固体与气体的作用

8.2.1　固体与气体的作用

当固体与气体接触时，固体与气体间会发生一定的作用，引起气体分子的减少，但是作用的形式可能不同，有吸附、溶解(吸收)及化学反应，究竟属于哪一种形式，须根据其作用过程的不同规律来判断。实验表明，在一定温度下，固体对气体的溶解、化学反应或吸附的量与气体压力P有典型关系，如图8-2的P-V等温线所示。

(1)吸收：在图8-2(a)中曲线表示气体被吸收的量(V)与压力成正比，如氢气溶解在金属钯中，CaCl₂吸收水蒸气等。就像CO₂溶解在水中一样，V与P的关系遵循Henry定律(在一定温度下，气体在液体中的溶解度与其分压成正比例关系)，同时被吸收的气相在固相中均匀分布。

(2)化学反应：图8-2(b)中曲线表示气体与固体发生了化学反应，如CuSO₄和H₂O(g)的作用：

CuSO₄+H₂O=CuSO₄·H₂O

当压力P小于固体的分解压P_d时，没有气体参加反应，即V=0；当压力达到P_d时，水蒸气开始反应，且压力保持不变，随着压力进一步增加，而V仍为一不变的常数。

(3)吸附：图8-2(c)曲线表示气体被固体吸附时的吸附等温线，可见低压下V-P为直线，稍高P时，V-P为曲线关系，如硅胶对水蒸气的吸附。

图8-2　吸收、化学反应、吸附的P-V曲线

上述的三种作用彼此有联系也有区别，例如：吸附时被吸附的物质只停留在固体表面上，而吸收时气体分子可渗透到固体内部，且为均匀分布。当然吸附与吸收作用有时会同时发生，此时常用“吸着”二字称之。化学反应也与吸附(特别是化学吸附)很相近，均形成新的化合物，不过化学吸附仅在固体表面上作用，一般不易解吸，而化学反应的产物则易脱离表面，让其作用进行下去，即进行到表层以内。