吸附剂表面伦敦分散力与范德华力的类比
发布人:管理员 发布时间：2012-06-15 浏览次数：6164
在吸附剂表面上的原子与吸附质分子相互接近时，或者吸附质分子之间相互接近时，一方的分子或者是在表面上的原子，即使是无极性的，也会瞬时性地造成电子分布的不对称而形成分电极，并诱导与其相对应的原子或分子产生分电极。在这两个分电极之间，便产生微弱的静电相互作用力。如果取其时间的平均值时，在原子或者分子之间便发生极微弱的引力，这就是伦敦分散力。当原子间的距离为r时，该力大体上与r-6成正比例。原子的核外电子数目越多，原子的极化能力越大(即原子量大、原子序号大的原子)，伦敦分散力越大。并且，当表面上的吸附分子之间的距离接近时，吸附分子间分散力发生作用而对吸附力有贡献。另一方面，当原子或分子之间的距离变得非常小时，由于原子核之间的排斥使电子动能的增加，很强的斥力便发生作用。因此，相互之间只能接近到一定距离为止。该斥力与伦敦分散力之和便成为分子间的势能，它的大小取决于物质的种类和电子结构。
除了伦敦分散力相互作用以外，另一个微弱的相互作用是偶极子相互作用。表面上的负电性(电子的亲和性)不同的原子化学结合在一起时，电子的分布偏向负电性大的原子一方.设偏移的电量为+4、-q，其间的距离为时，在相互结合的原子之间呈现出电矩IA _ qrr，将其称作电偶矩。在有这种偶极子的表面原子组或者
有极性的表面官能团与具有偶极子的分子之间，引力发生作用。此引力比伦敦分散力稍强，与r-“成正比。而且，当吸附质分子或者吸附剂表面的任何一方有电偶矩时，就在接近它的对方上诱导出电偶矩，从而呈现出与r-6成正比的微弱的相互 当大小相等、方向相反的两组电矩非常接近地存在时，则变成四重极矩。.在吸一附质、吸附剂双方有四重极矩的石墨表面对氮气分子的吸附中，氮气分子呈现出配一向性·所以，此时吸附质分子的断面积为0. 13nm2，可以说比将氮气分子看作为近一于球形的0. 162nm2还要小。因此，在有可能存在四重极矩相互作用的场合，根据氮气分子来测定固体比表面积时，要与不具有四重极矩的氢气所测定的比表面积相比较，以提高其可靠性。上述伦敦分散力、偶极子间的引力和四重极矩间的引力，总称为范德华力。
氢键的强度约为范德华力的5-10倍。当一个氢原子与两个以上的其他原子结合时形成氢键。多数场合，固体表面上多多少少地存在一些具有氢原子的极性官能团，如经基、硫醇基、梭基,磺酸基磷杂醇基氨基及亚氨基等。这些表面官能团中的氢原子与吸附质分子中的负电性大的氧、硫、氮、氟、氯等的非共价电子对形成键角的直线型氢键。同样的，因表面官能团的氧、氮、氟等原子中的非共价电子对，所以它与吸附质分子的极性官能团的氢原子形成氢键。为了使通过氢键而吸附的吸附质分子脱附，在室温下无法进行，必须在100-r1500C‘若是像合成沸石那样具有微孔的吸附剂，则要在400'C)下进行真空排气。
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