固体与表面-化学观b
- 格式:pdf
- 大小:3.32 MB
- 文档页数:35
1. 什么叫表面驰豫?什么叫表面重构?在催化研究中如何利用这两种过程?答案1:表面结构重构:是指表面结构和体结构出现了本质的不同。
重构通常表现为表面超结构的出现,即两维晶胞的基矢按整数倍扩大,理想的晶体表面具有二维周期性,其单位网格由基矢决定。
由于表面原子受力的情况与体内不同,或由于有外来原子的吸附,最表面层原子常会有垂直于或倾斜于表面的位移,表面下的数层原子也会有垂直或倾斜于表面的位移,这种现象称为表面再构。
表面结构弛豫:是指表面结构与体内基本相同,但点阵参数略有差异,特别表现在垂直于表面质点方向上的法向弛豫。
表面原子只有垂直于表面的运动,则称为表面驰豫。
表面驰豫特点:a、表面原子局部调整,表面原子凹凸不平;b、表面对称性改变,周期性差。
反应往往是在表面进行,在选择某催化剂之后,提高催化剂的催化效率的一个重要方法就是改变其表面,通过控制弛豫和重构的形成过程,得高活性表面结构,从而提高催化剂性能。
答案2:表面驰豫是表面层微小的重排,然而可能有积极的意义,对金属表面来说是常见的,它涉及到垂直于表面的层间距的调整,但是没有平行于表面的周期性和表面对称性的变化。
表面重构是一个更容易观察到的效应,涉及到比较大的(仍然是分子尺度)表面原子的移位,并且包含表面结构的周期性的改变。
表面驰豫和表面重构都是为达到降低表面自由能的目的,表面原子位置发生的局部调整。
表面重构使悬挂键的数目减少,使活性降低,这对催化剂来讲是不利的,我们应该尽量缓解这种现象。
可以利用表面重构来改变催化分散方式,从而提高催化剂的性能。
2.试比较物理吸附、化学吸附的异同点?如何理解物理吸附的普遍性和化学吸附的特殊性?答案1:化学吸附是由吸附质与吸附剂分子间发生化学键作用所引起的吸附现象;物理吸附也称范德华吸附,它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起,此力也称作范德华力;无论是物理吸附,还是化学吸附,吸附都是发生在吸附剂表面的一种表面现象。
物理吸附与化学吸附的不同点如下:物理吸附的活化能非常低,一般都可以自发进行,且由于物理吸附力是分子间力,所以吸附没有选择性,这都体现了物理吸附的普遍性;而化学吸附总需要克服价层电子间的相互排斥作用,需要一高的活化能,且化学吸附由于在吸附剂和吸附质之间形成化学反应,所以化学吸附具有很强的的选择性,这体现了其特殊性。
固体表面分析技术的原理与应用固体表面分析技术是一种重要的科学研究手段,它能够帮助科学家们深入了解物质表面的性质和结构。
随着现代材料科学和纳米技术的发展,这种分析技术越来越重要。
本文将介绍固体表面分析技术的原理和应用。
一、原理在介绍固体表面分析技术的原理前,我们需要先了解一些基本概念。
物质由分子、原子、离子等基本粒子组成,这些粒子之间有相互作用力。
在物质表面处,由于表面的结构与体内的不同,表面上存在一些特殊的物理和化学现象,例如表面吸附、表面能、表面电荷等。
因此,对于表面分析来说,我们需要探究的主要是表面层的性质和结构。
固体表面分析技术的原理主要包括四个方面:物理性质、化学性质、电子显微学和光学显微学。
其中,物理性质和化学性质是表面分析的两个基本方面。
物理性质涉及表面能量、表面结构、表面晶体学、表面形态等方面的研究。
例如,X射线衍射和透射电子显微镜等技术可以用来研究固体表面的晶体结构;原子力显微镜和扫描电子显微镜可以用来观察表面形态和拓扑结构;界面张力测量技术可以用来研究表面能。
化学性质主要关注化学反应、表面活性剂、表面酸碱性等方面。
以表面分析为例,表面化学反应可用来表征分子间的相互作用以及地表反应的动力学和机理。
表面活性剂通常涉及物质在表面或界面的吸附现象;表面酸碱度的测量方法常用于研究表面电荷和相互作用力。
电子显微学技术主要包括透射电子显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜等。
这些技术可以用来直接观察固体表面的微观结构和拓扑变化。
透射电子显微镜可以揭示固体表面的原子结构,扫描电子显微镜则可以观察表面形态和拓扑结构。
原子力显微镜则可以用来观察表面原子的排列,从而揭示表面结构的微观特征。
光学显微学涉及光的散射、反射、吸收等现象。
例如,拉曼光谱和透射X射线显微镜可以用来研究固体表面的化学成分和分子结构。
这些技术可以提供有关表面分子、结构和化学反应的丰富信息。
总之,固体表面分析技术的原理包括物理性质、化学性质、电子显微学和光学显微学。
固体表面与接触特性综述固体表面与接触特性摘要:简要介绍了固体表面的几何特性包括表面波纹度、表面粗糙度和支撑面积曲线,固体表面的物理物理与化学特性,接触表面间的相互作用与接触面积,接触力学和接触变形。
关键词:固体表面,几何特性,物理特性,化学特性,接触特性1 固体表面特性摩擦磨损是在相互接触的物体表面进行的,因此研究接触体摩擦表面的性质是研究摩擦磨损的基础。
[1]固体的表面性质主要包括两方面的内容,即表面形貌与表面组成。
前者着重研究表面的形状,后者着重研究表面的结构及表面的物理、化学性质。
1.1 固体表面几何特性1.1.1表面波纹度表面波纹度是零件表面周期性重复出现的一种几何形状误差,波纹度有两个重要参数即波高h和波距s 。
波高h表示波峰与波谷之间的距离,波距s表示相邻两波形对应点的距离。
表面波纹度会减少零件实际支承表面面积,在动配合中会引起零件磨损加剧。
[1]表面波纹度通常是由于机加工时不均匀的进刀、不均匀的切削刀或机床的振动引起的。
[2]1.1.2 表面粗糙度表面粗糙度不像表面波纹度那样具有明显的周期性,其波距和波高均较小,常用下列指标对表面粗糙度进行评定:(1)轮廓算数平均偏差Ra(2)均方根偏差Rq(3)微观不平十点高度Rz(4)轮廓最大高度Rmax[3]不同形状和轮廓的表面用上述不同方法测得的粗糙度值也不同.但在一定程度上,它们之间可以相互换算。
以上参数仅能说明表面轮廓在高度方向的偏差,不能说明表面凸峰的形状、大小和分布状况等待性。
因此还需要有其它参数如微凸体的峰顶曲率半径、微凸体的坡度、密度以及支承面积等来加以描述[4]。
1.1.3 支撑面积曲线支承面积曲线不仅能表示粗糙表层的微凸体高度的分布,而且也能反映摩擦表面磨损到某一程度时,支承面积的大小[5]。
支撑面积曲线主要用于计算实际接触面积。
在标准长度1的轮廓线上,做与中线平行的一系列直线,将各条平行线截取的轮廓图形中微凸体的长度相加,分别画在轮廓图的右边。
化学方程式中的表面化学及其应用化学方程式是化学反应的重要工具,可以通过化学方程式揭示物质变化和反应机理。
在化学方程式中,表面化学现象在实际反应和应用中具有重要作用。
本文将重点讨论化学方程式中的表面化学及其应用。
1. 表面化学的概念表面化学是研究液体和固体表面上分子行为及其对宏观性质的影响的学科。
表面化学的应用非常广泛,包括洗涤剂、润滑剂、颗粒物质的分散稳定等。
表面化学现象包括液体表面的张力、表面积、界面张力等,固体表面的活性、诱导偶极子、吸附等。
这些表面化学现象表明,物质表面与体积内物质的性质不同。
2. 表面化学在化学方程式中的应用在化学方程式中,表面化学现象表现为物质与溶液之间的相互作用。
这些相互作用可以影响反应物的稳定性、反应速率和产物的生成。
以下是一些化学反应中表面化学现象的应用。
2.1. 水合作用水合作用是指某些离子或分子与水分子发生相互吸引并结合在一起形成的物质。
例如,NaCl水合反应可以用化学方程式表示为:NaCl + nH2O → Na+(aq) + Cl-(aq) + nH2O在这个方程式中,离子团结合在水分子上形成水合离子,以水分子的数量n表示。
在这个过程中,离子与水分子之间的相互作用是表面化学现象的体现。
2.2. 表面活性剂表面活性剂是一种能够在水和油之间形成乳化液的物质。
表面活性剂可以用化学方程式表示为:R-O-SO3Na + H2O → R-OH + Na+ + HSO3-在这个方程式中,表面活性剂的带电离子部分与水分子形成水合离子,而疏水基团则朝向油相离子相界面。
这个过程中,表面活性剂的疏水基团与油相分子之间的相互作用是表面化学现象的体现。
2.3. 吸附吸附是指分子或离子在表面上的附着现象,可以用化学方程式表示为:A(g) + B(s) → AB(s)在这个方程式中,气体分子A在固体表面B上进行吸附反应。
在这个过程中,A分子与固体表面B之间的相互作用是表面化学现象的体现。