表面化学5、化学吸附在气体分子与固体表面存在相互作用四就有可能发生吸附，由于表面往往含有活性位点，固体表面有可能与气体分子发生相互作用。如果气体在表面发生化学反应，那么这种吸附过程称为化学吸附，与纯物理过程不同的是，化学吸附具有相当大的反应热，与通常的物理吸附过程不同，化学吸附伴随着化学键的断裂与形成。 化学吸附往往是单分子层的，吸附也不一定是一步完成，有可能先发生物理吸附在进行解离。典型的化学吸附的例子包括氢气在过渡金属催化剂表面吸附产生两个单原子氢。 化学吸附的本质在于形成了新的化学键，这种成键过程需要活化能，因此温度升高吸附速率加快。通过吸附等压线可以看出，在吸附曲线上存在A、B两个极大值点，对应着两种化学吸附模式，即在该催化剂中存在两种活性位点。 6、物理吸附物理吸附与化学吸附最大的不同就在于物理吸附不形成新的化学键，吸附可以是单层吸附也可以是多层吸附，吸附热与气体液化的吸附热相近，因此越容易液化的气体越容易被吸附。这种吸附过程不需要活化能，因此吸附速率受温度影响较小，气体与表面的相互作用是借助范德华力进行的。 7.吸附等温式由于吸附量是温度和压强的函数，这三个变量很难在平面上表示，因此一般固定一个变量，将另两个变量作图。最常见的吸附等温线是通过固定温度，用吸附量对压力作图，即将吸附量q表示为压力p的函数。依照模型的不同，有多种吸附等温线方程，这些方程在实际应用中非常有价值。 7.1 Langmuir吸附等温式Langmuir吸附等温式是基于单层吸附的模型，基本假设有两条，固体吸附气体时，气体分子碰撞到空的表面才发生吸附，并且被吸附分子不相互影响。定义表面覆盖率#\theta#后，可以将表面覆盖率表示为速率常数的方程： 由于速率常数一般不能直接测得，因此定义一个常数a，并且由于覆盖率可以用吸附量表示，那么langmuir吸附等温式可以表示为： 对于不同温度下的情况，可以使用平衡常数的定义来求取吸附过程速率常数的变化，即: 7.2 Freundlich等温式基于经验公式，Freundlich归纳出实验数据，得到了单位质量固体吸附气体的量： 还有一些其他诸如BET多层吸附方程，乔姆金方程等，在此不再赘述。 |
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