『壹』 什麼是化學吸附
吸附質分子與固體表面原子(或分子)發生電子的轉移、交換或共有,形成吸附化學鍵的吸附。由於固體表面存在不均勻力場,表面上的原子往往還有剩餘的成鍵能力,當氣體分子碰撞到固體表面上時便與表面原子間發生電子的交換、轉移或共有,形成吸附化學鍵的吸附作用
『貳』 化學吸附有什麼意思
概述化學吸附是固體表面與被吸附物間的化學鍵力起作用的結果。
這類型的吸附需要一定的活化能,故又稱「活化吸附」。
這種化學鍵親和力的大小可以差別很大,但它大大超過物理吸附的范德華力。
化學吸附放出的吸附熱比物理吸附所放出的吸附熱要大得多,達到化學反應熱這樣的數量級。
而物理吸附放出的吸附熱通常與氣體的液化熱相近。
化學吸附往往是不可逆的,而且脫附後,脫附的物質常發生了化學變化不再是原有的性狀,故其過程是不可逆的。
化學吸附的速率大多進行得較慢,吸附平衡也需要相當長時間才能達到,升高溫度可以大大地增旦稿銀加吸附速率。
對於這類吸附的脫附也不易進行,常需要很高的溫度才能把被吸附的分子逐出去。
人們還發現,同一種物質,在低溫時,它在吸附劑上進行的是物理吸附,隨著溫度升高到一定程度,就開始發生化學變化轉為化學吸附,有時兩種吸附會同時發生。
化學吸附在催化作用過程中佔有很重要的地位。
吸附劑的責面和被吸附物質的分子間,是一種不可逆的類似化學鍵的力相互作用而產生的吸附,稱為化學吸附,亦稱活化吸附或原子吸附。
同時由於表面上伴有解離作用,故亦稱解離吸附。
化學吸附的速度較之物理吸附顯著緩慢。
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化學吸附
樣例圖優化設計和高效利用催化劑需要徹底了解催化材料表面結構和表面化學特性。
在設計生產階段,以及後期使用階段,化學吸附分析大量所需的信息來評估催化劑材料。
全自動六站化學吸附儀ChemiSorb
HTP
特點化學吸附主要特點是:吸附熱近於化學反應熱;是單分子層吸附;有選擇性,即某些吸附質只在某些吸附劑上吸附;是可逆吸附。
化學吸附可分為需要活化能的活化吸附和不需要活化能的非活化吸附,前者吸附速率較慢,而後者則較快。
化學吸附是多相催化反應的重要步驟。
研究化學吸附對了解多相催化反應機理,實現催化反應工業化有重要意義。
機理化學吸附的機理可分三種情況:①吸附質失去電子成正離子,吸附劑得到電子,成為正離子的吸附質吸附到帶負電的吸附劑表面上;②吸附劑失去電子,吸附質得到電子,成為負離子的吸附質吸附到帶正電的吸附劑表面上;③吸附劑與吸附質共有電子成共價鍵或配位鍵,氣體在金屬表面上的吸附就往往是由於氣體分子的電子與金屬原子的d電子形成共價鍵,或氣體分子一對電子與金屬原子成配位鍵而吸附的。
在金屬氧化物表面,若氣體分子的電子親合勢大於金屬氧化物的電子脫出功時,則金屬氧化物能給氣體分子電子,後者就以負離子形式吸附;反之則會有氣體正離子吸附。
在硅酸鋁等吸附劑上酸性中心對吸附起決定性作用。
由於化學吸附是單分子層吸附,其等溫線可用朗繆爾等溫式描述。
有時也可用弗羅因德利希吸附公式描述某些化學吸附等溫線。
捷姆金吸附等溫式只適用於化學吸附,它的形式是:
式中V是平衡壓力為p
時之吸附體積;Vm是單分子層飽和吸附體積;a和C0是常數。
化學吸附是多相催化反應不可缺少的關鍵步驟,反應物分子在催化劑表面上發生化學吸附成為活化吸附態,大大降低了反應活化能,加快了反應速率,並能控制反應方向。
研究化學吸附不僅對了解催化反應的機理,而且對實現催化反應的工業化有巨大的實際意義。
研究方法化學吸附的研究方法遠比物理吸附復雜,常用的有低能電子衍射法、紅外光譜法、電子自旋共振法、場發射顯微鏡、俄歇電子能譜法、氣相色譜法等。
在復相催化中的作用及其研究
在復相催化中,多數屬於固體表面催化氣相反應,它與固體表面吸附緊密相關。
在這類催化反應中,至少有一種反應物是被固體表面化學吸附的,而且這種吸附是催化過程的關鍵步驟。
在固體表面的吸附層中,氣體分子的密度要比氣相中高得多,但是催化劑加速反應一般並不是表面濃度增大的結果,而主要是因為被吸附分子、離子或基團具有高的反應活性。
氣體分子在固體表面化學吸附時可能引起離解、變形等,可以大大提高它們的反應活性。
因此,化學吸附的研究對闡明催化機理是十分重要的。
化學吸附與固體表面結構有關。
表面結構化學吸附的研究中有許多新方法和新技術,例如場發射顯微鏡、場離子顯微鏡、低能電子衍射、紅外光譜、核磁共振、電子能譜化學分析、同位素法等。
其中場發射顯微鏡和場離子顯微鏡能直接觀察不同晶面上的吸附以及表面上個別原子的位置,故為各種表面的晶格缺陷、吸附性質及機理的研究了最直接的證據。
物理吸附和化學吸附的區別相同點:都有吸附熱,吸附表面發生,表面積越大,吸附量越多。
附兩者特點
物理吸附有以下特點:
①氣體的物理吸附類似於氣體的液化和蒸氣的凝結,故物理吸附熱較小,與相應氣體的液化熱相近;
②氣體或蒸氣的沸點越高或飽和蒸氣壓越低,它們越容易液化或凝結,物理吸附量就越大;
③物理吸附一般不需要活化能,故吸附和脫附速率都較快;任何氣體在任何固體上只要溫度適宜都可以發生物理吸附,沒有選擇性;
④物理吸附可以是單分子層吸附,也可以是多分子層吸附;
⑤被吸附分子的結構變化不大,不形成新的化學鍵,故紅外、紫外光譜圖上無新的吸收峰出現,但可有位移;
⑥物理吸附是可逆的;
⑦固體自溶液中的吸附多數是物理吸附。
與物理吸附相比,化學吸附主要有以下特點:
①吸附所涉及的力與化學鍵力相當,比范德華力強得多,
②吸附熱近似等於反應熱,
③吸附是單分子層的。
因此可用朗繆爾等溫式描述,有時也可用弗羅因德利希公式描述。
捷姆金吸附等溫式只適用於化學吸附:V/Vm=1/a·_CoP。
式中V是平衡壓力為p時的吸附體積;Vm是單層飽和吸附體積;a和c0是常數,
④有選擇性,
⑤對溫度和壓力具有不可逆性。
另外,化學吸附還常常需要活化能。
確定一種吸附是否是化學吸附,主要根據吸附熱和不可逆性。
物理吸附沒有化學反應,利用活性炭等物質由於其疏鬆多孔的結構,表面積很大,因此就會像吸附灰塵或煙.化學吸附是利用物質的化學性質使吸附劑和被吸附物結合而達到純化的作用,比如氧化鈣極易與水反應生成氫氧化鈣,因此可以用氧化鈣來吸潮.
『叄』 化學吸附是什麼化學吸附儀又可以做什麼
網路名片吸附質分子與固體表面原子(或分子)發生電子的轉移、交換或共有,形成吸附化學鍵的吸附。由於固體表面存在不均勻力場,表面上的原子往往還有剩餘的成鍵能力,當氣體分子碰撞到固體表面上時便與表面原子間發生電子的交換、轉移或共有,形成吸附化學鍵的吸附作用。
化學吸附的主要特點是:僅發生單分子層吸附;吸附熱與化學反應熱相當;有選擇性;大多為不可逆吸附;吸附層能在較高溫度下保持穩定等。化學吸附又可分為需要活化能的活化吸附(activated
adsorption)和不需活化能的非活化吸附(non-activated
adsorption),前者吸附速度較慢,後者則較快。
化學吸附是多相催化反應的重要步驟。研究化學吸附對了解多相催化反應機理,實現催化反應工業化有重要意義。吸附特點
與物理吸附相比,化學吸附主要有以下特點:①吸附所涉及的力與化學鍵力相當,比范德華力強得多。②吸附熱近似等於反應熱。③吸附是單分子層的。因此可用朗繆爾等溫式描述,有時也可用弗羅因德利希公式描述。捷姆金吸附等溫式只適用於化學吸附:V/Vm=1/a·㏑CoP。式中V是平衡壓力為p時的吸附體積;Vm是單層飽和吸附體積;a和c0是常數。④有選擇性。⑤對溫度和壓力具有不可逆性。另外,化學吸附還常常需要活化能。確定一種吸附是否是化學吸附,主要根據吸附熱和不可逆性。
可分3種情況:①氣體分子失去電子成為正離子,固體得到電子,結果是正離子被吸附在帶負電的固體表面上。②固體失去電子而氣體分子得到電子,結果是負離子被吸附在帶正電的固體表面上。③氣體與固體共有電子成共價鍵或配位鍵。例如氣體在金屬表面上的吸附就往往是由於氣體分子的電子與金屬原子的d電子形成共價鍵,或氣體分子提供一對電子與金屬原子成配位鍵而吸附的。
『肆』 吸附主要有哪些類型及其各自的特點是什麼
溶質從水中移向固體顆粒表面,發生吸附,是水、溶質和固體顆粒三者相互作用的結果。引起吸附的主要原因在於溶質對水的疏水特性和溶質對固體顆粒的高度親和力。溶質的溶解程度是確定第一種原因的重要因素。溶質的溶解度越大,則向表面運動的可能性越小。相反,溶質的憎水性越大,向吸附界面移動的可能性越大。吸附作用的第二種原因主要由溶質與吸附劑之間的靜電引力、范德華引力或化學鍵力所引起。與此相對應,可將吸附分為三種基本類型。
(1)交換吸附指溶質的離子由於靜電引力作用聚集在吸附劑表面的帶電點上,並置換出原先固定在這些帶電點上的其他離子。通常離子交換屬此范圍。影響交換吸附勢的重要因素是離子電荷數和水合半徑的大小。
(2)物理吸附指溶質與吸附劑之間由於分子間力(范德華力)而產生的吸附。其特點是沒有選擇性,吸附質並不固定在吸附劑表面的特定位置上,而多少能在界面范圍內自由移動,因而其吸附的牢固程度不如化學吸附。物理吸附主要發生在低溫狀態下,過程放熱較小,約42kj/mol或更少,可以是單分子層或多分子層吸附。影響物理吸附的主要因素是吸附劑的比表面積和細孔分布。
(3)化學吸附指溶質與吸附劑發生化學反應,形成牢固的
吸附化學鍵和表面絡合物,吸附質分子不能在表面自由移動。吸附時放熱量較大,與化學反應的反應熱相近,約84~420kj/mol。化學吸附有選擇性,即一種吸附劑只對某種或特定幾種物質有吸附作用,一般為單分子層吸附。通常需要一定的活化能,在低溫時,吸附速率較小。這種吸附與吸附劑的表面化學性質和吸附質的化學性質有密切的關系。
物理吸附後再生容易,且能回收吸附質。化學吸附因結合牢固,再生較困難,必須在高溫下才能脫附,脫附下來的可能還是原吸附質,也可能是新的物質。利用化學吸附處理毒性很強的污染物更安全。
在實際的吸附過程中,上述幾類吸附往往同時存在,難於明確區分。例如某些物質分子在物理吸附後,其化學鍵被拉長,甚至拉長到改變這個分子的化學性質。物理吸附和化學吸附在一定條件下也是可以互相轉化的。同一物質可能在較低溫度下進行物理吸附,而在較高溫度下所經歷的往往又是化學吸附。
『伍』 什麼是物理吸附和化學吸附
氣體分子在固體表面的吸附機理極為復雜,其中包含
物理吸附
和
化學吸附
。
由
分子間作用力
(
范德華力
)產生的吸附稱為物理吸附。物理吸附是一個普遍的現象,它存在於被帶入並接觸
吸附氣體
(吸附物質)的固體(
吸附劑
)表面。所涉及的分子間作用力都是相同類型的,例如能導致
實際氣體
的缺陷和蒸汽的凝聚。除了吸引
色散力
和近距離的排斥力外,由於吸附劑和吸附物質的特定
幾何形狀
和外層電子性質,通常還會發生特定分子間的相互作用(例如,極化、場-
偶極
、場梯度的四極矩)。
任何分子間都有作用力,所以物理吸附無選擇性,
活化能
小,吸附易,
脫附
也容易。它可以是
單分子層吸附
和
多分子層吸附
。
由分子間形成
化學鍵
而產生的吸附稱為化學吸附;它有選擇性,活化能大,吸附難,脫附也難,往往需要較高的溫度。化學吸附一定是單分子層吸附。
實際吸附可能同時存在物理吸附與化學吸附;先物理吸附後再化學吸附。
吸附量
可以用
標准大氣壓
下單位質量的樣品(吸附劑)上吸附物質(
吸附質
)的體積量度,可以用
ml/g
或
cc/g@STP表示。
在低溫下以發生物理吸附為主,
而可能的化學吸附發生在高溫下(發生了
特異性反應
).全過程涉及
高真空
,低溫,高溫,高精度真空量度,閥門按事先設定的程序
自動開關
等問題。