1、從催化作用的角度，談?wù)劯叻稚⒔饘俅呋瘎┥希饘僭尤绾闻帕校?1)催化反響過程中，要完成催化作用，反響物分子必須被吸附到金屬活性位上。被吸附的反響物分子數(shù)量越多，活化的幾率就越高，相應(yīng)生成物也越多。所以，金屬外表的吸附性能很重要，關(guān)系到催化劑的選擇性和催化效率的上下。(2)在催化劑外表金屬原子的排列有三種類型，處于晶角，晶棱和晶面上三種。金屬原子的吸附性與原子的不飽和度是成正相關(guān)的，而處于晶角和晶棱上的金屬的不飽和度比晶面上的要高，另外，如果金屬出現(xiàn)晶格缺陷時(shí)，也會(huì)提高不飽和度，從而提高吸附性能。(3)所以，一定程度上，金屬催化劑上金屬原子排列的越不規(guī)整，邊，角，褶皺等處的原子越多，那么這種金屬催化劑的吸附性就好，其催化性能也會(huì)相應(yīng)提高。2、從外表熱力學(xué)角度出發(fā)，談?wù)劯叻稚⒔饘俅呋瘎┥希饘僭尤绾闻帕胁拍艿竭_(dá)最正確？從外表熱力學(xué)角度講，比外表積越低，外表自由能越低，外表就越穩(wěn)定。經(jīng)驗(yàn)的規(guī)律是：高的外表原子密度和外表原子的高配位數(shù)。這可以通過減小晶粒的比外表積并且確保只有低外表自由能的外表暴露在外來實(shí)現(xiàn)。球型催化劑最穩(wěn)定，但考慮到活性的因素，金屬顆粒通常被做成削角八面體的3.什么叫外表馳豫？什么叫外表重構(gòu)？在催化研究中如何利用這兩種過程？弛豫是指一個(gè)平衡體系因受外來因素快速擾動(dòng)而偏離平衡位置的體系，在新條件下趨向新平衡的過程，如果外表原子只有垂直于外表的原子，那么稱為外表弛豫；外表重構(gòu)是由于外表原子受力的情況與體內(nèi)有所不同，或者由于有外來原子的吸附，最外表原子常有垂直于或傾斜與外表的位移，外表下的數(shù)層原子也會(huì)有垂直于或傾斜與外表的位移的現(xiàn)象，重構(gòu)后周期性損失，相鄰原子鍵合或形成懸掛鍵，外表自由能降低，使得體系穩(wěn)定。反響往往是在外表進(jìn)行，在選擇某催化劑之后，提高催化劑的催化效率的一個(gè)重要方法就是改變其外表，通過控制弛豫和重構(gòu)的形成過程，得高活性外表結(jié)構(gòu)，從而提高催化劑性能。弛豫和重構(gòu)過程的細(xì)節(jié)了解對改善催化劑操作性能具有關(guān)鍵的作用，重構(gòu)促進(jìn)并穩(wěn)定了對催化劑的修飾，反之假設(shè)重構(gòu)起破壞作用，就要設(shè)法抑制它。弛豫會(huì)使外表的對稱性降低，周期性變?nèi)酰獗碓拥墓饣宰儾睿獗碓邮芰Σ痪蝮w相靠近，使得結(jié)構(gòu)變化，由于外表原子比擬活潑，在熱力學(xué)上，外表原子易發(fā)生重排，又由于動(dòng)力學(xué)上因素的限制，在低溫下阻止了原子的重排，利用這一特點(diǎn)可以制備納米材料，也可以對半導(dǎo)體和晶型進(jìn)行研究。4、外表自由能總是正值，可靠嗎？從熱力學(xué)定律進(jìn)行分析。外表自由能恒為正。分析如下：由封閉體系熱力學(xué)公式可得：

在恒溫恒壓下，可得：而要使材料的外表增加，例如通過粉碎材料或外表打洞，都需要外界對外表做功，即dG>0，故γ>0。所以外表自由能總為正值。另外，因?yàn)榍虚_固體外表形成新外表必須要使原子間鍵發(fā)生斷裂，而斷鍵需要能量這就需要對系統(tǒng)做功，這就導(dǎo)致外表總處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，外表自由能為正值。5為什么金屬密堆積方式只有三種？他們分別是什么？比擬其密堆積方式，配位數(shù)及其空間占有率，談?wù)勀銓Υ说睦斫狻４穑航饘倜芏逊e的三種方式：六方緊密堆積，面心立方緊密堆積，體心立方緊密堆積。六方緊密堆積，第三層球的排列是再四面體空隙上進(jìn)行的。形成ABABA.....結(jié)構(gòu)，配位數(shù)為12，空間利用率為74.05%；面心立方緊密堆積,在由六個(gè)球圍成的八面體空隙上進(jìn)行，形成ABCABC......結(jié)構(gòu)，配位數(shù)為12，空間利用率為74.05%；立方體心堆積，位于頂點(diǎn)的八個(gè)圓球只與位于體心的圓球接觸，配位數(shù)為8，空間利用率為68.02%；之所以會(huì)形成三種密堆積的方式，是因?yàn)樵雍碗x子都具有一定的有效半徑，可以看成是具有一定大小的球體。在金屬晶體中，金屬鍵、離子鍵、范德華力沒有方向性和飽和性，晶體具有最小內(nèi)能性，原子相互結(jié)合時(shí)，相互間的引力和斥力處于平衡狀態(tài)，這就相當(dāng)于要求球體間做緊密堆。所以金屬晶體中，微粒總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的密度大的緊密堆積結(jié)構(gòu)。從幾何角度看，金屬原子之間或者粒子之間的相互結(jié)合，在形式上可以看作是球體間的相互堆積。如果將金屬原子視為等體積的圓球，按照幾何角度密堆積只會(huì)出現(xiàn)三種堆積方式。6指出hcp,fcc和bcc金屬晶面的可能吸附位種類、對稱性及其配位數(shù)，并通過比擬，指出其差異性與共同性。〔1〕〔1〕fccfcc的100面：可能吸附位種類：ABF對稱性：4面對稱外表原子配位數(shù)：8fcc的110面：可能吸附位種類：ASBLBT對稱性：2面對稱外表原子配位數(shù)：7第二層原子的配位數(shù)：11fcc的111面：可能吸附位種類：ABT對稱性：3面對稱外表原子配位數(shù)：9〔2〕hcp的0001面〔與fcc的111面一樣〕可能吸附位種類：ABT對稱性：3面對稱外表原子配位數(shù)：9〔3〕bccbcc的100面:對稱性：4面對稱外表原子配位數(shù)：4第二層原子配位數(shù)：8bcc的110面:對稱性：2面對稱外表原子配位數(shù)：6bcc的111面:對稱性：3面對稱外表原子配位數(shù)：4第二層原子配位數(shù)：7異同比擬：fcc的100面與fcc的110面有相似之處，但是110面外表原子各列之間存在間隙，存在各向異性，第二層原子裸露的更明顯，甚至可以接觸氣氣相分子；fcc的100面與bcc的100面也有相似之處，但bcc的100面外表原子縱向和橫向之間都存在間隙，排列較為松散，配位數(shù)低；fcc的110面和bcc的110差異較大，fcc的110面外表縱向原子緊靠，各列間有間隙，而bcc的110面外表原子接近于六方排列；fcc的111面與hcp的0001面完全一樣，但是與bcc的111面之間有差異，表現(xiàn)為bcc的111面第二、第三層原子清從外表清晰可見，可以接觸氣相分子。除了所提及的外表外，其余外表原子都是等同的，在原子尺度是相對光滑的，并且外表可以提供多種多樣的吸附位。補(bǔ)充吸附種類：六方緊密堆積—IIIB，IVB面心立方緊密堆積—IB，Ni，Pd，Pt立方體心堆積—IA，VB，VIB對稱性：六方緊密堆積：4重對稱面心立方緊密堆積：2重對稱立方體心堆積：4重對稱配位數(shù)：六方緊密堆積：12面心立方緊密堆積：12立方體心堆積：87.試比擬物理吸附、化學(xué)吸附的異同點(diǎn)？如何理解物理吸附的普遍性和化學(xué)吸附的特殊性？答案:物理吸附有如下特點(diǎn)：存在分子間作用力〔范德華力〕、反響熱小大概為10-40Kj/mol接近于液化熱、存在單分子或者多分子層吸附、可逆反響速度快、反響溫度接近沸點(diǎn)溫度。化學(xué)吸附有如下特點(diǎn):存在化學(xué)鍵的形成、反響熱大,只存在單分子層吸附、不可逆反響、反響速度慢、在較高溫度下進(jìn)行。物理吸附是個(gè)自發(fā)進(jìn)行的熱力學(xué)過程，△G<0,原子分子接近吸附外表不存在障礙，而且反響速度相當(dāng)快。化學(xué)吸附反響溫度比擬高，而且反響速度慢，物理吸附作用力是范德華力，它是普遍存在于分子之間的,即化學(xué)吸附中也包含著物理吸附,化學(xué)吸附有選擇性，因此物理吸附比擬普遍，而化學(xué)吸附相對特殊。8從外表活化與催化反響的角度，談?wù)勅绾卧谠O(shè)計(jì)催化劑時(shí)，利用化學(xué)吸附相關(guān)理論設(shè)計(jì)催化劑時(shí)對催化劑有一定的要求，較高的選擇性以到達(dá)一定的別離要求；較大的吸附容量以減小用量；較好的動(dòng)力學(xué)及傳遞性質(zhì)以實(shí)現(xiàn)快速吸附；較高的化學(xué)及熱穩(wěn)定性，不溶或極難溶于待處理流體以保證吸附劑的數(shù)量和性質(zhì)；較高的硬度及機(jī)械強(qiáng)度以減小磨損和侵蝕；較好的流動(dòng)性以便于裝卸；較高的抗污染能力以延長使用壽命；較好的惰性以防止發(fā)生不期望的化學(xué)反響；易再生；價(jià)格廉價(jià)。9.查閱文獻(xiàn)，以實(shí)例比擬吸附(Adsorption)、吸收(Absorption)的異同點(diǎn)。吸附也屬于一種傳質(zhì)過程，物質(zhì)內(nèi)部的分子和周圍分子有互相吸引的引力，但物質(zhì)外表的分子，其中相對物質(zhì)外部的作用力沒有充分發(fā)揮，所以液體或固體物質(zhì)的外表可以吸附其他的液體或氣體，尤其是外表面積很大的情況下，這種吸附力能產(chǎn)生很大的作用，所以工業(yè)上經(jīng)常利用大面積的物質(zhì)進(jìn)行吸附，如活性炭、水膜等。吸附過程有兩種情況：物理吸附和化學(xué)吸附。吸附作用是催化、脫色、脫臭、防毒等工業(yè)應(yīng)用中必不可少的單元操作。吸收：使溶劑與氣體混合物接觸，利用各成分間濃度的差異，別離各氣體成分的操作。在吸收過程中，一種物質(zhì)將另一種物質(zhì)吸進(jìn)體內(nèi)與其融和或化合。以氣體溶解于液體，已得到所希望的溶液的操作成為吸收。10Langmuir單層吸附理論為何可用于化學(xué)吸附？請從化學(xué)吸附的特點(diǎn)出發(fā)解釋之。Langmuir吸附理論，其根本假設(shè)是：〔1〕單分子層吸附。氣體分子只有碰到固體外表上，才有可能被吸附，所以固體外表對氣體分子只能發(fā)生單分子曾吸附。〔2〕固體外表是均勻的。〔3〕被吸附在固體外表上的分子之間無作用力。〔4〕吸附平衡是動(dòng)態(tài)平衡。而化學(xué)吸附的特點(diǎn)是單分子層吸附，由于吸附劑與吸附質(zhì)之間形成化學(xué)反響，所以化學(xué)吸附的選擇性很強(qiáng)，依靠化學(xué)鍵產(chǎn)生化學(xué)吸附作用，可以忽略分子之間的作用力，即范德華力，這與Langmuir吸附理論的根本假設(shè)根本吻合。11請從吸附動(dòng)力學(xué)出發(fā)，推導(dǎo)Langmuir吸附方程，并指出其理想化條件和適用領(lǐng)域。答：以k1及k-1分別代表吸附與解吸的速率常數(shù)，A代表氣體，θ為任一瞬時(shí)固體外表被覆蓋的分?jǐn)?shù)，稱為覆蓋率。假設(shè)以N代表固體外表上具有吸附能力的總的晶格位置數(shù)，那么吸附速率應(yīng)與A的壓力p及固體外表上的空位數(shù)〔1-θ〕N成正比，所以：吸附速率：ν吸附=k1p〔1-θ〕N解析速率，應(yīng)與固體外表上被覆蓋的吸附位置數(shù)，所以：解吸速率：ν解附=k-1θN到達(dá)吸附平衡時(shí)，這兩個(gè)速率應(yīng)相等，即k1p〔1-θ〕N=k-1θN從上式可得到Langmuir吸附方程：式中b=k1/k-1，單位為Pa-1。Langmuir吸附方程的根本假設(shè)條件如下：〔1〕單分子層吸附；〔2〕固體外表是均勻的；〔3〕被吸附在固體外表上的分子相互之間無作用力；〔4〕吸附平衡是動(dòng)態(tài)平衡。Langmuir吸附等溫式適用與單分子層吸附，它能較好地描述Ⅰ型吸附等溫線在不同壓力范圍內(nèi)的吸附特征。對于一般的化學(xué)吸附及低壓高溫下的物理吸附，Langmuir吸附等溫式能夠較好地代表實(shí)驗(yàn)結(jié)果。12請比擬Langmuir、Freundlich、BET、Henry、Polanyi吸附理論，并指出其優(yōu)缺點(diǎn)答：〔1〕Langmuir理論：根本假設(shè)是單分子層吸附，所有的吸附位是等效的，每個(gè)分子碰撞固體外表被吸附的概率是一定的，公式是，此理論適用用吸附熱變化不大，覆蓋度較小且壓力不太大的吸附過程。但是有利于分析反響機(jī)理。〔2〕Freundlich理論：適用于化學(xué)吸附和物理吸附。公式，。此理論應(yīng)用范圍較廣，尤其是適用于中等壓力范圍。對于1/n<1的情況下，Langmuir和Freundlich的曲線形狀根本相同，可以近似描述相同的數(shù)據(jù)，有一定的通用性，缺點(diǎn)是吸附位必須有限。〔3〕BET理論：根本假設(shè)是在均相固體外表上多分子層吸附；公式：，BET理論可以成功解釋吸附等溫線中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種類型。適用范圍是：相對壓力P/P0在0.05-0.35的范圍內(nèi)，缺點(diǎn)是只限與在均相外表的氣體吸附。(4)Henry理論：一定溫度下，氣體在液體溶劑中的溶解度與該氣體的壓力成正比。此定律要求在稀溶液中適用。(5)Polanyi理論：吸附劑對吸附質(zhì)有吸引力，據(jù)外表越近，引力越大，吸附質(zhì)密度越大。此吸附理論可以解釋多物質(zhì)體系的液相吸附現(xiàn)象，是微孔填充理論的根底。公式：13.請畫出O2在Ag(111)外表發(fā)生解離化學(xué)吸附過程的PE圖,并進(jìn)行解釋氧氣在Ag(111)發(fā)生解離吸附和分子吸附，PE圖如下：發(fā)生解離化學(xué)吸附的過程有兩種：一種是分子先解離成原子，再發(fā)生吸附，但能耗高，需要較高的溫度來實(shí)現(xiàn)；另一種是先發(fā)生物理吸附，然后轉(zhuǎn)化成化學(xué)吸附，較易。氧氣分子的鍵能較大，其解離吸附所需的活化能較高，化學(xué)吸附中存在一個(gè)鞏固的活化能壘，因而曲線拐點(diǎn)位于零以上。解釋：當(dāng)分子距離外表較遠(yuǎn)時(shí)發(fā)生物理吸附，引力起主要作用，勢能降低至第一個(gè)最低點(diǎn)，當(dāng)分子進(jìn)一步接近外表時(shí)由于電子云互斥勢能上升，到達(dá)一定能量〔即勢壘〕的分子由物理吸附轉(zhuǎn)化為化學(xué)吸附，勢能進(jìn)一步降低直至到達(dá)勢肼，進(jìn)一步靠近受內(nèi)層電子排斥力的作用勢能急劇上升。14查閱文獻(xiàn)，看看Fe(111)外表氧氣的化學(xué)吸附鍵合過程及其鍵合模式，分析吸附氧被活化解離的原因。Fe(111)面為bcc(111)面，存在三種吸附活性位：On-topsites，Bridgingsitesbetweentwoatoms，Hollowsitesbetweenthreeatoms，因而主要有兩種鍵和模式：一位吸附和二位吸附，開始時(shí)主要發(fā)生二位吸附，隨著覆蓋度的增加，一位吸附逐漸占據(jù)主要地位。活化原因：bcc(111)面具有三面暴露的特點(diǎn)，穩(wěn)定性低，F(xiàn)e是一種過渡，氧氣吸附時(shí)將孤對電子提供應(yīng)Fe，使其d軌道電子激發(fā)至反鍵軌道，弱化了O,O鍵，同時(shí)空出的d軌道又可與O成鍵，發(fā)生氧化作用，到達(dá)活化解離作用。15CO和N2分子同屬等電子體，請從電子結(jié)構(gòu)角度解釋其化學(xué)穩(wěn)定性，并分析Fe(111)外表如何通過化學(xué)吸附有效地活化它們？CO電子式為:C≡O(shè):，形成一個(gè)σ鍵，兩個(gè)π鍵，其中，C和O各提供兩個(gè)電子，形成兩個(gè)共價(jià)鍵，而O提供電子對給C形成一個(gè)配位鍵，N原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為2s2p3，即有3個(gè)成單電子和一對孤電子對，結(jié)合時(shí)形成兩個(gè)π鍵和一個(gè)σ鍵，形成的三鍵鍵能大，因而較穩(wěn)定。Fe是一種過渡金屬，吸附時(shí)CO和N2均可提供孤對電子給Fe，使其d軌道電子被激發(fā)至CO和N2的反鍵軌道，起到一定的反作用，弱化了C,O鍵和N，N鍵，同時(shí)空出的d軌道又可與吸附質(zhì)分子成鍵，從而到達(dá)活化作用。一氧化碳?xì)怏w的紅外吸收為2143cm，吸附在(97)Y上，振動(dòng)頻率位移到2176crn(295K等溫吸附，見圈1)，吸附頻率在高溫時(shí)略增大位移．現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)證明，在催化劑外表還有一類為數(shù)不多的與773K的一氧化碳脫附峰溫相對應(yīng)的強(qiáng)解離吸附中心。在室溫下，甲醇分子是先占據(jù)這類強(qiáng)吸附中心，并⑶遙在這種強(qiáng)吸附中心上的甲醇吸附物類既不能在外表上遷移，也不能被其后吸附的甲醇分子所置換。只有當(dāng)773K左右時(shí)，甲醇吸附物類分解所產(chǎn)生的CO才能從其上脫附。1617、多相催化反響是典型的外表化學(xué)作用過程。通常，多相催化劑往往都是一些多孔材料。在這種情況下，完成多相催化反響，需要經(jīng)過哪些根本過程？答：完成多相催化反響，包括以下根本過程：外擴(kuò)散：起始原料通過邊界層向催化劑外表的擴(kuò)散；內(nèi)擴(kuò)散：起始原料向孔的擴(kuò)散：吸附；孔內(nèi)外表的吸附；反響：催化劑外表上的化學(xué)反響；脫附：催化劑外表產(chǎn)物的脫附；內(nèi)擴(kuò)散：離開孔產(chǎn)物的擴(kuò)散；外擴(kuò)散：脫離催化劑通過邊界層向氣相的產(chǎn)物擴(kuò)散；18、將天然氣吸附儲(chǔ)存與吸附原理關(guān)聯(lián)，談?wù)勌烊粴馕絼┬枰邆淠男┙Y(jié)構(gòu)特性，才能表現(xiàn)出優(yōu)越的儲(chǔ)能特性？天然氣吸附劑應(yīng)具有以下特性：①必須是多孔性的、具有較大吸附比外表積的物質(zhì)。用于天然氣脫水的吸附劑比外表積—般都在500—800m2／g，比外表積越大，其吸附容量(或濕容量)越大。②對流體中的不同組分具有選擇性吸附作用，亦即對要脫除的組分具有較高的吸附容量。③具有較高的吸附傳質(zhì)速度，在瞬間即可到達(dá)相間平衡。④能簡便而經(jīng)濟(jì)地再生，且在使用過程中能保持較高的吸附容量，使用壽命長。⑤工業(yè)用的吸附劑通常是顆粒狀的。為了適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的要求，吸附劑顆粒在大小、幾何形狀等方面應(yīng)具有一定的特性。例如，顆粒大小適度而且均勻，同時(shí)具有很高的機(jī)械強(qiáng)度以防止破碎和產(chǎn)生粉塵(粉化)等。⑥具有較大的堆積密度。⑦有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及價(jià)格使宜、原料充足等。目前，在天然氣脫水中主要使用的吸附劑有活性鋁土和活性氧化鋁、硅膠及分子篩三大類。通常，應(yīng)根據(jù)工藝要求進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比擬后，選擇適宜的吸附劑。19從吸附理論出發(fā)，查閱文獻(xiàn)，談?wù)剼淠艿膬?chǔ)存方式及其吸附儲(chǔ)氫的現(xiàn)狀，并指出你認(rèn)為最有潛力的儲(chǔ)氫方式。答案氫方法有多種多樣，歸納起來包括兩種，一種為物理方式儲(chǔ)氫，例如高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫以及吸附儲(chǔ)氫等。另一種為化學(xué)儲(chǔ)氫，如儲(chǔ)氫合金、配位氫化物、氨基化合物、有機(jī)液體等。對于車用氫存儲(chǔ)系統(tǒng),世界能源署提出的目標(biāo)是,質(zhì)量儲(chǔ)氫密度大于5%，體積儲(chǔ)氫密度大于50kg/m3，放氫溫度低于423K,循環(huán)壽命超過1000次；而美國能源部(DOE)提出的目標(biāo)是，質(zhì)量儲(chǔ)氫密度不低于6.5%，體積儲(chǔ)氫密度不低于62kg/m3。21二甲苯有三種異構(gòu)體，分別是鄰二甲苯、對二甲苯、間二甲苯。請?jiān)O(shè)計(jì)一種擇形吸附劑，對其進(jìn)行擇形吸附別離。在設(shè)計(jì)吸附劑時(shí)，應(yīng)考慮哪些問題？答：設(shè)計(jì)的吸附劑應(yīng)該是屬于沸石分子篩系列的，首先要考慮鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯的動(dòng)力學(xué)尺寸大小，然后對沸石分子篩的尺寸大小進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)吸附劑的時(shí)候，應(yīng)該考慮較高的選擇性以到達(dá)一定的別離要求；較大的吸附容量以減小用量；較好的動(dòng)力學(xué)及傳遞性質(zhì)以實(shí)現(xiàn)快速吸附；較高的化學(xué)及熱穩(wěn)定性，不溶或極難溶于待處理流體以保證吸附劑的數(shù)量和性質(zhì)；較高的硬度及機(jī)械強(qiáng)度以減小磨損和侵蝕；并且要考慮粒徑分布、比外表積、孔徑分布、孔隙率、孔容等特性。英語1Whatisthemoleculargasdensityforanidealgasat300Kwhenthepressureis10-6Torr?(inmoleculesm-3)Whatthereforewouldbethegasdensityatapressureof10-9Torr?solutions:foranidealgas,themoleculargasdensityisn=(N/V)=P/(k.T)

[moleculesm-3]where:P-pressure[Nm-2]k-Boltzmannconstant(=1.38x10-23JK-1)T-temperature[K]1Torr=133.32PaSo:n=10-6x133.32/(1.38x10-23x300)=3.22x1016(moleculesm-3)AndwhenP=10-9Torrn=10-9x133.32/(1.38x10-23x300)=3.22x1013(moleculesm-3)理想氣體分子密度理想氣體狀態(tài)方程為：PV=nRT那么其分子密度為：n/V=p/RTR=8.314J·mol-1·K-1當(dāng)T=300K,P=1.3329*10-4時(shí)n/V=5.344*10-8個(gè)/m2當(dāng)T=300K,P=1.3329*10-7時(shí)n/V=5.344*10-5個(gè)/m22MeanFreePathofMoleculesintheGasPhaseCalculatethemeanfreepathofCOmoleculesinavesselatapressureof10-4Torrat300K.

(Collisioncrosssection=0.42nm2).NowcalculatethemeanfreepathofCOmolecules,againat300K,atapressureof10-9Torr.NowcalculatethemeanfreepathofCOmolecules,againat300K,atapressureof10-9Torr.Solutions:Wecancalculatethemeanfreepath:氣體分子的平均自由程σ-碰撞截面面積mp-壓強(qiáng)paκ-波爾茲漫常數(shù)1.38065*10-23ForP=10-4Torr,wecangetλ=1.38x10-23x300/(1.414x10-4x133.32x0.42x10-18)=0.523mAndwhenP=10-9Torrλ=1.38x10-23x300/(1.414x10-9x133.32x0.42x10-18)=5.23x104m3FluxesofMoleculesIncidentuponaSurfaceCalculatethefluxofmoleculesincidentuponasolidsurfaceunderthefollowingconditions:

[Note-1u=1.66

×10-27kg:atomicmasses;m(O)=16u,m(H)=1u]〔1〕Oxygengas(P=1Torr)at300K〔2〕Oxygengas(P=10-6Torr)at300K〔3〕Hydrogengas(P=10-6Torr)at300K〔4〕Hydrogengas(P=10-6Torr)at1000KSolution:Thefulxisgivenbytheequation 1Torr=(1/760)×101325=133.3Nm-21u=1.66×10-27kgk=1.38×10-23JK-1〔1〕Inthecaseof"Oxygengas(P=1Torr)at300K"P=133.3Nm-2,m=32u=32×1.66×10-27kg=5.32×10-26kgSo,Thefluxisdirectlyproportionaltothepressure.Sointhecase"Oxygengas(P=10-6Torr)at300K",theresultis3.58×1024×10-6=3.58×1018,whichisjustadecreaseby6ordersofmagnitude.ThefluxofOxygengasandHydrogengashavetherelationship:wecangettheThefluxisinverselyproportionaltothesquarerootofthegasphasetemperature,sobycomparisonwiththepreviousresult4SurfaceCoverages(1)Calculatethesurfacecoverageofatomicnitrogenobtainedbydissociativeadsorptionafterexposuretoapressureof10-8Torrofnitrogengasfor20sat300K-youmaytakethedissociativestickingprobabilityofmolecularnitrogenonthissurfacetobeconstantandequalto0.1Solution:Thefulxisgivenbyth