Wondershare EdrawMind
Галерея диаграмм связей Явления интерфейса
- 2
Явления интерфейса
Это интеллектуальная карта явлений интерфейса. Основное содержание включает: 5. Поверхность раствора, 4. Интерфейс твердого тела и жидкости sl, краткое содержание главы, 5. Применение химии поверхности, 3. Поверхность твердого тела [особенно интерфейс gs], 2. Поверхность. свойства жидкости [интерфейс г-л], 1. Межфазное натяжение.
Отредактировано в 2024-04-09 22:33:45
- Рекомендовано вам
- Структура
Явления интерфейса
1. Межфазное натяжение
интерфейс
определение
Переходная зона между двумя фазами, находящимися в тесном контакте (толщиной в несколько молекулярных слоев)
Интерфейса воздух-воздух не существует! !
Свойства поверхностной фазы и объемной фазы сильно различаются. В обычных системах количество молекул в межфазной фазе << в объемной фазе
Системы с большой площадью поверхности требуют учета межфазной фазы. например, водяной туман, серый мел
Опишите размер площади поверхности ---> Удельная площадь поверхности a (s) Единица измерения: м^2/г
Явления интерфейса
Силы, действующие на молекулы в интерфейсном слое, отличаются от сил на внутренних молекулах, поэтому они обладают некоторыми особыми свойствами. Это приводит к явлениям интерфейса.
Особенности этапа интерфейса
Молекулы поверхностной фазы подвержены действию особых сил.
f: сила притяжения вверх, сила газа вверху F: сила притяжения вниз, сила молекул внизу; f<F--->Молекулы поверхностной фазы подвергаются нисходящей результирующей силе
Молекулы поверхностной фазы обладают особой энергией.
Чтобы переместить объемные молекулы на поверхность, требуется работа.
Эффекты интерфейса нельзя игнорировать в сильно рассредоточенных системах.
поверхность
Если одна из двух фаз, находящихся в тесном контакте, является газом, ее называют поверхностью.
1.1 Поверхностное натяжение, работа поверхности и поверхностная функция Гиббса жидкости "γ"
Основная причина интерфейсных явлений
Молекулы в поверхностном слое находятся в асимметричном силовом поле – межфазном натяжении.
результат
Поверхность жидкости имеет тенденцию автоматически сжиматься;
Молекулы межфазного слоя имеют тенденцию спонтанно соединяться химически или физически с чужеродными молекулами.
поверхностные работы Удельная поверхность на единицу площади γ Единица измерения: Дж/м^2 (Удельная поверхностная работа вызывает увеличение молекулярной энергии и площади поверхности)
P.S.
Объемная работа вызывает изменение объема
Электроэнергия вызывает изменения ΔrGm
Физический смысл: В условиях постоянной температуры, постоянного давления и неизменного состава бесконечно медленно перемещается определенное количество молекул объемной фазы в поверхностную фазу, увеличивая огромную площадь поверхности.
Поверхностная функция Гиббса/поверхностная энергия Единица измерения: Дж/м^2
Физический смысл: Скорость изменения функции Гиббса с площадью поверхности при постоянной температуре и постоянном давлении.
ΔG=γ*ΔAs
Межфазное натяжение γ Единица измерения: Н/м, Дж/м^2
Сила на единицу длины, действующая на границу раздела единичной длины и вызывающая сжатие поверхности жидкости.
Направление - тангенциальное направление, сжимающее уровень жидкости
Среди геометрических фигур одинакового объема наименьшую площадь поверхности имеет сферическая форма.
Место действия — поверхность.
Причина существования
Сила асимметрична, и молекулам поверхностной фазы приходится переходить в объемную фазу, тем самым уменьшая площадь поверхности.
Температура постоянна и поверхностное натяжение постоянно.
Факторы, влияющие на межфазное натяжение (Б: Свойства материи)
①Связано с природой материи
Чем больше межмолекулярное взаимодействие, тем больше γ
②Фаза контакта
например
③Температура и давление
Предельный случай: T ---> Tc, γ --> 0
По мере увеличения Т молекулы жидкости движутся бурно, внутренняя сила молекул жидкости уменьшается, степень асимметрии сил уменьшается и поверхностное натяжение уменьшается.
④Дисперсия
Поверхностное натяжение и межфазное натяжение жидкость/жидкость некоторых жидкостей и твердых тел.
Поверхностная функция Гиббса, поверхностная работа и поверхностное натяжение — это результаты наблюдения одного и того же явления под разными углами, поэтому их значения равны и размеры одинаковы, все g, но их физический смысл различен.
1.2 Термодинамическая формула
Термодинамическая формула для многокомпонентных многофазных систем (с учетом работы интерфейса)
[Выбор теста] Обратите внимание на соответствующую связь между индексами и ()
Обычно этот метод не используется для определения поверхностного натяжения.
Приложение --- Объяснение явлений интерфейса
Базис: ΔG<0
1. Феномен: жидкость автоматически принимает сферическую форму. Пояснение: Площадь поверхности As уменьшается в ходе процесса, в результате чего ΔG перемещается в направлении <0.
2. Феномен: твердые и жидкие поверхности автоматически адсорбируют другие вещества. Пояснение: Этот процесс уменьшает межфазное натяжение γ....
2. Поверхностные свойства жидкости [интерфейс г-л]
2.1 Дополнительное давление на искривленную поверхность жидкости [Тестовый краткий ответ/расчет]
Причины дополнительного стресса
Направление γ: по касательной к шару
выпуклая поверхность жидкости
После того, как силы, действующие на два поверхностных натяжения γ, разлагаются, они не могут быть полностью компенсированы и объединены в направленную вниз силу Δp; p(l): направление вверх, сила подъема жидкости вверх; p(g): направление вниз, давление газа сверху на жидкость; ------>p(l)=p(g) Δp
Вогнутая поверхность жидкости
После того, как силы, действующие на два поверхностных натяжения γ, разлагаются, они не могут быть полностью компенсированы и образуют восходящую силу Δp; p(l): направление вверх, сила подъема жидкости вверх; p(g): направление вниз, давление газа сверху на жидкость; ------>p(g)=p(l) Δp
Уточняется, что сторона центра кривизны находится «внутри»: Δp=p (внутри) - p (снаружи) > 0.
Расчет дополнительного давления
Уравнение Лапласа
【Запомнить/Проверить】 Δp=p(внутри)-p(снаружи)=2γ/r Направление: по касательной к шару и к центру углубления.
Вывод
1.Δp=F/A 2. Направление Δp: направлено вертикально к центру круга, поэтому соответствующая сила F также должна быть направлена в вертикальном направлении. 3.γ*cosa: направленная вниз сила на единицу длины (один балл); 4. Сила F — результирующая направленная вниз сила в каждой точке внешнего периметра.
У мыльных пузырей в воздухе есть две поверхности: внутренняя и внешняя, обе из которых создают дополнительное давление по направлению к центру сферы, поэтому существуют:
Плоскость водной поверхности: r=∞, Δp=0
Уведомление
Уравнение Лапласа применимо только для расчета дополнительного давления в небольших сферических каплях или небольших сферических пузырьках в жидкостях.
Давление внутри искривленной поверхности (вогнутая) > давление снаружи искривленной поверхности (выпуклая), Δp>0
Чем меньше r (радиус), тем больше Δp, чем больше r, тем меньше Δp;
Плоская поверхность жидкости r --->∞, Δp --->0
Δp всегда указывает на центр сферы.
краткое содержание
Дополнительное давление создается поверхностным давлением.
Величина дополнительного давления зависит от радиуса кривизны.
ПС:
направление дополнительного давления
Приложение дополнительного давления
1. Капиллярное явление --- расчет высоты подъема.
Когда капиллярная трубка вставлена в жидкость, уровень жидкости в трубке будет повышаться или падать, что называется капиллярным явлением. Суть в том, что на искривленную поверхность жидкости оказывается дополнительное давление.
1. Если уровень жидкости не движется и находится на белой линии, то можно рассчитать давление жидкости ниже <давление жидкости с обеих сторон 2. Поскольку плоская поверхность жидкости находится в стационарном состоянии, то механический баланс в это время равен p(g) = p(l)
r: радиус капиллярной трубки
краткое содержание
подтема
2. Рассчитайте поверхностное натяжение. Δp=p(внутри)-p(снаружи)=2γ/r
1. В ходе эксперимента откачивайте жидкость в капиллярной трубке до уровня плоской поверхности жидкости. 2. Измерение дифференциального давления по манометру.
2.2 Искривленная поверхность жидкости/давление насыщенного пара крошечных капель [Влияние Δp на p*]
обзор
Давление насыщенного пара p*=f (T(l), p(l))
Физическая величина, описывающая испарение жидкости, относится к свойствам жидкости; Численно = давление газовой фазы при газожидкостном равновесии
Чем он больше, тем легче испаряться и тем ниже температура кипения.
р*& Т(1)
Грам-граммовое уравнение: p*=f(T(l))
PS: вывод Обратимая газификация --- фазовое равновесие (химический потенциал равен ---> G равен)
С повышением температуры p* увеличивается
р*& р(л)
Тепловой баланс: Т(л)=Т(г) Баланс сил: pout = p(l) Фазовое равновесие: p(g)=p* Полупроницаемая мембрана! =поршень:р(л)! =р(г) Газожидкостное равновесие: химические потенциалы равны --u(g)=u(l)---G(l)=G(g)
Формула Кельвина [примечание/тест]
выпуклая поверхность жидкости
pr:: давление насыщенного пара на поверхности p: давление насыщенного пара Vm: молярный объем жидкости
Вывод
Файи
Способ 2 Когда поверхность жидкости плоская, p(l)=p(g) ---> Когда поверхность жидкости меняется с плоской поверхности жидкости на выпуклую поверхность жидкости, Давление жидкости изменяется от p(l) до p(g) Δp=p(l) Δp [p(l): исходное давление жидкости]
в заключение
При определенной температуре, чем меньше капля, тем больше давление насыщенного пара (чем меньше г, тем больше пр); при уменьшении радиуса до 10^-9м давление насыщенного пара у нее почти в три раза больше, чем у плоской жидкости; поверхность
Вогнутая поверхность жидкости
Вывод
Файи
Способ 2
Подведем итог
1. Давление пара pr выпуклой поверхности жидкости > давление насыщенного пара p плоской поверхности жидкости.
Жидкая фаза с выпуклой поверхностью жидкости с большей вероятностью испаряется.
2. Давление пушки и пара pr на вогнутой поверхности жидкости < давление насыщенного пара p на плоской поверхности жидкости.
Жидкую фазу на вогнутой поверхности жидкости легче сжижать.
2.3 Специфические явления на границе раздела, вызванные Δp
Метастабильное состояние и образование новой фазы
Метастабильное состояние: состояние, которое термодинамически нестабильно, но может стабильно существовать при определенных условиях.
Причина: сложно создать семена новой фазы.
Устранить метастабильное состояние – добавить затравки новой фазы: цеолит, затравочный кристалл.
Увеличение дисперсности системы и уменьшение размера частиц приводят к тому, что давление насыщенного пара капель жидкости и твердых частиц становится больше, чем у обычных жидкостей и твердых веществ. Это необходимо учитывать только в том случае, если размер частиц очень мал.
В таких процессах, как конденсация пара, затвердевание и кипение жидкости, а также кристаллизация раствора, новые фазы возникают с нуля. Начальный размер чрезвычайно мал, а удельная поверхность и функция Гиббса очень велики. Образование новых фаз очень велико. сложно, и возникнут некоторые проблемы. Особое состояние – метастабильное состояние.
①Пересыщенный пар – искусственные осадки
Теоретически
Условия сжижения: p(внешний)>p*
На самом деле: не сжиженный – пересыщенный пар.
причина
Давление пара pr вновь образующихся чрезвычайно мелких капель (новая фаза) > давление пара на плоской поверхности жидкости = внешнее атмосферное давление p [Чем меньше r, тем больше pr]
Решение
PS: Когда газ и жидкость находятся в равновесии, p(l)=p(g)
②Перегретая жидкость – явление ударов
Кипение: явление испарения внутри жидкости.
Условия кипения: p*>p(снаружи)
Если уровень жидкости очень низкий
p(внешний)=101,325кПа
Если уровень жидкости очень глубокий (морское дно)
p (снаружи) представляет давление в положении кипения // давление газа снаружи пузырька
причина
Давление малого пузырька pr > внешнего атмосферного давления
Пузырям трудно вырваться и закипеть, а истинная температура кипения T >>, когда маленькие пузырьки вырываются из поверхности жидкости, приводит к неровному кипению.
Метод устранения: Добавить цеолит.
③Переохлажденная жидкость
Причина: при определенной температуре давление насыщенного пара крошечных кристаллов превышает давление насыщенного пара обычных кристаллов.
ur: состояние мелких частиц; ur>u, поскольку материал изменяется в направлении низкого химического потенциала, мелкие частицы растворяются.
Ps: Когда фаза находится в равновесии, u(s)=u(l)
④Пересыщенный раствор
Причина: При той же температуре растворимость мелких частиц > растворимость обычных кристаллов.
Метод устранения: положить затравочный кристалл.
Краткое содержание главы
Основная формула
основная концепция
Тип расчета
5. Применение химии поверхности
1. ПАВ
Обычно молекулы поверхностно-активных веществ состоят из гидрофильных полярных групп (гидрофильных групп). и гидрофобные (липофильные) неполярные группы.
расположение молекул
Во-первых, гидрофобная группа выталкивается с поверхности воды и распространяется в воздух, а гидрофильная группа остается в воде. В результате молекулы ПАВ ориентируются и располагаются на границе раздела, образуя одномолекулярную поверхностную пленку;
Во-вторых, молекулы ПАВ, диспергированные в воде, соединяются между собой своими неполярными частями, образуя мультимолекулярные агрегаты с гидрофобными группами, обращенными внутрь, и гидрофильными группами, обращенными наружу, которые называются ассоциативными коллоидами или мицеллами.
поверхностное давление
Молекулы поверхностной пленки совершают тепловое движение в двумерной плоскости и создают давление на окружающие края, которое называется поверхностным давлением. В направлении, противоположном поверхностному натяжению, поверхностное натяжение уменьшается.
критическая концентрация мицеллообразования
Минимальная концентрация поверхностно-активного вещества, необходимая для образования критических мицелл.
Изменение свойств ПАВ
2. Применение и классификация ПАВ.
5. Поверхность раствора
обзор
Жидкая поверхность: уменьшить площадь поверхности ---- согнуть (Поверхностное натяжение не может быть изменено и является постоянным)
Твердая поверхность: уменьшение асимметричных сил ---- адсорбция (газа)
Интерфейс твердого тела и жидкости --- явление смачивания
Фундаментальная причина этих поверхностных явлений: асимметричные силы на молекулах поверхностной фазы. и воплотить спонтанность в термодинамике
Вдохновлять
Определить, существует/происходит ли явление интерфейса<--->G<0
Подскажите, какое явление произойдет --->Уменьшите поверхностное натяжение γ//Уменьшите площадь поверхности As
расширение
Поверхность раствора: Уменьшите поверхностное натяжение за счет изменения фазового состава поверхности. (Поверхностное натяжение раствора зависит от состава поверхности)
Явления поверхностной адсорбции растворов
существенная причина
Концентрация поверхностной фазы σ раствора не равна концентрации объемной фазы.
При постоянной температуре и постоянном давлении γ~f (cB)
Получено путем экспериментов
Ⅰ: cB увеличивается, γ увеличивается, G увеличивается, fB увеличивается
Ⅱ: cB увеличивается, γ уменьшается, G уменьшается и fB уменьшается
Ⅱ: cB увеличивается, падение γ уменьшается, падение G уменьшается, падение fB уменьшается
Причина
Разберитесь с силовой ситуацией и ситуацией G: f положительно связан с G.
а.фа>фб Результат: положительная адсорбция G<0, спонтанный
Силовой анализ
а стремится перейти в объемную фазу, концентрация B в поверхностной фазе > концентрация B в объемной фазе --- > концентрация B в межфазной фазе увеличивается
Термодинамические исследования
По мере перехода a в объемную фазу концентрация поверхностной фазы a уменьшается, fa уменьшается и G уменьшается.
Б – поверхностно-активное вещество
b.fa<fb Результат: отрицательная адсорбция G<0, спонтанный
Силовой анализ
B стремится перейти в объемную фазу, и концентрация B в поверхностной фазе <концентрация B в объемной фазе ---> концентрация B в межфазной фазе уменьшается
Термодинамические исследования
То же, что и выше
А – поверхностно-активное вещество
пс
Поверхностно-активные вещества: компоненты, несущие меньшую силу (компоненты, способные снижать поверхностное натяжение).
результат
Явление поверхностной адсорбции делает поверхностно-активные вещества в поверхностной фазе относительно обогащенными.
Описание – Поверхностная адсорбционная способность (избыток поверхности) [Может количественно описать положительную и отрицательную адсорбцию]
предлагать
определение
Разница между количеством растворенного вещества в поверхностной фазе на единицу площади поверхности и количеством растворенного вещества в объемной фазе при равном количестве растворителя в поверхностной фазе
Вывод
Если в поверхностной фазе присутствуют n(a), n(b) и в объемной фазе N(B)
N(B): количество растворенного вещества, растворенного в объемной фазе растворителем с тем же количеством вещества, что и n(a) в поверхностной фазе.
Например, если в поверхностной фазе содержится 10 моль растворителя, сколько молей растворенного вещества можно растворить в объемной фазе этими 10 молями растворителя?
Примечание: N (B) не представляет количество B в объемной фазе, а является свойством, связанным с a в поверхностной фазе, - мерой количества молей b, которые можно растворить с тем же количеством молей B. а в поверхностной фазе.
Регулирование
Расчет величины поверхностной адсорбции — изотерма адсорбции Гиббса ··
Конкретный процесс вывода
а.Фаза тела
Формула Гиббса-Дюэма
Вывод
Набор формул Термодинамические формулы
установить формулу
термодинамическая формула
Объедините их, чтобы получить формулу
б. Поверхностная фаза
Формула Гиббса-Дюэма
Вывод
Набор формул Термодинамические формулы (Обратите внимание на вклад поверхностного натяжения)
установить формулу
термодинамическая формула
Объедините их, чтобы получить формулу
Регулирование
Как получить величину частичной формы?
Измерьте кривую зависимости γ~c вещества B, чтобы получить наклон при целевой концентрации, тем самым получив величину поверхностной адсорбции.
Максимальная величина поверхностной адсорбции: поверхностная фаза занята B
вычислить
Применение - Определение молекулярной площади а (м) поверхностно-активных веществ.
обзор
изотерма Ленгмюра
При однослойной адсорбции, когда достигается максимальная величина адсорбции, можно получить площадь молекул газа.
Когда достигается максимальная величина поверхностной адсорбции, поверхностная фаза полностью занята В. Какова площадь поверхности молекул В в это время?
Формула адсорбции
am: площадь молекулы растворенного вещества
L: постоянная Авогадро. =6,02214076×10²³
4. Интерфейс твердое тело-жидкость sl
Разложить и увлажнить
увлажнить
Процесс замены газа жидкостью на твердой поверхности. поверхность s-g ---> поверхность s-l
Общая модель смачивания
Уравнение Юнга
1. Точка О — это пересечение границ s, l и g: существует три вида межфазного натяжения. 2. Направление γ(l): направление, в котором уменьшается площадь поверхности жидкости. 3. Направление γ(s): направление, в котором уменьшается площадь поверхности твердого тела. 4. Направление γ (ls): направление, в котором уменьшается площадь поверхности раздела твердое тело-жидкость. 5. Угол контакта q: угол между касательной между интерфейсом sl и интерфейсом gl.
Классификация
Смачивание [самопроизвольный процесс]
определение
Процесс, в котором твердые поверхности и жидкие поверхности заменяются интерфейсами SL.
законы термодинамики
ΔGa
Вывод
1.ΔG(l)=G(конечное состояние)-G(начальное состояние)=0-γ(l)*As 2.ΔGa=ΔG/As ---->Чем меньше ΔGa, тем выше степень смачивания. 3.w'(a): Работа смачивания (=разница в поверхностном натяжении [легко получить только γl]), Дж/м^2 ---->Чем больше работа смачивания, тем больше степень смачивания
Это спонтанно?
да
пропитанный
определение
Процесс, при котором твердая поверхность полностью заменяется границей раздела SL.
Закон термодинамики ΔGi
ΔGl=0: Площадь поверхности жидкости остается неизменной до и после смачивания. w'(i): Работа смачивания (=разница в поверхностном натяжении [легко получить только γl]), Дж/м^2 ---->Чем больше работа смачивания, тем выше степень смачивания
Это спонтанно?
q<=90°
Спонтанное смачивание/смачивание
д=180 [s и l просто соприкасаются/площадь соприкосновения имеет размер всего 1 точку]
Полностью не смачивается [идеальная ситуация]
90°<q<=180°
Не влажный
д=0
Полностью мокрый//раздвинутый
PS: Лучше всего судить о размере ΔG путем расчета S, чтобы определить, произошло ли распространение.
распространение
определение
Небольшое количество жидкости самопроизвольно разворачивается на твердой поверхности, заменяя твердую поверхность границей раздела SL.
Термодинамический закон ΔGs
S: Коэффициент растекания, разница в межфазном натяжении, Дж/м^2 --->Чем больше коэффициент растекания, тем больше степень растекания и тем легче его растекать.
Это спонтанно?
д=0
распространяться спонтанно
PS: Лучше всего судить о размере ΔG путем расчета S, чтобы определить, произошло ли распространение.
поверхностная адсорбция растворов
(1) Поверхностная адсорбция и поверхностное натяжение раствора.
Когда растворенное вещество добавляется к растворителю, поверхностное натяжение раствора изменяется.
адсорбция на поверхности раствора
Явление, заключающееся в том, что концентрация растворенного вещества в поверхностном слое раствора отличается от концентрации в объемной фазе.
Достигается баланс между поверхностной адсорбцией и концентрационной диффузией.
(2) Изотерма адсорбции Гиббса
Величина поверхностной адсорбции (избыточное количество поверхности) G
Количество вещества, содержащего растворенные вещества, в поверхностном слое на единицу площади поверхности составляет Разница количества растворенного вещества, содержащегося в одинаковом количестве растворителя в теле раствора, единица измерения – моль/м2.
Изотерма адсорбции Гиббса
В формуле g — поверхностное натяжение, а c — объемная концентрация раствора.
Измеряя поверхностное натяжение раствора, меняющееся в зависимости от концентрации, можно рассчитать поверхностный избыток при различных концентрациях.
3. Твердая поверхность [особенно интерфейс g-s]
адсорбция на твердой поверхности
Различные участки твердой поверхности обладают разной адсорбционной и каталитической активностью.
Адсорбция: Явление, заключающееся в том, что концентрация вещества на твердой или жидкой поверхности отличается от объемной концентрации.
например газ адсорбируется на внешней поверхности твердого тела
адсорбент
Твердые вещества с адсорбционной способностью
Часто используемые адсорбенты
Силикагель, молекулярное сито, активированный уголь и т. д.
адсорбат
адсорбированное вещество
адсорбционное равновесие
Скорость адсорбции = динамическое равновесие, устанавливаемое скоростью десорбции.
(1) Физическая адсорбция и химическая адсорбция [Суть: различные способности адсорбции]
физическая адсорбция
Принципиальная схема
химическая адсорбция
Количество адсорбционных слоев!
Физическая/химическая адсорбция являются экзотермическими процессами.
(2) Опишите процесс адсорбции --- количество адсорбции
Адсорбционная способность (обычно используется Va)
При адсорбционном равновесии — количество молей газа, адсорбированного на единицу массы адсорбента или объема, который он занимает при стандартных условиях. Единица: моль/кг, м^3/кг
PS: Объем газа при 0 ℃, состоянии p (атм) ---> V0 = 22,4 л/моль.
V: объем адсорбированного газа при стандартных условиях.
Влияющие факторы
Для определенной системы адсорбента и адсорбата при достижении адсорбционного равновесия Степень адсорбции зависит от температуры и давления адсорбата.
Адсорбция эквивалентна сжижению. Чем выше давление, тем больше величина адсорбции.
изотерма адсорбции
5 типов изотерм адсорбции
Освойте класс I Curve
[Выберите] Что такое монослойная адсорбция?
PS: Идеи
Эмпирическая формула - изотерма Фрейндлиха [среднее давление] (Описывает монослойную адсорбцию)
k, n связаны с температурой
преимущество
Простая форма, удобство в использовании, широкий спектр применения (среднее давление).
Может использоваться для расчета монослойной адсорбции на границах раздела g-s и l-s.
недостаток
Физический смысл k и n неясен и не может объяснить механизм адсорбции. значение n: (0, 1)
k: адсорбционная способность при единичном давлении. Т увеличивается, k уменьшается, а адсорбционная емкость уменьшается.
n: между (0, 1), что отражает силу влияния p на V(a)
Изотерма адсорбции Ленгмюра (теория монослойной адсорбции) [Тест (никаких расчетов, изменения необходимо анализировать по формулам)]
Основные предположения модели
(1) Монослойная адсорбция
(2) Твердая поверхность однородна и адсорбционная способность везде одинакова (теплота адсорбции постоянна и не зависит от покрытия);
(3) Молекулы, адсорбированные на поверхности твердого тела, не взаимодействуют друг с другом.
(4) Адсорбционное равновесие является динамическим равновесием.
Изотерма адсорбции Логмюра [примечание]
Форма 1
«Активное использование сайта»
Процесс вывода
Ядро: v (адсорбция) = v (десорбция) Описательное количество: A (г) --- M (s) --- N&q; N: сайт адсорбции (активный сайт) вопрос: покрытие k1: константа скорости адсорбции k-1: константа скорости десорбции b=k1/k(-1): коэффициент адсорбции (аналог константы равновесия)
Покрытиеq
Коэффициент адсорбции b [Константа равновесия]
Опишите степень адсорбции.
б=е（Т）
Чем больше b, тем больше величина адсорбции и тем выше степень адсорбции.
Методы измерения
Форма 2
Найдите величину адсорбции
Связь между q и Vm(a)
Vm(a): максимальная адсорбционная способность, то есть адсорбционная способность, когда твердая поверхность только что покрыта слоем газа. [Не равно предельному значению истинной адсорбционной способности]
При более низких давлениях q должно увеличиваться по мере роста равновесного давления.
При достаточно высоком давлении, когда молекулы газа заполняют слой на поверхности твердого тела, q должно стремиться к 1 --->Vm(a)
обсуждать
Изотерма адсорбции Логмюра может лучше описать адсорбционные характеристики изотермы адсорбции типа I в различных диапазонах давлений.
1 Когда давление очень низкое или адсорбция слабая (b очень мало), bp<<1, формула имеет вид
2. Когда давление или сила адсорбции умеренные, величина адсорбции V(a) находится в зависимости от равновесного давления p.
3. Когда давление достаточно высокое или адсорбция сильная, bp>>1, то
приложение
а. Найдите площадь поверхности молекулы а (м).
Вывод
L: постоянная Авогадро. V0: Объем 1 моля газа при стандартных условиях = 22,4 л/моль.
б. Найдите удельную поверхность a(s) материала [используйте меньше, просто знайте это]
Изотерма адсорбции БЭТ и теория многомолекулярной слоевой адсорбции [в настоящее время наиболее часто используемая и основная теория]
«СТАВКА» — это первая буква имен трех предлагающих.
Основные предположения
(1) Адсорбция и десорбция представляют собой динамический баланс.
(2) Поверхность однородна и адсорбционная способность везде одинакова.
(3) Адсорбция мультимолекулярного слоя
а. При адсорбции нет необходимости ждать, пока первый слой заполнится, прежде чем впитывать второй слой.
б. Первый слой представляет собой тепло химической адсорбции.
в. Теплота адсорбции над вторым слоем равна теплоте конденсации.
PS: Явление адсорбции твердых веществ из жидкостей.
Величина адсорбции n (а)
Количество растворенного вещества, адсорбированного из раствора, на единицу массы твердого вещества. (Уменьшите концентрацию раствора)
Вариант изотермы адсорбции Ленгмюра б: константа, в: количественная концентрация вещества
(3) Термодинамика адсорбции
Адсорбция является самопроизвольным процессом (уменьшается межфазное натяжение γ, уменьшается ΔG).
ΔS<0, ΔH<0
Молярная энтальпия адсорбции ΔadsHm
Уведомление
б=к1/к（-1） Коэффициент адсорбции-константа равновесия
Используется для описания степени адсорбции. (Количество адсорбции)
ΔadsHm молярная энтальпия адсорбции
Используется для описания силы адсорбции. (Размер силы между адсорбцией/легко ли отпадает после адсорбции)
Метод расчета
Вывод
контуры адсорбции
значение
Определенное количество газа достигает адсорбционного равновесия на поверхности твердого тела и изучается связь между Т и р.
1. Адсорбционное равновесие ---> Химические потенциалы объемной фазы и поверхностной фазы газа равны, а Gm равен. 2.Vm(σ) ничтожно мала по сравнению с Vm(g) 3.g рассматривается как ig 4.С=Х/Т
Аналогично уравнению Кирка (Охарактеризуйте скорость изменения давления P с температурой T, когда однокомпонентная система находится в фазовом равновесии) L – энтальпия фазового перехода, T – температура фазового равновесия, R – газовая постоянная.
Интерфейс твердое тело-жидкость! = Твердая поверхность