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吸附作用

铜臭 / 2022-07-28

一、吸附作用

木炭、骨炭等的許多用途是由于它們有吸附气体或溶解物质的性能。具有高吸附能力的炭称为活性炭。制备活性炭的一种方法是将普通的木炭，最好是从椰子壳或核桃壳所制的木炭，在水蒸汽气流中加高热。这样的处理不仅使原先附着在碳表面上的油质除去，面且使炭的孔性增加，也就是使表面积增加。吸附作用是各种气体、蒸气以及溶解物质被吸在固体或液体物质表面上的作用。发生吸附作用的物质称为吸附剂。被吸附的物质称为吸附质。因为吸附作用既然是表面作用，所以吸附剂的表面积愈大,吸附量也意大。一定重量物，其体表面积的大小决定于其粒子的粗细或其孔隙的多寡。棱长一厘米的立方体如分裂为棱长1毫微米的立方粒子，面积就由6平方厘来增大为6000平方米。超等活性炭由于孔性充分发展，1克中的总面积可达1000平方米。故粉末状和多孔性物质常有很高的吸附能力。表14-5列出在15°C及常

表14-5 各种气体在活性炭上的吸附量
吸附质	沸点，°C	吸附量，厘米³/克	吸附质	沸点，°C	吸附量，厘米³/克
二氧化硫	-10.1	380	二氧化碳	-78.5	47.6
氯	-34	235	甲烷	-161.5	16.2
氨	-33.4	181	氧	-183	8.2
硫化氢	-60.7	99	氢	-252.7	4.7

压下1克活性炭所吸附的各种气体的分量。由表内数据可见，气体的潮点愈高的，愈易被吸附: 念低的，愈难被吸附。因为气体的沸点愈高，表示它分子之周的引力大，意易液化，故愈容易被吸附。吸附作用实际是吸附剂质点对吸附质质点的吸引作用。吸附剂之所以有吸附作用是因为分布在物质表面上的质点与物质内部质点所处的情况有所不同。物质内部的质点与周圉各个方面的相邻的质点皆有着联系，因而它們之間的一切作用力皆相互平衡，而在表面上的质点只在朝向物质内部以及在表面的平面有着其他的质点与之联系并平衡相互之間的作用力，故表面之上的作用力未被饱和而保留有自由的力場。因此，由于这尚未飽和的力場，物质表面层就能从与其相接触的液相或气相中将其他物质的质点吸住。在气相中吸附质的质点皆为分子。被吸附的分子与周圉介质中的分子，同饱和蒸气与液体一样，也在动的平衡中。在平衡状态时，吸附量既与吸附质的濃度有关，也与温度有关。吸附质的濃度愈高，被吸附的量愈大。一般地說，溫度愈高，吸附量愈少。这是就一种吸附剂而言。不同吸附剂对某一吸附质的吸附量常不相同。例如，氧为碳所吸附而不为氧化鎂所吸附。氩为鎢所吸附而不为氧化鋁所吸附。这是因为吸附剂表面的作用力有两种:一般的凡得瓦尔力和特殊的化学力。碳在低溫时对氧的吸附是凡得瓦尔力的作用，是很容易达到平衡的，称为物理吸附。在較高温度(0-150°)时，碳所吸附的氧就不易退出。要使氧完全退出，仅靠抽空不能做到，必須同时加热到1000°以上，而且退出的不是氧而是CO和CO₂。显而易見，在較高温度时，氧在碳上的吸附是化学作用力的发挥，这种吸附称为化学吸附。化学吸附所放出的热量常与化学作用所放出的热量相当，比較物理吸附热更高得多。化学反应内催化剂的吸附多属化学吸附。

二、碳的化合物

碳的二价化合物很少，而且不稳定。碳在它的几乎所有的化合物内皆显四价。它仅有一种价态而能形成如此多的化合物的原因，首先,是由于碳既能与正性元素化合，也能与负性元素化合，而且也能同时与这两种元素化合，其次是碳原子本身能相秸合而形成长鏈或碳环。这些化合物称为有机化合物的碳化合物，它們的研究属于有机化学。虽然金属有机化合物是无机化学新兴的研究范疇，但在本书里将只时腧碳的卤化物，氧化物及共衍生物和碳化物等較簡单的化合物。

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