Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Зародышеобразование в гомогенных системах

    ЗАРОДЫШЕОБРАЗОВАНИЕ В ГОМОГЕННЫХ СИСТЕМАХ [c.46]

    Говоря о гомогенных системах, следует подчеркнуть, что имеются в виду системы, практически не содержащие примеси других фаз, или системы, ведущие себя в отношении кристаллообразования как гомогенные. Для них характерна четкая зависимость скорости зародышеобразования от пересыщения. Кроме того, следует отметить, что образование новой фазы в гомогенной системе может происходить в лабильном и частично в метастабильном состояниях. В первой части метастабильной зоны самопроизвольное зародышеобразование исключается. [c.46]


    Из приведенных в таблице данных видно, что для функции N = f (Ас) порядок процесса (см. стр. 49) возникновения центров кристаллизации может значительно превышать порядок реакций, наблюдаемых в химической кинетике. В данной работе он заключен в пределах от 1 до 8. Кристаллизация проводилась при перемешивании в отсутствие и в присутствии небольшого числа крупных затравочных кристаллов. В таблице приведены результаты вычислений, относящиеся к кристаллизации в гомогенной системе. Характерно, что в большинстве случаев порядок зародышеобразования не зависит от температуры. Что же касается константы скорости, то она для большинства соединений имеет положительный температурный коэффициент. Ее значения колеблются в очень широких пределах от 10 до 4200. Важным в данном случае является факт, подтверждающий, что может быть больше 3. Его значение заключается в прямом доказательстве невозможности свести процесс кристаллизации к одному из классов обычных химических реакций. [c.50]

    Описанный выше механизм роста кристаллов (так называемый нормальный рост ) можно считать аналогом гомогенного зародышеобразования в системе. Рост кристаллов по этому механизму требует больших степеней пересыщения, чем обычно наблюдаемые в эксперименте. Это различие свидетельствует о том, что в реальных системах рост кристалла происходит по иному механизму, при котором достраивание растущей поверхности происходит в местах выхода на поверхность винтовых дислокаций ( спиральный рост ). В этом случае образующийся зародыш имеет (одну или несколько) спиралеобразную бесконечную ступень роста, на которой и происходит присоединение к кристаллу адсорбированных на растущей грани частиц (рис. 5.6). [c.194]

    Рассмотренное выше гомогенное зародышеобразование наблюдается только тогда, когда в системе нет поверхностей, на которых может с достаточной скоростью происходить образование и рост зародышей новой фазы. Если же такие поверхности имеются (например, стенки сосуда и особенно поверхности посторонних включений). [c.126]

    Скорость гомогенного зародышеобразования, пропорциональная вероятности появления устойчивого зародыша, выводится с помощью методов статистической механики. При этом исходят из того, что скорость образования зародышей определяется числом зародышей критического размера, возникающих в единице объема, и скоростью, с которой атомы или молекулы присоединяются к этому зародышу. С учетом этих двух факторов общее уравнение для скорости гомогенного зародышеобразования в конденсированных системах таково  [c.352]


    Эта зависимость отличается от выражения для работы гомогенного зародышеобразования наличием множителя со скобками. Наличие этого множителя приводит к тому, что энергетический барьер образования зародышей на контактной поверхности оказывается меньше, чем при гомогенном образовании зародышей. Если угол смачивания будет равен, например 60°, энергетический барьер составит лишь около /б энергии гомогенного зародышеобразования если контактный угол равен нулю, системе вообще не приходится преодолевать какой-либо энергетический барьер. [c.353]

    Исследование кинетики зародышеобразования в разделенной на части системе уменьшает влияние гетерогенностей, изолируя их в отдельных каплях, что позволяет приблизиться к условиям гомогенного зародышеобразования 6—11, 22], В связи с этим метод малых объемов особенно удобен для веществ, к которым неприменима техника обычной очистки (например, для полимеров [164, 165]),. Однако существенную [c.61]

    Пересыщение системы можно достичь охлаждением, испарением, добавкой осаждающих веществ или разбавителя, либо в результате химической реакции между двумя гомогенными фазами. Некоторые из этих процессов уже обсуждались в гл. 2, а их практическое применение будет описано в гл. 7 и 8. В этой главе будут рассмотрены зародышеобразование при кристаллизации и рост кристаллов. Современные теории и результаты исследований в этой области были суммированы во многих работах, представленных на трех последних симпозиумах (1—31. [c.140]

    В заключение остановимся еще на одном вопросе, связанном с механизмом гомогенного зародышеобразования. Как уже отмечалось, гомогенное зародышеобразование возможно и тогда, когда система не гомогенна по фазовому составу. Дело заключается в том, что при сравнительно больших пересыщениях оказывается справедливой зависимость (Н1.9) и другие аналогичные ей зависимости, несмотря на то что в растворе содержатся твердые частицы. Наблюдаемое явление обусловлено несколькими причинами. Назовем две из них, по нашему мнению, наиболее существенные. [c.52]

    Энергия Е соударений в описываемой системе обязана своим происхождением перемешиванию, поскольку оно определяет скорость движения и энергию частиц в суспензии. Следует отметить один интересный момент. Судя по уравнению (II 1.20), скорость вторичного зародышеобразования по крайней мере частично подчиняется тем же закономерностям, что и N для гомогенного процесса. И там, и здесь N пропорциональна Дс, взятому в некоторой степени р или Это соответствие не случайно. Оно подчеркивает тезис о том, что при всей специфике вторичного зародышеобразования в его основе лежат те же общие положения об образовании новой фазы, что и в основе других разновидностей зародышеобразования. [c.62]

    Кристаллизация дикальцийфосфата определяется, с одной стороны, скоростью химического взаимодействия, а с другой — фазовым составом системы. Как и в любом другом случае, кристаллизация в гетерогенной системе связана с рядом дополнительных обстоятельств. Зародышеобразование при осаждении дикальцийфосфата может идти сразу но нескольким механизмам. Это может быть и гомогенное зародышеобразование в растворе, и возникновение центров кристаллизации на основе частиц твердой фазы, и вторичное образование зародышей. При этом надо иметь в виду неоднородность системы по концентрации кристаллизуемого вещества. У поверхности частиц известняка или извести она должна отличаться от концентрации в объеме. Присутствие уже образовавшихся кристаллов преципитата в свою очередь может стать причиной появления вторичных зародышей. От соотношения скоростей зародышеобразования но различным механизмам во [c.192]

    Технологические операции, с помощью которых осуществляются различные превращения твердых веществ, используемые, например, в металлургии, основаны почти исключительно на термодинамических расчетах. Поскольку в последних не учитывается время и вообще они справедливы только для равновесных состояний рассматриваемой системы, из них нельзя получить указаний относительно скорости и преимущественного направления процесса в реакционной смеси. Повышение температуры приводит к более энергичной реакции в гетерогенной системе, следовательно, элементарные стадии всего процесса нуждаются в энергии активации, как и гомогенные реакции. Чувствительность отдельных стадий к изменению температуры неодинакова чаще всего наименьшую чувствительность проявляет процесс зародышеобразования. [c.8]

    Изложенное выше рассмотрение относится к случаю гомогенного зародышеобразования — образованию зародышей в объеме исходной фазы. В реальных системах зародышеобразование проявляется в первую очередь в искажениях идеальной кристаллической структуры (гетерогенное зародышеобразование). Рассмотрим [c.189]

    Термодинамическое рассмотрение возникновения зародышей новой фазы в макроскопической системе, находящейся в метастабильном состоянии, показывает, что для различных фазовых переходов и при разных условиях зародышеобразования (гомогенное или гетерогенное) существует энергетический барьер, препятствующий появлению зародышей. Возникновение зародышей может рассматриваться при этом как флуктуационный процесс преодоления системой энергетического барьера. Как и для других подобных процессов, можно полагать, что частота возникновения зародышей новой фазы J должгза экспоненциально зависеть от высоты энергетического барьера, т. е. от работы образования критического зародыша [c.155]


    Сравнение результатов расчетов с результатами соответствующих экспериментов приведено на рис. 18.15. Необходимо отметить, что в этом простом примере процесс зародышеобразования описывается некорректно (см. параграф, посвященный зародышеобразованию). Кроме того, в гомогенных системах окислением сажи можно пренебречь. Аналогичные результаты могут быть получены и для условий пламени предварительно перемешанной смеси (рис. 18.16 см. также [El-Gamal, Warnatz, 1995]). [c.321]

    Пусть пересыщения в системе недостаточно для образования зародышей гомогенным или гетерогенным путем и зародыши возникают за счет истирания кристаллов несущей фазой. Зародыши будем считать самостоятельной фазой, средняя плотность и объемное содержание которой р, и з (причем рз=р2"ПаЛ ЯзГз= = , Пз=/зГз —число зародышей в единице объема). Перейдем к выводу уравнений термогидромеханики для описания процесса массовой кристаллизации с учетом роста кристаллов и бесконтактного вторичного зародышеобразования. [c.39]

    Далее для каждого механизма зародышеобразования можно выбрать пару параметров-порядков (гомогенный и кинетический), соответствующих области устойчивости линеаризованной системы, и проинтегрировать систему (4.34) с целью проверки полученных зон устойчивости и определения периода колебаний. Так, например, для механизма вторичного зародыщеобразования, описываемого соотношением (4.27), кинетические параметры я = 2,5 и р=1,5 представляют линейно-устойчивый случай (см. рис. 4.4). Чтобы исследовать область устойчивости в нелинейном фазовом пространстве, были изучены траектории 16 различных систем начальных условий. Эти начальные условия включали значения для [ о, 1, в пределах [0,10 0,50 0,05]—[10,0 6,0 9,0]. Величина сохранялась постоянной з=1,0. Траектории всех 16 начальных систем [c.339]

    Намного легче осуществляются гетерогенное зародышеобразование и кристаллизация. Скорость образования центров кристаллизации новой фазы ускоряется в присутствии поверхностей раздела, существовавших до образования центров новой фазы. Такими поверхностями раздела могут служить стенки сосуда, инородные включения в виде зерен и коллоидных частиц, дислокации и т. д. Наличие поверхностей раздела повышает поверхностную энергию системы, а это способствует снижению АРкр, т. е. величины энергии гомогенного зародышеобразования за счет уменьшения энергии поверхности раздела Д/ . [c.221]

    Гомогенное зародышеобразование. Для возникновения зародыша необходима затрата энергии на создание новой поверхности раздела двух фаз — расплава и твердой фазы. При гомогенном зародышеобразовании эта энергия изыскивается самой системой за счет поглощения теплоты из окружающей среды благодаря флуктуациям плотности. Если бы не было этих флуктуаций, переохлажденный расплав при отсутствии внешних воздействий существовал бы неопределенно долгое время без каких-либо признаков кристаллизации. В результате флуктуаций в отдельных точках расплава происходит сближение атомов и образование группировок с кристаллоподобной структурой, приближающейся к расположению атомов в кристаллическом веществе (предзародышевых групп в терминологии, предложенной А. И. Августиником). Вследствие теплового движения частиц предзародышевые группы могут вновь распасться или вырасти до определенных размеров, становясь зародышами кристаллов. Это определяется характером изменения свободной энергии системы. [c.349]

    Пример 7.5.5.1. Стохастическая модель зародышеобразования. Необходимо в рамках стохастических представлений построить модель гомогенного и гетерогенного зародышеобразования (см. подраздел 8.7.1) для описания скорости образования кристаллов из жидкой фазы на основе представления о рождении и гибели кластеров [120]. При решении поставленной задачи считается, что зародышеобразование протекает по известной схеме случайного процесса гибели и рождения с конечным числом состояний [29, 99, 121, 122]. Пусть объем пересыщенного пара, незначительно превосходящий объем критического зародыша, содержит ( + 1) атомов или молекул. Символом Ео обозначим состояние этого объема, когда в нем содержится ( + 1) одиночных атомов пара, символом — состояние системы, заключающееся в образовании одного комплекса из двух атомов, — одного комплекса из трех атомов и, наконец, — одного комплекса из и атомов. Этот комплекс представляет собой критический зародыш жидкой фазы, который после присоединения еще одного атома (переход в состояние ) способен к дальнейшему самопроизвольному росту. Обозначим через ко вероятность перехода из состояния Ео в Ei, через А,] — вероятность перехода из состояния Ei в Ei а так далее, т. е. вероятности присоединения одиночных атомов к соответствующим комплексам. Через Ц] обозначим вероятность перехода из состояния Ei в Ео, через р2 — вероятность перехода из состояния в i и так далее, т. е. вероятности отрыва одиночш.1х атомов от соответствующих комплексов. Тогда граф-схема процесса будет иметь вид, представленный на рис. 7.5.5.1. Вероятность перехода системы из состояния Е в состояние 1 полагаем равной нулю ц( = 0), т. е. состояние Е для этой схемы является поглощающим. [c.689]

    Когда пар сжимают или охлаждают, так что его фигуративная точка на фазовой диаграмме пересекает линию равновесного-давления пара, ои может сразу сконденсироваться в жидкость, если уже присутствует какое-то количество жидкой фазы. Если же жидкая фаза в системе отсутствует, фигуративная точка может проникнуть в область жидкости на значительное расстояние, прежде чем наступит спонтанная конденсация. Область, в которой не происходит спонтанной конденсации, называется метастабильной областью. Если в начале процесса жидкость отсутствует, то конденсация протекает в две стадии стадию зародышеобразования, когда образуются маленькие капли жидкости, и стадию роста, когда капельки (или зародыши) растут, превраш,аясь в большие капли и в конце концов — в объемную жидкость. Зародышеобразование требует относительно высокой степени пересыш,ения (за границей местабильной области). Рост легко происходит при гораздо меньших пересыш ениях. Заро-дьтшеобразование, как правило, происходит на пылинках или других посторонних твердых частичках, которые обычно присутствуют. Гомогенное зародышеобразование при полном отсутствии таких частичек происходит лишь при очень высоких пересьщениях. [c.37]

    Зародышеобразование в присутствии кристаллов переходящего в твердую фазу вещества получило название вторичного. С одной стороны, вторичное зародышеобразование — один из видов гетерогенного. Оно протекает в гетерогенной системе. С другой стороны, появление центров кристаллизации в процессе вторичного зародыщеобразования в ряде случаев принципиально не отличается от обычного гомогенного. Здесь имеется в виду возникновение новых частиц твердой фазы в объеме раствора, инициированное присутствием затравочных кристаллов. [c.56]


Смотреть страницы где упоминается термин Зародышеобразование в гомогенных системах: [c.129]    [c.278]    [c.124]    [c.17]   
Смотреть главы в:

Кристаллизация в химической промышленности -> Зародышеобразование в гомогенных системах




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Зародышеобразование в гетерогенных системах и гомогенных системах

Система гомогенная



© 2025 chem21.info Реклама на сайте