Поверхность кристаллического кварца

Рис. 6.5. Стадии дегидратации поверхности кристаллического кварца.

Пьезоэлектрические материалы при деформировании электрически поляризуются (прямой пьезоэлектрический эффект, или эффект Кюри), и на электродах, нанесенных на поверхность пьезоэлектрика, возникает пьезоэлектрический заряд. Приложение электрического напряжения к электродам вызывает их механическую деформацию (эффект Джоуля, или обратный пьезоэлектрический эффект). Пьезоэлектрическими свойствами обладают очень многие (почти все) кристаллические диэлектрики, однако у большинства из них пьезоэффект мал. Многие из пьезоэлектриков не нашли широкого применения из-за неудовлетворительных физико-механических свойств. В настоящее время созданы синтетические материалы, обладающие хорошими пьезоэлектри -ческими и механическими свойствами, которые вместе с естественным пьезо-электриком - кристаллическим кварцем - широко используют в акустике. Основные преимущества пьезоэлектрических преобразователей - высокая эффективность преобразования и простота крнструкции. Для описания свойств пьезоэлектрических материалов используют тензорные представления теории электроупругости. [c.90]

Адсорбцию метилового, этилового, бутилового, пропилового и октилового спиртов поверхностью кристаллического (кварц) и аморфного (аэросил) кремнеземов исследовали в работе [85]. Автор проводил двукратную обработку образцов в газообразной и в жидкой фазе, в автоклаве под давлением 10—30 атм и температуре 250° С. В опытах с кипящими спиртами только с к-окта-нолом была достигнута полная этерификация поверхности. [c.21]

Реальная поверхность кре.мния содержит весьма тонкий слой оксида кремния (1,0—1,5 нм), который образуется в ходе технологических процессов полировки монокристалла и очистки его поверхности от примесей при химическом удалении поверхностного слоя, нарушенного механической обработкой и окончательной промывкой монокристалла в растворителях и воде. При этом поверхностные атомы кремния оксидной пленки могут быть связаны с гидроксильными группами, кроме того, на поверхности физически адсорбируются молекулы воды. Аналогичная картина имеет место и на поверхности кристаллического оксида кремния— кварца. Исходя из этого химическая гомогенизация поверхности указанных материалов должна включать, с одной стороны, удаление физически сорбированной воды, а с другой — достижение максимальной степени гидроксилирования поверхности. Последнее оказывается одним из важнейших условии при использовании поверхности твердых веществ в качестве матрицы для осуществления на ней направленного синтеза, например, оксидных структур методом молекулярного наслаивания. Предельная степень гидроксилирования обусловливает максимальное заполнение поверхности элемент-кислородными структурными единицами, и, таким образом, вопрос стандартизации гидроксильного покрова поверхности при подготовке к синтезу является одним из важнейших, определяющим сплошность синтезированного методом молекулярного наслаивания слоя. [c.78]

СИМОСТИ электрофоретической подвижности частиц от напряженности электрического поля Н (2—20 В/см) в широком интервале pH (3—12). Измерения проводили на частицах кристаллического кварца с эквивалентным радиусом 0,23 мкм при постоянной ионной силе раствора, равной 1 10 . При постановке этой части работы мы исходили из следующих общих представлений. На рис. 10.5 приведена обычная схема падения потенциала в ДЭС. Если принять, что вода в ГС является частично структурированной (обладает напряжением сдвига) и прочность структуры убывает по мере удаления от поверхности частицы, то рост напряженности внешнего электрического поля, приводящий к росту электрофоретической скорости частицы, будет вызывать, согласно Стоксу, рост силы трения, испытываемой частицей при движении. Результатом этого в свою очередь может стать разрушение наружной части ГС и смещение границы скольжения по направлению к частице на величину Ал , так что большее значение -потенциала будет соответствовать большей напряженности внешнего электрического поля. Силу трения Ftp и предельное напряжение сдвига 6 можно рассчитать в первом приближении [c.180]

Мы показали также, что кристаллики имеют ту же самую структуру, что и первоначальный кристалл. Для этого были получены фотографии. линейчатого рентгеновского спектра серебра в плоскости (НО) для недеформированного и деформированного кристаллов. Оба спектра совпали из этого следует, что постоянная кристаллической решетки не изменилась. Аналогичные результаты были получены для сульфата кальция и для ряда естественных минералов с неправильными поверхностями. Для кварца не обнаруживается какого-либо размывания пятен до самого момента разрушения. Это связано с тем, что предел упругости у него Совпадает с пределом прочности. [c.151]

Необычная природа системы кремнезем—вода была отмечена Дж. А, Китченером [7]. Он указывал на разногласия в научной литературе относительно поверхности раздела кремнезем—вода, возникавшие лишь потому, что не были поняты такие характеристики, как гидратация и растворимость. Например, почему золи кремнезема необычайно стабильны при pH 2, когда электрокинетический потенциал равен нулю, но становятся высокочувствительными к электролитам при более высоких pH, когда потенциал максимален Такое явление находится в противоречии с обш,епринятой теорией двойного электрического слоя. Другое загадочное явление проявляется в том, что кристаллический кварц покрывается пленкой аморфного кремнезема, даже если раствор не насыщен по отношению к такой поверхности. [c.14]

Необъяснимое до сих пор явление наблюдалось Бауманом [151]. Если очищенный порошок кварца многократно суспендировался в буферном растворе при pH 8,5 с концентрацией растворимого кремнезема 0,0088 %, то кремнезем адсорбировался на поверхности кварца до тех пор, пока не образовывалось несколько монослоев (рис. 1.5а и 1.56). Скорость адсорбции возрастала с повышением pH от 3 до 9 и была пропорциональна второй или третьей степени от значения исходной концентрации с увеличением степени покрытия поверхности она уменьшалась. Изучение кинетики процесса показывает, что растворимый кремнезем удерживается на поверхности не физическими, а химическими связями. В процессе семи повторных 40-суточных экспериментов по выдерживанию порошка кварца с исходной концентрацией растворенного кремнезема 0,0088 % в растворе (при условии замены каждый раз раствора на свежий) адсорбция на порошке кварца продолжалась вплоть до осаждения четырех монослоев. Адсорбированный кремнезем не являлся обычным кристаллическим кварцем, поскольку был способен растворяться быстрее, чем кварц. Тем не менее такой кремнезем имел гораздо меньшую растворимость по сравнению с аморфным кремнеземом, так как продолжал осаждаться из раствора с концентрацией растворимого кремнезема менее [c.59]

Коллоидный кремнезем гораздо более реакционноспособен, чем большинство тонкодисперсных порошкообразных песков, не только из-за того, что удельная поверхность коллоидного кремнезема в несколько сотен раз больше, но и также вследствие того, что растворимость аморфного кремнезема в воде примерно в 10 раз превышает растворимость кристаллического кварца. [c.608]

Увеличение растворимости после тонкого измельчения подробно изучалось на примере кварца (Г. С. Ходаков, 1972). Растворимость неизмельченного кварца в воде при 20 °С менее 1 мг/л. После же измельчения она достигает 120—140 мг/л, что в 15 раз превышает растворимость кварца той же дисперсности, вычисленную на основании данных об удельной поверхности и нормальной растворимости кристаллического кварца. [c.50]

Парамагнитные центры, образующиеся при облучении плавленого или кристаллического кварца, недоступны адсорбируемым молекулам, т. е. эти центры локализуются в объеме. Иначе обстоит дело с парамагнитными центрами в силикагеле. Поверхность силикагеля значительно больше, чем кварца, поэтому часть или даже все центры того или другого типа могут быть доступны адсорбируемым молекулам, т. е. локализоваться вблизи или на поверхности силикаге.ля. [c.410]

Частицы кристаллического кварца с поверхностью, обработанной таким образом, чтобы удалить поверхностный слой аморфного кремнезема, отличались по поведению от частиц необработанного кварца, что обнарул<ивалось по их реакции с макрофагами. Так, кварц с очишенной поверхностью взаимодействовал с макрофагами немедленно, и при этом повышалась активность кислой фосфатазы, что не наблюдалось в случае необработанного кварца [240а]. [c.1051]

В очень узких порах вода может удерживаться даже после высушивания при 100—120°. Кроме того, многие типы силикагеля содержат гидроксильные группы в объеме. Это особенно справедливо для силикагеля, полученного конденсацией низкомолекулярных кремневых кислот. Легко представить себе, что несколько силанольных групп останутся в сетке, не имея партнеров для конденсации. Присутствие гидроксильных групп в объеме структуры силикагеля было показано для плавленого силикагеля и даже кристаллического кварца [172] методом ИК-спектроскопии. Конечно, чем больше величина удельной поверхности, тем больше остающихся силанольных групп локализуется на поверхности и тем менее грубой будет ошибка определения. [c.237]

В принципе нет никакого различия между поверхностными группами на кварце и аморфном силикагеле. Наиболее важным вопросом, дискутируемым в литературе, является вопрос о том, идентична ли структура кристаллического кварца структуре его поверхности. Многие исследователи считали [282—287], что на поверхности кварца имеется дефектный слой аморфного характера. Он легче растворяется в воде или фтористоводородной кислоте. Холт и Кинг [2881 утверждают, что на поверхности кварца адсорбируется только мономолекулярный слой кремневой кислоты. [c.259]

С другой стороны, если исходить из состояния II и растягивать валентные связи А—М (одновременно), то в результате получаем два свободных атома (радикала) А. На эту диссоциацию требуется энергия 2дд, где дл — теплота адсорбции атома на поверхности, — величина, сравнимая с прочностью связи газообразного соединения А—М, т. е. несколько десятков килокалорий на моль. Для водорода на металлах дн 50 ккал./моль [2], а для атомарного иода на стекле и кварце величина д л, вероятно, меньше [3]. Равновесные расстояния и (рис. 1) находятся в обратном соотношении по сравнению с равновесными расстояниями и R , а именно Яц < так как сравнимо с расстоянием центров атомов в соответствующей двухатомной молекуле (для гидридов МН iг даl.5—2 А), а Гц определяется расстоянием атомов на поверхности кристаллической решетки (для N1 и Си, например, г да2.5—3.5. ). [c.151]

Вопрос о конструкции кюветы рассмотрен в общем виде Сведбергом и Педерсеном [1]. Сравнительно тонкие Ъ мм) цилиндрические диски из кристаллического кварца 20 мм диаметром, вырезанные перпендикулярно к оптической оси, выдерживают центробежную силу в 300 ООО Однако не только плоские, но и цилиндрические поверхности должны быть тщательно отшлифованы для того, чтобы уменьшить возможность появления мелких трещин. Плавленый кварц и стекло не выдерживают такого высокого давления, как кристаллический кварц. Для изготовления средней пластинки с секторообразным отверстием, образующим камеру для раствора, и для кольца, окружающего кварцевые пластинки, при исследовании водных растворов можно применить бакелит или полиметилметакрилат. Для большинства органических растворителей применяется средняя пластинка из дюралюминия или тефлона. Лучшим материалом для прокладок под окна на средней пластинке для водных растворов является тонкая резина (приблизительно в 0,01 мм) или целлофан. Для органических растворителей применяются прокладки из мягкой алюминиевой фольги. Из числа новых полимеров политен и особенно листовой тефлон являются устойчивыми ко всем известным органическим растворителям. Если на кварцевую пластинку, прежде чем вставить ее в бакелитовое кольцо, надеть кольцо из эбонита толщиной в 0,5 мм, ока сможет выдержать еще большие скорости. Футляр кюветы делается из дюралюминиевой трубки и имеет на концах нарезные кольца для прижимания кварцевых пластинок на прокладках к средней пластинке. Для ограничения оптической формы кюветы с каждого конца футляра помещается по секторной диафрагме с угловым отверстием в 2°. [c.499]

Значительно влияние поверхностно-активных веществ и при измельчении аморфных твердых тел. Так, например, при измельчении плавленного кварца в сухом воздухе и с водой кинетика роста удельной поверхности соответствует таковой для кристаллического кварца (рис. 10). В этом случае также наблюдается зависимость интенсивности диспергирования от влажности порошков и агрегация частиц, приводящая к уменьшению удельной поверхности. [c.71]

Поверхность кристаллического кварца сушественно отличается от поверхности аморфного кремнезема. Это было показано на. примере такой характерной особенности, как адсорбция монокремневой кислоты (гл. 1). Подобная необычная адсорбция на поверхности кварца может быть обусловлена особой геометрической подгонкой молекул адсорбируемого вещества по отношению к адсорбенту, и нет необходимости связывать это только с упорядочением самих молекул воды. Тем не менее, по-види-мому, имеется веское доказательство того, что на некоторых типах поверхностей смежные с поверхностью молекулы воды могут принимать некоторую степень упорядоченности. Если твердое вещество имеет кристаллическую поверхность, на которой атомы расположены упорядоченно то можно представить и упорядочен- [c.864]

Дегидратация поверхности кристаллического кварца, как можно было ожидать, протекает более равномерно, так как все ее центры должны быть в химическом отношении одинаковы (за исключением ребер). Штобер [101] изучил это явление, используя кварцевые частицы различных размеров, и пришел к заключению, что дегидратация по крайней мере на поверхности кварца происходит по стадиям, показанным на рис. 6.5. Штобер обнаружил, что даже после тщательной термической обработки образца при 100°С на поверхности кварца на каждых двух силанольных группах удерживается одна молекула чрезвычайно [c.884]

Учтя неудачу первых экспериментов [21], когда превалировало влияние остаточных поверхностных зарядов, Овербек с сотр. [24], применив в последующей работе плоские кварцевые пластины, а также, как и в опытах Дерягина и Абрикосовой, кварцевые пластину и линзу, получили для расстояний Н от 0,1 до 5 мкм правильные значения В = 2)10"1 эрг-см. Позднее эта методика была усовершенствована Шильфхоутом [73], проведшим еще более точные измерения на торсионных микровесах в вакууме 10 —10 мм рт.ст. Смещение положения весов регистрировалось по изменению емкости плоского конденсатора. Расстояние Н между пластиной, лежащей на трех сильфонных опорах, и линзой измерялось по кольцам Ньютона с погрешностью менее 40 А. Для снятия поверхностных зарядов использовали напуск паров воды, при адсорбции которых на поверхностях кварца образуются хорошо проводящие пленки. Шильф-хоут получил при 0,1 мкм для системы кварц—вакуум—кварц экспериментальное значение В = 0,66-10 эрг-см, очень близкое к приведенному выше теоретическому значению В, рассчитанному по п = 2,13. Для кристаллического кварца им было получено несколько большее значение В = 0,74-10 эрг-см, что объясняется более высоким показателем преломления кристаллического кварца (и = 1, 5 и 2 = 2,25). [c.97]

Изменение размера частиц не является единственным результатом механического воздействия. Помимо измельчения частиц, происходят изменения кристаллической структуры и энергетического состояния поверхностных слоев частиц, возникают контактные разности потенциалов, наблюдается эмиссия (испускание) электронов. Например, при измельчении карбонат кальция из стабильной модификации (кальцит) переходит в метастабильную (арагонит), а на поверхности частиц кварца возникает тонкий аморфизованный слой с аномально высокой химической активно [c.110]

Рассмотрим самый простой пример — растворение твердого реагента. Утверждение, что скорость данного процесса прямо пропорциональна свободной поверхности твердого тела, не совсем точно отражает действительность. Помимо зависимости от значения свободной поверхности, скорость растворения определяется еще и характеристикой поверхности, способом щ)иготовления дисперсного порошка, структурой вещества и рядом других параметров процесса. Например, считается, что скорость растворения кремнезема в плавиковой кислоте определяется скоростью реакции ЗЮг + НР, которая является функцией состояния кремнезема. Для кристаллического кварца скорость реакции будет минимальной, для кварцевого стекла — средней, для аморфного кремнезема, осажденного из раствора, — выше средней и для рентгено-аморфного кварца, полученного сверхтонким измельчением, — максимальной. [c.810]

Из рассмотрения кристаллографических сечений различных кристаллических модификаций кремнезема [1, 2] следует, что при прочих равных условиях различие в упаковке кремнийкислородных тетраэдров должно существенно сказаться на степени гидратации поверхности. При механическом дроблении кристаллического кварца структура его поверхности может быть значительно искажена. В литературе имеются указания о наличии на поверхности кварца тонкого слоя аморфного кремнезема [3]. В связи с этим картина расположения свободных углов кремнийкислородных тетраэдров на поверхности раскола реального кристалла может существенно отличаться от полученной из кристаллографических данных. Тетраэдры могут быть связаны с объемной структурой не только тремя углами, но, возможно, также четырьмя, двумя и даже одним. В случае силикагелей различие в упаковке и ориентации тетраэдров 5104 на поверхности может быть вызвано условиями их Приготовления и дальнейшей обработки. При длительном контакте образца с водой все выступающие на поверхности углы кремнийкислородных тетраэдров заняты гидроксилами, т. е. поверхность в этом смысле будет полностью гидратирована. Однако число таких углов, а следовательно, степень гидратации единицы поверхности различных образцов кремнезема может быть различной. Для проверки этих положГений. мы [4—8 провели систематические исследования адсорбционных и энергетических свойств, а также степени гидратации единицы поверхности кремнезема. В этих работах использовались различные образцы силикагеля, непористый кремнезем, полученный сжиганием кремнийорганических соединений (БС-1), и кристаллический а-кварц , их основные адсорбционные характеристики приведены в табл. 1. [c.107]

При переходе к кристаллическому кварцу, как это видно из рис. 3, изотерма десорбции паров воды и изотерма вторичной адсорбции совпадают и располагаются значительно выше соответствующих кривых для наиболее гидратированного образца силикагеля (КСК-1). Аналогичный рост адсорбциО нной способности единицы поверхности при переходе к кристаллическому кварцу наблюдается и при адсорбции паров метанола [c.109]

Кварцевое стекло, для которого характерна волнистая поверхность и светло-водянистая окраска, так же как и более дешевый мутный (вследствие включения мельчайших пузырьков воздуха) непрозрачный кварц, обрабатывают только в пламени гремучего газа при 1500—1600°. При этом оно оказывается очень коротким . Расплав при 1725° вязко-текуч и остается таким при дальнейшем повышении температуры, но скорость испарения Si02 возрастает. Кварцевое стекло значительно отличается от кристаллического кварца, который обладает совсем иными свойствами (например, при нагревании он растрескивается). В последнее время, используя особый способ [60], изготовляют также очень высокоплавкое стекло викор с 96% Si02. Время покажет, насколько оно сможет заменить кварцевое стекло и непрозрачный кварц. [c.21]

Выдержав чистый кристаллический кварц при температуре 1350°С в течение 144 часов в сухом состоянии Ф.ергусон и Мервин получили в основном кристобалит и некоторое количество тридимита, устойчивого в этом температурном интервале, Квенсель превратил кварц в тридимит с помощью тепловой экспозиции в присутствии вольфрамата натрия в качестве минерализатора, Симидзу , измеряя электропроводность, наблюдал замечательное явление превращения а-кварца в а-тридимит. Поверхность кварцевой пластинки в этом опыте была ориентирована параллельно главной оси для такой же пластинки, расположенной перпендикулярно к оси, никакой прерывности в электропроводности при 870° обнаружено не было. [c.412]

Пример 9. Для трехлинзового склеенного объектива с линзами из плавленого кварца и Na l при = 253,6 нм, = 404,7 нм и Xq = 312,5 нм Asq j i=i 0,005/, а 35ц1 + 5iv 4, отсюда w =i 4°. Такой угловой дисперсией обладает призма из кристаллического кварца с преломляющим углом А <=a 60 в минимуме отклонения для X = 312,5 нм при двукратном прохождении лучей. Характер дисперсии призмы таков, что зависимость tg w от длины волны практически такая же, как и зависимость от длины волны положения фокальной плоскости для данного объектива, так что вторичный спектр не является препятствием для использования объектива в призменном спектрографе с плоской поверхностью изображения. [c.96]

В связи со слабостью источников, как уже указывалось, возникает проблема фильтрации полезного излучения. Используются четыре основных типа фильтров поглощающие (кристаллический кварц, кристаллы галогенидов щелочных металлов, пластинки из некоторых полупроводниковых материалов, например Ge, InAs, InSb и т. д.), отражающие (ионные кристаллы-фильтры остаточных лучей, решетки-эшелетты), рассеивающие (металлические сетки, алюминиевые пластинки с шероховатой поверхностью и др.), интерференционные (плоскопараллельные слои из прозрачных материалов с разными показателями преломления). [c.268]

Для измерения толщины активных аморфизовапных слоев, образованных па поверхности кристаллических частиц кварца при его измельчении, применяли различные методы, в том числе дифференциальный термический анализ, электронографию, рентгеноструктурный анализ, [c.104]

Результатом пластического деформирования является реально наблюдаемое уменьшение плотности твердых тел после измельчения. Как было экспериментально установлено, плотность поверхностных слоев на частицах кварца лесколько ниже плотности кристаллического кварца, что заметно снижает среднюю плотность тонкомолотого порошка [80, 107,, 108]. Измельчение же кварцевого стекла приводит к образованию на поверхности его частиц слоя с плотностью, несколько более высокой, чем плотность плавленного кварца (табл. 8). При этом в продуктах измельчения кварцевого стекла не обнаружены кристаллические формы кремнезема. Увеличение плотности вызвано, по-видимому, раскрытием микроскопических пустот при разрушении частиц [108]. [c.118]

Растворимость тонкоизмельченного кварца в воде прн комнатной температуре по нашим данным достигает в некоторых случаях 120—140 мг/л, что в 20 раз превосходит растворимость кристаллического кварца. Расчеты но формуле Кельвина, произведенные при условии независимости поверхностного натяжения границы раздела кварц— вода от размеров частиц в исследуемой области дисперсности, показывают, что такие большие значения растворимости не могут быть получены только за счет высокой дисперсности частиц кварца. Значения растворимости, вычисленные по этой формуле с помощью измеренных величин удельных поверхностей, и значения, 1шблюдаемые экспериментально, отличаются между собой в 16 раз. Если же учесть наличие неизбежных электрических зарядов на поверхности частиц, то эта разница еще более возрастает. [c.194]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология