Нуклеация гетерогенная

Теория гетерогенной нуклеации [c.22]

В ряде случаев скорость поверхностных реакций определяется специфическими явлениями, связанными с образованием новой фазы, такими как скорость образования зародышей новой фазы (скорость нуклеации). Гетерогенные и гетерогенно-каталитические реакции, то есть реакции, происходящие на границе раздела фаз, рассмотрены в 20.4. [c.57]

Образование пара на существовавшем ранее зародыше в жидкости соответствует отклонению от неустойчивого равновесного состояния. Для описания этого процесса используется термин гетерогенная нуклеация. [c.364]

Уточнение термодинамической трактовки реальных кристаллических поверхностей может быть достигнуто путем учета линейной энергии ребер. Еще Гиббс обратил внимание на необходимость существования линейного натяжения трехфазных границ контакта, могущего иметь как положительное, так и отрицательное значение. Эта идея была развита в фундаментальных работах Шелудко [5], показавшего роль линейного натяжения в процессах образования двухфазных контактов при смачивании, прилипании пузырьков и гетерогенной нуклеации, например при электрокристаллизации. Из соответствующих наблюдений оказалось возможным определить величину и знак линейного натяжения. Теория линейного натяжения на периметре смачивания была развита в работах [6, 7]. Для реальных тел формула, выражающая влияние шероховатости подложки на краевой угол, была предложена Венцелем [8] и более строго обоснована одним из нас [9]. [c.8]

В настоящее время отсутствует сколько-нибудь строгое описание однородной нуклеации, приводящей к появлению новой конденсированной фазы, или даже нуклеации гетерогенной, заключающейся в росте уже существующих частиц за счет захвата молекул газовой фазы. Однако и лабораторные эксперименты, и натурные наблюдения подтверждают протекание таких процессов в земной атмосфере с участием как органических, так и неорганических соединений. [c.135]

При кристаллизации изменение числа частиц происходит в результате гомогенной нуклеации гетерогенной (включая вторичную) нуклеации механического или теплового дробления (истирания, разрушения) кристаллов или гранул агломерации кристаллов и мелких гранул. При гомогенной и гетерогенной нуклеации расход растворенного вещества обычно невелик, при механическом или тепловом дроблении, агломерации он практически отсутствует. [c.332]

Величина оз1 — скорость гомогенного зародышеобразования (нуклеации) озг, ..., со — скорости гетерогенного [c.333]

Рост Гомогенная нуклеация Гетерогенная нуклеация [c.225]

Гетерогенная нуклеация, см. Аэрозоли Гетерогенно-гомогенный катализ 2/661, 663 Гетерогенные реакцни (процессы) 1/1049, 1050, 1158 4/415 5/465, [c.577]

Чистый (не содержащий кристаллов растворенного вещества или инородных твердых примесей, пылинок и т. п.) раствор устойчив до избыточной концентрации Скр — Ср, зависящей от химического состава раствора, внешних воздействий (механические, звуковые и другие импульсы, скорость и способ создания пересыщения, наличие растворенных газов и т. д.). В растворах, содержащих мелкие кристаллики или примеси, кристаллизация начинается при значительно меньшем пересыщении (Скр — Ср)< (С р — Ср), где Скр, Скр — критические концентрации гомогенной и гетерогенной нуклеации (зародышеобразования). Для всех технологических про- [c.325]

С увеличением длительности выдержки расплава в перегретом состоянии и повышением температуры перегрева все гетерогенные включения дезактивируются и не влияют на период нестационарности, который достигает максимального значения н = Ч (рис. 13, а). Аналогичная зависимость периода нестационарности от температуры и длительности перегрева, обусловленная влиянием атермальных зародышей, показана на рис. 13, б При детальном описании кинетики нуклеации период нестационарности может быть определен методом моментов через вероятности элементарных [c.20]

Рассмотренный выше подход к образованию новой фазы был применен к гетерогенной нуклеации [14]. Основная формула, описывающая нуклеацию, согласно работе [15], может быть представлена в виде [c.22]

Заслуживают внимания и некоторые другие характеристики пе реходов в блок-сополимерах. Во-первых, как в ДСК, так и в ди латометрических опытах для сополимеров, обогащенных П< (да >0,6), обнаружены две температуры кристаллизации, отле чающиеся примерно на 60 °С. Это явление может быть объяснен проявлением двух типов нуклеации гетерогенной Тс ЬО—60 С и гомогенной Тс 20°С). Таким образом, если домены ПЭС имеющие молекулярные размеры, диспергированы в матрице стек лообразного ПС, то часть доменов содержит гетерогенные заре дыши, а некоторая часть — не содержит. Поскольку основная дол вещества кристаллизуется, по-видимому, в результате гомогенно нуклеации, то размеры доменов, действительно, должны быть мг лыми и дискретными [492]. [c.160]

Один из возможных механизмов гетерогенной нуклеации льда может быть основан на следующих соображениях как известно, самым эффективным путем осуществления гетерогенной кристаллизации воды является введение в переохлажденный туман высокодисперсных кристаллов льда. Эту задачу можно осуществить, используя кристалло- [c.86]

Кроме того, если нуклеация катализируется конечным числом неоднородностей, которые спорадически активируются с течением времени, давая начало росту кристаллических областей, то расходование этих неоднородностей до окончания процесса должно привести к теоретическим изотермам, соответствующим формуле (182). При правильном выборе скорости гетерогенной нуклеации можно рассчитать изотермы, которые совпадают с наблюдаемыми на опыте. [c.236]

В последние годы возросшая потребность в полупроводниковых эпитаксиальных пленках стимулировала детальное изучение механизма гетерогенной нуклеации на подложке [83—881. С другой стороны, разработка методов управления выпадением осадков в атмосфере способствовала дальнейшему развитию экспериментальных и теоретических работ по механизму и кинетике нуклеации на случайных ядрах конденсации [89—961, Появились новые теории, учитывающие различные физические свойства кристаллизуемого вещества и подложки, размер кристаллизуемой фазы и т. д. [97, 98]. Практическая направленность многих из цитированных работ подчеркивает особую важность создания всеобъемлющей теории гетерогенной нестационарной нуклеации. [c.6]

Рис. 13. Зависимость периода, нестационарности от длительности выдержки расплава в перегретом состоянии и температуры перегрева (Т ) для гетерогенной ( ), и гомогенной (б) нуклеации (температура пер грева возрастает в последовательности

Гетерогенное образование зародышей — более общий случай фазового перехода, поскольку в практических условиях устранить влияние включений посторонних пылинок и поверхностей невозможно. При зарождении сферического зародыша на плоской смачиваемой подложке (рис. 2) значение критического радиуса не изменяется, а работа образования критического зародыша и его объем уменьшаются по сравнению с гомогенной нуклеацией из расплава [c.8]

Уравнения (38) и (41) представляют одну и ту же временную зависимость I t). Упрощенное уравнение (40) хорошо аппроксимирует функцию I t) в области больших t, в то время как уравнение (42) более точно в области малых t [1, 4]. В начале процесса при отсутствии кластеров в исходной системе скорость нуклеации равна нулю и асимптотически возрастает со временем до стационарного значения (рис. 10, а). При наличии кластеров в исходной системе скорость нуклеации больше нуля в начале процесса (/(О) 0). Однако учет влияния термодинамически равновесных кластеров в перегретом расплаве на кинетику последующей нуклеации дает очень небольшое повышение скорости процесса в течение нестационарного, периода [56, 64]. Большее влияние должно оказывать присутствие в расплаве посторонних частиц (гетерогенная нуклеация) [51, 56]. Однако влияние гетерогенностей на закономерности кинетики нестационарной нуклеации в настоящее время детально не изучено [51]. [c.17]

Наличие гетерогенных включений в расплаве не только повышает скорость нуклеации, но и уменьшает период нестационарности [c.19]

О. Гетерогенная нуклеация. Неконденсирующиеся газовые пузыри или посторонние частицы, находящиеся в жидкости, вместе с заполненными газом или паром трещинами или внадинанн в поверхностях контейнеров, обычно образуют достаточно зародышей, действующих как центры парообразования. Присутствие растворенного газа в жидкости делает необходимым учет парциального давления газа, когда рассматривается механическое равновесие парового зародыша. Таким образом, уравнение (6) модифицируется к виду [c.366]

При гетерогенной нуклеации в расплаве имеется несколько типов (р) ячеек, содержащих гетерогенные включения либо участки гетерогенностей одинаковой активности. Функция распределения времени ожидания появления первого центра кристаллизации такой негомогенной системы определяется следующим выражением [c.37]

Однако при соблюдении некоторых условий и для гетерогенной нуклеации функция распределения времени ожидания [c.37]

Отметим основную особенность метода одной пробы — возможную зависимость кинетики нуклеации от числа перекристаллизаций образца, т. е, с увеличением числа циклов средние переохлаждения расплава часто возрастают [175]. Этот факт обычно объясняется наличием гетерогенностей в расплаве [6, 7, 104, 160], однако возможно также влияние несоответствия структуры расплава и твердой фазы, зависящего от [c.64]

В использованном авторами работ[156, 157, 162] аналогичном уравнении Кемпбелла не учтен вклад кинетики гомогенной нуклеации в образцах, содержащих гетерогенности. Для каждого конкретного разбиения системы на отдельные образцы мы получаем не наиболее вероятную, а некоторую частную эмпирическую функцию распределения времени начала кристаллизации образцов (Рэ). Отклонения этих частных функций от наиболее вероятной (Р) определяются дисперсией числа капель, содержащих к гетерогенностей, которая равна Я [9, 186]. Тогда из уравнения (183) дисперсия фракции (доли) капель г/Л/ о, содержащих к гетерогенностей, составит [c.73]

Рассмотрим далее методику определения кинетических параметров нуклеации по уравнению (184). Результаты экспер№ ментов наносятся на полулогарифмический график с координатами [— 1п (1 — 2 э) — ], на котором функция распределения по уравнению (184) имеет выпуклость вверх. В начале процесса (1 = 0) наклон функции распределения равен сумме скоростей гомогенной и гетерогенной нуклеации в образце, [c.73]

При исследовании кинетики гетерогенной нуклеации на объемных образцах обычно /о В этом случае, пренебрегая вкладом в кинетику процесса гомогенной нуклеации, получим [c.74]

ЗАРОЖДЕНИЕ новой ФАЗЫ (зародышеобразование, нуклеация), процесс флуктуационного образования жизнеспособных центров выделения новой фазы при фазовых переходах первого рода Различают 3 н ф гомогенное (в объеме материнской фазы) и гетерогенное (на постороиинх частицах, пов-стях сосудов и др ) Закономерности 3 н ф и послед роста зародышей при кристалтизации, конденсации пара, кипении и расслаивании р-ров определяют строение образующихся дисперсных систем и должны учитываться при анализе условий протекания этих процессов в природе и технике [c.162]

Промышленные растворы, как правило, содержат посторонние примеси. При гетерогенной нуклеации предельное пересыщение ДСтах = jp — Ср можно оценить по формуле [16] [c.327]

Мы рассмотрели только некоторые общие принципы, не детализируя природы нуклеации, которая может быть как гомогенной, так и гетерогенной, как в обычных телах. Гомогенная, в-свою очередь, разделяется на кинетически-контролируемую, приводящую к линейному росту и диффузионно-контролируемую. В последнем случае при решении задачи об образовании зародыша КВЦ при достаточно высоких М, кроме функции (Р) нужно еще принять во внимание связанное с диффузией время,, потребное на сближение закритических по (р) цепей. Манделькерн [45] приводит следующую таблицу показателей Аврами т-для разных типов нуклеации и роста [c.106]

Образование зародышей может быть спонтанным (гомогенная нуклеа-ция) и индуцированным (гетерогенная нуклеация). При гомогенной нуклеа-ции зародьпп появляется в результате скопления около одного центра группы ионов или ионных пар (под действием химических сил). При гетерогенной нуклеации ионы собираются вокруг посторонней твердой частицы (затравки, например пылинки) при этом ионы (или ионные пары) диффундируют к поверхности затравки и адсорбируются на ней. На практике имеет место гетерогенная нуклеация, поскольку в растворе всегда достаточно посторонних твердых частиц. К сожалению, основные теоретические положения относягся к спонтанной нуклеации. [c.10]

Как известно, при критической температуре (порядка — 40 °С) кристаллизация переохлажденной воды происходит самопроизвольно, практически мгновенно [13]. Таким образом, можно полностью обосновать механизм гетерогенной нуклеации льда на реагентах типа Agi следующим образом на поверхности таких веществ в результате адсорбции образуется пленка воды, покрывающая гидрофильные участки и имеющая каверны (над гидрофобными островками). При достижении критической толщины пленки воды происходит самопроизвольное мгновенное смыкание каверн и вода, покрывая гидрофобные участки, резко охлаждается. Если ее температура снижается до —40 С°, то она мгновенно кристаллизуется. Можно поэтому прийти к выводу о том, что механизм гетерогенной нуклеации льда на реагентах типа Agi тождественен воздействию хладореагентов. Эта особенность механизма гетерогенной нуклеации льда и обусловливает то, что произвольная мозаичность поверхности твердых тел недостаточна для того, чтобы они обладали высокой льдообразующей активностью. Для этого необходимо, чтобы при смыкании каверн на гидрофобных участках поверхности происходило достаточно значительное разрушение водородных связей между молекулами воды. Это и обусловливает уникальность веществ, обладающих высокой льдообразующей активностью (при —10 °С), а также позволяет рационально наметить пути поиска подобных реагентов. [c.85]

Между тем, в атмосфере имеются природные ядры кристаллизации воды, которые, несомненно, отличаются по своему составу от Agi. Поэтому, очевидно, имеются другие механизмы гетерогенной нуклеации льда, отличающиеся от описанного механизма, характерного для Agi. Это относится также к некоторым эффективным органическ м льдообразующим реагентам, например, к флороглюцину, поверхность которого не мозаична. [c.86]

Механизм гетерогенной нуклеации льда /Товбин М. В., Т о в б и н а 3. М.— [c.253]

Обоснованы два механизма гетерогенной нуклеации льда. Нуклеация льда на реагентах типа А 1 обусловлена ультрамикронеоднородностью их поверхности.. На поверхности этих реагентов образуется полимолекулярная пленка переохлажденной воды, содержащая каверны. При определенной толщине пленки происходит захлопывание каверн, обусловливающее кристаллизацию воды. Второй механизм нуклеации льда (характерный для природных ядер кристаллизации воды) обусловлен свойствами кристаллогидратов, структура воды в которых тождественна структуре льда, [c.253]

Наряду с процессом гомогенной нуклеации наблюдается возникновение зародышей будущих кристаллов, связанное в основном с истиранием (измельчением) кристалликов при их соударениях друг с другом, со стенками аппарата или с механической мешалкой. Этот процесс называют вторичной нуклеацией или гетерогенным зародышеобразо-ванием существенно, что механизм этого явления имеет не термодинамическую, а механически-статистическую природу. [c.152]

Настоящая книга посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию кинетики начальной стадии образования зародышей в объемных образцах расплавов и растворов веществ, обладающих большой линейной скоростью роста спонтанно возникающих центров твердой фазы. К таким веществам относится большинство элементарных, бинарных и тройных соединений полупроводников и диэлектриков, которые в виде крупных монокристаллов выращиваются не только в лабораториях, но и в широких промышленных масштабах. Процесс образования центров кристаллизации в расплавах указанных веществ обычно разделяется на два этапа индукционный период метастабидьного переохлажденного состояния до возникновения первого центра кристаллизации и период динамической нуклеации, протекающий с большой скоростью в присутствии уже возникшей твердой фазы. Анализ результатов исследования второй стадии значительно затрудняется так как возрастает число факторов и побочных явлений, изме няющих кинетику процесса кристаллизации. Изучение же кинетики начальной стадии требует развития и использования статистических методов исследования и обработки экспериментальных данных, поскольку образование центров кристаллизации, как гомогенное, так и гетерогенное, является случайным процессом во времени и в пространстве. [c.4]

Присутствие посторонних гетерогенностей в расплаве оказывает существенное влияние на зависимость кинетики нуклеации от предварительной термической обработки расплава и твердой фазы [3, 6, 17, 51, 56, 78, 102]. Это влияние обычно объясняется тем, что кристаллический слой вещества на инородной поверхности имеет повышенную температуру плавления по сравнению с равновесной точкой плавления объемного образца [6, 103—105]. Нерасплавившиеся, адсорбированные на гетерогенных включениях остатки твердой фазы п]рй лослёдую-щей кристаллизации значительно увеличивают скор ость заро-дышеобразования. Однако при одном и том же перегреве с увеличением длительности выдержки расплава в перегретом состоянии число активных гетерогенностей и соответственно скорость нуклеации уменьшаются. [c.8]

Проведенный в указанных выше работах анализ кинетики как гомогенной, т к и гетерогенной нуклеации показывает, что в любой метастабильной системе должно произойти флук-туационное преодоление энергетического барьера нуклеации, равного работе образования критического зародыша. Вероятность таких гетерогенных флуктуаций подчиняется статистике Больцмана, в соответствии с которой скорость стационарного образования зародышей из жидкой фазы определяется экспоненциальным законом [1, 30] [c.9]

Анализ экспериментальных результатов, полученных методом капель , требует учета неравномерности распределения гетерогенных включений по образцам [8, 9, 185]. В пре-дыдуш,их работах этот вопрос рассматривался для случая конкуренции гетерогенного и гомогенного стационарного зародышеобразования [4, 8]. Однако даже для этого частного случая проблема проанализирована далеко не полностью, а иногда и не точно 162], не указаны аппроксимации функции распределения моментов кристаллизации образцов и пределы выведенных соотношений, не даны оценки дисперсии измеренных параметров процесса нуклеации. Поэтому целесообразно более полно проанализировать метод многих проб при следующих предположениях [162] [c.72]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология