Рост кристаллов кинетика

Известно, что кристаллизация из растворов включает в себя две основные стадии образование кристаллических зародышей и их дальнейший рост, взаимодействие между собой и с маточным раство-,ром. Соответственно, кинетика кристаллизации характеризуется двумя величинами скоростью образования зародышей и скоростью роста кристаллов. В зависимости от свойств веществ, условий проведения процесса и требований к конечному продукту обе или одна из этих стадий могут оказаться лимитирующими. [c.145]

Одной из основных задач, решаемых при расчете кристаллизаторов, является кинетика процесса кристаллизации, который включает в себя следующие стадии создания пересыщения, образования зародышей и роста кристаллов. Кинетика также зависит от перекристаллизации осадка, коалесценции и дробления кристаллов в результате столкновений между собой и со стенками аппарата. На кинетику массовой кристаллизации существенно влияют температура, степень пересыщения раствора, перемешивание, наличие примесей, физико-химические свойства раствора, конструкция аппарата и т. д. Важное значение имеет также описание условий равновесия между сосуществующими фазами [твердое вещество - жидкость, твердое вещество - газ (пар)]. На основании условий фазового равновесия в первом приближении возможен выбор необходимого растворителя для процесса кристаллизации, а также перекристаллизации. [c.25]

Для малых систем (число узлов 10 — 10 ) система ур-ний относительно ф-ции Р(д,х) м. б. решена численно методом Монте-Карло. Этап релаксации системы к равновесному состоянию позволяет рассмотреть разл. переходные процессы при исследовании кинетики фазовых превращений, роста кристаллов, кинетики поверхностных р-ций и т.д. и определить их динамич. характеристики, в т.ч. и коэф. переноса. [c.420]

В гл. 2 нами были рассмотрены ростовые равновесия. В настоящей главе мы рассмотрим скорость, с которой происходит рост кристаллов. Кинетика изучает скорость процесса или реакции, в том числе все влияющие на нее факторы, в тесной связи с путями реакции, или ее механизмом ). Химическая реакция и процесс роста кристалла состоят из нескольких стадий. Если скорость одной из них гораздо меньше скорости других, то такая лимитирующая стадия и определит полную скорость процесса. Если же скорости нескольких стадий почти одинаковы, то результирующая скорость процесса определяется всеми ими. Такая реакция называется последовательной. Лимитирующая стадия и механизм кристаллизации зависят от условий в процессе выращивания и от способа кристаллизации. [c.94]

Дан обзор исследований по кристаллизации из растворов и рассмотрены проблемы, стоящие перед исследователями, работающими в этой области. В частности, рассмотрено изучение стабильности и свойств пересыщенных растворов, закономерностей фазообразования роста кристаллов, кинетики кристаллизации, сокристаллизации примесей в неравновесных условиях и влияние примесей на форму и физические свойства кристаллических осадков. Библ. — 41 назв. [c.95]

На рис. 7.3 показаны кривые кинетики роста кристаллов аммиачной селитры в акустическом поле, рассчитанные по уравнениям (7.4), Г7.6) и (7.8). В расчетах приняты частоты 15, 20. 35 и 45 кГц, Н = 10-< см, й, = 1,85-10- см, 2=5,8-10-3 см, Р=3-10- см /с, Дс = 7,8-10 г/смЗ у = 10 2 см /с, р = 1,725 г/смЗ. Интенсивность ультразвука принята 3 Вт/см , что соответствует колебательной скорости 45 см/с. [c.150]

Рис. 7.3. Кинетика роста кристаллов в акустическом поле

Прямые методы определения скорости роста кристаллов характеризуются непосредственным измерением масс (размеров) кристаллов в процессе их роста. Эти методы применяются при исследовании кинетики роста отдельных закрепленных [84—88] или свободных [84, 89] кристаллов. [c.289]

К прямым методам исследования кинетики следует отнести и метод, предложенный в [90]. Авторы работы исследовали кинетику роста кристаллов сахарозы в ячейке (рис. 3.13, д), которая представляет собой термостатированный цилиндр со стеклянными, герметично собранными дном и крышкой. Ячейка заполнялась пересыщенным раствором так, чтобы в ней не оставался воздух, после чего в нее опускался предварительно измеренный кристалл. Когда кристалл, осаждаясь в процессе роста, достигал дна ячейки, он фотографировался, ячейка переворачивалась и процесс ро- [c.290]

Опишем методику экспериментального исследования кинетики роста кристалла в ячейке-трубе [92]. Данные об изменении скорости осаждения кристалла в процессе его роста или растворения содержат информацию о кинетике исследуемого процесса. Но саму кинетику изменения массы частиц конкретного вещества определяют условия проведения процесса. Поэтому для проведения кинетических исследований необходим аппарат, в каждой точке объема которого в любой момент времени известна концентрация раствора и его температура. Кроме того, аппарат должен допускать возможность измерения скорости движения исследуемого кристалла. [c.292]

Рис. 3.15. Информационная схема автоматизированной системы исследования кинетики роста кристаллов

Кинетику формирования дисперсной фазы можно характеризовать через скорость роста кристаллов. Скорость роста кристаллов К, т.е. количество выкристаллизовавшегося в единицу времени вещества, определяется уравнением/17/ [c.49]

Нормальный рост граней кристалла чрезвычайно чувствителен к возникновению диффузионной кинетики. Нарушение питания катионами активных участков кристаллизации вызывает изменение роста слоев, появление новых зародышей и усиленный рост кристаллов в направлении градиента концентрации. [c.94]

Теория дислокаций впервые позволила объяснить (помимо пластичности) такие явления, как рост кристаллов и их испарение, кинетику различных процессов в твердых телах и др. Мы вернемся в этому вопросу в гл. ХУП. [c.281]

Поскольку структура приповерхностных водных слоев меняется в зависимости от температуры, то подвижность ионов, а следовательно, и скорость роста кристаллов (или аморфных новообразований) при температурах структурных перестроек должна иметь максимум. Разогрев вяжущей системы при гидратации сказывается на структурных особенностях граничных водных слоев и, поэтому, на кинетике гидратообразования. [c.86]

Если на первых этапах развития теория твердого тела занималась исключительно идеальными, совершенными кристаллами, структура которых не имеет каких-либо нарушений, то в настоящее время, наряду с такими кристаллами, интенсивно изучаются также неидеальные твердые тела, имеющие в своей структуре несовершенства (дефекты, дислокации). Изучение несовершенств структуры необходимо для объяснения явлений переноса в твердых телах (электрическая проводимость, теплопроводность, диффузия), а также в связи с проблемами прочности кристаллов, кинетики их роста и др. [c.172]

Механизм и кинетика кристаллизации из газовой фазы принципиально не отличаются от таковых при кристаллизации из растворов или расплавов. Зарождение и рост кристаллов в газе происходит по тем же законам, что и в жидкости (см. выше). Как и в любом случае кристаллизации, для конденсации газа в твердую фазу он должен быть пересыщенным. [c.263]

Кинетика и механизм роста кристаллов. Скорость роста кристалла определяется линейным перемещением растущей грани кристалла параллельно самой себе в единицу времени [c.58]

Кинетика и механизм диффузионных процессов представляют огромный интерес для полупроводниковой электроники, техники квантовых оптических генераторов, процессов изготовления микроминиатюрных устройств, твердых и пленочных схем. Изготовление активных элементов полупроводниковых схем и р—/г-переходов (см. гл. IX) основано на диффузии легирующих примесей в полупроводниковый монокристалл из газа или расплава. Этот процесс сводится к налета-нию молекул (атомов) из газовой фазы и к диффузии их внутрь кристалла. Второй процесс медленнее первого. А так как диффузия примесей протекает по уравнениям первого порядка, то весь процесс псевдо-мономолекулярный. Таков же характер процесса травления полупроводника, если диффузионная стадия самая медленная. В этих случаях особую роль играет закон анизотропии кристаллов (см. гл. IV), так как диффузия в кристаллах идет с разной скоростью в разных направлениях. Скорость роста кристаллов, скорость окисления кислородом, скорость травления зависят от того, какая грань подвергается воздействию. Например, доказано 178], что различные грани кристаллов вольфрама обладают разной активностью по отношению [c.49]

Известно, что рост кристаллов тесно связан с винтовыми дислокациями. Однако, исследования кинетики испарения кристалла путем удаления спиральных слоев, высота которых соответствовала вектору Бюргерса порядка 2-10 см [41], показали, что можно пренебречь влиянием энергии деформации решетки в точке выхода на поверхность винтовой дислокации на скорость испарения. Авторы работы [41 ] считают, что расстояние между ступенями, порожденными винтовой дислокацией, быстро растет, достигая такой же величины, как и в случае, когда единственным источником моноатомных ступеней является край кристалла. Поэтому на таких дислокациях ямки травления не образуются. [c.49]

Известны многочисленные попытки описать кинетику собственно кристаллизации на основе молекулярно-кинетических представлений о послойном отложении слоев кристаллизующегося вещества на растущих гранях кристалла [11, 12]. Однако количественные расчеты скорости роста кристаллов затруднены отсутствием численных значений энергетических величин на молекулярно-кристаллическом уровне. [c.139]

Кинетика роста кристаллов, как и скорость образования зародышей, зависит от большого количества внешних факторов. [c.139]

При анализе массовой кристаллизации кинетические характеристики процесса — скорость роста линейного размера кристаллов к и скорость образования зародышей / — полагаются известными как некоторые функциональные зависимости от определяющих параметров. Так, скорость роста в общем случае считается зависящей от пересыщения раствора и размера кристалла dr/dx = Я(со, г), а скорость образования зародышей — от пересыщения раствора /(ш). Обычно зависимость X от а обусловливается скоростью процесса собственно кристаллизации на гранях кристалла, а зависимость скорости роста от размера кристалла следует из характера сопротивления диффузионному переносу вещества от раствора к поверхности. Интенсивность перемешивания раствора и некоторые другие факторы, влияющие на кинетику образования и роста кристаллов, считаются неизменными. [c.141]

Для физико-химических исследований процессов испарения и роста кристаллов, кинетики и термодинамики поверхностных реакций, а также для изучения пространственного и энергетического распределения молекулярных потоков с исследуемых поверхностей СКВ Аналитического приборостроения АН СССР совместно с Институтом кристаллографии АН СССР разработало масс-спектрометр МС-1303 (рис. III.18). Масс-спектрометр МС-1303 имеет такие же анализатор и системы регистрации ионных токов, что и прибор МС-1301, однако существенно отличается от него конструкцией ионообразующего узла и испарителей. Источником молекулярного пучка служит открытая поверхность исследуемого вещества (площадью 2 мм ), помещенного в испаритель, который можно нагревать до 2750 К. Испаритель можно поворачивать относительно направления на источник ионов на 90°, что позволяет изучать диаграммы направленности молеку.чярного потока. [c.78]

Характер осадка и условия его формирования во времени ири постоянной силе тока (или ири заданном потенциале) зависят не только от природы металла, но и от состава раствора и присутствующих в нем примесей. Примеси поверхностно-активных веществ, а также различных окислителей (например, растворенного кислорода) влияют на кинетику электровыделения металлов. В зависи-мостн от степени чистоты раствора и 1 рнроды примесей могут меняться характер роста кристаллов, число центров кристаллизации, возникаюнщх за единицу времени на единице поверхности катода, значение поляризации ири данно] г илотности тока, характер ее [c.455]

Первый путь состоит в том, что при выводе уравнений движения многофазной многокомпонентной среды типа (1.66) наряду с пространственными координатами х , х , з и временем Ь вводится еще одна независимая переменная — характерный размер включений или объем частицы V. Все зависимые переменные модели становятся функциями пяти аргументов х , х , х , I, V, а система уравнений движения дисперсной смеси типа (1.66) дополняется еще одним уравнением баланса относительно многомерной плотности распределения частиц по названным координатам р (х , а , I, у). Несмотря на некоторое усложнение математической модели, такой подход иногда (например, когда включения представляют твердые частицы) приводит к эффективному решению задачи. Примером может служить описание процессов массовой кристаллизации с учетом многофазности среды, фазовых превращений, кинетики роста кристаллов и зародышеобразова-нйя, распределения частиц по размерам и эффектов механического взаимодействия между ними [4]. [c.136]

Дислокационная теория росаа кристаллов из растворов [59]. Модель предыдущего раздела основана на предположении о том, что полную скорость диффузии определяет поверхностная диффузия модель удовлетворительным образом описывает кинетику роста кристаллов из газовой фазы в случае, когда градиент концентрации в объемной фазе можно считать пренебрежимо малым по сравнению с разностью концентрации в непосредственной близости от кристалла и равновесной концентрации. В случае, когда градиент концентрации в объемной фазе велик, процессом, определяющим полную скорость диффузии, является объемная диффузия. Этот случай, как правило, приходится рассматривать при кристаллизации из растворов (или из газовой фазы в присутствии инертного газа) [60]. [c.272]

Установка для исследования кинетики роста и растворения кристаллов, включающая в себя ячейку-трубу, представлена на рис. 3.14. Установка состоит из термостатированной трубчатой ячейки, снабженной щлюзом для вывода частиц. По высоте ячейки через фиксированные расстояния установлены электронно-оптические преобразователи (ЭОП), представляющие собой блок из источников света и фотоприемника, снабженного щелевой диафрагмой. Фотоприемник выполнен на основе фотоэлектронного умножителя ФЭУ-74. Ячейка-труба с ЭОП представляет собой источник информации ИИ-1 в автоматизированной системе исследования кинетики роста кристаллов (рис. 3.15). Принцип действия ЭОП основан на прерывании светового потока, проходящего через щелевую диафрагму на фотоприемник, движущейся частицей. Сигнал с фотоприемника поступает на устройство первичной обработ- [c.293]

После проведения экспериментального исследования кинетики кристаллизации аллюмоаммонийных квасцов можно было сделать выводы 1) с увеличением времени пребывания кристалла в аппарате размер его увеличивается 2) во всех экспериментах с увеличением числа оборотов средний размер кристаллов увеличивается, что свидетельствует о росте кристалла, происходящем в диффузионной области 3) во всех экспериментах с меньшей скоростью охлаждения (расходом охлаждающей воды) функция распределения кристаллов по размерам двугорбая, что свидетельствует о наличии вторичного зародышеобразования. Из рассмотрения кристаллов квасцов под микроскопом МБИ следовало, что они не дробятся и не агрегируют. Наличие не очень сильного второго горба в функции распределения и отсутствие явлений явного дробления свидетельствует в пользу гипотезы вторичного зародышеобразования путем истирания кристаллов несущей фазы 4) почти во всех экспериментах с большей скоростью охлаждения функция распределения с одним горбом . Причина отсутствия второго горба в следующем а) мелкие кристаллы более устойчивы к истиранию (критерий Вебера мал), б) быстрое снятие пересыщения в начальные моменты свидетельствует о том, что пересыщения недостаточно для роста вторичных центров (частицы не растут). Увеличение данного микроскопа недостаточно для фиксирования этих вторичных центров. [c.313]

Обработкой экспериментальных данных по кинетике процессов найдены константы реакций синтеза и разложения пантогама, получены уравнения скоростей образования и роста кристаллов. [c.163]

Рекристаллизация твердых тел как с изменением химического состава кристаллов, так и с сохранением его заключается в образовании одних зерен тела за счет других и протекает особенно интенсивно в пластически деформированных телах (например, катализаторы, получаемые смешением Компонентов с введением связующих добавок). Внешне рекристаллизация проявляется в изменении размеров и количества кристаллов. Движущей силой этого процесса считают уменьшение термодинамического потенциала катализатора в результате снижения суммарной поверхности границ кежду зернами или снятие искажений и напряжений в кристаллической решетке [5, 6]. Кинетика рекристаллизации характеризуется скоростью зарождения центров и линейной скоростью роста новых кристаллов. Значения этих величин зависят в первую очередь от чистоты твердого тела, степени его деформации и размера зерен [7—14]. Установлено, что чистые вещества рекристаллизуются особенно интейсивно. Малые количества примесей (иногда < 0,01 %) могут уменьшать скорость рекристаллизации на несколько порядков [5, 7—10]. Влияние температуры на скорость зарождения и роста кристаллов при определенной степени деформации катализатора приближенно выражается уравнением Аррениуса. [c.59]

На основе диф зионной теории роста кристаллов рассяютрена кинетика кристаллизации парафиновых углеводородов при охлаждении парафинового дистиллята. Рост кристаллов парафина по длине кристаллизатора описывался системой дифференциальных уравнений, которая имела аналитическое решение. Значения отдельных параметров процесса определены исходя из свойств парафинового дистиллята и парафина применительно к проиышленноцу кристаллизатору. Расчеты по заданной программе выполнялись на ЭВИ "иинск-22". Установлены закономерности изменения по длине кристаллизатора толщины диффузионного слоя, поверхности кристаллов парафинов, коэффициента массообмена, пересыщения. Показано, что скорость роста существен- [c.151]

Скорость роста идеально гладкой грани пропорциональна частоте появления на ней двумерных зародышей. Этот этап является весьма чувствительным к пересыщению, и вероятность образования нового слоя при пересыщениях ниже 25—50% совсем ничтожна. Дальнейшее разрастание слоя происходит быстро и от пересыщения не зависит. Однако в реальных кристаллах рост кристалличеекой поверхности становится непрерывным и осуществляется при ма/гых пересыщениях порядка 1 % и ниже. Это противоречие между теорией и практикой объясняет так называемая дислокационная теория. В настоящее время эти представления о механизме и кинетике роста кристаллов из пара являются общепринятыми. Согласно дислокационной теории винтовые дислокации, всегда присутствующие в реальном кристалле и выходящие на растущую поверхность, обеспечивают наличие готовых ступенек. Частицы, адсорбировапные поверхностью, свободно по ней перемещаются и, наконец, присоединяются к имеющемуся дислокационному выступу — ступеньке. В процессе кристаллизации ступеньки не зарастают, а сохраняются в новых слоях. Поэтому вся кинетика роста определяется движением ступенек и нет необходимости в появлении новых двумерных зародышей. При таком механизме роста полностью заполненных плоскостей нет, присоединение частиц происходит по спирали. -Для образцов с достаточно ( свершенной структурой плотность дислокаций, выходящих на поверхность, достигает 10 Поэтому рост такой поверхности происходит во многих точках одновременно и микрорельеф ее оказывается не гладким, а шероховатым. [c.60]

Кинетика и механизм диффузионных процессов представляют огромный интерес для полупроводниковой электроники, техники квантовых оптических генераторов, процессов изготовления микроминиатюрных устройств, твердых и пленочных схем. Изготовление активных элементов, полупроводниковых схем п р— -переходов основано на диффузии легирующих примесей в полупроводниковый монокристалл из газа или расплава. Этот процесс сводится к налетанию молекул (атомов) из газовой фазьг и к диффузии их внутрь кристалла. Второй процесс медленнее первого. А так как диффузия примесей протекает по уравнениям первого порядка, то весь процесс псевдо-мономолекулярный. Таков же характер процесса травления полупроводника, если диффузионная стадия самая медленная. В этих случаях особую роль играет закош анизотропии кристалов, так как диффузия в кристаллах идет с разной скоростью в разных направлениях. Скорость роста кристаллов, скорость окисления кислородом,, скорость травления зависят от того, какая грань подвергается воздействию. Например, доказано, что различные грани кристаллов вольфрама обладают неодинаковой активностью по отношению к кислороду и разной способностью эмитировать электроны при нагревании между этими свойствами наблюдается коррелятивная зависи.мость. Медь быстрее всего окисляется в направлениях, перпендикулярных граням кубических кристаллов. Обнаружено,, что внутреннее строение пленки СигО определенным образом ориентировано по отношению к поверхности кристаллов меди, что называется явлением эпитаксии. [c.61]

В идеальной инертной срёде алмаз начинает быстро графити-зироваться лишь с 1600 С [1]. При наличии даже самых незначительных следов кислорода графитизация начинается при температуре около 1000 С. Именно это каталитическое действие кислорода вызвало такую неопределенность в литературе. В синтетическом алмазе на графитизацию оказывают большое влияние еще и следы металла-растворителя, захватываемые ири росте кристаллов. Причем тип металлических включений играет огромную роль в оценке температурного влияния. Отсутствие Данных по кинетике графити-зации синтетических алмазов стимулировало, настоящую работу. [c.110]

Химическое строение полимера, его конфигурация, молекулярная масса оказывают существенное влияние на процесс кристаллизации, в частности на кинетику зародышеобразования и роста кристаллов. Повышение энергии когезии полимера приво-дит к уменьшению энергии зародышеобразования и к увеличению энергии роста кристалла. Определяющее влияние оказывает второй фактор, в результате чего общая скорость кристаллизации снижается. В качестве примера рассмотрим гибкие по 1имеры [c.276]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология