如果要對(duì)吸附相性質(zhì)進(jìn)行研究,我們就要假想吸附劑的表面為一個(gè)平面,在這個(gè)平面上勢(shì)能處處都不一樣。與勢(shì)能最 大值相對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)稱為吸附中心(或吸附點(diǎn))。當(dāng)吸附劑表面上的各點(diǎn)有著相同的勢(shì)能時(shí),我們稱之為均勻表面。當(dāng)吸附劑表面上每個(gè)區(qū)域或區(qū)間內(nèi)部的勢(shì)能相同,但和另外區(qū)域或區(qū)間內(nèi)的勢(shì)能不相同的時(shí)候,該表面稱為同態(tài)表面。但是,大多數(shù)是不同勢(shì)能的點(diǎn),不規(guī)則地存在于吸附劑的表面上,這種表面被稱為不均勻表面。當(dāng)被吸附的吸附質(zhì)一直占據(jù)吸附點(diǎn),直到吸附平衡為止。這樣的吸附稱之為定點(diǎn)吸附。非定點(diǎn)吸附發(fā)生于被吸附物質(zhì)在表面上任何一點(diǎn)都達(dá)到平衡,而不存在優(yōu)先的結(jié)合點(diǎn)的時(shí)候。根據(jù)動(dòng)態(tài)觀點(diǎn),吸附分為在不動(dòng)限附。在一種情況下,被吸附分子可以在表面上到處移動(dòng)而總是保持其被附狀,在另一種情況下,被吸附分子直到解吸前都不離開自己的被吸附位置。
對(duì)吸附中心的認(rèn)識(shí)也是不一樣的,有的文獻(xiàn)中認(rèn)為晶體的邊緣棱角上的碳原子以及資晶格缺陷處的碳原子,它們的勢(shì)能由于氧和其他雜原子被化學(xué)吸著結(jié)合在這些地方而有所場(chǎng)加。在杜比寧的吸附理論中認(rèn)為,多孔吸附劑的孔越小,吸勢(shì)越大。最細(xì)的微孔是對(duì)氣體或腐氣進(jìn)行物理吸附具有最 大吸附勢(shì)的地方。
吸附相的性質(zhì)可用狀態(tài)方程式描述。該方程式的正確性由通過試驗(yàn)可以證明。在吸附相中,被吸附分子在吸附劑的表面上可以進(jìn)行平面移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)移動(dòng)或振動(dòng)移動(dòng)等。這決定于表面的能量結(jié)構(gòu)。如果沒有阻止被吸附粒子在吸附劑表面上移動(dòng)的能壘存在,它們可以到處移動(dòng)。如果被吸附的分子當(dāng)其能量大于吸附點(diǎn)之間的能壘時(shí)也可以在吸附劑表面上移動(dòng),如其能量較低時(shí),它們是不能移動(dòng)的。根據(jù)德·博爾觀點(diǎn),在50~150℃的溫度下,吸附在活性炭上的某些烴類,同氣體狀態(tài)相比較僅失去了沿垂直于表面的方向上的平移自由度。因此,它們有著二維氣體的行為,它們?cè)诒砻嫔系囊苿?dòng)速度與它們?cè)跉怏w狀態(tài)中的熱運(yùn)動(dòng)的速度相同(。絕大部分被物理吸附的物質(zhì)是較牢固地結(jié)合在吸附劑的表面上,因此,它們還會(huì)失去一些其他自由度。在表面的遷移的過程中,它們開始較久地停留在具有高吸附能量的點(diǎn)上,并為在表面上移動(dòng)而開始要求一些活化能。在遇到更強(qiáng)的吸附鍵,其能量在給定的溫度下大大地超過分子的動(dòng)能的時(shí)候,該分子即被保持在能量有利的點(diǎn)(吸附中心)上,除振動(dòng)外喪失了一切移動(dòng)的可能性。然而,這樣結(jié)合的分子可以獲得足夠的能量,使其由現(xiàn)在的位置躍遷到相鄰的吸附中心上去,該分子獲得要求的活化能,所需要的時(shí)間決定于兩個(gè)吸附中心之間的能壘的高度和溫度。我們可以想像被吸附分子的實(shí)際行為要比我們上面所說更為復(fù)雜。
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