Потенциальной энергии кривы для адсорбции

Рис. 1. Кривая потенциальной энергии для адсорбции водорода на металле.

ГИЯ отталкивания а я Ь — постоянные п = = 3 ч- 4 т = 9 ч- 10. Кривая 1 проходит через область с пониженной потенциальной энергией АН . Это область физической адсорбции. Кривая 2 характеризует изменение потенциальной энергии при адсорбции молекулы Аа на поверхности Р, сопровождающейся диссоциацией на атомы А и А". Кривая 2 имеет более глубокий минимум, чем кривая 1, и отвечает образованию химической связи, хемосорбции. Согласно рис. 202 хемосорбция сопровождается выделением теплоты АН . Однако возможно протекание хемосорбции с поглощением теплоты. Пересечение кривых 1 и 2 показывает переход от адсорбции молекулярной (физической) к адсорбции химической. Образующаяся при этом суммарная кривая (жирная кривая) имеет максимум, соответствующий энергии активации хемосорбции Хемосорбция может также протекать с энергией активации, близкой к нулю. Такое положение реализуется, если потенциальная кривая физической адсорбции будет, например, соответствовать кривой 3. [c.642]

ГИЯ отталкивания а и Ь — постоянные п = = 3 ч- 4 m = 9 -f- 10. Кривая 1 проходит через область с пониженной потенциальной энергией A//j. Это область физической адсорбции. Кривая 2 характеризует изменение потенциальной энергии при адсорбции молекулы Aj на поверхности F, сопровождающейся диссоциацией на атомы А и А". Кривая 2 имеет более глубокий минимум, чем кривая [c.642]

РII с. 2. Кривая потенциальной энергии для адсорбции натрия на вольфраме. [c.81]

Смысл отдельных членов уравнения (9) легко понять, обратившись к рис. 2, на котором показаны кривые потенциальной энергии для адсорбции ионов натрия на вольфраме. Разность между работой выхода металла и ионизационным потенциалом атома натрия соответствует различию потенциальной энергии уровней С О, г разность между минимумом А на кривой потенциальной энергии и уровнем С определяется величиной е /4йо, т. е. энергией взаимодействия между ионом и его электрическим отображением. [c.139]

Влияние сильно адсорбированного яда на энергию активации адсорбции можно наглядно представить при помощи кривых потенциальной энергии. Если поверхность адсорбента в значительной степени заполнена сильно адсорбированным веществом, то для того, чтобы на поверхности мог образоваться активированный комплекс, т. е. для того, чтобы молекула газа могла адсорбироваться, необходимо, чтобы произошла десорбция этого постороннего вещества. Таким образом, кривая потенциальной энергии для адсорбции на свободной поверхности, изображенная на рис. 99 сплошной линией, в случае заполненной поверхности примет вид, изображенный пунктирной кривой. Значения потенциальной энергии активированного и конечного, т. е. адсорбированного, состояния возрастут на величину р, численно равную теплоте десорбции (или адсорбции) яда. Таким образом, очевидно, что энергия активации адсорбции на отравленной поверхности будет равна е , где Ё — соответствующее значение для свободной поверхности. Из рисунка 23 [c.355]

Рис. 99. Кривая потенциальной энергии для адсорбции на отравленной поверхности.

Рис. 1. Кривые потенциальной энергии для адсорбции частицы А на поверхности твердого тела.

Рис. 1. Диаграмма кривых потенциальной энергии для адсорбции молекулы в основном М и в возбужденном М состояниях. Случаи батохромного спектраль-

В этом выражении все константы известны, поэтому его можно применить для вычисления потенциальной кривой Ф=/(г), т. е. зависимости потенциальной энергии адсорбции от расстояния центра молекулы адсорбата от поверхности адсорбента. [c.491]

Джонсу, потенциальная кривая 1 (рис. 66) характеризует химическую адсорбцию, а кривая 2 — физическую адсорбцию. Видно, что кривая 1 обладает более глубоким минимумом. Равновесные расстояния Г и Г2 определяют положение минимума потенциальной энергии. Для физической адсорбции Г всегда больше Гг для химической. [c.332]

Очевидно, что положение кривой аа для потенциальной энергии иона Н3О+ в растворе не зависит от природы металла. Положения же кривых потенциальной энергии адсорбированного атома на поверхности разных металлов должны существенно отличаться друг от друга в зависимости от природы этих металлов. Для металла Ме,, имеющего большее сродство к водороду и соответственно большую теплоту адсорбции,чем в случае Ме,,, кривая потенциальной энергии адсорбированных атомов Ь Ьх) лежит ниже, чем для Как видно из рис. [c.405]

Типичные потенциальные кривые U r) при хемосорбции представлены на рис. 63, где и — энергия системы, г — расстояние между молекулой и твердой поверхностью. Эти кривые объясняют наблюдающуюся обычно быструю сорбцию в начале процесса и медленную в дальнейшей его стадии. Кривая / отвечает физической адсорбции, кривые II, III — хемосорбции, идущей для первых порций (9 0) с выделением значительной энергии (кривая II), уменьшающейся по мере заполнения поверхностного слоя (например, кривая III —мя 9 = 0,8). При приближении молекулы к поверхности в области больших г процесс идет по кривой I (и велика, Еа = 0) и переход на кривую II происходит без барьера ( У<сО). В дальнейших стадиях, при значительных 0, [c.169]

Адсорбция на поверхности твердого тела происходит за счет сил притяжения со стороны поверхностных атомов или молекул. Потенциальная энергия системы поверхность — молекула уменьшается по мере приближения молекулы к поверхности, что можно представить такой же кривой, как на рис. 9.7, где изображена зависимость потенциальной энергии двух атомов от расстояния между ними. Адсорбированные молекулы можно рассматривать как двумерную фазу. В двумерной фазе молекула может еще сохранять две степени свободы поступательного движения такой адсорбированный слой называется подвижным. Если молекула теряет все поступательные степени свободы, то слой называется неподвижным. [c.249]

Мы уже говорили о том, что адсорбированные молекулы имеют наиболее устойчивое положение в том случае, когда их центры находятся на расстоянии примерно одного молекулярного радиуса от поверхности, и что поле отталкивания быстро убывает на более далеких расстояниях. Поэтому сначала может показаться, что первый слой атомов аргона будет удерживаться поверхностью гораздо сильнее, чем второй и последующие слои. Однако в действительности, когда твердое тело уже покрыто одним слоем молекул адсорбата, кривая потенциальной энергии (см. рис. 7) будет иметь другой вид. Потенциальная энергия в некоторой точке 2 будет теперь включать вклад адсорбционного слоя и на самом деле будет очень близка к потенциальной энергии, с которой молекула газа аргона взаимодействует на расстоянии примерно одного атомного радиуса с поверхностью жидкого или твердого аргона. Новый минимум потенциальной энергии (соответствующий устойчивому положению атомов аргона второго слоя) будет поэтому отстоять от нулевого уровня на величину, примерно равную скрытой теплоте сублимации. Так, теоретический анализ приводит к следующей картине адсорбции аргона на хлориде калия первый слой молекул адсорбируется достаточно сильно с теплотой адсорбции, значительно превосходящей скрытую теплоту сублимации или конденсации, в то время как второй и следующие слои удерживаются слабее, с энергией, сравнимой с теплотой сублимации или конденсации. [c.25]

На рис. 139 показаны две различные кривые потенциальной энергии и 2) для хемосорбированного состояния. Кривая 1 отвечает заполнению 0 = 0, она лежит ниже, чем кривая 2, которая относится к заполнению 0 = 0,8, так как при малых заполнениях преимущественно занимаются самые активные центры, а при высоких заполнениях оказываются доступными лишь менее активные центры. Предположим, что молекула газа Х2 приближается к поверхности М твердого тела, нри этом изменение потенциальной энергии описывается кривой 3. Сначала молекула адсорбируется физически с теплотой адсорбции qp. При приближении к поверхности на расстояние потенциальная энергия молекулы может измениться так (кривая 1), что не потребуется никакой энергии активации (точка пересечения А лежит ниже линии нулевого потенциала). При высоких степенях заполнения (например, при 0 = 0,8) для перехода молекулы из физически адсорбированного в хемосорбированное состояние уже необходима энергия активации, так как кривые 2 и <3 пересекаются выше линии нулевого потенциала, т. е. они пересекаются в той области, где преобладают силы отталкивания. Таким образом, для данной системы быстрая хемосорбция происходит при малых заполнениях, а нри высоких заполнениях она сменяется медленной активированной хемосорбцией. [c.289]

Рис. 1.1. Кривая потенциальной энергии процесса физической адсорбции

Следует отметить, что уравнение (17) можно истолковать как описывающее медленную реакцию, энергия активации которой увеличивается по мере ее протекания. В модели хемосорбции, предложенной Леннард-Джонсом [1], это увеличение энергии активации связывается с почти универсальным уменьшением теплоты хемосорбции при больших степенях заполнения поверхности. Это показано на графике (рис. 50), построенном по данным Цвитеринга и др. [1201. Нижняя кривая потенциальной энергии для хемосорбции атомов (или достаточно активированных молекул) соответствует хемосорбции прн малых заполнениях с теплотой адсорбции и энергией активации ь верхняя кривая 2 соответствует хемосорбции при больших степенях заполнения с меньшим значением 2 теплоты адсорбции, и это явно может привести к большей энергии активации [c.230]

Теория Поляни, по существу, является термодинамической теорией. В ней не делается попыток найти функцию е(ф) или каким-либо образом определить 2. Важно, однако, что, согласно этой теории, функция в(ф) не должна зависеть от температуры и, следовательно, для данной системы адсорбент—адсорбат все изотермы должны приводиться к одной и той же характеристической кривой. Часто характеристические кривые, найденные из различных изотерм, действительно совпадают. Так, авторы работы [49], измеряя адсорбцию двуокиси серы на силикагеле при восьми различных температурах (от 193 до 373 К), получили одну и ту же характеристическую кривую для всех изотерм адсорбции (рис. Х1У-16). Потенциальную теорию можно применять и в субмонослойной области. В этом случае е больше зависит от 0, чем от ф, и на самом деле характеризует неоднородность поверхности. И действительно, расчет распределения энергии центров адсорбции на [c.459]

Постоянные в. этих уравнениях можно оценить по данным об энергии когезии и сжимаемости жидкостей или твердых тел, а также по отклонению газовой фазы от идеальной. На рис. Х1У-19 показано несколько типичных кривых зависимости потенциальной энергии адсорбционной системы от расстояния между молекулой адсорбента и поверхностью твердого тела [79]. Потенциальную функцию можно связать с адсорбцией п следующим образом [c.468]

Изменение скорости адсорбции в зависимости от степени заполнения поверхности объясняется тем, что, с одной стороны, из-за очень сильной локализации адсорбата центры адсорбции характеризуются отрицательной относительной энтропией адсорбции, а, с другой стороны, высокая энергия адсорбции способствует деформации связей, приводящей к хемосорбции. В результате минимум кривой потенциальной энергии М-ЬХ+Х (рис. ХУ-6, б) становится глубже, кривая М-ЬХг пересекается на более низком уровне и, следовательно, энергия активации адсорбции снижается. [c.519]

На рис. 29 кривые АВС и АВ С показывают изменение потенциальной энергии при физической адсорбции молекулы Xg на металлах М п М. Так как действующие при этом вандерваальсовы силы не специфичны, эти кривые практически идентичны и теплоты физической адсорбции 7р и q p приблизительно одинаковы. В соответствии со сказанным выше прежде всего следует допустить, что молекула Хг хемосорбируется на металлах в виде атомов. Теплота диссоциации равна Dxa и кривая DFG передает изменение энергии при адсорбции атомов на металле М. Кривая D F G представляет собой соответствующую кривую для М. Точки F и F отвечают стабильному равновесному состоянию хемосорбции этих атомов, и глубина залегания этих точек под D равна теплоте хемосорбции двух атомов X. Точки F и F лежат слева от В, так как расстояния между ядрами [c.178]

Е2. К сожалению, по-видимому, не существует надежного пути с целью показать, что кривые потенциальной энергии действительно таковы, какими они начерчены,— с меньшими теплотами адсорбции вверху. Это действительно должно быть так, если длины связи металл — адсорбированный атом одинаковы, но можно ожидать, что более сильная (дО связь является и более короткой, сближая таким образом кривые и, возможно, даже приводя к их совпадению вблизи от места пересечения с кривой ван-дер-Ваальса. [c.231]

При сближении молекулы АВ с поверхностью потенциальная энергия уменьшается и минимум на кривой 1 указывает на оптимальное расстояние молекулы от поверхности при физической адсорбции (расстояние до оси ординат) и на величину теплоты адсорбции (расстояние до уровня АВ+[К]). При дальнейшем уменьшении расстояния АВ—[К] потенциальная энергия возрастает вследствие отталкивания. [c.52]

Таким образом, места с наибольшей адсорбционной способностью характеризуются наименьшей энергией активации адсорбции. При переходе от одного места поверхности к другому, с увеличением q должна уменьшаться Ea) . Это иллюстрируют потенциальные кривые на рис. 14. [c.111]

Ход изменения потенциальной энергии, наблюдаемый при адсорбции атомов водорода на поверхности металла, можно изобразить схематически одной кривой, показанной на рис. 8. Имеющиеся в настоящее время сведения о силах, обусловливающих образование ковалентной связи, которые были изложены в разделе V, 86, недостаточны для того, чтобы провести расчет этой кривой. Если известна теплота адсорбции и даны некоторые другие величины, то кривая может быть построена в виде так называемой кривой Морзе [55]. Расчет теплоты адсорбции может быть проведен полуэмпирическим путем, предложенным Элеем [56], который для вычисления энергии ковалентной связи между атомами А и В использует уравнение Паулинга [57] [c.52]

Теория Гориути — Поляни содержит допущение, согласно которому распределение электронов адиабатически следует за изменением положения тяжелых частиц. Таким образом, приведенные на рис. 150, а кривые следует называть не потенциальными кривыми, а электронными термами. Понятие электронного терма включает в себя потенциальную энергию медленных (тяжелых) частиц и полную энергию электронов. Поэтому изменение потенциала электрода, вызывающее изменение полной энергии электронов в металле, влечет за собой соответствующее перемещение электронного терма ионов ИдО (см. кривые / и / на рис. 150). В свою очередь изменение энергии адсорбции атомов водорода приводит к аналогичному перемещению электронного терма для Н д,.. [c.295]

Исторически адсорбционные явления на поверхности твердого тела принято разделять на явления физической и химической адсорбции (хемосбрбции). К физической адсорбции относятся адсорбционные взаимодействия, в которых молекулы адсорбата ВС сохраняют, свою индивидуальность, а силы, ответственные за адсорбцию, аналогичны ван-дер-ваальсовым силам в реальных газах. При химической адсорбции адсорбируемая молекула образует химическое соединение с твердым телом ЛВС (рис. 191, а) благодаря силам обменного взаимодействия, включающим в себя в той или иной мере ионное взаимодействие. Двум видам взаимодействия соответствуют различные кривые потенциальной энергии и (х). Согласно Леннарду—Джонсу (1932 г.), кривая 2 (рис. 191, а) характеризует ван-дер-ваальсову физическую адсорбцию, а кривая /, обладающая более глубоким минимумом, — химическую адсорбцию. Равновесное расстояние Ха, определяющее положение минимума потенциальной энергии, при физиче- [c.465]

Рис. IV,9. Полученное при значении 2as/RTbs = 6,5 семейство модельных изотерм адсорбции, соответствующих кривым распределения участков поверхности по величинам потенциальной энергии адсорбции, представленным на рис. 1У,8.

НИИ, в частности допущение о гауссовском характере распределения участков поверхности по величинам потенциальной энергии адсорбции. Часто выбором подходящих условий синтеза и обработки адсорбента можно свести число физически однородных участков поверхности, сильно различающихся по их строению и потенциальной энергии адсорбции, к очень небольшому числу (например, к двум в случае кристаллов типа G0 I2, см. рис. 1,6, разд. 2 гл. I и разд. 4 гл. II). В этом случае, определив тем или иным методом соотношение площадей соответствующих физически однородных частей поверхности и потенциальные кривые межмолекулярного взаимодействия молекул данного адсорбата с обоими типами этих однородных частей поверхности или хотя бы оценив значения потенциальных функций в минимуме потенциальных кривых (т. е. найдя значения ei, т и 62, т)) можно ВЫЧИСЛИТЬ изотерму и теплоту адсорбции данного адсорбата на суммарной поверхности такого адсорбента. Таким образом, можно моделировать ступенчатые изотермы, наблюдаемые во многих случаях адсорбции на кристаллах с различающимися по структуре гранями. Решение этой задачи для трех уровней fii.m, 2,т и бз,т предложбно В работе [71]. [c.177]

На рис. 1.1 показан обгций вид кривой потенциальной энергии характеризуюгций физическую адсорбцию молекулы газа М2 на поверхности твердого тела 8. Согласно приведенной на этом рисунке кривой теплота адсорбции определяется разностью между значениями энергии молекулы в положении X, бесконечно удаленном от поверхности, и в положении У, когда она находится на равновесном расстоянии от поверхности. По мере уменьшения расстояния до поверхности потенциальная энергия молекулы быстро возрастает и силы отталкивания становятся доминируюгцими (положение Z) так как два тела не могут занимать одно и то же пространство. [c.10]

Кла-ссическое объя онени е причин проявления энергетического активационного барьера при диссоциации в процессе хемосорбции принадлежит Леннарду-Джонсу [23]. На рис. ХУ-6 приведена энергетическая диаграмма, характеризующая изменение энергии системы молекула адсорбата — поверхность в ходе адсорбции. Кривая М+Х , описывает изменение потенциальной энергии при приближении молекулы Хг к поверхности. На этой кривой имеется -поло гий минимум, соответствующий энергии физической адсорбции и расположенный на [c.515]

Изменения потенциальной энергии при активированной адсорбции водо рода или кислорода на металле были представлены в форме потенциальных кривых Леннара-Джонса [87] (фиг. 19). Кривая ab изображает изменение энергии системы металл + Hj, когда молекула приближается к поверхности. Минимум b является положением равновесия и энергией адсорбции. Если молекулы газообразного водорода должны диссоциировать на атомы, то должна быть добавлена энергия диссоциации D (от а до d). Атомы могут теперь адсорбироваться на поверхности, образуя поверхностные молекулы гидрида. Энергия образования Qa может быть так велика, что 2Qa> >+Qi- Потенциальная кривая для этой реакции ufe/ пересекает кривую ab в точке S, которая соответствует количеству энергии А над уровнем а. Молекулам водорода, чтобы быть адсорбированными, теперь не нужно первоначально диссоциировать на атомы. Достаточно, чтобы кинетическая энергия молекул, ударяющихся А. Молекулы имеют необходимую энергию, [c.163]

Обсуждению этой проблемы будет предпослано краткое рассмотрение процесса хемосорбции на металле (сравни, например, работу [1] с работой [10]). В следующем разделе развитые представления будут перенесены на процесс хемосорбции на электроде. Разницу между хемосорбцией и физической адсорбцией можно объяснить по Лен-нард-Джонсу (1932 г.), основываясь на диаграммах потенциальной энергии (рис. 123), для случая адсорбции двухатомных молекул Аг на металле Мг (ср. с рис. 87). Система может быть описана двумя кривыми, одна из которых соответствует состоянию М2+А2 (кривая Я), а вторая — состоянию М2-Ь2А (кривая С). Физическая адсорбция обусловлена силами дальнодействия при этом диссоциация вещества Аг не происходит. Она характеризуется теплотой адсорбции ДЯр, которая имеет тот же порядок величины, что и теплота конденсации газа Аг. Хемосорбция обусловлена силами корот-кодействия и сопровождается диссоциацией вещества Аг. [c.265]

Еш е более унрош ен подход к задаче в работе [2], в которой для описания диссоциации водорода на металлических кластерах используется единственная координата i (рис. 11.1, в). Расстояние между молекулой и поверхностью металла полагается постоянным и равным сумме атомных радиусов. Некоторые из потенциальных кривых, рассчитанных в этой работе, приведены на рис. II.2. Анализ значений энергетических барьеров АЕ и энергий диссоциативной адсорбции адс позволяет сделать вывод, в целом согласующийся с экспериментальными данными металлы VIII группы создают более благоприятные условия для диссоциации водорода по сравнению с металлами группы меди. [c.23]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология