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贝士德仪器科技（北京）有限公司
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阅读：98发布时间：2022-9-8
吸附分子可以分为两种类型，一种为物理吸附，即吸附质分子与吸附剂之间的作用是范德华（van der Waals）引力。另一种是化学吸附，即吸附质分子和吸附剂之间形成表面化学键。我们在此仅讨论物理吸附。气体分子为什么能被固体表面吸附呢？这是因为固体表面的分子与内部分子不同，存在剩余的表面自由力场，当气体分子碰到固体表面时，其中一部分就被吸附，并释放出吸附热。在被吸附分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位垒时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上，总是保留着许多被吸附分子。在通常情况下，我们接触的死大块固体，这样每单位的重量的物质所具有的表面积是较小的，故表面能的作用不明显，吸附现象也不明显。但是对与高分散的固体粉末来说，每单位重量的物质所具有的表面积就很可观了。例如对于圆球形小颗粒，它的比表面积ó(每克物质所具有的比表面积)可以表示为 Ó=n4πr2＝___ 4πr2___=___3___=__6__ (1.1) 4/3πr3×Þ Þr Þd其中n为每克物质包含的小颗粒数，r及ｄ分别表示小颗粒的半径和直径，Þ为固体的密度。可见比表面积与颗粒大小成反比，颗粒越小比表面积越大。若设Þ=3.0克（厘米）3，ｄ=1μ，则Ó=2×104（厘米）2／克（或2米2／克），可见对于这样的小颗粒，避免能的作用即吸附作用就将显示的很突出了。在一上的计算机中，我们实际上将每个颗粒当作无孔的看待，所以计算的表面积称为为表面积，而当每个颗粒内部还包含许多不同形状的孔时，颗粒内部细孔的 表面积即为内表面积，它通常比外表面积还要大几个数量级，孔愈小愈多，表面积就愈大，例如一般的色谱固定相比表面积通常为每克数百平方米，而活性炭比表面积可达每克一千平方米以上，这时，表面积以及孔结构对许多物质的物理化学性能，以及在其上进行的物理化学过程的影响就更重要了。例如，异相催化反应是在催化剂微孔的表面上进行的，催化剂的表面状态和孔结构可以影响反应的活化能及级数，所以在石油炼制过程中，尽管使用同一化学成分的催化剂，只是由于催化剂在比表面积和孔径分布上有差别，就可能导致油品产量和质量上有极大的差别；在混凝土制品中，由于孔结构的不同可以导致许多机械性能及防冻性能有很大的不同；表面积的差别可以使得化学电极在容量上相差甚远；而对吸附剂来说，表面积和孔结构更是两项重要指标；又如粉末织金的原料、橡胶中的填充料等，固体的比表面积及孔结构对于许多生产和科研项目都都是极重要的参数。 三 吸附等温线 气体在每克固体表面的吸附量V依赖于气体的性质、固体表面的性质、吸附平衡的温度T以及吸附质的平衡压力p•其函数关系可以表示为 V= ƒ（T,p，气体，固体） （1.2）当给定了吸附剂•吸附质及吸附平衡温度后，则吸附量V就只是吸附质的平衡压力p的函数 V=ƒ（p）T,，气体，固体 （1.3）当平衡温度T在吸附质的临界温度以下时，则吸附质的平衡压力通常相对压力x（x≡p/ ps）来表示，Þs为吸附质在温度T时的饱和蒸气压，此时 V= ƒ(ⅹ)T,气体，固体 （1.4）按照式（1.3）或（1.4）由V对p或X作图得到的曲线称为吸附等温线，如图1.1所示 图1.1吸附等温线 图1.2 吸附等温线 在由的情况下，即对于某种吸附质与吸附剂的组合，式（1.4）不只是状态方式，而且还是过程方式，即当T、气体及固体后，一定的相对压力x还不能*决定吸附量V，还要看这一定的相对压力x 是从另一个什么其它的相对压力ⅹ1变化来的，如果往往得到吸附回线。例如，由零升压至相对压力；而达到吸附平衡时的吸附量V升，与由x=1降至同一相对压力x；而达到吸附平衡V降不相等，如图1.2所示。
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