Кристаллы, теория роста

Рассмотрим массообмен между частицей и сплошной средой, когда сопротивление переносу сосредоточено в самой частице. В этом случае изменением концентрации во внешнем потоке можно пренебречь. Такие задачи будем называть внутренними. Так, если к внешним задачам относили определение коэффициентов массоотдачи, то к внутренним — нахождение кинетических коэффициентов роста и зародышеобразования кристаллов. Вид кинетических коэффициентов определяется из теорий роста, экспериментальных данных. Все существующие теории роста кристаллов можно разделить на три категории [33] 1) теории, описывающие рост кристаллов с чисто термодинамической точки зрения, имеющие дело с идеальными кристаллами (без дефектов решетки) 2) дислокационные теории, учитывающие, что источником ступеней при росте плоскостей кристалла являются дислокации 3) теории, описывающие рост кристалла, как кристаллохимические реакции на поверхности. [c.262]

Рассмотрим термодинамические теории роста кристаллов. Теория граничных поверхностей. В разд. 1.1 была получена движущая сила роста кристалла, имеющая вид (пренебрегаем тепловой неравновесностью кристалла и поверхностью раздела фаз, скоростной неравновесностью фаз) [c.262]

Предложено несколько теорий роста кристаллов, но ни одна из них не по- Рис. ХУ1-3. Изменение скорости кри-лучила всеобщего признания. сталлизации (т) во времени (т) [c.635]

Диффузионная теория роста кристаллов не объясняет ряд явлений, происходящих при кристаллизации (различная скорость роста граней, дефекты, слоистость и пр.). Согласно этой теории, процесс растворения и кристаллизации обратимы, однако доказано, что это не так. Часто при одинаковых значениях движущей силы (разности концентраций) рост кристаллов протекает гораздо медленнее, чем растворение. [c.635]

Основным легирующим элементом, повышающим стойкость металла к коррозии, является хром. При нормальных условиях его присутствие придает металлу стойкость к коррозии от влаги. При повышенных температурах хром придает металлу стойкость к коррозии, вызываемой газовыми агрессивными потоками. Она имеет место в трубах печей, реакторах, теплообменниках нагрева сырья со стороны газопродуктового потока. С ростом содержания хрома стойкость к коррозии увеличивается особой стойкостью обладают хромоникелевые сплавы. Из других добавок очень хорошо проявляет себя молибден. Однако характерным недостатком хромоникелевых сплавов является их склонность к межкристаллит-ной коррозии, при которой процесс разрушения развивается не на поверхности, а по границам кристаллов. Теория это объясняет образованием карбидов хрома при длительном нафевании сплавов выше 350°С. При этом участки, прилегающие к границам зерен или кристаллов, обедняются хромом и теряют свою коррозионную стойкость. Наиболее уязвимы для межкристаллитной коррозии сварные швы. [c.169]

Теория возникновения новой фазы используется также в теории роста кристаллов. Еще Гиббс отметил, что процесс роста идеального кристалла происходит таким же образом, как и возникновение новой фазы возникновение нового слоя частиц в кристалле связано с постройкой двумерного зародыша нового слоя, для образования которого необходимо затратить энергию. [c.186]

Коссель Вальтер (1888—1956) — немецкий физик. Выдвинул гипотезу, легшую в основу теории ионной связи. Предложил (совместно с II. П. Стран-ским) молекулярно-кинетическую теорию роста кристаллов. [c.83]

Для решения вопросов перекристаллизации рудных материалов и синтеза искусственных минералов полезен оригинальный подход к процессам роста кристаллов, развивавшийся лауреатом Ленинской премии проф. А. А. Власовым. Как справедливо отмечал акад. Н. В. Белов, метрическая теория роста кристаллических структур А. А. Власова близка по своим выводам к теории реального кристаллообразования. К. А. Никифоров (Институт естественных наук Бурятского филиала СО АН СССР) показал возможность использования этого подхода в технологии химического обо- ащения. [c.133]

Между образованием зародышей и их ростом имеется тесная связь. Разграничение процесса кристаллизации на две стадии в известной мере условно. Это является одной из причин того, что до сих пор не разработана теория роста кристаллов, способная объяснить все особенности такого сложного гетерогенного процесса, как процесс кристаллизации. [c.364]

Наибольшее значение среди теории роста кристаллов имеют диффузионная и молекулярно-кинетическая. Согласно диффузионной теории Нернста процессы на поверхности раздела фаз протекают очень быстро, а скорость гетерогенных процессов лимитируется только диффузией. При кристаллизации поверхность кристалла покрыта тонким слоем малоподвижного раствора, в котором концентрация снижается от средней величины в растворе (с) до концентрации насыщения (со) на самой поверхности кристалла. Этот слой и создает основное сопротивление для диффузионного перехода кристаллизующегося вещества из пересыщенного раствора на поверхность растущего кристалла. Скорость отложения вещества на гранях кристалла описывается уравнением [c.364]

Изложены методы выращивания кристаллов из растворов при атмосферном давлении и умеренной температуре (до 100° С), наиболее доступные и часто применяющиеся в лабораторных условиях. Описаны техническое оснащение кристаллизационной лаборатории, приемы работ, меры борьбы с неоднородностями, возникающими в кристаллах при их росте, подбор оптимальных условий для выращивания и т. д. Второе издание (1-е изд.— 1967) значительно переработано и дополнено новыми материалами как по теории роста кристаллов, так и по методам их выращивания. [c.2]

ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕОРИИ РОСТА КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ [c.5]

В настояш,ее время основной интерес исследователей сместился в область элементарных взаимодействий точечных дефектов, кластеров, активных центров и их динамики. Благодаря указанной тенденции теория роста кристаллов трансформировалась в теорию элементарных процессов роста. На этом пути получен ряд новых, впечатляющих результатов, особенно в области синтеза монокристаллических пленок. [c.5]

Теория возникновения зародышей новой фазы используется в современной теории роста и растворения кристаллов как ее составная часть. Вместе с тем она имеет и самостоятельное значение, так как во многих процессах, связанных с существованием и развитием дисперсных систем, зарождение новой фазы играет важную роль. Основываясь на этой теории и используя уравнение вероятности возникновения новой фазы, мы построили график зависимости [c.85]

Предложено несколько теорий роста и растворения кристаллов и жидких капель. И хотя ни одна из них не может объяснить всей совокупности накопленных экспериментальных данных, тем не менее остановимся кратко в свете этих теорий на вопросе влияния размера частиц на их скорость роста и растворения. В любой из предложенных теорий рассматриваются индивидуальный рост и растворение частиц, а затем закономерности, полученные на одной частице, некоторые авторы механически переносят на коллективный рост и растворение частиц, тем самым молчаливо принимая дисперсную систему за механическую смесь, без учета влияния связи частиц друг с другом и с дисперсионной средой. [c.86]

Диффузионная теория роста и растворения кристаллов [181, 329, 330] исходит из следующих положений. Рост и растворение кристаллов — обратимые процессы. Фазовые переходы, происходящие на поверхности кристаллов, протекают очень быстро, рост и растворение кристаллов лимитируются только доставкой (и удалением) молекул растворенного вещества к граням кристаллов (и от них) за счет диффузии. [c.86]

Молекулярно-кинетическая теория роста и растворения кристаллов [356—359], в отличие от диффузионной, рассматривает подробную молекулярную картину вероятности последовательных элементарных актов присоединения (отрыва) частиц (молекул, атомов, ионов) к поверхности кристалла на базе энергии связи (работы отрыва) этих частиц на различных местах поверхности. Данная теория рассматривает рост и растворение идеально совершенных кристаллов и исходит из нескольких упрощающих предпосылок (процесс идет при температуре абсолютного нуля и при незначительном пересыщении, влияние среды почти не учитывается). [c.92]

При создании молекулярно-кинетической теории роста и растворения кристаллов были использованы термодинамические уравнения Томсона о равновесном давлении пара над кристаллами различных размеров и Гиббса — Кюри — Вульфа о равновесной ( юр-ме кристалла. [c.93]

Дальнейшим развитием молекулярно-кинетической теории роста и растворения кристаллов является дислокационная теория. Теория несовершенного роста кристаллов, или теория дислокаций [363— 368], является современной теорией и претендует на наиболее полное описание роста кристаллов из газовой фазы. Она объединяет все лучшее из существовавших до нее теорий. Основная идея ее заключается в том, что плоским двумерным зародышем новых атомарных или молекулярных слоев является дислокация — чисто геометрическое нарушение в кристаллической решетке. Дислокация обеспечивает наличие готовых ступеней на поверхности грани кристалла независимо от расстояния продвижения ступеньки, благодаря чему рост кристаллической грани становится непрерывным, так как разрастание слоя происходит достаточно быстро и считается, что оно не лимитирует скорости кристаллизации. [c.96]

А. А. Чернов [367], развивая дислокационную теорию роста и растворения кристаллов, дает следующее уравнение для нормальной скорости роста кристалла из раствора [c.97]

В настоящее время наибольшее распространение получила диффузионная теория роста кристаллов. Эта теория основана на предположении, что вещество осаждается на кристаллической грани со скоростью, пропорциональной разности концентраций кристаллизуемого вещества непосредственно у грани кристалла и в основной массе раствора. Процесс роста кристаллов в этом случае считают состоящим из двух стадий переноса молекул кристаллизуемого вещества к поверхности кристаллов и встраивания молекул в кристаллическую решетку. При этом возможны три варианта протекания процесса, рассмотренных ниже. [c.357]

Процесс кристаллизации состоит из двух стадий возникновение кристаллов и рост их до необходимого размера. При изучении теории процесса каждую из этих стадий рассматривают отдельно. В обоих случаях степень пересыщения раствора является движущей силой процесса. [c.586]

Происхождение дислокаций еще далеко не полностью объяснено и главным образом по той причине, что в этой области проводилось мало экспериментов. Энергия дислокаций не столь велика, чтобы нельзя было допустить их образование при тепловых возмущениях в достаточно малых кристаллических зародышах. Кроме того, кристаллы часто растут вначале в виде дендритов при высоком пересыщении, которое необходимо для зарождения (если исключить присутствие посторонних частиц, от которых они могут наследовать дислокации) затем, когда пространство между ветвями заполняется, любое легкое искажение ветвей приводит к дезориентациям, которые вызывают образование дислокаций в твердом кристалле. Теория роста кристалла объясняет естественный отбор кристаллов, содерн<ащих некоторое число дислокаций. Однако при этом объясняется наличие только небольшого числа дислокаций, в общем не обязательно большего чем одна дислокация, выходящая на каждой растущей габитусной грани кристалла. Наблюдения Форти и Фрэнка [30] в опытах над малыми сублимированными кристаллами серебра действительно указывают на число их, немногим больше, чем названо. Но содержание дислокаций, определенное различными непрямыми способами для металлических образцов больших размеров, полученных более обычными методами, значительно больше и редко оценивается величиной, меньшей чем 10 /слг или 10 см1см , что, по существу, одно и то же. Содержание дислокаций уменьшается при отжиге, но в пределе, по-видимому, достигает величины указанного порядка. Автор полагает, что это не имеет существенного значения и должно быть приписано содержанию примесей в доступных сортах металлов (обычно металл с концентрацией в 10" н. спектроскопически обнаруживаемых примесей считают сверхчистым ) выделившиеся частицы представляют опорные точки для дислокационной сетки, и наличием адсорбированных вдоль дислокациснных линий атомов растворенного вещества, понижающих как их линейное натяжение, так и их подвижность, можно, по-видимому, объяснить данные наблюдения. [c.33]

На основе диф зионной теории роста кристаллов рассяютрена кинетика кристаллизации парафиновых углеводородов при охлаждении парафинового дистиллята. Рост кристаллов парафина по длине кристаллизатора описывался системой дифференциальных уравнений, которая имела аналитическое решение. Значения отдельных параметров процесса определены исходя из свойств парафинового дистиллята и парафина применительно к проиышленноцу кристаллизатору. Расчеты по заданной программе выполнялись на ЭВИ "иинск-22". Установлены закономерности изменения по длине кристаллизатора толщины диффузионного слоя, поверхности кристаллов парафинов, коэффициента массообмена, пересыщения. Показано, что скорость роста существен- [c.151]

Адсорбция органических веществ определяет целый ряд особенностей роста электролитических осадков. Так, наблюдается увеличение поперечного сечения тонких кристаллических нитей (так называемых усов или вискеров) при увеличении силы тока в цепи. Поперечное сечение нити меняется таким образом, что плотность тока, а следовательно, и линейная скорость роста нити остаются постоянными. Рост усов с торца объясняется адсорбцией органических веществ и торможением процесса электроосаждения металла на боковой поверхности усов. Адсорбция примесей происходит и на торце, однако ее величина определяется соотношением скорости осаждения металла и скорости адсорбции органического вещества и поэтому она меньше, чем на боковой поверхности. При уменьшении скорости осаждения металла в первую очередь происходит отравление края торца, и диаметр нити уменьшается. Наоборот, при увеличении силы тока адсорбция на краях торца не успевает происходить, и диаметр нити увеличивается. Рост усов сопровождается внедрением органических молекул в осадок. Согласно количественной теории рост нитевидных кристаллов возможен, если ток превышает некоторую критическую величину / р= onst где г — радиус нити — концентра- [c.374]

Рост из газовой фазы. Классическая теория роста кристаллов из собственного пара основана на предположении, что формирующийся слой ограничен атомногладкой плотноупакованной поверхностью и что кристаллы растут за счет последовательного нарастания слоев, возникновение которых связано с процессом образования двумерных зародышей. [c.480]

Книга содержит четыре главы. В главе I излагаются o hq закономерности теории нуклеации в гомогенных и гетероге системах. Методической основой этой главы является исполь ние большого ансамбля Гиббса для процесса зародышеобра ния. В этой же главе рассматривается влияние поверхностные на образование и свойства тонких слоев. Глава II посвяш,ена зико-химической теории роста графита и ее экспериментал проверке. Значение этой главы состоит в том, что изучение ь низма роста графита в условиях, близких к условиям роста aл = необходимо для изыскания возможности регулирования роста i , стабильной фазы. Глава III посвящена, в основном, кинетике та алмаза на высокодисперсных алмазных подложках. В глав, [ рассматривается рост алмазных пленок, нитевидных и изомет, ных кристаллов. j [c.4]

Эта скорость также рассматривается в теории роста кристаллов Фольмера—Каишева—Странского. При этом, несмотря на присутствие уже образовавшегося кристалла (затравки), на определенных стадиях роста граней в начале наращивания нового слоя кирпичной кладки скорость роста может лимитироваться необходимостью затраты работы образования двухмерного (плоского), толщиной в один атом, критического зародыша. При очень малом пересыщении атомами углерода вероятность образования таких зародышей так мала, что рост кристалла идет с запинками , подобно остановкам плохо смазанных поверхностей при скольжении. Однако на определенных участках поверхности кристалла рост может идти непрерывно, без запинок , ввиду того, что либо работа образования зародыша нового слоя кирпичной кладки равна нулю [например, в случае алмаза на гранях с индексами (100)], либо (как в случае винтовой дислокации на поверхности кристалла) никаких двухмер- [c.21]

Возникает естественно важный вопрос, почему нельзя вести наращивание алмазных порошков столь же высокими линейными скоростями. Одна из важнейших причин этого может быть разъяснена на основе теории роста кристаллов. Для появления каждого нового слоя атомов на грани алмаза большей частью нeoбxoди ra, чтобы сначала образовался двухмерный критический зародыш. Вероятность его образования за единицу времени пропорциональна площади, поэтому средний промежуток времени между образованием двух зародышей обратно пропорционален площади. Если за этот про.межу-ток времени вся грань успеет вымоститься монослоем атомов, то линейная скорость роста окажется равной частному от деления расстояния соседних атомных слоев на интервал времени между образованием двух критических зародышей. Если бы эта закономерность была безгранично применима, то линейная скорость роста, прямо пропорциональная площади граней, была бы пропорциональна квадрату линейных размеров кристалла. Однако этот закон справедлив с оговоркой. [c.98]

Следует отметить, что всем рассмотренным теориям роста и растворения кристаллов присущи некоторые односторонность и ограниченность. Эти теории не учитывают всего многообразия процессов, происходящих при росте и растворении кристаллов, ведь реальный рост и растворение кристаллов, особенно при массовой кристаллнзя-ции, происходят при одновременном воздействии кинетических, диффузионных, тепловых, гидродинамических и других факторов, учесть которые пока ни одна теория не может. [c.98]

В главе четвертой рассматривается кинетика образования зародышей в различных случаях сочетания двух фаз. Хочется обратить особое внимание читателей на раздел, посвященный образованию кристаллических зародышей. Приведенная трактовка проблемы по Беккеру и Дёрингу, основывающаяся полностью на молекулярно-кинетических представлениях, мало знакома сегодняшним специалистам. В ней в сущности даны теоретические основы процессов кристаллизации, и я убежден в том, что популяризация этой фундаментальной работы при помощи монографии Фольмера приведет к дальнейшей разработке ряда деталей в области теории роста кристаллов. [c.6]