Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Киселев В.Ф. -> "Основы физики поверхности твердого тела " -> 100

Основы физики поверхности твердого тела - Киселев В.Ф.

Киселев В.Ф., Козлов С.Н., Зотеев А.В. Основы физики поверхности твердого тела — М.: МГУ, 1999. — 284 c.
Скачать (прямая ссылка): osnovifizikipoverhnostitverdogotela1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 94 95 96 97 98 99 < 100 > 101 102 103 104 105 106 .. 128 >> Следующая

изменяет свои размеры из-за высокой подвижности молекул жидкости, другими
словами, величина у не зависит от малых деформаций, возникающих в
системе. В случае твердого тела из-за малой подвижности атомов структура
поверхностной фазы перестраивается даже при бесконечно малых деформациях.
В рамках линейной теории упругости характеристикой поверхности теперь
будет поверхностное напряжение о
где a,,* - компоненты тензора поверхностного напряжения, е, * -
соответствующих деформаций и 5;* - символ Кронекера. Для изотропного тела
Другими словами, поверхностное напряжение равно полусумме диагональных
членов матрицы напряжений (Sp - шпур матрицы). В соответствии с
уравнением (7.41) величина поверхностного напряжения является избыточной
свободной энергией поверхностной фазы твердого тела, отнесенная к единице
поверхности. Знак производной d y/d е,д определяет характер деформации
поверхностной фазы ds" на рис.7.2. При d y/d ?/,* < 0 часто возникают
дислокации и упругие продольные деформации.
В случае плоских поверхностей величина а зависит от кристаллографической
ориентации образца. Незначительные отклонения при расколе кристалла от
соответствующих кристаллографических направлений приводят к образованию
ступенчатой (вицинальной) поверхности, где высота ступенек имеет атомные
размеры, а террасы (рис.6.1) зависят от числа ступенек и постоянной
решетки.
Даже слабая физическая адсорбция изменяет о(у) и упругие константы
поверхности - эффект Ребиндера. Используя адсорбцию поверхностно -
активных веществ, удается существенно снизить затраты энергии при
разрушении твердых тел. С учетом деформаций уравнение адсорбции Гиббса
(7.17) примет следующий вид
Еще в 60-х годах, используя интерферометрическую методику, Йетс обнаружил
заметное обратимое расширение пористого стекла (Si02) в цикле адсорбция -
десорбция инертного газа. Еще
(7.41)
0 = y + s-L =Sp(c/ 2).
d у
(7.42)
ds
dy = -^dT-2iridpi~l(y5,* -0/*)Ле/А . (7.43)
s i iyk
226
Глава 7
большие деформации наблюдались при адсорбции воды и аммиака, причем на
начальной стадии адсорбции они соответствовали расширению, которое с
ростом заполнения сменялось сжатием. Сравнение этих экспериментов с
последующими спектроскопическими данными (п.7.3.3) показывает, что за
расширение ответственны координационные связи, а за сжатие - водородные.
Деформации резко возрастают при переходе к химической адсорбции, когда на
поверхности образуются новые химические соединения и происходит
регибридизация связей решетки (п.5.1.2). Поверхностный слой твердого тела
(ds" на рис.7.2) далеко не инертен, как предполагалось в некоторых
теоретических расчетах. Структура и физические характеристики этого
"живого" слоя изменяются как при физической, так и при химической
адсорбции. В последние годы методами ЭПР, ЯМР, комбинационного рассеяния
света, мес-сбауэровской и рентгеновской спектроскопии были
зарегистрированы заметные макроскопические изменения межплоскостных
расстояний и валентных углов при адсорбции.
7.2.4. Критерии физической и химической адсорбции. Теоретические
критерии были сформулированы в п.7.1.1. Однако ряд серьезных допущений,
сделанных при расчетах адсорбционного потенциала и термодинамических
параметров адсорбционной системы, требуют определенного пересмотра
указанных критериев на основе анализа экспериментальных данных.
Рассмотрим некоторые из принятых в литературе критериев:
1. Диапазон теплот адсорбции. Физическая адсорбция малых молекул - 4-20
мэВ, больших 80-100 мэВ; химическая адсорбция - от 1 до 100 эВ и более.
Теплота химической адсорбции, однако, может быть очень мала, если она
сопровождается диссоциацией молекулы, энергия связи которой достаточно
велика.
2. Наличие у химической адсорбции энергии активации Еа и отсутствие
таковой у физической адсорбции. Химическая адсорбция на оборванных
поверхностных связях часто протекает при Еи = 0; наоборот, при высоких
заполнениях в случае физической адсорбции возникает активационный барьер
из-за взаимодействия между адсорбированными молекулами.
3. Считается, что при физической адсорбции молекулы сохраняют свою
индивидуальность, при химической - нет. Но при таких видах химической
адсорбции, как водородная или координационная связи, индивидуальность
молекулы также сохраняется.
4. В качестве сильного критерия многие полагают, что физическая адсорбция
не влияет на электронику поверхности, в противоположность химической.
Ниже мы обсудим системы, где физическая адсорбция заряжает поверхность
(Аг на ТЮ2) и, наоборот, ти-
Взаимодействие поверхности с газами и парами
227
пичная химическая адсорбция на двукратно заполненных ПЭС не изменяет
заряд поверхности. Недавно появились исследования фотоэмиссии электронов
из серебра, в которой авторы отмечают значительное изменение электронных
свойств металла (изменение эффективных масс электронов) при адсорбции
ксенона. Физическая адсорбция также изменяет диэлектрические константы
Предыдущая << 1 .. 94 95 96 97 98 99 < 100 > 101 102 103 104 105 106 .. 128 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed