[科普中国]-特性吸附

基本性质

特性吸附概念的产生是为了解释相同浓度的不同电解质在汞电极上的电毛细曲线不同而提出的。水溶液中钠和钾的卤化物在比零电荷电势更正的地方。电毛细曲线出现的这些不同，说明电极与阴离子之间有相互作用。并发现这种效应越大，阴离子的半径越大，所以产生了特性吸附的离子部分或全部失去水分子的思想。

特性吸附的程度随电解质溶液浓度不同而变化，零电荷电势也会发生变化，

这就是Esin-Mankou效应，用Esin-Mankou系数β表示：

φz在没有特性吸附的时候，这一微商等于零。对于阴离子吸附，当电荷密度不变，零电荷电势向负方向移动以抵消吸附。对于阳离子吸附，假设电荷密度不变φz，零电荷电势向正方向移动。在水溶液中，特性吸附只发生在零电荷电势附近，远离零电荷电势φz，溶剂分子受电极的引力很大，很难将它们挤掉。

阴离子比阳离子更多地发生特性吸附，这一现象可以解释为：按照自由电子模型，金属晶格可以看成是在自由运动着的电子海洋中的阳离子网络结构，很自然地认为溶液中的阴离子会受到更大的引力。1

吸附等温线吸附程度与电解质溶液浓度有关，特性吸附离子的表面覆盖度可以用单分子层吸附等温线来描述。通常有三种形式的吸附等温线。

Langmuir吸附等温线Langmuir吸附等温线如下图所示

假设吸附组分粒子间没有相互作用，表面是光滑的，并且最终可以达到饱和吸附。如果用θ表示吸附覆盖度的百分数，则

式中，βi是正比的能量系数；ai是i组分在溶液本体的活度。

Temkin吸附等温线Temkin吸附等温线如下图所示

吸附能量覆盖度的函数，服从以下等式：

式中，Γi为组分i的表面超量；g反映的是吸附物质彼此相互作用能的一个参数，它随覆盖度的不同而变化。

Frumkin吸附等温线Frumkin吸附等温线如下图所示

Frumkin认为吸附组分之间的相互作用是不同的：

或

式中，Γs是最大的表面超量；g为正，表示相互之间为引力；g为负，表示相互之间的作用力为斥力；当g=0，令Γi/Γs=θ，就能从式得到Langmuir吸附等温式。

此外Temkin吸附等温式是Frumkin吸附等温式的一个特殊情况，即当Γi/Γs=0.5时，两式相同。2