1x 或?k'Pn
m只是一个经验公式,它所使用的θ范围比兰格缪尔等温式要大,另,公式中没有涉及饱和吸附值。 六.BET多层吸附公式
多分子层吸附:就是出吸附剂表面接触的第一层外,还有相继各层的吸附。其联立是在兰格缪尔联立的基础上加以发展而得到的。
当多层吸附达到平衡后,气体的吸附量(V)等于各层的吸附量总和,在等温下有如下关系:
cP V?VmP(PS?P)[1?(C?1)]PS式中各量见P366所述。
BET公式主要运用:测量固体的比表面。 公式变形:作为
1VmCP=1V(PS?P)VmC+C?1VmC·
PPS
?1VmCP∽PPSV(PS?P)图,得一直线,且直线的斜率为C。截距
。
1
斜率?截距则Vm=
由Vm可计算出铺满分子单分子层是所需的分子个数,若一直每个分子的截面积,则可求出吸附剂的总表面积和比表面:
S=Am LN 七.乔姆金等温式
VVm=θ=RTln(A0.P)
a八.化学吸附和物理吸附。
见P369表13.6化学吸附和物理吸附的比较。
§13.9气—固相表面催化反应 一.化学吸附与催化反应
气—固相的多相催化做是反应物分子首先消费者固体表面是某些部位,形成活化的表面中间化合物,使反应活化能降低,反应加速,之后再经脱附而得到产物,因此,吸附是气—固相多相催化的必经阶段。
一个催化剂的活性与反应物在催化剂表面上的化学吸附强度有关,催化剂表面的化学吸附是多相催化反应的关键步骤。
二.气—固相表面催化反应速率
(一)多相催化反应在固体催化剂表面进行的步骤: ①扩散 ②吸附 ③ 反应 ④ 解吸(脱附) ⑤扩散(产物从催化剂表面扩散到气体本体中)
其中①⑤是物理扩散过程,②④是吸附和脱附过程 ,③表面反应过程。且吸附、表面反应和脱附过程,他们都是在催化剂表面进行,它们的速率都与被吸附物的浓度有关,都有可能成为速控步。
(二)只讨论表面 反应为速控步时的速率公式:
1.单分子反应:即只有一种反应物分钟在固体表面发生反应。 A+?S? ?k2k1AS? ?kBS? ?k3k1S?+B
假设吸附和解吸速率很快,而表面反应的速率较慢,为速控步,则反应速率: r=K2θ
A
<1>若产物B的吸附很弱,生成后迅速解吸,由单分子吸附等温
aPA 1?aPA ∴r=k2aPA
1?aPA式:θA=
①若aPA<<1,即压力很低,则r=k2aPA=KPA,反应为一级反应 ②若反应物的吸附很强或反应物的压力PA很大,即aPA>>1, 则r=k, 为零级反应,即慢吸附时,总的反应速率与反应物分钟在气相中的压力无关。 ③若压力适中,则r=
k2aPA1?aPA,级数位于0∽1之间。
<2>若产物B也发生吸附:则
aAPA
1?aAPA?aBPBaAPA∴r=k2
1?aAPA?aBPB θA=
2.双分子反应
双分子反应的历程:第一种是在表面邻近位置上,两种被吸附的粒子之间的反应,称为L-H历程。
如:A+B+? SS?k1(吸附k) ?ASBS?
k2(表面反应) ?1(解吸)
?CSDS? k3(解吸)k?3(吸附) ? +C +D SS?若表面反应为速控步,则: r=k2?A?B=
k2aAaBPAPB(1?aAPA?aBPB)2
L—B历程的双分子反应速率与反应物分压的关系:P382 第二种反应历程:吸附在表面上的粒子和气态分子之间进行反应:A+ ?ASS? k1(吸附k) ?AS?
?1(解吸)B+?? k2表面反应 ?S?+产物
k2aAPAPB
1?aAPA?aBPB若表面反应为速控步,则: r=k2?APB=
若B不被吸附或吸附很弱,即aBPB很小,忽略不计, 则: r=k2aAPAPB
1?aAPA速率与反应物分压的关系:P383,图13.48,无最大值,只趋向于一极限值。
对于表面反应为速率控制步骤的双分子反应,可以根据速率与反应物分压的曲线形状来判别双分子反应历程。有极大值出现,可以确定双分子反应是L—H历程。