Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Энтропия образования дефектов

    Точечные дефекты присущи равновесным кристаллам и образование их следует из статистической теории этих систем. Процесс образования дефектов энергетически невыгоден, но он приводит к увеличению энтропии вследствие возрастания числа конфигураций системы. Действительно, идеальному кристаллу АХ отвечает единственный способ распределения частиц А и X в решетке. В то же время для кристалла с дефектами имеется множество конфигураций, отличающихся по расположению вакансий или междоузельных атомов. [c.191]


    Процесс образования дефектов кристаллической решетки, конечно, эндотермический, и как всякое разупорядочение сопровождается возрастанием энтропии (AS > 0). Поэтому в согласии с AG — АН — TAS при любой температуре, отличной от абсолютного нуля (Т > О К), в реальном кристалле должны существовать дефектные позиции или вакансии. Полное структурное упорядочение может реализоваться лишь при абсолютном нуле (О К). [c.286]

    Выше уже отмечалось, что в отличие от дислокаций точечные дефекты (например, вакансии), имеющие сравнительно большую энтропию образования, не приводят к существенному росту энергии кристалла (поэтому их равновесная концентрация довольно велика) и практически (по сравнению с дислокациями) не участвуют в ускорении анодного растворения металла. [c.118]

    Для образования дефектов по Френкелю и Шоттки требуются определенные затраты энергии (энергии активации процесса образования дефекта), однако оно сопровождается увеличением энтропии за счет возрастания степени разупорядоченности решетки, что вызывает уменьшение энергии Гиббса. Следовательно, образование подобных дефектов оказывается энергетически выгодным и приводит к повышению стабильности кристалла. Отсюда следует, что тепловые дефекты по Френкелю и Шоттки являются равновесными и каждой температуре соответствует их определенная равновесная концентрация в кристалле. [c.84]

    Здесь В = е Д5° — изменение энтропии, связанное с изменением колебательного спектра при образовании дефектов решетки. Энергию образования дефекта всегда можно представить в виде разности К—е , причем энергия сублимации реального кристалла [c.117]

    Пусть Еф — энергия, необходимая для образования дефекта по Френкелю, и А Уф — изменение объема, обусловленное образованием этого дефекта. В дальнейшем пусть — число атомов и М число промежуточных положений в кристалле. Тогда энтропия конфигурации равна  [c.87]

    Это может иметь место, если возможность образования дефектов кристаллической решетки в больших ядрах выше, чем в малых. Следует ожидать, что всякий раз, когда поверхность раздела когерентна, исходное вещество будет удерживать небольшие объемы продукта в кристаллическом состоянии, близком к его структуре. Разрушение же этой вынужденной структуры продукта с образованием кристаллической или аморфной фазы другого тина будет происходить только тогда, когда на продукте уже не будет сказываться влияние исходного вещества. Именно этим и можно объяснить предполагаемое изменение энтропии активации и прекращение медленного роста после достижения критического размера ядра. [c.113]


    Во втором методе определения типа дефектов [13] также выводится зависимость активности более летучего компонента от х. Предполагается, что дефекты взаимодействуют, но, несмотря на это, распределены Б кристалле беспорядочно. Рассматривается лишь парное взаимодействие дефектов и число пар дефектов предполагается таким же, какое было бы в отсутствие взаимодействия. Распределение электронов и дырок не рассматривается. Свободная энергия дефектного кристалла представляется в виде независимых слагаемых суммы свободных энергий образования идеального кристалла, свободной энергии, связанной с конфигурационной энтропией распределения дефектов, рассчитанной в предположении идеального смешения и свободных энергий образования и взаимодействия шести возможных типов точечных дефектов. Предполагая, что только один тип дефектов является преобладающим, выводится шесть (по числу возможных типов точечных дефектов) зависимостей, связывающих активность кислорода ао в М.05 х и отклонение от стехиометрии. За- [c.85]

    Вследствие образования точечных дефектов увеличивается энтропия кристалла, из-за чего при достаточно высокой температуре в значительной мере компенсируется затрата энергии на образование дефекта. [c.310]

    Уравнение (IX, Ю) имеет такой же вид, как и уравнение константы равновесия обычной химической реакции. Аналогичен и физический смысл этих соотношений. Образование дефектов увеличивает энтропию кристалла, но требует затраты энергии. Как для всякого эндотермического процесса, повышение температуры сдвигает равновесие в сторону образования дефектов. [c.235]

    Сделаем допущение, что энергия взаимодействия дефектов может быть представлена как сумма парных взаимодействий ближайших соседних дефектов при хаотическом распределении дефектов в кристалле. Отметим сразу, что это допущение содержит внутреннее противоречие. Действительно, при наличии взаимодействия между дефектами их распределение не должно быть хаотическим. Таким образом, видим, что в теории Андерсона вводится приближение, которое практически соответствует приближению теории регулярных растворов (энтальпия образования отличается от нуля, а избыточная энтропия образования равна нулю). [c.172]

    Здесь ASf и AHf — соответственно энтропия и энтальпия образования дефекта (вакансии). [c.250]

    Процесс образования дефектов кристаллической решетки, конечно, эндотермический, но, как и всякое разупорядочение, сопровождается возрастанием энтропии. Поэтому в согласии с AG = АН — TAS при любой температуре, отличной от абсолютного нуля, в реальном кристалле должны существовать дефектные позиции или вакансии. В области гомогенности свойства соединений переменного состава (энтальпия и энергия Гиббса образования, энтропия, электрическая проводимость и пр.) изменяются непрерывно. Например, для нитрида циркония энтальпия и энергия Гиббса образования имеют следующие значения (кДж/моль)  [c.261]

    В некоторых фазах со структурой арсенида никеля наблюдается такое параллельное изменение свойств. Проводимое в лаборатории изучение энтальпии и энтропии образования этих фаз в зависимости от состава должно показать, каково соотношение этих свойств и типа межатомных связей в решетке. Возможно (и интересно) также проследить за связью между термодинамическими свойствами переменных фаз одной кристаллической структуры и степенью упорядочения дефектов, происходящего в некоторых из них с понижением температуры. [c.13]

    Если атомы, находящиеся в междоузлиях, стремятся перейти на поверхность кристалла, то вакансии, наоборот, к этому не стремятся. Образованию вакансий, как и любых других несовершенств, благоприятствует стремление всех систем перейти в состояние с максимальной степенью беспорядка или максимальной энтропией. Рассмотренный механизм образования дефектов в решетке кристалла простого вещества представляется на первый взгляд единственно возможным. Однако существует другой механизм образования вакансий, энергетически более выгодный. Суть его заключается в том, что тепловые колебания атомов поверхности кристалла выбрасывают атом на поверхность (рис. 41). [c.170]

    Поэтому изменение энтропии при образовании дефектов [c.172]

    Поскольку величина g, входящая в равенства (1.1) и (1.2), равна Л—Тз, где /г — энтальпия, а — энтропия образования пары дефектов, то стоит рассмотреть энергетические эффекты, сопровождающие этот процесс, несколько подробнее. Энергия решетки ионного кристалла МХ вычисляется при стандартных условиях по реакции [c.14]

    Отметим то обстоятельство, что при образовании дефектов -изменение энтропии кристалла происходит не только за счет изменения конфигурации рассматриваемой системы, но и вслед- ствие того, что дефект оказывает влияние на частоты колеба- НИЙ атомов V, находящихся вблизи дефекта. Если (как обычно и бывает) в результате дефектообразования частоты колебаний окрестных атомов снижаются до v, то это дает положительную [c.22]


    Если наряду со сравнительно малым значением W величина бк — энергия связи электрона на акцепторной компоненте собственного дефекта — достаточно велика, в кристаллах происходит сущ,ественная равновесная самокомпенсация проводимости [4] тепловая ионизация доноров приводит к образованию не свободных электронов, а собственных дефектов решетки, захватывающих электроны. При этом энергия, затраченная на образование дефекта, в значительной степени компенсируется энергией, выделившейся при захвате электрона проводимости на уровень этого дефекта, а соответствующее увеличение энтропии решетки обеспечивает понижение свободной энергии системы при образовании дефекта и локализации на нем электрона. Температурная зависимость концентрации носителей тока и собственных дефектов в случае равновесной самокомпенсированной проводимости имеет довольно сложный характер. В частности, в области полной компенсации [c.218]

    Образование дефектов в реальных кристаллах — самопроизвольный процесс, вызванный уменьшением значения который происходит до тех пор, пока не образуется равновесная концентрация дефектов. Причем определяющим фактором в увеличении до )скт-ности кристаллов является увеличение энтропии, вызванное с)гще-ствованием в кристалле большого числа позиций, которые могут быть заняты точечными дефектами. При повышении температуры значение Та 5 возрастает и минимум значения А(7 сдвигается в сторону еще большей концентрации дефектов. [c.507]

    Неизбежность появления точечных дефектов в кристаллах при температуре Г > О К можно показать исходя из термодинамических соображений Рассмотрим в качестве примера процесс образования вакансий в элементарном кристалле. Идеальная бездефектная кристаллическая решетка, как было показано в гл. 1, соответствует минимуму потенциальной энергии кристалла, т. е. при образовании дефектов происходит увеличение внутренней энергии системы. В то же время появление точечных дефектов увеличивает (за счет возможного различного взаимного расположения) число микросостояний системы, отвечающих некоторому значению ее энергии, т. е. увеличивает ее энтропию. Равновесному со- [c.118]

    Твердые вещества в данных условиях тоже могут находиться в состояниях, обладающих различной термодинамической устойчивостью, например, в различных кристаллических формах. В свою очередь для любой из этих форм более устойчивым является состояние, соответствующее идеально правильному кристаллу. Дефекты структуры, вызванные условиями образования кристалла или последующей деформацией под действием внешних механических сил, в какой-то степени уменьшают его устойчивость, так как образование этих деформаций связано с затратой энергии и сопровождается возрастанием энтропии. Точно так же кристаллическое тело в измельченном состоянии, т. е. обладающее большей поверхностью, менее устойчиво. Во всех подобных случаях уменьшение устойчивости сопровождается возрастанием изобарного потенциала. В таких состояниях вещество обладает большей химической активностью и меньшей химической стойкостью, большей способностью к фазовым переходам (большим давлением насыщенного пара, большей растворимостью и т. д..) Выделение вещества в более активных формах и состояниях может происходить самопроизвольно только из состояний с еще большим изобарным потенциалом (еще более активных в данных условиях). Обычно такими состояниями служат сильно пересыщенный раствор или переохлажденная жидкость. Кроме того, такое вещество может получаться при химической реакции, происходящей в условиях, достаточно далеких от равновесных. [c.227]

    Вращательный эффект также способствует разрыхлению пакетов, что приводит в увеличению энтропийного фактора. При этом в кристаллической решетке появляются дополнительные дефекты структуры, приводящие к дальнейшему возрастанию энтропии смешения. Чем больше различие в длине смешиваемых молекул нормальных парафинов, тем выше протяженность пустот в периферийных участках кристаллических пакетов, что вызывает более резкий переход частиц в аморфное состояние с созданием новых структурных образований и соответственно приводит к некоторому понижению температуры плавления смеси. [c.145]

    Подобные рассуждения по процессам, происходящим в инфраструктуре различных реальных объектов, позволяют с известной степенью риска приближаться к более глубокому анализу и описанию нефтяных дисперсных систем. В этом случае необходимо сразу исключить возможность образования идеальной системы вследствие наличия в нефтяной дисперсной системе множества дефектов, не позволяющих ей, даже при температуре абсолютного нуля перейти в идеальное состояние, то есть достичь превращения в нуль остаточной энтропии системы. [c.175]

    Дефекты по Френкелю состоят из равного количества вакантных узлов решетки и атомов в междуузлиях. При образовании дефектов этого типа энергия кристаллической решетки Е возрастает (рис. 103), но в то же время увеличивается и энтропия, т. е. степень беспорядка. Свободная энергия (Р = Е+р]/—Т8), которой определяется термодинамическая стабильность системы при повышенных температурах, оказывается минимальной (возрастает член Т8). [c.168]

    Уравнение (VIII.45) имеет такой же вид, как и уравнение константы равновесия обычной химической реакции. Аналогичен и физический смысл этих соотношений. Образование дефектов увеличивает энтропию кристалла, но требует затраты энергии. Как для всякого эндотермического процесса, повышение температуры сдвигает равновесие в сторону образования дефектов. Результаты статистических расчетов оказались идентичными с термодинамическими выражениями для констант равновесия процессов разупорядочения. При записи подобных констант структурные элементы кристаллов рассматриваются как независимые компоненты, а процесс разупорядочения записывается как уравнение химической реакции. Поэтому этот метод получил название ква-зихимического. Образование вакансий в решетке можно рассматривать как растворение вакуума в кристалле, приводящее к увеличению общего числа узлов решетки (см. рис. 57, а)  [c.274]

    Уравнения (УП.5) — (УП.б) имеют такой же вид, как и уравнения для констант равновесия обычных химических реакций. Аналогичен и физический смысл этих соотношений. Образование дефектов при УУдеф< - увеличивает энтропию решетки, но требует [c.113]

    Это много меньше наблюдаемого изменения энтропии при плавлении. Расположение катионных и анионных вакансий определяет местоположение избыточных отрицательного и положительного зарядов, которые притягиваются друг к другу и образуют пары. Это ведет к тому, что вычисленная энтропия плавления становится еще меньше . Однако для беспорядочной жидкой структуры можно ожидать наличия большего числа мест, доступных для ионов (при умеренном увеличении энергии), или большего числа возможных размещений, чем то, которое вычисляется по возрастанию объема вышеуказанным упрощенным способом. Кроме того, возможно увеличение колебательной энтропии из-за возрастания числа вакансий. Исследуя образование дефектов в кристаллическом Na l, Этцель и Маурер [6] нашли, что колебательная энтропия при образовании пары вакансий увеличивается на 3,3 к, где k — постоянная Больцмана. [c.188]

    Энтропия кристалла при образовании дефектов резко возрастает главным образом из-за того, что дефекты могут статистически распределяться по большому числу узлов и междууз-лий. Эта конфигурационная составляюшая энтропии может быть вычислена по формуле Больцмана [см. Приложение, формула (П.4)], в которой термодинамическая вероятность нахождения системы в данном состоянии, характеризующемся данными концентрациями дефектов, равна числу всех различимых перестановок дефектов по узлам и междуузлиям. Это дает для конфигурационной энтропии узлов  [c.60]

    ЛЗ— энтропия образования вещества из элементов в стандартном состоянии 5 —спектральная чувствительность 5кол —колебательная (вибрационная) энтропия в пересчете на один дефект [c.327]

    Учитывая, что образование дефектов требует затраты энер-тии, можно ожидать увеличения удельной теплоемкости при температурах, отвечающих заметному повышению концентраций дефектов. Это действительно наблюдалось в случае галоге- нидов серебра и щелочных металлов Ag l [14], AgBr [15—17], Na l, K l и КВг [18] Полученные при этом значения величин термодинамических параметров (энтальпии и энтропии), характеризующих процесс образования дефектов, в ряде случаев полне удовлетворительно согласуются с результатами диффузионных измерений, описанных ниже, в третьей главе. [c.20]

    Уравнение (IX, 10) имеет такой же вид, как и уравнение константы равновесия обычной химической реакции. Аналогичен и физический смысл этих соотношений. Образование дефектов увеличивает энтропию кристалла, но требует затраты энергии Как для всякого эндотермического процесса, повышение темпе ратуры сдвигает равновесие в сторону образования дефектов Даже для сложных случаев результаты статистических рас четов равновесия в кристаллах оказались идентичными с тер мод намическими выражениями для констант равновесия соответствующих процессов разупорядочения. При этом структурные элементы кристалла рассматриваются как независимые компоненты, а процесс разупорядочения записывается в виде некоторой квазихимической реакции. Хотя выбор ст-руктурных элементов кристалла неоднозначен, результаты получаются одинаковыми при различной записи квазихимической реакции. Формально это означает, что каждому структурному элементу сопоставляется химический потенциал [c.235]

    Множитель f связан с изменением колебательной энтропии при образовании дефектов. Если частота атомных колебаний идеалыюго кристалла — [c.319]

    Относительно других факторов, влияющих на величину предэкспоненциального множителя единой точки зрения нет. Мотт и Герни 38] и Йост [44] считают, что она обусловлена зависимостью энтальпии образования дефектов Н от температуры Н == Я -- рт и связана с тепловым расширением кристалла. После подстановки уравнения Я = Я + рГ в выражение для константы равновесия К в предэкспоненциальном множителе /С" появляется новый член ехр (— р/А), а график зависимости In К от 1/Т оказывается прямой линией с наклоном Я . Хейвен и Ван- Сантен [45], Верт и Зенер [46] показали, что это неверно. Энтальпия и энтропия кристалла связаны. Если Дср = р — разность теплоемкостей (на атом) несовершенного и идеального кристалла, то [c.320]

    Под влиянием механической активации в твердых телах происходит накопление энергии за счет образования дефектов, смещений атомов со своих равновесных положений и т. д., что приводит к возрастанию энтальпии и энтропии твердых тел. В ряде случаен изменения этих величии являются значительными, и тогда общее измеиеиие свободной эисргнн будет таково, что реакция также моя ет изменить свое направление. Недоучет этих факторов может привести к кажущемуся противоречию с термодинамическими расчетами. [c.208]

    Во-вторых, оно привело к возможности изучения количественной связи между различными дефектами структуры и тонкими различиями термодинамических свойств веществ. Так, образование вакансий в кристаллической решетке, естественно, сопровождается поглощением энергии. Повышение концентрации вакансий, наблюдаемое в некоторых металлах при повышении температуры, вносит свой вклад в теплоемкость, энтальцию и энтропию вещества. Такие равновесные концентрации ваинсий отвечают устойчивому состоянию металла при данной температуре. Их только условно можно относить к дефектам структуры. [c.29]

    Для твердого водорода остаточная энтропия при О К обусловливается существованием двух его модификаций пара- и орто-водорода. В связи с этим твердый водород также можно рассматривать как раствор (орто- и пара-водорода), энтропия которого не падает до нуля при О К. Наличие остаточной энтропии у СО (NO, NoO) связано с различной ориентацией молекул СО в кристалле ОС —СО и СО — СО). Так как атомы С и О близки по своим размерам, то эти два вида ориентации в кристалле должны обладать практически одинаковой энергией. Отсюда статистический вес наинизшего энергетического уровня отдельной молекулы равен 2, а для моля кристалла —2Л . Поэтому остаточная энтропия СО должна быть величиной порядка Rln2 = 5,76 Дж/(моль К). Сравнение значений стандартной энтропии СО, вычисленных на основании калориметрических измерений [193,3 Дж/(моль К)] и спектроскопических данных [197,99 Дж/(моль К)], подтверждает этот вывод. Для твердых веществ, кристаллические решетки которых имеют какие-либо дефекты, 5(0) Ф 0. Значения остаточной энтропии у отдельных веществ, как правило, — небольшие величины по сравнению с S°(298). Поэтому, если пренебречь остаточной энтропией (т. е. принять условно 5(0) = 0), то это мало повлияет на точность термодинамических расчетов. Кроме того, если учесть, что при термодинамических расчетах оперируем изменением энтропии при протекании процесса, то эти ошибки в значениях энтропии могут взаимно погашаться. Почти каждый химический элемент представляет собой смесь изотопов. Смешение изотопов, как и образование твердых растворов, ведет к появлению остаточной энтропии. Остаточная энтропия связана с ядерными спинами. Если учесть, что при протекании обычных химических реакций не изменяется изотопный состав системы, а также спины ядер, то остаточными составляющими энтропии при вычислении изменения энтропии Д,5 можно пренебречь. [c.265]


Смотреть страницы где упоминается термин Энтропия образования дефектов: [c.72]    [c.117]    [c.38]    [c.94]    [c.143]    [c.28]    [c.171]    [c.40]    [c.69]    [c.93]    [c.540]    [c.294]   
Химия несовершенных ионных кристаллов (1975) -- [ c.0 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Дефекты атомные энтропия образования

Дефекты образования

Энтропия колебательная, изменение при образовании дефектов

Энтропия образования



© 2025 chem21.info Реклама на сайте