Возникновение новых фаз

Возникновение новых фаз. Рассматривая кинетику гетерогенных процессов, мы до снх пор предполагали (хотя и не оговаривали этого), что между взаимодействующими фазами имеется поверхность раздела и что не происходит образования никакой новой фазы, В действительности так и бывает во многих практически встречающихся процессах, например при испарении жидкости или твердого вещества с поверхности, при кристаллизации растворенного вещества из насыщенного раствора на имеющихся уже кристаллах этого вещества, при конденсации пара на поверхности данной жидкости или твердого вещества. [c.489]

На процесс м1щеллообразования в водных растворах существенно влияет структура воды, которая способствует выталкиванию углеводородных радикалов из раствора одновременно частично разрущается структура воды. Благодаря дифильному строению молекул ПАВ углеводородные радикалы, взаимодействующие между собой в мицеллах, экранируются полярными гидрофильными группами. Поэтому происходит самопроизвольное мицеллообразование с минимальным поверхностным натяжением на границе раздела мицелла—вода, сопровождающееся умень-и]ением энергии Гиббса системы. Эффектом экранирования объясняется уменьщение энтальпии в процессе мицеллообразования. Взаимодействие отдельных частей молекулы ПАВ в молекулярном растворе с растворителем характеризуется различным изменением энтальпии лиофильная часть взаимодействует с выделением теплоты, лиофобная — с поглощением теплоты. Именно поэтому энтальпия растворения ПАВ имеет небольшие положительные илн отрицательные значения (чаще всего для водных растворов она положительна). В мицеллярном растворе экранирование лнофоб-ных групп приводит к уменьшению поглощения теплоты, т. е. н снижению энтальпии системы по отношению к энтальпии образования истинного раствора. Так как мицеллообразование является процессом возникновения новой фазы, то его можно сравнить с расслоением системы, т. е. с процессом ее упорядочения. Для таких процессов характерно уменьшение энтропии. Таким образом, самопроизвольное мицеллообразование по сравнению с образованием молекулярного раствора обусловлено уменьшением энтальпии [см. уравнение (УГ25)]. [c.297]

Рис. 167. Изменение скорости процесса при возникновении новой фазы.

Поверхность раздела фаз. Процесс возникновения новой фазы, например при конденсации пара, замерзании жидкости или осаждении растворенного вещества из раствора, можно представить следующим образом. Сначала молекулы образуют небольшие скопления (кластеры), насчитывающие от 2 до 100 молекул, которые постепенно растут и превращаются в более или менее крупные капельки или кристаллики. Этот процесс за счет их роста или коалесценции продолжается до тех пор, пока они не становятся видимыми невооруженным глазом. Кластеры, именуемые в зависимости от размеров зародышами или ядрами, являются предшественниками образования новой фазы. [c.191]

В возникновении новых фаз важную роль играют изменения свойств системы, вызванные большим развитием поверхности и связанным с этим пересыщением. Метастабильными системами яв- [c.34]

Скорость процессов, связанных с возникновением новой фазы, сильно снижается и при понижении температуры. Так, при достаточном переохлаждении скорость кристаллизации может быть уменьшена практически до нулевой этим путем некоторые жидкости переводят в стеклообразное состояние. [c.491]

Как следует нз уравнения (9) работа образования критического зародыша обратно пропорциональна A , что требует заметного пересыщения в исходной гомогенной системе для возникновения новой фазы. Однако в конкретных условиях обр -зование новой фазы наблюдается при относительно невысоких пересыщениях, что связано с наличием подходящих поверхностей посторонних включений, стенок реакционных сосудов, обеспечивающих протекание процесса по гетерогенному механизму. [c.86]

Дальнейшее увеличение концентрации ПАВ с большой поверх-постной активностью (выше растворимости) может привести к появлению мицелл в растворе и на межфазной поверхности, что равнозначно возникновению новой фазы (механизм образования мицелл ПАВ рассматривается в разд. VI.Б, посвященном растворам коллоидных ПАВ). Поэтому закономерность изменения величины адсорбции с увеличением концентрации ПАВ меняется. [c.158]

Критическая точка аналогична точкам ФП 2 рода в критической точке фазовый переход происходит в масштабах всей системы, а свойсгва флуктуационно возникающей новой фазы бесконечно мало отличаются от свойств исходной фазы. Поэтому возникновение новой фазы не связано с поверхностной энергией, т е. исключается переохлаждение (перегрев), что характерно для ФП 2-го рода. Как вблизи ФП 2-го рода, вблизи критической точки наблюдается ряд особенностей в поведении физических свойств, обусловленных аномальным ростом флуктуаций. [c.21]

Протекание многих электродных процессов сопровождается возникновением новой фазы на поверхности электрода. Электродные процессы с образованием новой фазы чрезвычайно многообразны и имеют большое прикладное значение. К таким процессам относят реакции, сопровождающиеся выделением газообразных продуктов, катодное осаждение металлов и анодное образование малорастворимых оксидов, гидроксидов или солей металлов. [c.313]

При построении количественной теории образования трехмерных и двумерных зародышей в процессе электрокристаллизации металлов исходят из представлений о механизме возникновения новой фазы из пересыщенных раствора или пара, согласно которым работа образова- [c.313]

При построении количественной теории образования трехмерных и двумерных зародышей в процессе электрокристаллизации металлов М. Фольмер и Т. Эрдей-Груз исходили из представлений о механизме возникновения новой фазы из пересыщенных раствора или пара, согласно которым работа образования зародыша новой фазы тем меньше, чем меньше его размеры. Однако с уменьшением размеров зародыша возрастает химический потенциал слагающего его компонента, поскольку при малых размерах зародыша относительно велико число поверхностных атомов, обладающих повышенной энергией. При образовании новой фазы в равновесных условиях химические потенциалы каждого компонента в обеих фазах должны быть равны. Для выполнения этого условия необходимо повысить химический потенциал компонента в материнской фазе, что достигается при пересыщении раствора или пара по данному компоненту. Пересыщение — главная особенность процесса образования новой фазы. Степень пересыщения и размеры элемента новой фазы, который при этом может возникнуть и служит зародышем для роста больших кристаллов или капель, оказываются взаимосвязанными. Так, при образовании капель жидкости из пересыщенного пара радиус г капли определяется соотношением Томпсона [c.328]

Диффузия, сопровождающаяся разрушением или возникновением новых фаз, называется реактивной. Простейший случай реактивной диффузии осуществляется при диффузии компонента А из насыщенного а-раствора (компонентов В и А) в фазу чистого растворенного вещества В. Растворение компонента А а-фазы в В будет сопровождаться исчезновением а-фазы. [c.273]

Состояние пересыщения довольно характерно и для растворов газов. Из-за втого при быстром изменении температуры насыщенного раствора до какой-то более высокой выделение избыточного количества растворенного газа обычно не наблюдается, либо происходит очень медленно (и преимущественно на твердых поверхностях). Причиной пересыщения, как и в случае твердых веществ, является затрудненность возникновения новой фазы. 1 [c.164]

По мере повышения давления или понижения температуры свойства разреженных газов все более отклоняются от законов идеального газа и все более отчетливо проявляют себя межмолекулярные силы, которые в конечном счете приводят к возникновению новой фазы (жидкости) и нового уровня организации. Химические реакции в газах очень разнообразны и с точки зрения кинетики особенно удобны для теоретического анализа. [c.234]

Это позволяет определить скорость возникновения новой фазы при данном переохлаждении АТ [c.185]

Теория возникновения новой фазы используется также в теории роста кристаллов. Еще Гиббс отметил, что процесс роста идеального кристалла происходит таким же образом, как и возникновение новой фазы возникновение нового слоя частиц в кристалле связано с постройкой двумерного зародыша нового слоя, для образования которого необходимо затратить энергию. [c.186]

В этом случае рост кристалла, как и возникновение новой фазы, должен наблюдаться только при значительных пересыщениях, что обычно не подтверждается на опыте. Поэтому многочисленные работы, объясняющие рост кристаллов с помощью представлений [c.186]

Таким образом, неограниченное диспергирование гетерогенной дисперсной системы переводит ее в гомогенный молекулярный раствор. Этот переход сочетает единство непрерывности и скачка, как и обратный процесс — возникновения новой фазы в гомогенной среде, т. е. происходит переход количественных изменений в качественные, характеризуемый, как известно, мерой. Мера определяется той закономерностью, которую объективно отражает наше [c.8]

В основе конденсационных методов лежат процессы возникновения новой фазы путем соединения молекул, ионов или атомов в гомогенной среде. Эти методы можно подразделить на физические и химические. [c.22]

Следовательно, зависимость доли особенных молекул, удельной поверхности 5о и поверхностной энергии (1 ) от дисперсности выражается кривой с максимумом. Неограниченное диспергирование гетерогенной дисперсной системы переводит ее в гомогенный молекулярный раствор. Этот переход сочетает единство непрерывности и скачка, как и обратный процесс,— возникновения новой фазы в гомогенной среде, т. е. происходит переход количественных изменений в качественные, характеризуемый, как известно, мерой. Мера определяется той закономерностью, которую объективно отражает наше сознание при исследовании того или иного конкретного коллоидно-химического свойства. [c.9]

Путем образования коагуляционных структур. Образование коагуляционных структур не связано с возникновением новой фазы, т. е. нарушением метастабильных состояний, и такие структуры являются как бы равновесными. Они возникают вследствие коагуляционного сцепления частиц дисперсной фазы (твердых частиц) через тонкие остаточные прослойки жидкости (дисперсионной [c.14]

Сильно разбавленный раствор полимера небольшой молекулярной массы в очень хорошем растворителе представляет собой гомогенный молекулярный раствор. С увеличением концентрации или с ухудшением растворяющей способности растворителя макромолекулы полимера или сворачиваются в относительно плотный клубок — глобулу, или образуют агрегаты из нескольких макромолекул. Оба эти процесса приводят к возникновению новой фазы, т. е. к образованию мицелл. Раствор полимера, содержащий мицеллы, приобретает свойства обычного золя. Агрегативная устойчивость такого золя обусловлена тем, что при образовании мицеллы полярные или неполярные группы полимера определенным образом ориентируются на границе макромолекула — среда, благодаря чему вокруг мицелл возникает сольватная оболочка. Этот процесс аналогичен процессу ориентации при образовании мицелл из молекул ПАВ. [c.254]

Во всех реакциях с участием твердых фаз и газов образуется тем большее число зародышей новой фазы, чем дальше от положения равновесия протекает генетический процесс. Чтобы получить активные твердые фазы, следует вести процесс в условиях, которые значительно отличаются от условий равновесия например, реакцию термической диссоциации нужно проводить при низком давлении и высокой температуре, реакцию восстановления окислов водородом,—применяя очень быстрый ток восстанавливающего газа, и т. д. Удаленность реагирующей системы от состояния равновесия можно считать мерой повышения энергии процесса возникновения новой твердой фазы. От величины этой энергии зависят скорость возникновения новой фазы твердого катализатора, размеры кристаллов, количество точек, где имеются нарушения структуры кристаллов, количество посторонних элементов в кристаллической решетке катализатора, а следовательно, и его активность. [c.833]

Для развития теории кинетики возникновения новой фазы большую роль сыграли экспериментальные и теоретические работы Там-мана, Френкеля, Данилова и др. Рассмотрим некоторые полуколи-чественные соотношения для кинетики кристаллизации жидкости. Скорость V образования кристаллического зародыша из переохлажденной (ниже температуры плавления) жидкости пропорциональна вероятности образования зародыша [c.378]

Анализируя полученное уравнение, можно видеть, что если давление пара меньше давления насыщенного пара р <. ps, то (Хж > Ц.П, и тогда AG > О, т. е. новая фаза не может образоваться самопроизвольно. При условии пересыщения р > ps Цж < fin, и тогда возникновение новой фазы зависит от поверхностной (юстав [c.99]

Установлено, что мпцеллообразованию предшествует ассоциация молекул ПАВ в димеры, тримеры и т. д. Однако наличие резких изломов в области ККМ на кривых физико-химическоо свойство — концентрация служит достаточным основанием принимать во внимание только два состояния ПАВ в растворе прн концентрациях выше ККМ, а именно мономерное и мицеллярное с определенным числом агрегации, между которыми существует термодинамическое равновесие, С ростом концентрации ПАВ в растворе концентрация мономера остается практически постоянной, а количество мицеллярной фазы растет. Эта закономерность подтверждает справедливость рассмотрения мицеллообразования как возникновения новой фазы. Одновременно появляется возможность описать мицеллообразование как хи.мическую реакцию ассоциации. [c.295]

В растворах полимеров, как и в золях, частицы (макромолекулы) находятся в тепловом движении, н поэтому понятие о гетерогенности пли гомогенности системы не может являться однозначным ирн всех условиях. В хороших растворителях молекула линейного полимера вытянута, в ней отсутствует однородное внут-ренее ядро, характерное для микрофазы. В плохих растворителях макромолекула свернута в компактную глобулу и ее можно рассматривать как частицу отдельной фазы. Такое свертывание макромолекул аналогично возникновению новых фаз. При формировании глобул происходит определенное ориентирование углеводородных цепей и полярных групп, подобное тому, как это наблюдается при образовании мицелл из молекул ПАВ. Максимальное межфазное натяжение на границе макромолекула — среда определяется, как и для всех термодинамически устойчивых коллоидных систем, уравнением Ребиндера и Щукина (VI. 32). [c.311]

Для получения промывочных жидкостей широко используются также конденсационные методы. В их основе лежат физические или химические процессы возникновения новой фазы при соединении молекул и ионов в гомогенной среде. При химической конденсации новая фаза выделяется в результате химической реакции из пересыщенного раствора. В буровой практике нашли применение разработанные в МИНХиГП им. И. М. Губкина промывочные жидкости, которые содержат конденсированную фазу, выделенную по методу или двойного обмена [c.41]

Другой подход к этому явлению основан на предположении, что мицеллообразование заключается в возникновении новой Фазы в системе вода — ПАВ. При этом мицеллы рассматривают как своеобразную фазу с предельной дисперсностью (псевдофазу), поскольку в отличие от истинного фазового разделения мицеллообразование не приводит к бесконечно большому числу молекул в агрегате (число молекул в агрегате сокращенно называют числом агрегации). Подтверждением фазовой теории мицеллообразования, которой придерживается большинство ученых, являются по крайней мере, два обстоятельства fво-первых, постоянство концентрации молекулярно растворенного ПАЙ выше ККМ и, во-вторых, наличие в области ККМ резкого излома на кривых зависимости физико-химическое свойство — концентрация. Термодинамическое рассмотрение показывает, что при больших числах агрегации (25 и больше) оба подхода равноценны. [c.405]

Проблема возникновения новой фазы имеет общее значение. Если, например, в переохлажденной жидкости возникает кристаллический зародыш, то при этом выделяется скрытая теплота плавления. Подобное выделение энергии может привести к нагреванию вещества выше температуры плавления возникшего кристалла. Это будет означать, что зародыш расплавится или вообще не возникнет. Поэтому появление кристаллического зародыша возможно только в том случае, если имеется флуктуаль-но формирующаяся группировка молекул с пониженным запасом энергии по сравнению со средним уровнем для молекул данной жидкости. [c.328]

В соответствии с уравнением (IV—18), работа образования критического зародыща обратно пропорциональна квадрату пересыщения. Поэтому для самопроизвольного возникновения новой фазы в гомогенной системе необходимо заметное пересыщение. Наблюдающееся часто образование новой фазы при весьма малом пересыщении и даже в его отсутствие связано с наличием посторонних включений, определяющих протекание процесса по гетерогенному механизму, который будет рассмотрен далее в 2.6. [c.121]

Второй, не менее важной вехой в создании схемы твердения цементов были воззрения Михаэлисд, который объяснял возникновение новых фаз и отвердевание дисперсий протеканием адсорбционных топохимических процессов и поглощением воды из гелевой структуры негидратированными зернами вяжущего. [c.35]

Возникновение новой фазы (например, конденсация пара или кристаллизации жидкости) также связано с флуктуациями. Действительно, конденсированная фаза малого объема менее устойчива по сравнению с фазой большого объема, так как обладает дополнительной свободной поверхностной энергией. При определенных условиях термодинамически возможно образование фазы большого объема, но фаза малого объема может быть термодинамически неустойчива. Между тем фаза большого объема не может возникнуть сразу, минуя стадии малых размеров. Следовательно, как это далее будет более детально рассмотрено (гл. XVIII), зародыши новой фазы могут возникнуть лишь в результате флуктуации. Рост их приведет к термодинамически устойчивой фазе. [c.375]

Образование сероуглерода носпт характер гетерогенной топохимической реакции, характерной особенностью которой является возникновение новой фазы внутри старой фазы поэтому для ее интенсификации требуется достаточная химически активная развернутая поверхность на разделе твердой и газообразной фаз. [c.113]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология