Пересыщение и величины критических зародышей

Полученные экспериментальные данные по влиянию указанных элементов на пороговое давление и растворимость алмаза (см. рис. 120, 121) позволяют (в предположении, что углерод образует в расплаве указанных металлов идеальный раствор) рассчитывать как значение Сг, так и абсолютное пересыщение ЛС=Сг—Са, где Сг и Са — равновесные концентрации углерода по отношению к графику и алмазу. Кроме этого, по величине порогового давления можно оценить степень вклада поверхностной энергии в работу образования критического зародыша. [c.347]

ПЕРЕСЫЩЕНИЕ И ВЕЛИЧИНЫ КРИТИЧЕСКИХ ЗАРОДЫШЕЙ [c.35]

В силу этого скорость образования новой фазы может оказаться столь малой, что система будет находиться в неустойчивом состоянии достаточно длительное время. Напротив, чем больше пересыщение, тем меньше как величина критического зародыша, так и работа его образования, и тем быстрее осуществляется зарождение центров кристаллизации новой фазы. [c.379]

Вторая стадия процесса выделения осадка — линейный рост зародышей — наступает после образования устойчивого критического зародыша — центра конденсации. Скорость этого процесса зависит от относительного пересыщения и размера самого зародыша. В основном он определяется диффузией выделяющегося из раствора вещества к поверхности зародыша. При малых пересыщениях образование твердой фазы протекает медленно и обычно получаются хорошо образованные кристаллы, с ростом пересыщения размер кристаллов уменьшается и можно получить частицы коллоидных размеров. По современным представлениям, новая твердая фаза, возникающая в пересыщенных растворах, в процессе формирования неизбежно проходит стадию коллоидной дисперсности. В зависимости от условий пересыщения раствора, свойств образующейся фазы, наличия в растворе поверхностно-активных веществ, коагулирующих ионов и др. процесс может либо затормозиться на этой коллоидной стадии, в результате чего образуется стабильная система золя, либо протекать в направлении укрупнения первичных частиц во времени. В том случае, когда укрупнение первичных частиц новой фазы происходит путем их агрегации, мы имеем типичный случай коагуляции в момент образования, характеризующейся рядом специфических особенностей. В процессе роста кристаллов или агрегатов их размеры и вес могут достичь столь значительной величины, что начинает сказываться сила тяжести и они оседают. [c.132]

После возникновения устойчивого критического зародыша — центра кристаллизации—наступает вторая стадия процесса. По отношению к зародышу раствор является пересыщенным, и на поверхности зародыша начинает выделяться растворенное вещество. При этом линейный размер вновь образовавшегося кристаллика непрерывно возрастает. Основная характеристика этой второй стадии — величина линейной скорости роста кристалликов. [c.96]

Такое зарождение кристаллов в объеме называется гомогенным, при этом предельная насыщенность зависит от состава среды, концентрации, температуры, интенсивности перемешивания, физического состояния и химического состава поверхности, по которой двигается флюид, и от многих других факторов. С увеличением пересыщения скорость образования зародышей резко возрастает, а размеры их уменьшаются. Размеры зародышей составляют от десяти до нескольких сотен молекул кристаллизующегося вещества. Зародышем становится частица, способная к самостоятельному существованию, достигшая определенной минимальной величины, которая называется критической [5.5]. Критические размеры зародышей по данным разных исследователей представлены в табл. 5.9. [c.462]

Если рост граней кристалла при электроосаждении происходит за счет образования двухмерных зародышей на металле, ионы которого разряжаются, то необходимо определенное минимальное скоп.я ние частиц на поверхности осаждения. Для описания свойств такой системы вводим понятие о краевом натяжении р, которое является аналогом поверхностной работы. Формула Томпсона, связывающая критический радиус зародыша с величиной пересыщения, в этом случае примет вид [c.239]

Если степень пересыщения больше критической величины, то возникающие зародыши будут самопроизвольно расти. Энергия Гиббса (см. рис. 11.27) снижается с увеличением размеров зародышей от критического значения, отвечающего равновесию в соответствии с уравнением Кельвина. Образование новых зародышей прекращается. Данное состояние системы также является неустой- [c.121]

Скорость диффузии пара к поверхности ядер конденсации настолько велика, что пересыщение пара в газе не достигает критической величины и зародыши не образуются. [c.58]

В описанном методе получения металлических порошков процесс дистилляции проводится в неподвижном инертном газе или в паро-газовой смеси, движущейся с небольшой скоростью. Такой процесс определяется молекулярной диффузией и теплопроводностью. Механизм процесса образования частиц металла состоит в том, что между поверхностью металла и поверхностью конденсации устанавливаются потоки тепла и пара, в результате чего пересыщение пара изменяется. Процесс ведется при большой разности температур между поверхностью металла и поверхностью конденсации, поэтому на некотором расстоянии от поверхности металла пересыщение достигает критической величины, что приводит к образованию зародышей и последующему их росту в пересыщенном паре. Образующиеся частицы металла под действием сил термо- и диффузиофореза движутся к более холодной поверхности и осаждаются на ней. [c.136]

Изменение свободной энергии, связанное с процессом гомогенной кристаллизации, может быть объяснено следующим образом. Общая разность свободной энергии AZ небольшой твердой частицы чистого растворенного вещества и растворенного вещества в растворителе равна А2ц + Д2м, где — разность свободной энергии поверхности частицы и основной массы частицы и — разность свободной энергии очень большой частицы (г = оо) и растворенного вещества в растворе. Величина ДZп—положительная и пропорциональна г . В пересыщенном растворе отрицательная величина пропорциональная гЗ. Эти соотношения показаны на рис. 59 по мере того как г увеличивается от нулевого значения, общее различие свободных энергий AZ достигает максимальной величины, когда зародыш достигает критического размера Гкр, т. е. [c.145]

В результате химических реакций и в соответствии с термодинамикой системы в потоке образуется определенное пересыщение, которое является движущей силон процесса конденсации в объеме с образованием комплексов, по размерам близких к критическим зародышам. Последние, являясь ядрами конденсации, обладают способностью самостоятельно расти из парогазовой фазы н Е то же время коагулировать в результате кинетических соударений. При этом коагуляция является превалирующим процессом, так как рост зародышей ограничивается не только временем их пребывания в потоке, но и реальной величиной пересыщения вблизи зародыша. Известно, что для роста зародыша эта величина должна быть достаточно большой, однако образование зародышей резко снижает величину общего пересыщения в системе, тем са- [c.49]

В пересыщенных растворах флуктуации, достигшие величины п (/), могут непрерывно разрастаться, образуя кристаллы и осуществляя переход старой фазы в новую. Скорость такого перехода будет в первый момент, т. е. до начала процесса роста кристалла, прямо пропорциональна вероятности образования критических зародышей [c.247]

Энергии активации и Е являются также переменными величинами [8], зависящими как от температуры, так и от парциального давления компонентов, поскольку работа образования критического зародыша зависит от пересыщения. Действительно, работа образования плоского критического зародыша может быть представлена как [c.15]

Для практики наибольший интерес представляют большие пересыщения, соответствующие более высоким скоростям осаждения. Если рассчитать для средних величин пересыщения 2—3 эв (46—69 ккал/моль) размер критических зародышей по Странскому [7] в случае двумерного зарождения, то получаются очень малые значения размеров критического зародыша. Так, если принять для простоты расчета квадратную форму двумерного зародыша, то по Странскому число атомов в стороне зародыша равно [c.36]

Величина пересыщения (переохлаждения) определяет вероятность образования зародышей, их размер и число. При значительных пересыщениях образование зародышей облегчается, критический радиус зародыша уменьшается и вследствие этого возрастает число центров кристаллизации. Таким образом, при значительных пересыщениях создаются условия, способствующие росту поликристалла. [c.58]

Разность [ 11 — Ц2 является мерой пересыщения поскольку (/) и АОтах обратно пропорциональны ей, то при небольших пересыщениях размеры критических зародышей велики, а вероятность их возникновения мала. Поэтому скорость образования новой фазы может оказаться столь малой, что система будет находиться в неустойчивом состоянии достаточно длительное время. Наоборот, чем больше пересыщение, тем меньше величина критического зародыша и работа его образования, и тем быстрее может осуществляться переход старой фазы в новую. [c.248]

К последнему выражению можно прийти и другим путем (по Скрипову). Действительно, в уравнении (IV—20) величина пересыщения применительно к рассматри-ваемому случаю 1кристалл1изац1ии иа расплава соответствует разнице давлений в критическом зародыше твердой фазы ртп(< с) и в исходной метастабильной фазе р. Уравнения состояния для твердой фазы и жидкости сходны Ут = соп81, 1 т=сопз1. С учетом этого, условие [pтв(r )]— л.iPo)=ц iP )— iPo) Для критического зародыша принимает вид [c.125]

В выражении (IV. 3) первый член положителен и растет при увеличении г как г, второй член может быть отрицательным (при наличии пересыщения — A/i > 0) и по а бсолютной величине растет как г . Поэтому при наличии пересыщення на кривой зависимости W(r) должен существовать максимум. Этот максимум отвечает некоторому критическому размеру частицы — критическому зародышу новой фазы. Критический зародыш ра13мером оказывается в равновесии (неустойчивом равновесии) с маточной средой, т. е. для него соблюдается условие — fir, где fir — химический потенциал вещества в зародыше. Для такой частицы, в соответствии с (I. 13), имеем [c.144]

Раскисление возможно, если произведение фактических активностей (или концентраций) больше I, т.е. необходимо некоторое пересыщение. Величина этого пересыщения определяется тем, что образование зародыша (вторая стадия) фазы AI2O3 требует создания новой поверхности, а именно поверхности раздела зародыш— жидкая сталь, т.е. необходимо преодоление энергетического барьера. При этом размер критического радиуса зародыша определяется уравнением, подобным уравнению Томсона для давления пара над каплями малого размера. При этом вместо отношения р/р , вводится величина пересыщения /L, где активности [c.290]

Причиной возникновения зародышей кристаллов в растворах является флуктуация концентраций, в результате чего образуются дозародыши кристаллов, представляющие собой скопления молекул или ионов растворенного вещества. Дозародыши могут быстро образовываться под действием теплового движения молекул раствора. В случае столкновения друг с другом такие скопления либо распадаются, либо укрупняются. Когда при укрупнении размер дозародышей достигает некоторой критической величины, образуются зародыши кристаллов. Начиная с некоторого критического размера г р, составляющего 0,5-5 нм, начинается быстрый рост зародышей и образование большого числа кристаллов различного размера. Чем меньше критический размер кристалла г р, тем больше должна быть степень пересыщения раствора. Эта закономерность выражается следующим уравнением [c.296]

При росте алмаза и графита из метана размеры критическ - х зародышей алмаза и графита уменьшаются при повышении температуры. Во время импульсов пересыщения при периодическом повышении температуры затравочного кристалла минимальные размеры критических зародышей соответствуют максимальной температуре. Во время пауз между импульсами, когда пересыщение по углероду падает, критические размеры зародышей будут увеличиваться, и часть возникших зародышей алмаза и графита перейдет в разряд докритических, неустойчивых. Так как работа образования критических зародышей графита на поверхности алмаза значительно выше этой величины для зародышей алмаза, то даже при температуре импульса число зародышей первого, успевших за время импульса перевалить через критические размеры, будет пренебрежимо мало, а за время пауз зародыши графита, ставшие докритическими, газифицируются и исчезнут. [c.103]

Энергетический барьер при возникновении зародыша характеризуется так называемой работой образования зародыша, рассчитываемой из значений химических потенциалов вещества в растворе и в кристалле и удельной поверхностной энергии кристалла. Эта величина имеет максимум при некотором размере зародыша, называемом критическим (рис. 1-12). Работа образования зародыша и его критический размер Гкр уменьшаются с увеличением пересыщения. Устойчиво расти могут только те зародыши, размер которых больше Гкр. В метастабильной области размер критического зародыша велик и вероятность кристаллизации крайне мала. Вблизи границы с лабильной областью критический размер уже настолько мал, что вероятность соответствующей флуктуации очень велика, кристаллизация начинается почти мгновенно. Согласно теории, подтвержденной экспериментально, скорость заро-дышеобразования возрастает с пересыщением по закону экспоненты — [c.24]

Подобное гетерогенное образование зародышей на дефектах решетки происходит при более низких пересыщениях, чем гомогенное образование зародышей в совершенных кристаллических участках последний процесс возможен лишь при более высоких пересыщениях. В обоих случаях свободная энергия образования зародышей зависит как от энергии деформации, обусловленной изменением объема, так и от эффекта несоответствия на поверхности раздела между двумя решетками. Набарро [70] показал, что энергия деформации оказывает влияние на форму выделяющейся частицы. Если новая фаза когерентна с исходной решеткой, то энергия деформации максимальна для частиц сферической формы и снижается до одной пятой этой величины для тонких пластинок. Энергия деформации существенно снижается только в тех случаях, когда новая фаза некогерентна с исходной решеткой в этом случае энергия деформации еще велика для сферических частиц, но для тонких пластинок снижается до нуля. Таким образом, энергия деформации сама по себе благоприятствует образованию некогерентных пластинчатых зародышей. Однако свободная энергия поверхности раздела двух решеток повышается при некогерентности последних на величину, приблизительно равную теплоте плавления моноатомного слоя, и это способствует образованию когерентных пластинчатых зародышей. Для зародышей одинаковых размеров влияние одной только свободной энергии поверхности раздела благоприятствует образованию сферических зародышей. Таким образом, у критического зародыша будет проявляться тенденция к когерентности и сферической форме при высоких пересыщениях, когда этот зародыш мал, и к некогерентности и более плоской форме при низких пересыщениях, когда он содержит большее число атомов. [c.241]

Обычно рост начинается, если пересыщение возле кристалла возрастает до величины, при которой критический зародыш сможет проходить между точкой дислокации и границей кристалла. Точная форма образующейся спирали зависит от скорости продвижения фронта роста в различных направлениях. Спирали роста на бoльш[Iн fв кpн тa.ч-лoБ зйs.ю MJ гoyгoль- [c.17]

Охлаждение горячих смесей неконденсирующихся газов с парами неорганических веществ, парциальное давление которых мало (образованием аэрозолей со средним размером частиц 10 см [1, 2]. Данные 3, 4] показывают, что размер критических зародышей конденсированной фазы в этих условиях очень мал, зачастую минимум свободной энергии образования зародышей приходится на димер. Процессы образования высокодисперсных аэрозолей характеризуются очень высокой скоростью изменения пересыщения, т. е. если для некоторого мгновенного значения пересыщения найти величину времени релаксации зародышеобразова-ния т time — tag), то изменение скорости зародышеобразова-ния за время т может составить несколько порядков. Эти обстоятельства делают неприменимой классическую теорию нуклеации для расчета процессов образования высокодисперсных аэрозолей. Авторами [4] был предложен метод расчета таких процессов, в котором пренебрегают отклонением конценг [c.163]

Как видно из этих данных при пересыщении пара, равном 9,73, скорость образования зародышей принята равной 1. При увеличении пересыщения свыше этой величины скорость их образования резко возрастает. Следовательно, существует определенное пересыщение пара в системе, выше которого начинается интенсивное образование зародышей и конденсация пара в объеме. Такое пересыщение называют критическим (<5кр). Конденсация пара в объеме может произойти только при кр. Условно под критическим понимают пересыщение, при котором скорость образования зародьппей (способных к дальнейшему росту) в единице объема равна единице (7 == = 1 сж -сек 1) . Критическое пересыщение пара при гомогенной конденсации в отсутствие ядер конденсации и газовых ионов может быть рассчитано для разных температур по уравнению, введенному А. Г. Амелиным, аналогичному выражению (10) [c.109]

Если на определенном участке рассматриваемой системы возникающее пересыщение превысит критическую величину 5кр, это неизбежно вызывет конденсацию пара в объеме и образование зародышей, а затем и капель тумана. [c.113]

В настоящее время детальные исследования в этом направлении выполнены только для систем ЭО—СКН, отвержденных аминами [420, 421]. При этом установлен преимущественно нуклеационный механизм разделения фаз. Скорость роста зародышей определяется величиной диффузионного потока, который, в свою очередь, определяется О, пересыщением раствора, изменяющихся с изменением скорости химических реакций. Поскольку О и скорость реакции изменяются антибатно в ходе отверждения (см. рис. 7.26), скорость роста зародышей как функция времени отверждения должна иметь экстремальный характер. На начальной стадии рост частиц лимитируется скоростью химической реакции (диффузионный сток справляется с постепенно нарастающим на периферии пересыщением), а на глубоких стадиях — скоростью диффузии. При этом на граница зон стоков возникает пересыщение, превышающее критическое и обеспечивающее вторичный распад системы. [c.290]

В пересыщенных растворах это будет иметь место только для зародышей, меньших критического размера. Флюктуации, достигшие К ритической величины, могут непрерывно разроетать-ся, осуществляя переход старой фазы в новую. Скорость такого яерехода будет в первый момент прямо пропорциональна вероятности образования критических зародышей. [c.378]

Накопление ионов 0 в поверхностном слое карбоната кальция приведет через короткое время к образованию пересыщенного раствора СаО в СаСОз, так как растворимость первого в последнем невелика. Однако возникновение зародышей новой фазы (СаО) будет сильно тормозиться небольшой подвижностью ионов в решетке. Зародыши смогут появляться с измеримой скоростью лишь при значительных пересыщениях. В силу этого размеры критических зародышей и величина образующихся кристаллов будут малы, а возникающая новая фаза будет находиться в весьма дисперсном состоянии. Повышенный изобарный потенциал делает ее метастабильной, что обусловливает появление ложных равновесий. [c.401]

На основании данных Матейека [101] о критическом пересыщении свободного серебра в кристаллах галогенида серебра aAg/flAgoo— с помощью известной формулы Томсона — Гиббса [102] может быть определена величина серебряных зародышей. Расчет приводит к размерам центра вуали I = 14 А. [c.33]

В общем, процессы электроосаждения не отличаются от процессов кристаллизации вещества из объема раствора. Различие состоит в том, что при химическом осаждении движущей силой процесса является пересыщение раствора, а при электрокристаллизации - перенапряжение. Для того, чтобы началось образование осадка на электроде, прежде всего необходимо образрвание зародышей, т.е. некоторого скопления атомов осаждаемого элемента, имеющего определенный критический размер. После образования слоя осадка зародыши исчезают, и для роста другого слоя должны появиться новые зародыши. Образование осадка по механизму поверхностного образования зародышей происходит при относительно больших величинах перенапряжения. Однако рост пленки осадка может происходить и при небольшом перенапряжении. В этом случае для объяснения ее образования было высказано предположение о спиральном росте кристаллов осадка на поверхности элек- [c.425]

Смотреть страницы где упоминается термин Пересыщение и величины критических зародышей: [c.36] [c.101] [c.126] [c.148] [c.42] [c.380] [c.340] [c.340] [c.219] [c.56] [c.325] [c.547] [c.190] [c.133]

Смотреть главы в:

Гетерогенная кристаллизация из газовой фазы -> Пересыщение и величины критических зародышей

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Величина пересыщения

Зародыш

Зародыш критический

Критическая величина

Пересыщение

Пересыщение критическое

Справочник химика 21

Химия и химическая технология