Металлы механизм электропроводности

Катализ первого класса, сокращенно называемый электронным катализом , осуществляется на твердых телах — проводниках электрического тока (металлах и полупроводниках). Эти тела обладают рядом общих физико-химических свойств, связанных с наличием в них подвижных электронов. Для тел-проводников характерна электропроводность, окраска (т. е. заметное поглощение света в видимой области спектра), термоэлектронная эмиссия и внешний фотоэффект. К этому классу относятся каталитические реакции окисления, восстановления, гидрирования, дегидрирования, объединяемые в тип гемолитических. Все они сопровождаются разделением электронов в электронных парах молекул. Общий механизм действия катализатора сводится при этом к облегчению электронных переходов в реагирующих молекулах за счет собственных электронов катализатора. [c.13]

Предположение о том, что электроны в металле свободно перемещаются и в отсутствие электрического поля, подтверждается рядом экспериментальных фактов. Так, обнаруживается универсальная связь между электропроводностью и теплопроводностью металлов. Теплопроводность металлов значительно выше, чем теплопроводность изоляторов найдено, что отношение электропроводности и теплопроводности, по крайней мере при средних температурах, является универсальной функцией температуры и не зависит от природы металла (закон Видемана — Франца). Это указывает на общность механизма обоих процессов перенос тепла, как и перенос электричества, осуществляется за счет движения свободных электронов следовательно, свободные электроны в металле имеются и в отсутствие электрического поля. Факт существования в металлах свободно перемещающихся электронов подтверждается также явлением термоэлектронной эмиссии (испускание электронов нагретыми металлами). Следует отметить, что распределение скоростей электронов в металле, как показывает опыт, является максвелловым. Таким образом, наличие в металлах электронного газа можно считать экспериментально подтвержденным. Предположив, что электронный газ в металле обладает свойствами классического идеального газа, Друде дал теоретическое истолкование наблюдаемой на опыте зависимости между теплопроводностью и электропроводностью. Был объяснен ряд термоэлектрических явлений. Правда, возникли расхождения между теоретическими и экспериментальными значениями теплоемкости металлов. Согласно классическому закону равнораспределения энергии электронный газ должен давать вклад в теплоемкость металла, равный 3/2 Я а а 1 моль свободных электронов (если металл одновалентный, это вклад на 1 моль вещества). Однако экспериментально установлено, что вклад электронов в теплоемкость практически равен нулю. Это противоречие нашло объяснение наос- [c.183]

В книге рассмотрены основные понятия электрохимии и современные методы исследования кинетики электродных процессов. Описаны классические и релаксационные методики изучения электродной поляризации. Представлены специальные и вспомогательные приборы, применяемые в электрохимических исследованиях. Уделено внимание особенностям лабораторного эксперимента. В задачах установлены закономерности фарадеевских реакций, электропроводности растворов, чисел переноса, э. д, с. элементов, электрокапиллярных явлений и строения двойного электрического слоя, диффузионной кинетики и полярографии, механизма образования на электродах новой фазы, пассивности и коррозии металлов. [c.2]

Электропроводность служит важнейшей физической характеристикой металлического состояния. Металлы принадлежат к проводникам 1-го рода, в которых электропроводность осуществляется электронами. У проводников 2-го рода, например расплавов солей или растворов электролитов, ионный механизм проводимости. [c.360]

Зонная теория позволяет понять различие в механизме электропроводности металла и полупроводника. [c.276]

Электрохимическая коррозия — это окисление металлов в электропроводных средах, сопровождающееся образованием электрического тока. При этом взаимодействие металла с окружающей средой характеризуется анодным и катодным процессами, протекающими на различных участках поверхности металла. Продукты коррозии образуются только на анодных участках. С электрохимическим механизмом протекают следующие виды коррозионных процессов [c.7]

Зонная теория не только сумела объяснить механизм электропроводности, но и, базируясь на статистике Ферми с учетом энергетических параметров валентных зон и зон проводимости, оказалась пригодной для интерпретации энергий связи в металлах (см. выпуск 6 Химия соединений сложного состава , часть П). [c.136]

Коррозия в морской воде протекает по электрохимическому механизму исключительно с катодным контролем. Присутствие ионов-активаторов (С1 ) препятствует образованию пассивных пленок на поверхности металлов. Высокая электропроводность исключает проявление омического торможения. [c.158]

С точки зрения механизма электропроводности кристаллы делятся на твердые электролиты, металлы и полупроводники. Как будет видно из дальнейшего, изоляторы можно рассматривать как частный случай полупроводников или твердых электролитов. [c.22]

Первые две стадии реакций контактного окисления, наряду с изложенными выше механизмами, могут протекать по механизму комплексообразования в тех случаях, когда катионы решетки сохраняют свою индивидуальность. Вервей [241 для обратных шпинелей , а затем Морин [25] — для окислов металлов с незапол- ненными З -уровнями электронов указали на такую возможность, объяснив возникновение в таких соединениях электропроводности присутствием в них ионов одного и того же металла в различных валентных состояниях и в эквивалентных позициях кристаллической решетки. Можно предполагать, что подобного рода механизм электропроводности возможен не только для окислов (в том числе и тройных систем окислов [26]), но и для многих полупроводниковых соединений переходных металлов. Базируясь на этих представлениях, Дауден [27 ] рассматривает хемосорбцию на поверхности и явления замещения одного сорбента другим как реакции образования и превращения комплексов по механизму и 8)у2-замещения. Киселев, [28] также рассматривает адсорбцию как процесс поверхностного комплексообразования, когда при возникновении донорно-акцеп-торных связей неподеленная пара электронов лиганда оказывается затянутой на внутренние орбитали атома решетки, являющегос центром адсорбции. При таком механизме адсорбированные молекулы всегда будут в той или иной мере реакционноспособны. Действительно, затягивание неподеленной пары лиганда на внутренние орбитали центрального атома приведет к деформации адсорбированной молекулы и ослаблению внутримолекулярных связей. Отметим попутно, что трактовка Киселева справедливо распространяет электронные представления и на механизм кислотно-основного гетерогенного катализа. Развивая представления теории поля лигандов, Руней и Уэбб [29 ] показали, что механизм реакций дейтеро- бмена, гидрирования и дегидрирования углеводородов на переходных [c.27]

Высокая электропроводность растворов хлоридов щелочных металлов в расплавленном монохлориде иода заставляет предположить, что ионы хлора обладают аномально высокой подвижностью. Измерение чисел переноса показало, что подобное явление наблюдается в хлориде мышьяка(П1) [69] и хлориде сурьмы(П1) [138]. Очевидно, действует цепной механизм электропроводности с участием ионов хлора. [c.124]

Второе характерное свойство металлов — высокая электропроводность. Их электропроводность настолько выше электропроводности водных растворов электролитов, что перенос зарядов в обоих случаях не может происходить по общему механизму. [c.453]

Прыжковый механизм электропроводности играет важную-роль в оксидных соединениях переходных металлов со структу- [c.200]

Рассмотрение механизма диффузии и электропроводности в полупроводниковых кристаллах позволило Вагнеру сформулировать ионно-электронную теорию высокотемпературного параболического окисления металлов с образованием достаточно толстых окисных пленок и дать количественный расчет этого процесса. Ниже приводится в простейшем виде вывод уравнения Вагнера. [c.59]

В композициях полиэфирная смола — ацетиленовая сажа при концентрации сажи 0,4 масс. ч. на 100 ч. смолы наблюдается неожиданное повышение электропроводности примерно на 10 порядков [280]. Ниже этой концентрации проводимость имеет полупроводниковый характер, выше — характер проводимости металлов. Этот скачок обычно связан с образованием проводящих путей из сажи. Предполагают, что в процессе радикальной полимеризации образуются химические связи между молекулами сажи и макромолекулами полимера. Эти связи путем ликвидации потенциального барьера между фрагментами макромолекул дают носителю зарядов возможность свободного движения вдоль образованных таким образом цепей. Можно полагать, что в этом случае имеет место зонный механизм электропроводности. [c.190]

Теория электролитической диссоциации. Механизм электропроводности металлов отличается от механизма электропроводности растворов электролитов. При пропускании тока через металлический провод никаких изменений с ним не происходит, а при прохождении электрического тока через раствор происходит химическое превращение растворенного вещества. Если опустить в раствор хлорной меди СиСЬ угольные электроды, присоединенные к полюсам аккумулятора, и через раствор пропустить постоянный ток, то у электрода, соединенного с положительным полюсом аккумулятора, выделяются пузырьки удушливого газа — хлора, а электрод, соединенный с отрицательным полюсом, покрывается слоем меди. Следовательно, хлорная медь при прохождении через ее раствор тока разлагается на медь и хлор. [c.137]

Грунт, содержащий растворенные в воде химические реагенты, обладает ионной электропроводностью. Это делает его коррозионноактивным электролитом по отношению к металлическим конструкциям. В большинстве случаев, за исключением сухих грунтов, подземная коррозия металлов протекает по электрохимическому механизму. [c.45]

Исследование спектров фононных и плазмонных потерь позволяет получить соответственно для ядер и электронов динамические структурные характеристики, которые связаны с такими характеристиками материалов, как прочность, сжимаемость, скорость звука и т. д. Эти методы требуют высокой монохроматичности первичного излучения, поэтому их применение стало возможным только в связи с развитием применения синхротронного излучения, о чем речь пойдет дальше. Спектры плазмонных колебаний электронов в зоне проводимости металлов, полупроводников и сверхпроводников содержат информацию о механизме электропроводности, электронных переходах, т. е. о зонной структуре кластера. [c.62]

Прежде чем перейти к изложению некоторых современных теорий химической коррозии и частного случая окисления металла, базирующихся в основном на ионно-электронных представлениях о механизме этих процессов, необходимо разобрать механизм электропроводности в ионных кристаллах. Как мы уже раньше видели, защитные пленки, являющиеся обычно типичными ионными кристаллами, имеют общий механизм для диффузии и электропроводности. Оба эти явления — и диффузия и электропроводность в ионном кристалле — определяются возможностью перемещения ионов в кристаллической решетке. Наложение электрического поля только изменяет присущий явлению диффузии характер преимущественного движения заряженных ионов в кристаллической решетке от большей концентрации к меньшей, придавая ему направленное движение, определяемое зарядом ионов. [c.64]

Как видно из рис. 1, для, осуществления электрохимической реакции необходима некоторая система — электрохимическая цепь. Существенные элементы такой цепи — металлические (или полупроводниковые) электроды, проводник второго рода (раствор электролита, его расплав или твердый электролит) и границы раздела фаз между металлом и электролитом, между двумя различными металлами и между двумя различными электролитами. Закономерности протекания тока в электрохимической цепи, а также закономерности электрохимического равновесия определяются свойствами всех этих элементов. Строение металлов и полупроводников, а также их электропроводность служат объектом изучения физики, а не химии. Объекты изучения электрохимии — ионные системы (проводники второго рода) и границы раздела фаз с точки зрения их структуры и механизма переноса заряженных частиц. [c.5]

Крупным потребителем графита является керамическая промышленность, изготовляющая из смеси графита с глиной тигли для переплавки металлов ( графитовые тигли ). Из прессованного графита делают газовые рули ракет. В металлургии он используется для обсыпки форм при литье. Ввиду хорошей электропроводности графита из него изготовляют электроды для электрохимических и электрометаллургических процессов. Значительные количества графита идут для изготовления минеральных красок и (в смеси с глиной) карандашей. Интересным применением графита является использование его порошка (отдельно или вместе с машинным маслом) в качестве смазочного материала для трущихся частей механизмов. [c.505]

Между металлами, как очень хорошими электронными проводниками, и диэлектриками, обладающими более или менее высокими изолирующими свойствами, находится громадная группа веществ с удельной электропроводностью от 10 до 10 ом -см . Вещества этой группы называют полупроводниками. Под полупроводниками понимают обычно неметаллические проводники с электронным механизмом тока [48, стр. 76]. [c.232]

В основе взаимодействия белков со стенкой лежит в основном механизм катионного обмена. Это возможно, поскольку и в случае отрицательного полного заряда молекулы (особенно при основных pH) всегда имеются в наличии катионные группы, например аргинин-радикалы в цепочках полипептидов. Поэтому путем добавления солей щелочных металлов (например сульфата калия) к буферу, как и в случае ионообменной хроматографии, достигается конкуренция кулоновскому притяжению и вызванное этим притяжением взаимодействие белок - стенка явно уменьшается. Следуя этой концепции, можно для стандартных белков в широкой области р1 (р1 5-11) достичь эффективности 50000-100000 тарелок на метр. И в этом случае недостатком является сравнительно высокая электропроводность буфера (эффективное охлаждение ) которая вынуждает использовать поля низкого напряжения (5 кВ) и длинные капилляры с маленьким внутренним диаметром (25 мкм). Кроме того, большие ионные силы уменьшают как ЭОП, так и -потенциал пробы, что вместе с вышеназванными факторами приводит к длительным временам анализа. [c.67]

Олнако существует и принципиальное различие механизмов проводимости в металлах, с одной стороны, и в полупроводниках н диэлектриках— с другой. Суть различия состоит в том, что проводимость большинства полупроводников и диэлектриков быстро возрастает с ростом температуры, в то время как электропроводность металлов в этих условиях хотя и слабо, но постоянно уменьшается. [c.59]

Аномальный механизм перемещения ионов гидроксония и гидроксила подтверждают их кинетические числа гидратации (Б. П. Константинов, В. П. Трошин). Эти числа в разбавленных растворах кислот и щелочей (d моль/л) существенно меньше единицы, т. е. ионы водорода и гидроксила практически не переносят воду при своем движении, что является непосредственным следствием эстафетного механизма электропроводности несмотря на то, что статические методы указывают на значительную гидратацию этих ионов. В более концентрированных растворах кислот доля протонов, перемещающихся аномальным путем, уменьшается и возрастает перенос тока непосредственно ионами Н3О+. Доля аномального механизма переноса ионов ОН- увеличивается в растворах с более гидратированными катионами, например в растворах LiOH по сравнению с растворами КОН. По-видимому, при высоких концентрациях щелочи перескоки протонов происходят преимущественно через молекулы воды, входящие в гидратную оболочку катионов щелочных металлов. [c.76]

После стадии, на которой происходит слияние островков, структура пленки напоминает сетку. Электропроводность таких пленок, связанная с островками, мостиками и зазорами между ними, очень чувствительная к физическим и электрическим изменениям прежде всего нитевидных мостиков из-за старения, отжига и адсорбции. Температурный коэффициент сопротивления такой пленки есть сумма положительного металлического (островки) и отрицательного активационного (зазора) вкладов. Электропроводность пористых пленок в значительной степени определяется рассеянием на межгранулъных границах, диффузным рассеянием от поверхностей зерен и межгранульным туннелированием. Этими же механизмами определяется электропроводность сплошных сильно гранулированных пленок различных материалов, таких как тугоплавкие металлы. Сложный механизм электропроводности пористых пленок труден для анализа [3]. По мере заполнения сетчатой структуры пористость убывает, пленка в конце концов становится сплошной. [c.490]

ГИИ этой зоны 11 11ос гедующей (пустой) зонами невелик. Поэтому уже при комнатных температурах некоторое количестао электронов аа счет теплового возбуждения перебрасывается в квантовые ячейки пустой зоны, где эти электроны ведут себя совершенно точно так же, как электроны проводимости в металлах (где понятие валентной лоны я зоны проводимости совпадают). Поэтому эта первая пустая зона в полупроводниках носит название зоны проводимости. Механизм электропроводности и электронной теплопроводности здесь такой же, как в металлах главное же различие заключается в том, что число таких электронов проводимости мало и эффект от них невелик роме того, эффект должен по определенной закономерности увеличиваться с температурой, связанной с увеличенным перебросом. Поэтому температурная зависимость ЭТИХ свойств у металлов и полупроводников резко различна. [c.204]

Изложенная интерпретация экспериментальных результатов по тонкой wгpyктype рентгеновских спектров поглощения самария в гексабориде в совокупности с предположением о возможном осуществлении в ЗшВе электронного обмена между статистически распределенными в эквивалентных кристаллографических позициях решетки разновалентными ионами самария позволяет, как нам кажется, подойти к пониманию особенностей электрофизических свойств этого соединения. В частности, присутствие в решетке гексаборида самария разновалентных ионов металла свидетельствует об усложнении механизма электропроводности в этом соединении по срав- [c.48]

На основании этих противоречий можно предложить для ряда случаев иную трактовку механизма действия полупроводниковых, или точнее неметаллических, катализаторов. Она исходит из современных представлений теорий комплексообразования (теории поля лигандов и теории кристаллического поля) и механизма электропроводности путем перезарядки ионов в кристалле. Последний предложен Вервейем [18] для обратных шпинелей , а затем Мориным [19] — для окислов металлов с незаполненными 3<а -уровнями электронов. Можно предполагать, что подобного рода механизм электропроводности возможен не только для окислов (в том числе тройных систем окислов [20]), но и для широкого круга полупроводниковых соединений переходных металлов. Возникновение в таких соединениях электропроводности связано с присутствием в них ионов одного и того же металла в различных валентных состояниях и в эквивалентных позициях кристаллической решетки. Концентрация носителей заряда в подобных полупроводниках может приближаться к величинам, характерным для металлов, однако энергия активации электропроводности может достигать у них значительной величины, что вызывает резко выраженную зависимость электропроводности от температуры. Относительно высокие значения энергии активации проводимости валентных полупроводников обусловлены подвижностью носителей тока, а не их концентрацией, которая практически не зависит от температуры. Если механизм электропроводности связан с перезаряд- [c.36]

Зависимость реакционной способности твердых веществ от диффузии через кристаллические рещетки (см. гл. 2) достаточно исследована [4, 5, 6] и здесь не обсуждается, тем более что механизм диффузии в реакциях между твердыми веществами установлен лишь для сравнительно немногих случаев. Существенно отметить, что диффузия в ионных кристаллах зависит от дефектов решетки различного типа, например ионных (обычно катионных) вакансий, а также атомов или ионов, расположенных между узлами кристаллической решетки. Эти дефекты обусловливают необходимую для диффузии подвижность элементов решетки. За исключением твердых соединений, состав которых Заметно отличается от стехиометрических соотношений, дефекты решетки весьма немногочисленны, и их точную природу во многих случаях трудно установить. Сведения о характере подвижных частиц в решетке и вместе с тем о вероятном механизме диффузии в твердых телах часто можно получить путем изучения механизма электропроводности. Примером такого исследования является работа Андерсона с сотрудниками [10] по изучению окислов металлов. Связь между электропроводностью, диффузией и реакционной способностью веществ в твердом состоянии еще более полно освещена в работе Вагнера с сотрудниками по исследованию реакций окисления (см. гл. 14 и работу [6]). [c.397]

Механизм электропроводности имеет исключительно важное значение для понятия процессов коррозии. В отношении электропроводности все тела можно разделить на два характерных класса электронные проводники или проводники первого рода и ионные проводники или проводники второго рода. Прохождение тока в электро нных проводниках, к которым принадлежат металлы, определяется движением электронов и не со провож-дается ощутимым переносом материи наоборот, прохождение тока в ионных проводниках — электролитах или ионных кристаллах— сопровождается переносом вещества. При этом положительно заряженные катионы идут в одну сторону — к катоду, отрицательно заряженные анионы — в обратную, к аноду. [c.26]

Исторически строение металлов и полупроводников, а также закономерности их электропроводности изучались физиками, а не химиками. Поэтому объектами изучения электрохимии остаются ионные системы (проводники второго рода) и границы раздела фаз с точки зрения их структуры и механизма переноса заряженных частиц. Отсюда вытекает следующее определение теоретической электрохимии электрохимия — то наука, которая изучает физико-химические свойства ионных систем, а также процессы и явления, происходящие на границах раздела фаз с участием заряженных частиц. В соответствии с этим определением в электрохимии можно выделить два больших раздела ионику и электродику. Первый из них занимается изучением физико-химических свойств ионных систем, второй — анализом явлений, протекающих на границе электрода и электролита. [c.6]

Почва и грунт содержат различные химические реагенты, влагу н обладают ионной электропроводностью. Это делает их коррозионноактивными средами по отношению к металлическим конструкциям. В подавляющем большинстве случаев подземная коррозня происходит по электрохимическому механизму с катодным процессом восстановления кислорода ири диффузионном контроле. Перенос кислорода к поверхности металла осуществляется течением газообразной или жидкой фаз, конвективным перемешиванием этих фаз или диффузией кислорода в газообразной или жидкой фазе. [c.26]