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０引言２００７年１０月１０日，瑞典皇家科学院宣布将２００７年度诺贝尔化学奖授予德国科学家ＧｅｒｈａｒｄＥｒｔｌ［１］（图１），以表彰他对“固气界面基本分子过程的研究”所做出的杰出贡献［２］。
ＧｅｒｈａｒｄＥｒｔｌ现年７１岁，１９３６年生于德国斯图加特，１９６５年获得慕尼黑技术大学（ＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｕｎｉｃｈ）物理化学博士学位。
此后，他一直致力于研究发生在固体表面的物理和化学反应过程。
ＧｅｒｈａｒｄＥｒｔｌ在１９７３－１９８６年担任路德维希－马克西米利安大学（ＬｕｄｗｉｇＭａｘｉｍｉｌｉａｎｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）教授及该校物理化学研究所所长。
１９８６年至２００４年出任德国马普学会弗里茨－哈伯研究所（Ｆｒｉｔｚ－Ｈａｂｅｒ－ＩｎｓｔｉｔｕｔｄｅｒＭａｘ－Ｐｌａｎｃｋ－Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ）所长，２００４年至今，仍在该所从事科学研究工作，担任该所的名誉教授。
ＧｅｒｈａｒｄＥｒｔｌ的研究工作是围绕着气体分子与固体收稿日期：２００７－１１－２０作者简介：马秀芳，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室，研究方向为表面化学物理；Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｕｆａｎｇｍａ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ李微雪（通讯作者），中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室，研究员，研究方向为表面催化；Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｘｌｉ＠ｄｉｃｐ．ａｃ．ｃｎ固体表面化学过程———２００７年度诺贝尔化学奖成果简介马秀芳１，２，邓辉球２，李微雪１１．中国科学院大连化学物理研究所，催化基础国家重点实验室，大连１１６０２３２．湖南大学物理与微电子科学学院，长沙４１００８２［摘要］瑞典皇家科学院将２００７年度诺贝尔化学奖授予德国科学家ＧｅｒｈａｒｄＥｒｔｌ，以表彰他在固体表面化学过程研究中做出的开拓性贡献。
ＧｅｒｈａｒｄＥｒｔｌ不仅成功地描述了合成氨、ＣＯ氧化、Ｈ在金属表面的吸附等基本化学反应的具体过程，而且建立的一套表面化学研究方法，奠定了现代表面化学研究的基础。
固体表⾯化学2016/1/12 10:49:00在固体表⾯研究中，有关（1）固体表⾯组成（2）表⾯原⼦及吸附原⼦或吸附分⼦的⼏何结构（3）吸附原⼦或吸附分⼦同表⾯的键合及吸附分⼦中的键合的三⽅⾯的信息⾄关重要，为获得以上信息，请列举⾄少⼀种有效的表征⽅法，简要说明原理、所获信息和为什么是表⾯敏感⼿段。
Low-Energy Electron Diffraction(LEED)从低能电⼦（≤500 ev电⼦束,平均⾃由程(波长) ≤ 2 nm ）与表⾯作⽤，发⽣弹性散射研究清洁固体表⾯或表⾯吸附的⼏何结构的有效⼿段。
可获得信息为：清洁表⾯原⼦排列形式（⼏何结构）；吸附原⼦或分⼦在表⾯排列形式X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)X射线激发固体中原⼦或离⼦的内层电⼦，通过能量差得出内层电⼦结合能的信息。
对于特定的原⼦其结合能是特定的，因⽽可⽤于表⾯组成分析。
随价态及化学环境的变化，结合能会有⼀定移动，从移动可以判断原⼦价态及配位环境。
可获得信息为：表⾯组成；表⾯原⼦的价态、配位环境因光电⼦逃逸深度⼩于2－3 nm, 所以是表⾯敏感⼿段。
High-Resolution Electron Energy Loss Spectroscopy (HREELS)低能电⼦束同固体表⾯相互作⽤，引起表⾯吸附物种分⼦的振动发⽣跃迁，通过测定反射电⼦束的能量，从能量损失的情况得到吸附物种振动跃迁的信息。
可获得信息为：表⾯吸附物种的键合结构HREELS实际上所得信息与IR相似，只不过HREELS使⽤低能电⼦，从⽽所得信息是⾼度表⾯灵敏的。
对表⾯吸附物种的灵敏程度为IR的约100倍。
真空中的清洁固体表⾯结构常与从体相所预测的晶⾯结构不同，这种差异主要可归结为表⾯弛豫和表⾯重构现象，请（1）叙述什么是表⾯重构和表⾯弛豫（2）图⽰Ir（100）的理想表⾯结构，该表⾯有可能重构为（5×1）结构，为什么？图⽰过程。
固体化学表面化学在固体化学中，表面化学是一个重要的研究领域。
固体材料的性质往往受到其表面的影响，因此了解和控制固体表面的化学特性对于开发新材料和改进现有材料具有重要意义。
本文将介绍固体化学中的表面化学方面的基本概念和研究方法。
一、表面性质的重要性固体材料的表面与其内部结构不同，表面上的原子和分子往往比内部的原子和分子更加活跃。
这是因为固体表面与外界环境接触，表面上的原子和分子容易与周围的分子发生相互作用。
固体材料的许多性质如反应活性、吸附特性和光电性能等与其表面的化学性质密切相关。
因此，在研究固体材料时，了解和理解其表面化学是非常重要的。
二、表面化学的基本概念表面化学是研究固体表面上化学反应和物理现象的学科。
在固体化学中，表面化学主要关注以下几个方面：1. 表面吸附：在固体表面上，吸附现象是非常常见的。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是分子间力，如范德华力、静电力等引起的吸附。
化学吸附则是由于吸附分子和固体表面发生化学反应而引起的吸附。
表面吸附现象在催化、气体吸附和分离等方面具有重要应用。
2. 表面反应：表面反应是指在固体表面上的化学反应。
与液体相比，固体表面上分子间距离较小，因此固体表面上的化学反应速率较高。
表面反应在催化、腐蚀、电化学等领域中具有重要应用。
3. 表面能：表面能是指固体表面和外界之间交换能量的难易程度。
表面能与物质的表面化学特性密切相关。
表面能的测定和控制对于制备具有特定表面性质的材料非常重要。
三、表面化学的研究方法固体化学中的表面化学研究需要使用各种仪器和技术来描述和分析固体表面的化学特性。
以下是一些常用的表面化学研究方法：1. 表面分析技术：表面分析技术用于研究固体表面组成、形貌和结构等方面的特性。
常用的表面分析技术包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和能谱分析等。
2. 吸附测量：吸附测量用于研究固体表面上分子的吸附行为。
固体表面化学参考书固体表面化学是研究固体表面原子或分子结构、性质和反应的化学分支。
它涉及到固体表面的物理、化学和工程应用，包括催化剂、吸附、表面增强拉曼散射、纳米材料等。
以下是一些固体表面化学的参考书：《固体表面化学导论》这本书是固体表面化学领域的经典教材，全面介绍了固体表面的物理和化学性质、制备方法以及应用。
它涵盖了固体表面的基本概念、结构、性质、制备方法以及应用，包括催化剂、吸附、表面增强拉曼散射等。
此外，书中还介绍了固体表面的实验技术和研究方法，如扫描隧道显微镜、原子力显微镜等。
《固体表面化学原理》这本书是固体表面化学领域的另一本经典教材，主要介绍了固体表面的化学原理，包括固体表面的形成、结构、性质和反应等方面。
书中详细阐述了固体表面的基本概念、物理和化学性质以及反应机制，并介绍了固体表面的实验技术和研究方法。
此外，书中还讨论了固体表面化学在催化剂、纳米材料等领域的应用。
《纳米材料科学基础》这本书是一本关于纳米材料科学的教材，其中涵盖了固体表面化学的相关内容。
书中介绍了纳米材料的制备方法、性质和应用，包括纳米催化剂、纳米吸附剂等。
此外，书中还介绍了纳米材料的研究方法和技术，如扫描隧道显微镜、原子力显微镜等。
《表面科学导论》这本书是表面科学领域的经典教材，涵盖了固体表面的物理和化学性质、制备方法以及应用。
它介绍了固体表面的基本概念、结构、性质以及反应机制，并详细阐述了表面科学的实验技术和研究方法。
此外，书中还讨论了表面科学在催化、纳米技术等领域的应用。
《催化剂设计与制备工艺》这本书是一本关于催化剂设计与制备工艺的教材，其中涵盖了固体表面化学的相关内容。
书中介绍了催化剂的设计原理、制备工艺和应用，包括催化剂的活性组分、载体选择、制备方法等。
此外，书中还介绍了催化剂性能的评价方法和应用领域。
以上是一些固体表面化学的参考书，它们可以帮助读者深入了解固体表面化学的基本概念、原理和应用。
第四章吸附和铺展单分子层自溶液的吸附特别是液/气界面和液/液界面的吸附通常是单分子层的(液/固界面的吸附是单分子层或多分子层的)。
这种由溶质自溶液中的吸附形成的单分子层称为吸附单分子层或可溶单分子层。
Langmuir关于气体在固体表面上的单分子层吸附理论可应用于这种自溶液的吸附。
另有一些两亲化合物如长链脂肪酸或长链脂肪醇，因亲水性太弱不能溶于水，但若将其溶于易挥发性溶剂再滴加到水面，则它们将在水面铺展。
当溶剂挥发后亦形成单分子层。
此种单分子层称为铺展单分子层，或不溶物单分子层。
吸附和铺展单分子层的一个重要性质是它们表现出二维压力。
例如将一根火柴梗浮于干净的水面上，在其一侧滴入一滴表面活性剂溶液或用蘸有肥皂水的筷子或玻璃棒点一下，则火柴梗将立即退向另一边。
这表明火柴梗受到了来自一侧的二维压力的作用。
这种二维压力通常称为表面压，并以π来表示。
其定义为：π = γ0 - γ(4-1)式中γ0和γ分别为纯溶剂和有溶质(吸附单分子层)或有铺展单层存在(铺展单分子层)时的表面张力。
上式表明，借助于表面张力的测定方法，可直接测定表面压。
无论是吸附单层还是铺展单层，它们所产生的表面压与单层中每个分子所占有的面积有关。
描述两者关系的方程称为状态方程。
下面将分别叙述两种单层的状态方程。
4.1 吸附单分子层将气/固吸附的Langmuir单分子层理论应用于溶质自溶液的吸附，可得到自溶液中吸附的Langmuir公式。
当发生自溶液中的吸附时，设界面上已被吸附分子占据的分数为θ，则自溶液内部吸附至界面的速度与表面的空白分数(1-θ)和溶质的浓度C成正比：吸附速度=k1C(1-θ) (4-2)同时，已吸附的分子自界面的脱附速度与θ成正比：脱附速度=k2θ(4-3)达到平衡时，吸附和脱附速度相等：k1C(1-θ) =k2θ或者：θ=+bC bC1 (4-4) 式中b =k 1 /k 2。
若以Γ代表吸附量(mol/cm 2)，Γ代表饱和吸附量。
