Поверхностная структура и химические связи в твердых телах

(Duke C.B. Surface structure and bonding. – V Materials science end ingeniring, 1976, vol. nike air force 1 25, pp 13 – 17, №1) Статья представляет краткий обзор современного уровня: атомной геометрии поверхностей твердого тела и взаимосвязи поверхностных структур с природой химических связей вблизи этих поверхностей. Недостатки наших знаний по этим вопросам характеризуются пробелами, загадками и тайнами. Открытие тайн приносит сюрпризы. Canada Goose Westmount Вслед за изложением основных понятий и фактов будут рассмотрены по очереди границы между моноккристаллом и вакуумом, между технологичесскими материалами и газами и между двумя различными твердыми телами. nike air max 97 В наиболее общем определении поверхности это области быстрого изменения атомной и электронной плотности, которое происходит вблизи границы между двумя соприкасающимися объемами системами. nike flyknit В современных исследованиях по физике поверхностей, основное внимание сконцентрировано на «поверхностях», в отличие от «границ раздела», т.е. эти исследования ограничиваются границами раздела между твердым телом ( или жидкостью ) и газом малой плотности, обычно, сверхвысоким вакуумом ( р ~ 10-8 Па или 10 -13 атм ). При таких давлениях, если каждая соударяющаяся с поверхностью частица газа остается на ней (единичная вероятность прилипания), то для покрытия исходно чистой поверхности монослоем частиц газа потребовалось бы несколько часов. canada goose shelburne nike air max thea soldes Возможно, главная причина исследований таких поверхностей раздела твердое тело – «вакуум» состоит в недавно появившейся технической возможности :таких работ. В течение последнего десятилетия множество спектроскопических методов элекронного и ионного рассеяния, атакже эмиссии было разработано именно для этой цели [1- 6]. Эти методы позволяют исследовать статические свойства поверхностей, т.е. их атомный состав и геометрию, а также и возбуждения в области поверхности, как атомные (например, поверхностная диффузия, колебания), так и электронные (поверхностные плазменные колебания )[1, 2, 5]. В результате, объединяя несколько методов для исследования отдельного образца, можно получить почти полное описание структуры и свойств конкретных простых поверхностей. Равновесные структуры твердого тела включают монокристаллические, поликристаллические и полимерные формы отдельных веществ. Soldes Adidas Кроме того, совре-менная технология материалов позволяет получать кинетически стабильные неравновесные ( обычно неупорядоченные или стеклообразные ) формы твердого тела в геометрии малых частиц и тонких пленок [6]. Хотя детали природы сил сцепления в некоторых, более экзотических формах конденсированного вещества могут, быть неясными, в монокристаллической форме сцепление имеет, : преимущественно, металлический, ковалентный, ионный, молекулярный или водородносвязный характер. В настоящее время исследования поверхностей в сверхвысоком вакууме проводятся, преимущественно, на плотно или почти плотноупакованных граянях металлических монокристаллов [1- 5], а также на аналогичных гранях ковалентных и частично — ионных полупроводников. Учитывая современный интерес к монокристаллическим поверхностям и экспериментальные возможности определения состава, атомной геометрии и электронной структуры таких поверхностей, целесообразно начать с выяснения степени изученности поверхностной структуры. Чаще всего структурный анализ проводился гранях чистых металлов с низкими индексами. Несмотря на предположительно доминирующую роль в кинетике поверхностных реакций, термодинамике роста кристаллов, устойчивости, адсорбции и испарения, электронной поверхностей полупроводников и изоляторов структуры поверхностных дефектов, о них известно мало. Определение структуры полупроводников и изоляторов, хотя и находятся в зачаточном состоянии, показывают, что существуют серьезные различия между поверхностными и объемными структурами и связями в ковалентных и ионных веществах

Изменения состояния и механо-химические реакции в процессе измельчения твердых тел.
Введение

Известно, что механическая обработка минералов вызывает изменения в состоянии твердых веществ [1 – 23]. К механической обработке относятся дробление, измельчение, резание, шлифовка, металлообработка, сверление и т.д. При этом могут возникать следующие явления: Измельчение, включает все процессы сопровождающие механизм разрушения твердых тел: сокращение размеров, способствующее увеличению удельной поверхности и раскрытию, содержащихся в породе минералов. Разнообразные физические и физико-химические аспекты сухого и мокрого измельчения хорошо известны. Операции измельчения часто используются в лабораториях для определения физических и химических свойств исследуемых образцов. При этом обнаружено непосредственное влияние процесса измельчения материалов (сухого или мокрого), на изменения этих свойств. chaussure de tennis asics nike air huarache pas cher Сокращение размеров частиц — это активный механический процесс, реализуемый путем воздействия комбинации ударных, сжимающих и истирающих нагрузок, а также тепловой, звуковой и кинетической энергии производят, в результате которого происходят кроме разрушении частиц дополнительные изменения в состоянии вещества. Как утверждают Роуз и Салливен, энергияподводимая к частице в процессе измельчения, расходуется на: — упругую деформацию; — пластическую деформацию; — сдвиг или скольжение кристаллографических плоскостей; — скручивание и, возможно, другие перестройки кристаллической решетки внутри минерала, а также увеличение поверхностной энергии частицы. air max 90 homme Интересно отметить, тот факт, что Френсис Бэкон более 300 лет тому назад уже говорил о четырех способах обработки материалов, которые, в сущности, и до сих пор стоят в ряду важнейших процессов при приготовлении активных веществ. Один из этих способов — измельчение. Годэн был первым, кто указал, что разрушение частицы должно рассматриваться, как химическая реакция, поскольку сокращение размеров частиц сопровождается нарушением химических связей (ковалентных или электровалентных) в процессе образования новых поверхностей. louboutin pas cher В этой связи Томашов рассматривает энергию разрушения механически напряженных химических связей. nike air presto Практические аспекты механо-химии охватывают широкий круг вопросов, относящихся к строительной, горнорудной, сельскохозяйственной промышленностей, а также медицины. Механо–химические процессы находят применение в таких технологиях как: -интенсификация процессов растворения и выщелачивания; -повышение степени разложения и синтеза; -активация катализаторов; -создание веществ с новыми свойствами; -контроль свойств минералов в рудоподготовительных и химических процессах; — совершенствование таких технологических процессов, как обжиг рудных и нерудных минералов и т.п. Исчерпывающее изучение результатов процессов измельчения материаловтребует одновременного использования нескольких методов. Для определения доли механо-химических изменений в общей массе структурных модификаций материалов, для нахождения связей между интенсивностью этих изменений и механическими параметрами процессов измельчения, а также для изучения механо- химических реакций, происходящих в твердом состоянии веществ, могут быть использованы следующие методы: — рентгено-диффракционный анализ — для определения количественных и качествеиных изменений в кристаллическом состоянии, и, таким образом, для изучения кинетики полиморфных переходов и образования новых продуктов. — рентгеновский флюоресцентный метод, для химического анализа по- верхностей; — дифференциальный термический анализ, для изучения изменений тем-пературы разложения карбонатов, высвобождения связанной воды в гидратах и т.п.;

  • термогравиметричеокий анализ, для определения потерь СО 2 при разложении карбонатов, и для обнаружения реакций в твердом состоянии;
  • химический анализ для определения состава продуктов измельчения; — измерения плотности для прослеживания полиморфных переходов;

-металлографический анализ для проследования изменений свойств материалов; — метод магнитного баланса, или магнетогидростатический метод изучения изменений магнитных свойств материалов связанных с процессом измельчения, а также для прослеживания таких трансформаций, как переход -Fe2 O3 в — спектроскопия по Мессбауэру, для прослеживания изменений в решеткее на атомном уровне, реакций в твердом состоянии и т.д.;

  • визуальный контроль химических реакций и физических изменений путем наблюдения за изменением цвета вещества;
  • электронная микроскопия, для наблюдения за новыми кристалличес кими структурами, за ростом ядер, за морфологией кристаллов, дислокациями, трещинами и другими их пороками;
  • инфракрасная абсорбционная спектроскопия, для изучения прототропии (миграция атома водорода) в минералах и кристаллах;
  • электронное микрозондирование для определения композиции мате — риалов и типа распределения соответствующих элементов на поверхностях раздела;
  • электронная спектроскопия сверленых отверстий, для определения композиций на поверхностях разрушения минералов.

    Известно, что механическая обработка минералов вызывает изменение в состоянии твердых веществ [1- 23]. ugg noir pas cher К механической обработке относятся: дробление, измельчение, резание, шлифовка сверление и т. д. При этом могут возникать следующие явления: — сокращение размеров, при которых твердые частицы разделяются на более мелкие фрагменты увеличение удельной поверхности и раскрытие заключенных в породе минералов; — изменение формы частиц, создание новых систем трещин, снятие остаточных напряжений, изменение плотности размещения дислокаций и изменение механических свойств [120]; — активация поверхности, включая образование реакционно-способных поверхностей и увеличение каталической активности поверхности твердой фазы [24 – 35, 198]; — полиморфная трансформация – изменение кристаллографической структуры из одной полиморфной фазы в другую, декристаллизация и аморфизация [36-70, 217 – 218]; механо-химические реакции, включая химические изменения на поверхности или внутри, образование новых соединений, высвобождение газообразной фазы, ускорение реакций с окружающими веществами и твердыми растворами [71-95, 161-162] .

Потребности в более тонком измельчении в результате создания новых процессов и продуктов в химической. горнорудной, лакокрасочной, керамической, металлургической областях производства.

Добавить комментарий