固體表面積越大表面越粗糙其吸附能力越強
固體的吸氣和放氣
在大氣狀態或低真空區域內,固體與氣體接觸時,在固體表面
及內部都會吸氣,在高真空區域內,被吸收或吸附的氣體又會部分
或全部地逐漸釋放出來。在真空技術中,這種吸氣和放氣現象不僅
關系到真空的獲得與保持,而且還影響到真空測量結果的準確性和
可靠性,因此,了解和掌握這種現象是很重要的。固體吸氣有兩種
情況:一種是固體表面吸氣,稱為吸附,另一種是固體內部吸氣,
稱為吸收。吸附、吸收的綜合作用統稱為收附。固體放氣即收附的
逆過程稱為解吸。
收附
(1)吸附。眾所周知,固體內部分子之間有著比較強的結合力
。常溫下,這些分子是按照一定的排列結合在一起的,形成一定形
狀的固體結構。在固體內部,每一個分子受到各個方向來的結合力
的作用處于平衡狀態。但是,處于固體表面分子朝外一個方向的力
沒有飽和,因此,整個表面布滿著向外引伸的吸力,即剩余力場,
其作用距離約為一個分子直徑。所以,當氣體分子與固體表面碰撞
時,就進入其剩余力場的作用范圍,使氣體分子在固體表面形成吸
附。吸附作用主要與下列因素有關:
①固體表面積越大,表面狀況越粗糙,其吸附能力越強,特別
是帶有大量細孔或粉狀的材料具有很高的吸附能力。如活性碳、硅
膠、活性氧化鋁、分子篩、五氧化二磷等;
②吸附力隨氣體分子與固體表面距離增加而迅速減小,因此,
一般吸附層僅為一單分子層。當溫度低于氣體悔界溫度時,會出現
吸附著多層氣體分子組成的氣體薄膜。此外,具有大量微孔的材料
在低壓強下也能產生多分子層吸附;
③在溫度不變以及壓強較低時,吸附作用隨壓強的升高而增大
,當壓強增至一定值時,固體的吸附性能趨于飽和;
④在壓強不變時,溫度越低吸附量越大;
⑤氣體的沸點越低吸附量越;
⑥在溫度一定時,低壓強下的吸附時間與壓強成反比。
(2)吸收。氣體分子滲入固體內部形成固溶體或產生化學反應
形成新的固態化合物,這種現象稱為吸收現象。吸收也與氣體壓強
和溫度有關,但是,它不像吸附現象那樣有著普遍的規律性。