ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поверхностные пленки на твердых телах из "Краткий курс физ. химии" Остановимся теперь вкратце на явлении, которое можно рассматривать как дальнейшее развитие этих последних процессов. [c.377] Давно уже известно, что некоторые металлы, например алюминий, магний, свинец, в атмосферных условиях, взаимодействуя с кислородом воздуха, окисляются с поверхности и покрываются тонкой пленкой окиси, которая благодаря своей компактности изолирует внутренние слои металла от соприкосновения с воздухом и этим защищает металл от дальнейшего окисления. Образование окисной пленки на поверхности свойствецно почти всем металлам, включая сюда медь, никель, хром и другие металлы, считавшиеся долгое время вполне устойчивыми к таким воздействиям. Однако на этих металлах толщина образующихся пленок во много раз меньше толщины тех пленок, существование которых было установлено ранее. Эти более тонкие пленки не изменяют внешнего вида поверхности металла и не обнаруживаются глазом. На рис. 138 изображены кривые роста окисной пленки на меди при различных температурах. Они показывают, что толщина пленки сильно возрастает с повышением температуры. [c.377] Исследование процессов образования таких пленок на различных металлах показало, что толщина их в зависимости от условий колеблется в пределах от 10—15 до 200—400 А. Начиная с толщины 200—400 А, пленки уже изменяют внешний вид металла и пои дальнейщем увеличении толщины придают ему цвет, свойственный данному окислу. Очевидно, что пленки состоят не из одного слоя молекул окисла, а содержат различное и иногда значительное число их. Нужно заметить, что свойства вещества в такой поверхностной пленке могут в той или иной степени отличаться от свойств его в свободном состоянии. [c.377] Первоначальное предположение, что рост пленки всегда происходит в результате диффузии атомов кислорода в глубь металла, не подтвердилось при более глубоком изучении механизма этого процесса. Оказалось, что в ряде систем рост пленки обусловливается диффузией атомов (или, правильнее, ионов) металла к внешней поверхности образующейся пленки. [c.377] Образование окисных пленок происходит не только под действием кислорода воздуха, но и при воздействии различными окислителями в растворах и путем окисления электрическим током анодного окисления). [c.378] Пленки на поверхности металлов могут быть не только окис-ные. Например, при действии на серебро галогенами (газообразными или растворенными в органических растворителях) поверхность его покрывается пленкой соответствующего галогенида серебра свинец под действием серной кислоты покрывается пленкой нерастворимого сульфата свинца, защищающего металл от дальнейшего взаимодействия. Иногда металл заш,ищают путем покрытия его поверхности фосфатными пленками и др. [c.378] Подобные пленки могут образовываться и не только на металлах. Так, окись магния при взаимодействии с водой гидратируется и покрывается с поверхности пленкой гидрата окиси, нерастворимой в воде и изолирующей окись от дальнейшего воздействия. [c.378] Экспериментальные данные, полученные в других условиях, подтверждают, что слои жидкости, прилегающие к поверхности твердого тела, могут обладать отличительными свойствами и, следовательно, иным строением. В той или другой форме это наблюдалось для разных жидкостей. Остановимся лишь на воде, так как для нее это явление довольно хорошо изучено экспериментально. [c.379] Рассмотренные ранее процессы взаимодействия молекул воды с ионами и атомами в кристаллогидратах ( 53) показывают, что эти молекулы могут подобным же образом взаимодействовать и с ионами или атомами, содержащимися в поверхностном слое кристалла или стекла. Взаимодействие может приводить к образованию более или менее прочной донорно-акцепторной связи и водородной связи или ионо-дипольной связи, причем наряду с типичными случаями здесь возможны и переходные формы взаимодействия, когда деление соединений по характеру связи становится условным. Такое взаимодействие, связывая молекулу воды с поверхностью кристалла, вызывает преимущественную ориентацию ее относительно поверхности, способствуя образованию упорядоченного расположения молекул относительно поверхности. Рассмотренное взаимодействие может вместе с тем вызывать дополнительную поляризацию молекул воды, что повышает их способность связывать другие молекулы воды, расположенные дальше от поверхности, увеличивая полярность этих молекул, но уже в меньшей степени. Это в свою очередь усиливает связь с ними следующих молекул воды, ио еще в меньшей степени. [c.379] Вследствие искажения направления связей в дополнительно поляризованных молекулах при упорядоченном расположении их под ориентирующим действием поверхности кристалла энергетически более преимущественными могут быть структуры, отличные от структур, свойственных обычной воде и обычному льду. Fla это указывает более высокая плотность структуры рассматриваемых слоев воды. [c.379] Особенности внутреннего строения и свойств тонких слоев воды, прилегающих к твердой поверхности, и воды, находящейся в тонких капиллярах, представляет большой интерес для понимания свойств многих биологических систем, слоистых минералов, слоистых и дисперсных горных пород, коллоидных систем и др. Так, понижение температуры до 0 С. (и несколько ниже) может не вызывать перехода воды тонких слоев в обычный лед. Во-первых, потому что в условиях влияния поверхности большая устойчивость структуры льда по сравнению со структурой тонкого слоя может достигаться не при 0° С, а при более низких температурах. Во-вторых, потому, что такое изменение структуры требует разрыва существующих связей. Рассматривая подобные процессы, нельзя упускать из вида релаксационный характер их и сильное уменьшение скорости релаксации с понижением температуры. [c.379] В природных процессах все соотношения дополнительно усложняются еще тем, что вместо чистой Н2О в них участвует природная вода, содержащая различные растворенные вещества, в том числе соли и другие электролиты. [c.379] Вернуться к основной статье