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离成H原子,处于c'的位置。

随着H原子向Ni表面靠近,位能不断下降,达到b点,这是化学吸附的稳定状态。 Ni和H之间的距离等于两者的原子半径之和。

能量gb是放出的化学吸附热Qc,这相当于两者之间形成化学键的键能。 随着H原子进一步向Ni表面靠近,由于核间斥力,位能沿bc线迅速上升。

24 物理吸附向化学吸附的转变

H2分子在Ni表面的吸附是在物理吸附过程中,提供一点活化能,就可以转变成化学吸附。 H2分子从P’到达a点是物理吸附,放出物理吸附热Qp,这时提供活化能Ea,使氢分子到达P点,就解离为氢原子,接下来发生化学吸附。

这活化能Ea远小于H2分子的解离能,这就是Ni为什么是一个好的加氢脱氢催化剂的原因。 脱氢作用沿化学吸附的逆过程进行,所提供的活化能等于Qc+Ea,使稳定吸附的氢原子越过这个能量达到P点,然后变成H2分子沿Pa P’线离开表面。

解释

25 吸附等温线的类型

1.

在2.5nm以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。例如78K时N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。

26 吸附热

吸附热的定义: 在吸附过程中的热效应称为吸附热。物理吸附过程的热效应相当于气体凝聚热,很小;化学吸附过程的热效应相当于化学键能,比较大。

吸附热的取号:吸附是放热过程,但是习惯把吸附热都取成正值。

固体在等温、等压下吸附气体是一个自发过程,ΔG<0,气体从三维运动变成吸附态的二维运动,熵减少, ΔS<0,ΔH=ΔG+TΔS, ΔH<0。 从吸附热衡量催化剂的优劣

吸附热的大小反映了吸附强弱的程度。

一种好的催化剂必须要吸附反应物,使它活化,这样吸附就不能太弱,否则达不到活化的效果。但也不能太强,否则反应物不易解吸,占领了活性位就变成毒物,使催化剂很快失去活性。

好的催化剂吸附的强度应恰到好处,太强太弱都不好,并且吸附和解吸的速率都应该比较快。 例如,合成氨反应,为什么选用铁作催化剂?

因为合成氨是通过吸附的氮与氢起反应而生成氨的。这就需要催化剂对氨的吸附既不太强,又不太弱,恰好使N2吸附后变成原子状态。而铁系元素作催化剂符合这种要求。

如图所示,横坐标是各族元素,左边坐标表示对氮的起始化学吸附热,右边坐标表示氨的合成速率。 吸附热沿DE线上升,合成速率沿AB上升。 速率达到最高点B后,吸附热继续上升,由于吸附太强,合成速率反而下降。

对应B点的是第八族第一列铁系元素。

27 Langmuir吸附等温式

Langmuir吸附等温式描述了吸附量与被吸附蒸汽压力之间的定量关系。他在推导该公式的过程引入了两个重要假设: 1. 吸附是单分子层的; 2. 固体表面是均匀的

3. 被吸附分子之间无相互作用。 以q 对p 作图,得: