Поверхность. Фундаментальные свойства

Поверхность. Фундаментальные свойства [c.547]

Квантовохимический подход к прогнозированию гетерогенных катализаторов опирается на методы расчета электронной структуры молекул и твердых тел [7—11]. Наиболее фундаментальными свойствами твердых тел, определяющими характер хемосорбции и катализа на них, являются параметры их энергетической зонной структуры, такие, как энергия уровня Ферми, плотность состояний на границе Ферми, ширина энергетических зон и т. п. Реальная структура катализатора проявляется в деформации энергетических зон вблизи поверхности, наличие дислокационных дефектов, неупорядоченности структуры, а также в изменениях, порождаемых взаимодействием катализатора с субстратом. Все это необходимо принимать во внимание при прогнозировании катализаторов. [c.60]

Фундаментальное свойство экстракционной модели, обусловленное самой природой гидрофобных взаимодействий, заключается в том, что инкремент свободной энергии переноса углеводородного фрагмента в молекуле лиганда из воды в органический растворитель практически не зависит от природы последнего [43—47]. Это связано с тем, что главный вклад в эту величину вносит свободная энергия сольватации углеводородного фрагмента в воде. Так, например, независимо от природы органического растворителя инкремент свободной энергии переноса СНа-группы из воды в органическую фазу составляет примерно 700 кал/моль (3000 Дж/моль) [45]. Приблизительно та же величина свободной энергии характеризует адсорбцию алифатических соединений на поверхности раздела фаз вода — масло или вода — воздух, адсорбцию их из водного раствора на поверхность ртутной капли или же процесс солюбилизации органических молекул мицеллами детергентов [45]. Значение этого факта трудно переоценить, поскольку именно поэтому (пользуясь сопоставлением термодинамики гидрофобного взаимодействия белок — органический лиганд с аналогичными данными для модельных процессов) можно выявить, в принципе, специфические свойства структуры или микросреды гидрофобных полостей в белках. [c.27]

Важной характеристикой, определяющей многие фундаментальные свойства аэрозолей, является площадь поверхности образующих их частиц. Вследствие недостаточной изученности этой характеристики при описании свойств и поведения атмосферного аэрозоля обычно прибегают к упрощенному представлению считают, что частицы имеют сферическую форму, поверхность их однородна, плотность равномерна. Однако электронная микроскопия отчетливо демонстрирует их разнородность собираемые в тропосфере пробы обычно одновременно содержат сложные агрегаты (длинные цепочки и "звездочки"), иглы и волокна, многогранники и пластинки. Поверхностное распределение аэрозолей, собранных в определенном районе, часто носит полимодальный характер, отражающий различные источники и механизмы образования составляющих их частиц (рис. 4.3). [c.122]

Адсорбция газов играет самостоятельную и очень важную роль в технологии как процесс улавливания и концентрирования различных летучих веществ, как процесс очистки газов от вредных примесей, как основа ряда аналитических методов (хроматография, измерение удельной поверхности). Несмотря на многочисленные и разнообразные, в том числе прикладные, аспекты адсорбции газов [2], нас это явление и разные подходы к его описанию будут интересовать лишь в той мере, в какой это позволяет понять и описать фундаментальные свойства поверхности, главным образом, твердых веществ. В этом отношении непреходящую ценность имеет теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. [c.554]

Степень черноты е, — фундаментальное свойство поверхности представляет собой отношение лучеиспускательной способности поверхности реального тела к лучеиспускательной способности абсолютно черного тела при той же температуре, т. е. [c.86]

Наиболее фундаментальными свойствами твердых тел, определяющими характер хемосорбции и катализа на них, без сомнения, являются параметры их энергетической зонной структуры энергия уровня Ферми, плотность состояний на границе Ферми, ширина энергетических зон и т. п. Рассчитывая эти характеристики с целью прогнозирования, желательно, разумеется, учитывать реальную структуру катализаторов во-первых, искажение энергетических зон близи поверхности, во-вторых, влияние дислокаций, дефектов, а в ряде случаев неупорядоченности структуры и, в-третьих, измене- [c.24]

Подобные резкие трансформации фундаментальных свойств веществ связаны с изменением соотношения поверхностных и объемных атомов индивидуальных частиц. Поверхность самого идеального кристалла может считаться большим двухмерным или даже объемным дефектом, поверхностные атомы в общем случае находятся на более близких расстояниях друг от друга, чем атомы в объеме кристаллической решетки, и обладают повышенным запасом энергии. До определенного размера частиц доля таких атомов мала, поэтому их вкладом в общие характеристики вещества можно пренебречь. [c.169]

Природа структурных функциональных групп и их поверхностная концентрация зависят от природы носителя, его кристаллической или аморфной структуры и предыстории образца. Наличие структурных функциональных групп поверхности твердых тел является ее фундаментальным свойством, на котором базируется химия привитых поверхностных соединений (ППС). [c.15]

Использование результатов фундаментальных исследований привело к возникновению промышленного катализа. Развитие катализа также опиралось на научные достижения. Для создания высокоактивных и селективных катализаторов на основе научной теории, а не методом проб и ошибок разрабатывались теории, объясняющие катализ с помощью концепции активных центров, геометрии, поверхности металлов, их свойств и т. д. В большинстве случаев добиться полного понимания не удалось, и катализ остается сочетанием искусства и науки. Фундаментальные исследования привели к многочисленным моделям, которые оспаривались, совершенствовались, а иногда и отбрасывались. Для получения дохода от катализатора не обязательно понимать, почему он работает, но это обычно способствует развитию теоретических представлений об активных центрах и об их взаимодействии с реагентами и продуктами. Некоторые [c.20]

Коллоидная химия сулит огромные перспективы фундаментальных исследований по разработке катализаторов. Возможность регулирования заряда поверхности, размера и морфологии частиц в некоторых системах [16] позволит систематически изучить влияние этих параметров на каталитические свойства. [c.21]

Были предложены многие фундаментальные модели процесса теплообмена, учитывающие в основном конвективный перенос теплоты за счет движения частиц [1], но их обычно нельзя применять для расчетов, потому что неизвестны условия их определения и термические свойства слоя непосредственно соприкасающегося с теплопередающей поверхностью. [c.449]

Рассмотрение общих закономерностей, присущих термодинамическим свойствам углеводородов как представителям класса нормальных веществ, мы не случайно начинаем с вопроса о важнейших линиях РКГ-поверхности бинодали и спинодали. Эти линии не просто ограничивают области метастабильных и абсолютно неустойчивых состояний, но и служат опорами при построении термического уравнения состояния, являются фундаментальными линиями термодинамических поверхностей /55/. [c.33]

Число соударений между частицами имеет фундаментальное значение для скорости коагуляции, поскольку слипание двух частиц может произойти, если только они столкнутся. Однако не всякое соударение эффективно, т. е. не при каждом столкновении частицы непременно слипаются. Эффективность соударений между ними определяется прежде всего свойствами их поверхности. Даже малые количества адсорбирующихся веществ, добавленные к раствору, могут сильно изменить эти свойства, а следовательно, и эффективность соударений. Последняя может возрасти до такой степени, что все или почти все соударения приводят к слипанию, и тогда скорость коагуляции, определяющаяся уже только частотой соударений, становится независящей от свойств поверхности и не изменяется при дальнейшем добавлении адсорбирующихся веществ. Такая коагуляция называется быстрой. Когда же не все соударения эффективны, мы говорим о медленной коагуляции. Ее скорость определяется как числом соударений, так и их эффективностью. Очевидно, этот случай сложнее, чем первый. [c.193]

Приближение Борна—Оппенгеймера (см. разд. 4.1), позволяющее разделить волновую функцию молекулы на ее электронную и ядерную части, лежит в основе фундаментального понятия о поверхности потенциальной энергии (ППЭ) молекулы. На этом понятии базируются все современные представления о свойствах отдель-154 [c.154]

Бурное развитие химии высокополимеров требует изучения их поверхностных свойств. Кривые я — А для многих полимеров дают горизонтальные участки, отражающие двумерные фазовые переходы. Современные статистические расчеты основываются на решеточной модели, в которой отдельные полярные звенья цепи — центры адсорбции образуют простую (например, кубическую) решетку на поверхности с провисающими в раствор петлями. Это направление развивается в последние годы в связи с фундаментальной проблемой конструирования моделей биологических мембран. [c.112]

Химики располагают собственным арсеналом средств, который может и должен быть использован при решении фундаментальных проблем твердофазного материаловедения. К этому арсеналу принадлежат в первую очередь 1) учение о периодичности свойств химических элементов и их соединений 2) теория химической связи 3) химическая термодинамика и учение о гетерогенных равновесиях 4) учение о химических процессах в неравновесных системах с участием твердых фаз (химическая кинетика) 5) кристаллохимия 6) химия поверхности. [c.134]

Гиббс основал также термодинамику поверхностных явлений. Он доказал, что поверхность фазы обладает особыми свойствами, отличными от свойств остальной фазы, показал термодинамическую сущность поверхностного натяжения как приращения свободной энергии фазы на единицу новой поверхности. Он вывел также фундаментальное уравнение адсорбции, позже названное его именем, связывающее величину последней с изменением поверхностного натяжения. [c.317]

Уравнения (IV.86) и (IV.87) отличаются от адсорбционной формулы Гиббса тем, что к у добавляется член Р1 Г1. В случае, когда пленка образована только из компонентов 2 и 3 (Г1 =0), это отличие исчезает. Остается, однако, та особенность, что формулы (IV.86) и (IV.87) дают абсолютные значения поверхностных концентраций, не связанные с условным проведением геометрической поверхности раздела, как это характерно для случая адсорбции на границе двух разных фаз. Возможность при помощи соотношений (IV. 82)-(IV.87) выразить неизвестные свойства пленки 7, р1, Гг, Гз через данные Г], рг и рз, если экспериментально определена функция П (Г1, Гг, Гз), показывает фундаментальную роль расклинивающего давления в термодинамике тонких пленок. [c.51]

Фундаментальные исследования. Основательное понимание механизма катализа и свойств поверхности, имеющих важное значение для регулирования активности и селективности в процессе гидрирования СО, должно быть особенно полезным [c.274]

Разработка оптимальных сплавных и кластерных катализаторов и выяснение таких важнейших каталитических свойств, как состояние окисления, электронные и структурные свойства могут быть предметом долгосрочных исследований, в которых важное место должно быть отведено детальному изучению механизма синтеза высших углеводородов. Наилучшее понимание свойств поверхности, влияющих иа протекание реакции синтеза, представляет другой важный объект фундаментальных исследований. [c.277]

Анализ основных закономерностей коагуляции латексов различными методами показывает, что не существует единственной причины их агрегативной устойчивости. Последняя определяется совокупным действием различных по физической природе факторов стабилизации. Относительная роль каждого из них зависит от молекулярного строения поверхности полимерных частиц и модифицирующих ее адсорбционных слоев эмульгаторов. В частности, механизм стабилизации латексов эмульгаторами определяется молекулярным строением последних, способностью к ионизации, гидрофобно-гидрофильным балансом и гидратацией, структурой и плотностью упаковки адсорбционных слоев, образуемых ими на поверхности латексных частиц. При этом следует иметь в виду, что свойства стабилизирующих адсорбционных слоев на поверхности латексных частиц изменчивы и зависят не только от перечисленных выше факторов, но и от внешних физических условий, в которых протекает коагуляция. С этим связано наличие многообразных особенностей протекания коагуляционного процесса, которые могут быть правильно поняты и оценены в их взаимосвязи с наиболее общими и фундаментальными закономерностями коагуляционных явлений. [c.220]

Фундаментальные особенности технологии Ленгмюра-Блоджетт определяются свойствами органических соединений. В основе тонкопленочной технологии лежит способность поверхностно-активных соединений (ПАВ) образовывать мономолекулярные слои на поверхности воды. Молекулы [c.578]

Характерным свойством коллоидных ПАВ является их способность адсорбироваться на поверхностях раздела двух фаз жидкость — газ, жидкость — жидкость или жидкость — твердое тело. Природа поверхности в результате адсорбции радикально изменяется, и наиболее общим следствием этого процесса является понижение межфазного натяжения. В случае системы жидкость — газ или жидкость — жидкость межфазное натяжение можно измерить и на основании полученных данных вычислить величину адсорбции (или, точнее, поверхностный избыток) с помощью хорошо известного уравнения адсорбции Гиббса, выражающего термодинамическую зависимость между этими двумя величинами. Следует, однако, заметить, что это фундаментальное уравнение имеет различный вид в зависимости от природы ПАВ, а именно в зависимости от того, являются ли они электролитами или нет. Вывод различных вариантов уравнения Гиббса и их применимость будут рассмотрены во втором разделе этой главы. [c.200]

Большую часть элементов периодической системы составляют металлы, и все они могут быть превращены окислением в катионы. Поэтому нетрудно представить себе, какие разнообразные реакции приводят к образованию катионов и сколько существует различных типов катионов. Большинство простых (одноатомных) катионов можно подразделить по их основным свойствам на две-три категории, хотя, возможно, при этом будут наблюдаться отдельные исключения из общих правил. В некоторых случаях такие исключения удается объяснить, принимая во внимание особенности в основньгх свойствах катионов иногда удается даже использовать необычное поведение катионов в каких-либо целях. Например, как будет показано ниже, алюминий характеризуется довольно большим положительным потенциалом окисления, что позволяет отнести его по способности образования катионов к активным металлам. Однако всем хорошо известно, что алюминий совершенно инертен по отнощению к окружающим его в естественных условиях реагентам, таким, как кислород и вода. Если бы поведение алюминия в точности отвечало тому, что можно предсказать для этого металла, судя по его фундаментальным свойствам, любой самолет, сделанный из алюминия, просто растворился бы при первой же грозе. Однако ничего подобного не наблюдается, и алюминий ведет себя как инертный металл, потому что на его поверхности образуется прочная и непроницаемая пленка оксида алюминия, оказывающая защитное действие. [c.343]

Общей геометрической особенностью и фундаментальным свойством любой дисперсной системы является большая величина удельной (на единицу массы или объема системы) поверхности контакта фаз. Если дисперсная фаза системы состоит из частиц одинакового размера и формы (например, из сферических частиц радиусОхМ г), то она называется монодисперсной, и ее удельная поверхность Ау = 5 / т может быть легко вычислена по формуле (3.1.1) при известном размере частиц как отношение поверхности 5 = 4пг одной частицы к ее массе т = ур, где р — плотность дисперсной фазы и [c.547]

В. Гарди. Высказанная им, по ассоциации с известными работами Ленг-мюра, гипотеза ориентации молекул на поверхности твердой фазы нашла исчерпывающие экспериментальные подтверждения в рептгено-и электронографических, а также электрометрических исследованиях ряда ученых (Е. Мюллер, И. Трийа, П. И. Лукирский и А. В. Иоффе и др.). На основе этих работ в науке более 30 лет существует идеальная схема структуры и механизма скольжения граничных смазочных слоев в виде пресловутой колоды карт . Указанная схема, качественно объясняя механизм граничного скольжения, не дает, однако, никаких сведений о втором фундаментальном свойстве смазочных слоев — чрезвычайно высокой их механической прочности иа сжатие (раздавливание, вытеснение). Неясной оставалась и природа сил, определяющих указанные свойства этих слоев. Автором было показано [1], что в определении механических свойств граничных слоев участвует ряд категорий сил ориентационные Дебая, дисперсионные Лондона, химические (в случае хемисорбции) и ковалентные тетраэдрической алмазоподобной структуры метиленовых цепей. [c.119]

Мивал в растительной клетке метаболизируется на два основных структурных компонента — триэтаноламин и хлорметилполисилоксан. Фундаментальное свойство полисилоксанов — гидрофобизация смачиваемых поверхностей. Именно это и определяет тот факт, что под действием мивала упрочняются белково-липидные связи и усиливается структурная целостность мембран. Положительное действие мивала прослеживается на все мембраны клетки, однако особенно благоприятно он действует на мембрану хлоропласта, что обеспечивает большую продуктивность фотосинтеза при повышенной температуре и общую прибавку массы растения. [c.362]

Сравнительная легкость получения, высокая стабильность, возможность широкого варьирования и направленного изменения химии концевых груш1, близкая к идеальной упаковка молекул — все это делает упорядоченные монослои прекрасным модельным объектом для изучения молекулярных механизмов таких явлений, как специфическая адсорбция, смачивание, адгезия, трение и т. п. Высокоупорядоченные модельные системы по типу представленных на рис. 5.4 являются прекрасными стартовыми объектами для конструирования поверхностей с заданной двух- и трехмерной структурой. Изучение механизмов самосборки на поверхности и свойств упорядоченных структур представляет огромный фундаментальный и практический интерес. Такие поверхности применяются для создания сенсоров [58-61], в оптико-электронных и полупроводниковых технологиях [62], для создания изделий нано- и микромеханики [63,64] и нанолитографии [65], для моделирования взаимодействий биополимеров и клеток с поверхностью и разработки биосовместимых материалов [66-70] и др. В живой природе самосборка упорядоченных монослойных структур играет главную роль при образовании клеточных мембран [71]. Последние достижения по методам получения, исследования и свойствам упорядоченных монослоев рассмотрены в обзорных работах [72-74]. [c.181]

Не имея возможности решить проблему формования цилиндрической заготовки, используя фундаментальные реологические характеристики расплава, Виссбрун [35] пошел по пути эмпирического решения этой задачи. Он экспериментально оценил четыре основных свойства заготовки при различных значениях двух основных технологических параметров выдувного формования — максимального перепада давления и зазора кольцевой фильеры. Полученные результаты были представлены в виде поверхностей отклика, соответствующих конечному диаметру заготовки, массе изделия (бутыли), стойкости к дроблению расплава и складчатости. Определив минимально допустимые уровни значений всех свойств (поместив четыре кривые допустимых уровней на один график), можно получить операционные кривые , представленные на рис. 15.14. Следует подчеркнуть, что результаты такого рода специфичны для каждой системы полимер — заготовка. Жирная линия на рис. 15.14 ограничивает область допустимых значений давления экструзии заготовки и зазоров кольцевого канала для конкретного изделия. Отметим, что область приемлемых значений давления и зазора в кольцевой фильере расположена вне зоны дробления расплава (см. разд. 13.2). [c.580]

Анализ проведенных исследований показал, что в целом решается комплекс проблем по повышению нефтеотдачи от фундаментальных исследований физико-химических основ подбора химреагентов, изучения свойств и вытеснения нефти до опытнопромышленных работ и внедрения разработок. Проведен комплекс работ по созданию химических композиций на основе полифункциональных органических соединений с регулируемыми вязкоупругими, вытесняющими и поверхностно-активными свойствами с целью избирательного воздействия на нефтенасыщенный пласт в тex юлoгияx повышения нефтеотдачи и обработки призабойной зоны пласта применительно к исследуемым месторождениям Республики Башкортостан. Теоретически разработана и экспериментально подтверждена концепция эффективного применения полифункциональных реагентов, обладающих свойством межфазных катализаторов. Изучен механизм взаимодействия полифункциональных реагентов с нефтью и поверхностью коллектора с использованием различных методов спектрофотометрии. Выявлены основные закономерности, происходящие в пласте под воздействием химреагентов. Установлено, что при взаимодействии ПФР с металлопорфиринами нефтей происходит процесс комплексообразования по механизму реакции экстра координации. Образование малоустойчивых экстракомплексов приводит к изменению надмолекулярной структуры МП и изменению дисперсности системы. Проведены сравнение реакционной способности различных ПФР и расчет констант устойчивости экстракомплексов. Показано, что наибольшей комплексообразующей способностью обладают ими-дозолины. Определены факторы кинетической устойчивости различных нефтей до и после обработки реагентами. Установлено, что реагенты уротропинового ряда обладают большей диспергирую-и ей способностью, чем имидозолины. Уменьшение размера частиц дисперсной системы вызывает снижение структурной вязкости нефти, что в конечном счете положительно сказывается на повышении нефтеотдачи. Показано, что вязкость нефти после контакта с водными растворами ПФР снижается в 3-8 раз. Оптимальные концентрации реагентов зависят как от структуры применяемого ПФР, так и от состава исследуемой нефти. [c.178]

Гиббс [4] в своем фундаментальном исследовании равновесия гетерогенных систем (1875—1878 гг.) сумел преодолеть все эти трудности и создал внутренне непротиворечивую термодинамическую теорию, которая включила величины, характеризующие и объемные свойства, и свойства, связанные с поверхностью. Чтобы избежать затруднений, возникающих при разделении свойств на объемные и поверхностные , Гнббс предложил следующий метод. Представим себе наряду с реальной системой, свойства которой изменяются более или менее постепенно при переходе от одной фазы к другой (рис. 21, а), некую идеализированную систему, в которой свойства каждой фазы одинаковы во всем ее объеме, вплоть до математической плоскости, разделяющей фазы, где они [c.77]

Рассмотрим в первую очередь фундаментальный вопрос о сходстве и отличии таких коллоидных систем от истинных или молекулярных растворов. Основное отличие заключается в том, что кинетические единицы коллоидных растворов состоят из большого, обычно неопределенного числа молекул. В связи с этим дисперсные частицы обладают свойствами фазы, хотя данные свойства при малых размерах дисперсных частиц могут заметно отличаться от свойств объемной фазы. Они об 1адают также основным свойством фазы - поверхностью раздела с дисперсионной средой. Поверхность раздела на единицу массы тем больше, чем мельче частицы, но, возрастая, она, наконец, исчезает, когда от частиц мы переходим к молекулам. [c.6]

Расклинивающее давление равно нулю для межфазной прослойки такой толщины, при которой средняя часть ее сохраняет свойства объемной фазы и, следовательно, поьерхностные слои еще не перекрываются. Именно рассмотрением этого случая ограничился Гиббс, трактуя свойства свободных нленок. Если пленка настолько тонка, что поверхностные (граничные) спои обеих поверхностей раздела перекрываются, то, как следствие, появляется расклинивающее давление. Оно рассмотрено в ряде термодинамических и экспериментальных исследований [2], представляющих собой развитие термодинамики гетерогенных систем Гиббса в существенно новом направлении, играющем фундаментальную роль в теории устойчивости дисперсных систем. [c.30]