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1、物理化學8/15/20211復旦大學化學系物理化學A-III教學內(nèi)容第十七章氣體的吸附和表面化學第十八章傳遞過程和非平衡態(tài)熱力學第十九章化學動力學基本規(guī)律第二十章各種反應體系的動力學第二十一章基元反應的速率理論第二十二章分子反應動力學第二十三章電解質(zhì)溶液第二十四章電化學熱力學第二十五章電化學動力學及其應用8/15/20212復旦大學化學系參考書傅獻彩,沈文霞,姚天揚,《物理化學》第四版.北京高等教育出版社,（1990）韓德剛，高執(zhí)棣，高盤良,《物理化學》,高等教育出版社,（2001）胡英等編，《物理化學》第四版，高等教育出版社
2、，（2000）江元生，《結(jié)構(gòu)化學》，高等教育出版社，(1997)徐光憲，王祥云,《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》第二版，高等教育出版社,（1987）P.W.Atkinsetal,Atkins’《PhysicalChemistry》,7thed.,OxfordUniversityPress,（2002）Berry,Rice,Ross,《PhysicalChemistry》,JohnWiley&Sons,(1980)I.N.Levine《PhysicalChemistry》,4thed.,McGraw-Hill,(1995)8/15/20213復旦大
3、學化學系§17-1氣體在固體表面的吸附㈠物理吸附和化學吸附㈡吸附勢能曲線㈢朗格繆爾吸附等溫式㈣費羅因德利希和捷姆金吸附等溫式㈤BET吸附等溫式及比表面測定原理§17-2現(xiàn)代表面化學的研究內(nèi)容㈠表面組成的研究㈡表面結(jié)構(gòu)的研究㈢表面反應的研究8/15/20214復旦大學化學系§17-3表面性質(zhì)對表面反應性能的影響㈠表面組成和價態(tài)的影響㈡表面結(jié)構(gòu)的影響§17-4表面吸附態(tài)和表面反應機理㈠熱脫附方法研究表面吸附態(tài)㈡用表面能譜研究表面吸附態(tài)㈢用掃描隧道探針研究表面吸附態(tài)8/15/20215復旦大學化學系表面（surface)：物體與周圍
4、環(huán)境（氣體、液體、固體或真空）的邊界表面是物質(zhì)存在的一種形式，除氣、液、固態(tài)外，表面也被稱為第四態(tài)從實驗上講，表面是具體的，是有一定厚度的。有時指第一原子層，有時指上面幾個原子層，有時指厚度達幾個納米的表面層表面與體相性質(zhì)的不同：化學組成、原子排列、原子振動、電子性質(zhì)等原因：表面向外的一側(cè)沒有近鄰原子，表面原子有一部分化學鍵伸向空間，因此表面具有活潑的化學性質(zhì)8/15/20216復旦大學化學系表面化學研究的難點1.表面原子數(shù)遠少于體相，對表面的實驗分析困難如對于立方體邊長為1cm的冰，體相分子密度約為1022cm-3，表面分子
5、密度～1015cm-2所以要求表面技術(shù)不僅表面專一（surfacespecific），而且表面靈敏（surfacesensitive）2.為維持表面原子級的清潔，實驗必須在真空系統(tǒng)中進行8/15/20217復旦大學化學系§17-1氣體在固體表面的吸附㈠物理吸附和化學吸附物理吸附&化學吸附1.物理吸附的特點?無選擇性只要條件適宜，任何氣體都可以吸附在任何固體上?？蓽y定多孔催化劑的表面積及其孔結(jié)構(gòu)?吸附熱與蒸發(fā)潛熱同一個數(shù)量級（8-40kJ/mol）如Ar、Kr、Xe吸附在W表面，當覆蓋度不大時，吸附熱分別為8、18和35kJ/m
6、ol?范德華力（色散力、偶極力），無電子轉(zhuǎn)移，不需要或需要很小的活化能?低溫8/15/20218復旦大學化學系2.化學吸附的特點吸附熱大（60-400kJ/mol）?選擇性不同金屬，同一金屬的不同晶面?化學鍵力，有電子轉(zhuǎn)移，一般需要活化能，但少數(shù)是非活化的短程力，所以吸附只可以進行到未飽和的表面價用完為止，因此最多為單層吸附。鍵可為離子性或共價性?吸附層在高溫下穩(wěn)定8/15/20219復旦大學化學系㈡吸附勢能曲線勒納德-瓊斯（Lennard-Jones）方程化學吸附可用Lennard-Jones方程或摩斯（Morse）函數(shù)來描
7、述q：把粒子結(jié)合在一起的勢阱深度a：雙原子分子簡諧振子模型的彈性常數(shù)吸引項排斥項8/15/202110復旦大學化學系氫分子經(jīng)過渡態(tài)達到化學吸附態(tài)的示意圖8/15/202111復旦大學化學系脫附活化能Ed與吸附活化能Ea和化學吸附熱q之間的關(guān)系量熱程序升溫脫附簡化勢能曲線8/15/202112復旦大學化學系㈢朗格繆爾吸附等溫式吸附等溫式：恒溫時氣體在固體表面上的吸附量與其平衡壓力間的關(guān)系表面覆蓋度：V：給定壓力下的吸附量Vm：單分子層的表面吸附量8/15/202113復旦大學化學系朗格繆爾（Langmuir）在單分子層吸附理論的
8、基礎(chǔ)上建立了氣體平衡壓力與吸附量的數(shù)學關(guān)系，解釋了實驗測得的吸附等溫線理論的基本假設：(1)固體表面是均勻的，因此它對所有分子吸附的機會都相等，而且吸附熱以及吸附和脫附活化能與覆蓋度無關(guān)（表面均勻…）(2)每個吸附位置只吸附一個氣體分子，而且吸附分子之間沒有相互作用（單位吸附
