Структура и строение поверхности металла

СТРУКТУРА И СТРОЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА [c.46]

В работе сделан обзор исследований, выполненных в основном автором с сотрудниками, который посвящен выяснению влияния структуры поверхности, адсорбционных свойств и химической природы металлических катализаторов на их каталитическую активность. Показана связь геометрического строения поверхности металла, а также ее энергетических характеристик с каталитическими свойствами. На примере реакций нара-орто-конверсии водорода и гидрирования алкилароматических соединений рассмотрена связь каталитических и адсорбционных свойств металлических катализаторов. В работе показано также влияние электронных свойств бинарных сплавов Яа их каталитическую активность. [c.470]

Чтобы получить ответ на этот вопрос, приходится обратиться к рассмотрению кристаллического строения алюминия, железа и их оксидов. Структура элементарной ячейки, или межатомные расстояния, в кристаллах алюминия и его оксида приблизительно одинакова поэтому оксид алюминия, образующийся на поверхности металла, крепко пристает к находящемуся под ним некорродированному алюминию. Окисленная поверхность образует защитный слой, препятствующий проникновению кислорода к металлу. Анодированная алюминиевая кухонная утварь имеет оксидный слой повышенной толщины, который получают, помещая алюминиевый предмет в условия, особенно благоприятные для протекания коррозии для этого его превращают в анод, на котором проводится электрохимическая реакция. [c.190]

Строение двойного электрического слоя в условиях специфической адсорбции. Адсорбция — концентрирование вещества из объема фаз на поверхности раздела между ними — может быть вызвана как электростатическими силами, так и силами межмолекулярного взаимодействия и химическими. Адсорбцию, вызванную силами неэлектростатического происхождения, принято называть специфической. Вещества, способные адсорбироваться на границе раздела фаз, называются поверхностно-активными (ПАВ). К ним относятся большинство анионов, некоторые катионы и многие молекулярные соединения. Специфическая адсорбция ПАВ, содержащегося в электролите, влияет на структуру двойного слоя и величину ф1 потенциала (рис. 172). Кривая 1 на рис. 172 соответствует распределению потенциала в двойном электрическом слое в отсутствие ПАВ в растворе. Если раствор содержит вещества, дающие при диссоциации поверхностно-активные катионы, то за счет специфической адсорбции поверхностью металла катионы будут входить в плотную часть двойного слоя, увеличивая ее положительный заряд (кривая 2). В условиях, способствующих усилению адсорбции (например, увеличение концентрации адсорбата), в плотной части может оказаться избыточное количество положительных зарядов по сравнению с отрицательным зарядом металла (кривая 3). По кривым распределения по- [c.474]

Выше мы отмечали, что образование монослоя адсорбированного кислорода или серы изменяет структуру поверхности металла. Это явление, очевидно, объясняется тем, что сорбционное соединение имеет иную структуру, чем чистый металл. Многие исследователи замечали, что с течением времени свойства и строение катализатора в процессе катализа изменяются, часто с разрыхлением поверхности и увеличением активности катализатора. [c.57]

Связанные отложения (рис. 7-16,в) имеют светло-коричневый цвет с желтым или розовым оттенком. Частицы вначале сцепляются друг с другом, образуя на поверхности своеобразную корку, которая со временем связывается с поверхностью металла посредством окисей, проникающих иногда сквозь слой отложений. Над связанными отложениями могут также образоваться иглообразные строения с более мелкой структурой, чем это происходит при образовании связанно-шлаковых отложений. [c.157]

Характер стадий при протекании таких реакций зависит от ряда факторов природы центрального иона, лиганда, субстрата, реагента, типа растворителя, температуры, а также от электронных и стерических факторов. Одной из особенностей комплексных катализаторов является относительная легкость определения их структуры и электронного строения и возможность выяснить основные факторы, определяющие природу отдельных элементарных стадий. Например, можно думать, что, сравнивая активированную адсорбцию На на поверхности металла и реакцию окислительного присоединения водорода к комплексу того же металла в низкой степени окисления, удастся объяснить сложные процессы, происходящие на границе раздела. [c.292]

Третье направление — установление зависимости свойств твердых фаз от их состава и структуры. Исследование корреляции между составом и строением твердых тел, с одной стороны, и их свойствами — с другой, осуществляется путем использования комплекса физических и химических методов определения газов в металлах. При этом, наряду с задачей определения валового содержания того или иного газообразующего элемента, возникает и задача их раздельного определения в разных формах нахождения. Химическая форма и место локализации в металле газовой примеси могут быть различны. Газ может находиться в кристаллической решетке металла в виде раствора внедрения или замещения (в атомном или ионном состоянии) может быть связан в химические соединения (гидриды, нитриды, оксиды и т.д.) как с основным элементом исследуемого материала, так и с различными случайными примесями или легирующими добавками может быть сорбирован на поверхностях металла (как наружных, так и внутренних) в виде атомов, молекул или химических соединений может быть зажат под большим давлением в пузырьковых дефектах внутри металла в состоянии молекулярного газа может находиться в составе случайных загрязнений поверхности металла, возникающих в результате небрежного их хранения (влага, тонкие пленки нефтепродуктов и пр.). Совокупность методов определения газов в металлах может быть представлена несколькими основными группами. [c.931]

При переходе катионов металла в раствор поверхность металла заряжается отрицательно. К ней притягиваются положительно заряженные анионы. Возникает двойной электрический слой (ДЭС), который подобен структуре плоского конденсатора (рис. 4.1, а). Такие представления о строении ДЭС были выдвинуты немецким ученым Гельмгольцем. Одна из обкладок конденсатора совпадает с плоскостью, проходящей через поверхностные заряды в металле, а другая — с плоскостью, соединяющей центры тяжести зарядов ионов, находящихся в растворе, но притянутых электростатическими силами к поверхности металла. [c.69]

Сказанное требует пояснения. Атомы на поверхности металлических кристаллов и избыточный металл в полупроводнике соответствуют одинаковым металлическим ансамблям только с валентной точки зрения. Физическая природа этих образований, описывающаяся видом электронной волновой функции, несмотря на общность типа, существенно различается тем, что в полупроводнике падение электронной плотности около дефекта происходит медленнее, чем для металлического атома. При общем типе строения (Ме) и общности свойств, определяющихся стационарностью расположения электронов на дефектах геометрически подобной структуры, ансамбли для металлов и полупроводников являются только аналогичными, но не идентичными и могут обладать различным уровнем каталитической активности. [c.120]

Влияние строения поверхности платиновых контактов и, в частности, размера зерен металла на состав продуктов изомеризации было объяснено в результате рассмотрения структуры активных центров при реализации механизма сдвига связи или Сй-циклизации. [c.19]

Структуру кристаллов можно изучать как методом дифракции электронов, так и методом дифракции рентгеновских лучей. Электронографический метод нашел весьма широкое применение при изучении строения очень тонких пленок на поверхности кристаллов. Благодаря применению этого метода удалось, нанример, показать, что при адсорбции аргона на чистой поверхности кристалла никеля атомы аргона занимают лишь одну четвертую часть возможных положений, образуемых треугольниками никелевых атомов (в октаэдрической грани кристалла с плотной кубической упаковкой). Этот метод применяли и при изучении строения тончайших окисных пленок, образующихся на поверхности металла и предотвращающих его дальнейшую коррозию. [c.156]

Структура и свойства окислов, формирующихся на металлах, не всегда столь же неизменны, как характеристики материала в масСе. Например, хотя вещество закиси меди имеет некоторые определенные характеристики проводимости, строения решетки, хи мического состава и т. д., однако при образовании закиси меди на поверхности меди эти свойства меняются с толщиной слоя. Об этом свидетельствует само существование градиента диффузии, которое рассматривалось в раЗд. 1.3. Количество кислорода в окисле максимально на поверхности раздела окисел — кислород и уменьшается до минимума на поверхности металла. Если на поверхности металла образуется слой из нескольких окислов, то наиболее богатый кислородом окисел размещается снаружи, а наиболее бедный— в самой глубине слоя. Такое изменение состава определяет некоторый важные Свойства окислов, которые рассматриваются ниже. [c.29]

Поверхность металла имеет поликристаллическое строение и довольно сложный рельеф из-за разной ориентации кристаллитов на поверхность выступают различные кристаллографические грани гладкие грани с низким кристаллографическим индексом и ступенчатые грани с высоким индексом. Б отдельных случаях может образоваться поверхностная текстура с преимущественным выходом определенного вида граней. На поверхность выступают также микротрещины и различные дефекты кристаллической структуры — дислокации и др. [c.329]

Для коррозии металлов под напряжением, как и для межкри сталлитной коррозии, характерно слабое воздействие среды на общую поверхность металла и интенсивная локализованная коррозия на узких участках металла, представляющих границы зерен, границы-блочных структур зерна. В свете современных представлений на строение металла такими участками, по-видимому, могут являться определенные атомные группировки по кристаллографическим плоскостям, дислокации в металле и другие искажения в кристаллической решетке. [c.60]

Исследования, анализу которых посвящен данный обзор важны, прежде всего, в двух аспектах как составная часть проблемы электрокатализа и как раздел современного учения о строении и свойствах заряженных межфазных границ. Первый аспект обусловлен непосредственным влиянием адсорбирующихся на платиновых металлах ионов на скорость и направление электрокаталитических процессов. Второй аспект интересен двумя главными особенностями структуры двойного электрического слоя (ДЭС) на металлах группы платины а) тесной взаимосвязью между адсорбцией ионов и адсорбцией атомов водорода и кислорода б) образованием прочных хемосорбционных связей между поверхностью металла и адсорбированным ионом (хемосорбция с переносом заряда). [c.56]

Есть разные мнения о факторах, ответственных за возникновение плотной части. Большинство авторов придерживается модели, предложенной еще Гельмгольцем [4]. В ней плотная часть ДЭС заключает в себе моно слой адсорбированных на поверхности металла молекул растворителя, и свойства металла включаются в теорию в виде модели плотного слоя, а именно через эффективную диэлектрическую проницаемость, которая некоторым образом отражает взаимодействие металла с растворителем. В моделях этого типа не учитывается ни электронное строение и дискретность структуры металла, ни взаимодействия металла с молекулами растворителя и молекул растворителя друг с другом [5]. [c.31]

Иногда фронт роста металла из расплава имеет ячеистое строение, обусловленное наличием субструктуры. Известно, что в пределах одного кристалла суш,ествуют отдельные области (субзерна), различающиеся по ориентации на 1—2°. Они отделены друг от друга границами, которые не являются границами зерен, а обусловлены дислокациями, присущими даже хорошим , т. е. практически равновесным монокристаллам [25, 36]. Ячеистая поверхность наблюдается, например, у олова (99,986% Sn). На границах субзерен скапливаются примеси, что, по-видимому, способствует образованию такой структуры. Середина ячеек несколько выпукла. Здесь мы наблюдаем как внутреннее нарушение правильного строения кристалла находит свое видимое выражение в строении поверхности. Это может быть следствием роста кристалла, как в случае олова, или же следствием [c.45]

Многие исследователи пытались усовершенствовать теорию электровыделения металлов, привлекая представления об электронном строении их ионов. Одна из таких попыток принадлежит Лайонсу (1954). По Лайонсу, величина металлического перенапряжения зависит от характера электронных структур разряжающихся ионов и выделившегося на катоде металла. При этом перенапряжение будет особенно большим в двух случаях. Во-первых, если аквакомплексы (или иные комплексы) образованы ионами за счет электронов, находящихся на внутренних орбитах (внутриорбитальные комплексы), благодаря чему создаются наиболее прочные связи ионов в растворе. Во-вторых, если велика разница в электронных структурах иона и металла в этом случае требуется значительная энергия активации для их перестройки в процессе разряда. Разряжающиеся ионы имеют обычно иную структуру, чем ионы, присутствующие в растворе. Это обстоятельство связано с тем, что при адсорбции на электроде происходит частичная диссоциация простого гидратированного или комплексного иона. Освобождающиеся связи удерживают ион на поверхности электрода, причем до момента разряда идет дальнейшая перестройка его электронной структуры в направлении, сближающем ее со структурой иона в металле. Далее следует разряд или с полной дегидратацией иона, или [c.495]

Процессы, происходящие при обжиге грунта, обычно делят на две группы. К первой группе относятся процессы, происходящие от начала нагревания изделия до начала оплавления грунта ко второй — процессы, происходящие во время оплавления грунтовой эмали до окончания процесса обжига [1, стр. 236]. В начальный период нагревания из эмалевого слоя испаряется влага, не удаленная во время сушки. При продолжении нагревания от 500° С и в 1ше из глины выделяется конституционная вода. При этом глина дает усадку, в результате чего в эмалевом слое образуется множество трещин, увеличивается пористость покрытия. Создаются благоприятные условия для свободного доступа кислорода к поверхности металла. При окислении металла образуется окисный слой, состоящий в основном из -закиси железа РеО и закиси-окиси РедО. Соотношения между различными окислами, их количество и строение окисного слоя зависят от продолжительности и температуры обжига, состава грунтовой эмали, а также от окисляемости стали под эмалевым покрытием, которая, в свою очередь, определяется химическим составом и структурой металла [3, стр. 203—214). При более высоких температурах обжига начало оплавления эмали и прекращение свободного доступа кислорода к поверхности металла наступает быстрее, чем при низких температурах. При этом в первом случае окалины образуется меньше, чем во втором, и в составе ее преобладает закись железа РеО. [c.187]

Смазочный материал, распределенный ультратонким слоем на поверхности металла или какого-либо другого твердого тела, под влиянием силового поля этого тела приобретает особые свойства, отличающиеся от тех, которыми он обладает в объеме. Свойства этого так называемого граничного слоя определяются природой и строением такого слоя смазочного материала и поверхности твердого тела [18]. Прямых методов изучения тонкой структуры граничного слоя и молекулярного взаимодействия в нем пока для смазок не разработано. Но в практике довольно широко используют методы, позволяющие оценивать отдельные эксплуатационные показатели смазочных материалов, в значительной мере обусловленные граничными свойствами. К таким показателям относятся смазочная способность, определяющая антифрикционные свойства смазок, и способность удерживаться на вертикальной поверхности при температурах, близких к температуре плавления (температура сползания), характеризующая защитные свойства смазок (см. гл. XI). [c.113]

Метод дифракции медленных электронов (ДМЭ) позволяет изучать строения одного или двух верхних слоев кристаллической решетки, поскольку электроны с низкими энергиями не способны проникнуть па большую глубину в объем твердого тела. Чаще всего ДМЭ используют для получения данных о реконструкции поверхности и о наличии ступенек на ней, о структуре адсорбционных слоев, расстояниях между адсорбированными частицами, а также о степени чистоты поверхности. Объектами дифракционных исследований являются специально обработанные поверхности металлов, моделирующие реальные катализаторы [119]. [c.219]

Граничные, смазочные слон обладают истинной упругость формы и подчиняются закону Гука. Их механические свойства определяются условиями всестороннего сжатия. Правильно ориентированный адсорбционный слой цепных молекул углеводородов, находящийся между двумя твердыми поверхностями, обладает огромной упругостью на поперечное сжатие ( = 10 кгс/см-). Его сопротивление сжатию определяется не структурной упругостью слоя, а модуле.м Юнга алмазоподобной структуры метиленовых цепей, работающих на осевое сжатие [75, 109]. Смазочные слои ПАВ между поверхностями трения, обладающие благодаря строению концевых групп хорощими смазочными свой-ства1ми, в то же время обладают бс> ьщим сопротивлением сжатию и разрыву пленки. Большая грузоподъемность граничных слоев обусловлена большой энергией адсорбционной связи граничного слоя с поверхностью металла — адгезионной связью и большой энергией когезионной связи между ориентированными молекулами адсорбента. [c.46]

Диффузионный слой на стали 09Г2С состоит из зерен кремнистого феррита (что подтверждается результатами микрорентгеноструктурного анализа) и имеет столбчатое строение границы ферритного зерна, как правило, перпендикулярны поверхности металла и поверхности раздела феррит-аустенит. Большинство ферритных зерен диффузионного слоя отличается значительными размерами (до 75 мкм). Углерод, оттесняемый перемещающимся фронтом кремнистого феррита в подслой, образует углеродную прослойку, хорошо заметную при травлении структуры в растворе пикриновой кислоты. Силициро-ванный слой на стали 15Х5М также состоит из столбчатых зерен кремнистого феррита прослойка углерода в ее случае выражена более четко. [c.11]

Наряду с этим видно, что адгезия к стали выше, чем к алюминию. Это может быть связано с различием в строении кристаллической решетки металла или оксидной пленки. Показано [64, 73], что характер адсорбционного взаимодействия, а также адгезия эпоксидной смолы к алюминию зависят от структуры поверхностного оксидного слоя. Наконец, различным может быть специфическое взаимодействие функциональных групп пленко-образуюшего с активными центрами поверхности металла. [c.192]

Суммируя, следует отметить, что хотя различные факторы, приводящие к уменьшению теплоты с покрытием поверхности в настоящее время вполне точно определены, но вся проблема в целом, особенно в приложении к реальным случаям, еще далека от своего решения. Весьма вероятно, что определяющее значение имеет электронное строение твердого тела, но наряду с этим необходимо учитывать и геометрические факторы, связанные с биографической неоднородностью поверхности. Накопление на поверхности металла зарядов или обеднение ее зарядами, обусловленное наличием хемосорбированного слоя, и последующее влияние этих процессов на электронную структуру твердого тела в объеме, вероятно, скорее дадут эффекты требуемого порядка величины, чем учет отталкива-тельного взаимодействия. Работы Будара и Волькенштейна способствуют выяснению этих вопросов. Чтобы установить общий вид зависимости между и 6, требуется получить экспериментальные данные о большом числе систем, и в этом отношении будет особенно полезно провести сравнительные опыты с системами различной электронной структуры (например, со сплавами). Сказанное относится также к хемосорбции на полупроводниках, которая будет рассмотрена в следующем разделе. [c.501]

Сульфиды металлов представляют собой соединения со сложной структурой. Строение и состав осадков обычно зависят от соотношения концентраций реагирующих веществ, скорости осаждения, температуры и других условий, поэтому почти все сульфиды существуют в виде модификаций, отличающихся по своим свойствам (цвет, растворимость). Кроме того, они редко образуют строго стехиометрические соединения при осаждении из раствора. Некоторые сульфиды, например сульфид мышьяка(III) и (V), сульфид сурьмы(III) и (V), имеют аморфную структуру и представляют собой полимерные образования. Осадки сульфидов имеют сильно развитую поверхность, что способствуег значительному соосаждению других катионов. Многие сульфиды имеют специфическую окраску, что используется для обнаружения ионов металлов после их разделения (см. опыт 12). [c.262]

При электронномикроскопических исследованиях поверхностной структуры блестящих металлопокрытий чаще всего не наблюдают никакой типичной структуры. Поверхность блестящего никелевого покрытия, полученного из электролита обычного состава, показывает при сильном увеличении электронного микроскопа тонкозерпистое строение. В зависимости от условий выступают наружу грубоватые или почковидные наросты. При этом именно у тонких слоев заметны отличительные признаки точного профиля поверхности металла подложки. Напротив, у матовых гальванических покрытий характерные отличительные признаки кристаллической структуры наблюдаются лишь в том случае, когда толщина покрытия не слишком мала. Кристаллическое строение с типичными формами роста электроосажденного металла часто обнаруживается при рассмотрении в оптический микроскоп. [c.72]

К этому нарушению кристаллического строения добавляется еще частичное окисление поверхности металла вследствие перегрева на полировочном круге и впрессования в поврежденную зону давлением при полировании еще и твердых частиц полировочной пасты — таких, как окислы алюминия или магния. В результате при последующем анодном оксидировании очень мягких полированных поверхностей (независимо от качества данного металла) анодные защитные слои обнаруживают волокнистую структуру, а также помутнения от включения посторонних тел. [c.215]

С этой точки зрения, нул<но ожидать, что адсорбционные слои, имеющие свойства двухмерного газа, не должны существенно замедлять растворение металла. Твердые, по-верхностпо-кристаллические адсорбционные слои (двухмерные кристаллы) должны оказывать различное действие, в зависимости от характера связей в слое. Если при неполном заполнении поверхности атомы адсорбированного вещества прочно связываются между собой в плотные поверхностно-кристаллические островки, по не очень прочно связываются с металлом, то защитное действие таких слоев должно носить характер экранирования части поверхности. Если же связь частиц адсорбированного вещества с кристаллической решеткой металла весьма прочна, прочнее, чем частиц между собой, то адсорбция на неоднородной поверхности металла может приводить к более эффективному замедлению растворения, которое выражается, например, в экспоненциальной зависимости скорости растворения от количества адсорбхфованного кислорода [265]. Надо отметить, что поверхностные, как и объемные, кристаллические структуры не бывают без дефектов. Последние создают локальные изменения энергетического состояния поверхности, что осложняет ожидаемые закономерности. В частности, в таких местах возможно ускоренное проникновение атомов пли понов металла через пассивирующий слой к раствору, что может изменять механизм растворения пассивного металла [275] или приводить к постепенному изменению величины п состояния поверхности. Пассивирующими являются, по-видимо-му, адсорбционные слои, имеющие сравнительно мало дефектов. Представление о дефектах и нарушениях в строении адсорбционного пассивирующего слоя в известном смысле аналогично использовавшемуся в теории коррозии [c.153]

Травление. В процессе производства изделий (в частности посуды) из тонколистовой стали поверхность металла многократно подвергают воздействию кислорода воздуха при повышенных температурах, результатом чего является окисление поверхностных слоев стали. Изучению состава и структуры окалины, образующейся на поверхности железа, посвящено большое количество исследований [211—213], в результате которых установлено ее трехслойное строение. Непосредственно к металлу прилегает пористый слой вюстита (FeO), не обладающий существенной прочностью связи ни с металлом, ни с внешними слоями окалины и наиболее легко растворимый в минеральных кислотах. Следующий слой магнетита Рез04, напротив, характеризуется плотным строением и прочной связью с внешним слоем гематита РезОз, а при отсутствии вюстита — и с металлом. Как MarHetHT, так и гематит растворяются в кислотах хуже, чем [c.119]

Обобщая опубликованные ранее и рассмотренные выше представления о механизме противонзносного действия компонентов смазочных масел и присадок к ним, можно утверждать, что основным фактором в любом механизме является формирование состава и структуры пленки на трущейся поверхности металла. В условиях жидкостного трения эта пленка состоит в основном из адсорбированных на металле молекул присадки и углеводородов масла. В условиях граничной и эласто-гидродинамической смазки, наиболее характерных для современной техники, состав и строение пленки весьма сильно зависят от вида присадки и химического состава базового масла. Однако их изучение затрудняется из-за отсутствия достаточно чувствительных методов исследования. [c.86]

При исследовании влияния продуктов полимеризации на структуру металлической поверхности в зоне контакта было отмечено [79], что изменение состояния металлической поверхности, значительно влияющее на трение в среде, например, реактивного топлива, вызывается также хемосорбцией и адсорбцией углеводородов, продуктов их разложения и полимеризации, различных радикалов и ионов. При исследовании трущихся поверхностей с помощью электронного микроскопа были обнаружены дифракционные линии, соответствующие органической части продуктов износа. Появление этрх линий указывало на образование кристаллической фазы органических соединений — полимера трения , так как размытые, нечеткие и слабые линии возникают преимущественно за счет органической части продуктов износа — углеводородов топлив, полимеризовавшихся при трении. Такое строение дифракционных линий позволило судить не только о составе соединений и об их состоянии (кристаллическое или аморфное), но и о специфике процессов, протекающих при трении на границе металл — топливо, причем образование органического или металлоорганического кристаллического соединения возможно только в процессе трения на поверхности металла [79]. [c.97]

Особый случай, с точки зрения строения поверхности, представляют два специфических класса твердых тел слоистые кристаллы и цеолиты. Слоистые кристаллы (графит, дихалькогениды ряда переходных металлов и др.) представляют собой напластование слабо связанных между собой атомных плоскостей. При адсорбции из жидкой или газовой фаз, а также в каталитических процессах, молекулы субстрата могут диффундировать между слоями так, что каждый из атомов кристалла оказывается доступным для контакта с ними. В этом смысле каждый атом слоистого твердого тела можно считать поверхностным. Той же особенностью обладают и цеолиты, решетки которых образуют каркасы, пронизанные регулярно расположенными каналами и полостями. По ним могут перемещаться не слишком большие молекулы, проникая в глубину каркаса. Подробно структура этого, а также других важных для катализа классов кристаллов обсуждается в [83, 107]. [c.12]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология