸附量增 T/K 加,直至达到平衡。平衡后 CO在钯表面的吸附 吸附量随温度升高而下降。 人厌卫实版社

二、吸附等温线 吸附等压线：吸附质平衡分压一定时，吸附温度T和吸附量 Γ之间的关系曲线。 吸附等压线可以用来判别 吸附类型。 物理吸附很容易达到平衡， 吸附量随温度升高而下降。 化学吸附在低温时很难达 到平衡，随着温度升高，化 学吸附速度加快，吸附量增 加，直至达到平衡。平衡后 吸附量随温度升高而下降。 CO在钯表面的吸附

二、吸附等温线 多间现象 吸附等温线( absorption isotherm curve):温度恒定 时,吸附质平衡分压p与吸附量r之间的关系曲线 吸附等温线大致有如下五种类型: Ⅱ IT pip* 1.0 pP+1.0 P午+1.0 p+1.0 P*10 图中纵坐标代表吸附量,横坐标为相对压力。 人厌卫实版社

二、吸附等温线 吸附等温线（absorption isotherm curve）：温度恒定 时，吸附质平衡分压p与吸附量Γ之间的关系曲线。 吸附等温线大致有如下五种类型： 图中纵坐标代表吸附量，横坐标为相对压力

弗公因德立希吸附等温式 多间现象 弗仑因德立希吸附等温式( Freundlich absorption isotherm) 描述单分子层吸附等温线的经验公式 x=kp 式中m代表在平衡压力p时的吸附量,k和m是与吸附剂、吸附 质种类以及温度等有关的常数,值在0与1之间。 将上式取对数可得 In-=In k+-In p 以mn对gp作图,可得一直线。由直线的斜率和截距可求得n 及k值。 人厌卫《出版社

三. 弗仑因德立希吸附等温式 弗仑因德立希吸附等温式（Freundlich absorption isotherm） 描述单分子层吸附等温线的经验公式 n k p m x 1 = 式中 代表在平衡压力p时的吸附量，k和n是与吸附剂、吸附 质种类以及温度等有关的常数， 值在0与1之间。 m x n 1 p n k m x ln 1 ln = ln + 将上式取对数可得 以 对lg p作图，可得一直线。由直线的斜率和截距可求得n 及k值。m x ln

弗公因德立希吸附等温式 多间现象 弗仑因德立希式形式简单,使用方便,但它仅适用于第I 类型等温线中间部分的吸附情况,其经验式中的常数k、n没 有明确的物理意义,也不能由该式推测吸附作用机理。 FF 人厌卫实版社

三. 弗仑因德立希吸附等温式 弗仑因德立希式形式简单，使用方便，但它仅适用于第I 类型等温线中间部分的吸附情况，其经验式中的常数k、n没 有明确的物理意义，也不能由该式推测吸附作用机理

四、单分子层吸附理论一兰格缪尔吸附等温式感面现 1916年,兰格缪尔根据大量的实验事实,用动力学理论 提出固体对气体的单分子层吸附理论。 其基本假设是: (1)固体表面对气体分子的吸附是单分子层的。当气体 分子碰撞到空白固体表面才可能被吸附,已经吸附了气体 分子的固体表面则不能再吸附其它气体分子。 (2)固体表面是均匀的,各处的吸附能力相同,吸附热 是常数,不随覆盖程度而改变。 (3)被吸附分子间无作用力,故气体的吸附、解吸附不 受周围被吸附分子的影响。 (4)吸附平衡是动态平衡

四、单分子层吸附理论—兰格缪尔吸附等温式 1916年，兰格缪尔根据大量的实验事实，用动力学理论 提出固体对气体的单分子层吸附理论。 其基本假设是： （1）固体表面对气体分子的吸附是单分子层的。当气体 分子碰撞到空白固体表面才可能被吸附，已经吸附了气体 分子的固体表面则不能再吸附其它气体分子。 （2）固体表面是均匀的，各处的吸附能力相同，吸附热 是常数，不随覆盖程度而改变。 （3）被吸附分子间无作用力，故气体的吸附、解吸附不 受周围被吸附分子的影响。 （4）吸附平衡是动态平衡