固体表面积越大表面越粗糙其吸附能力越强
固体的吸气和放气
在大气状态或低真空区域内,固体与气体接触时,在固体表面
及内部都会吸气,在高真空区域内,被吸收或吸附的气体又会部分
或全部地逐渐释放出来。在真空技术中,这种吸气和放气现象不仅
关系到真空的获得与保持,而且还影响到真空测量结果的准确性和
可靠性,因此,了解和掌握这种现象是很重要的。固体吸气有两种
情况:一种是固体表面吸气,称为吸附,另一种是固体内部吸气,
称为吸收。吸附、吸收的综合作用统称为收附。固体放气即收附的
逆过程称为解吸。
收附
(1)吸附。众所周知,固体内部分子之间有着比较强的结合力
。常温下,这些分子是按照一定的排列结合在一起的,形成一定形
状的固体结构。在固体内部,每一个分子受到各个方向来的结合力
的作用处于平衡状态。但是,处于固体表面分子朝外一个方向的力
没有饱和,因此,整个表面布满着向外引伸的吸力,即剩余力场,
其作用距离约为一个分子直径。所以,当气体分子与固体表面碰撞
时,就进入其剩余力场的作用范围,使气体分子在固体表面形成吸
附。吸附作用主要与下列因素有关:
①固体表面积越大,表面状况越粗糙,其吸附能力越强,特别
是带有大量细孔或粉状的材料具有很高的吸附能力。如活性碳、硅
胶、活性氧化铝、分子筛、五氧化二磷等;
②吸附力随气体分子与固体表面距离增加而迅速减小,因此,
一般吸附层仅为一单分子层。当温度低于气体悔界温度时,会出现
吸附着多层气体分子组成的气体薄膜。此外,具有大量微孔的材料
在低压强下也能产生多分子层吸附;
③在温度不变以及压强较低时,吸附作用随压强的升高而增大
,当压强增至一定值时,固体的吸附性能趋于饱和;
④在压强不变时,温度越低吸附量越大;
⑤气体的沸点越低吸附量越小;
⑥在温度一定时,低压强下的吸附时间与压强成反比。
(2)吸收。气体分子渗入固体内部形成固溶体或产生化学反应
形成新的固态化合物,这种现象称为吸收现象。吸收也与气体压强
和温度有关,但是,它不像吸附现象那样有着普遍的规律性。