Энергия активации алмаза

Рис. 116. График зависимости энергии активации образования алмаза в системе ПС., -п Ы1—Мп —графит от величины пересыще-0,6 1рГПа я Ар

Наиболее устойчивая модификация углерода — графит, но энергия активации превращения алмаза в графит велика. Поэтому алмаз устойчив при обычных условиях. Так как алмаз является более плотной модификацией, увеличение давления повышает в соответствии с принципом Ле Шателье устойчивость алмаза по сравнению с графитом. [c.487]

Чтобы диэлектрик (изолятор) стал проводить электрический ток, необходима энергия, достаточная для возбуждения электронов из заполненной зоны через межзонную щель в свободную зону молекулярных орбиталей. Эта энергия является энергией активации процесса проводимости. Лишь высокие температуры или чрезвычайно сильные электрические поля могут обеспечить энергию, необходимую для возбуждения значительного числа электронов, которые придают кристаллу проводимость. В алмазе межзонная щель (интервал между потолком заполненной, или валентной, зоны и низом свободной зоны, называемой зоной проводимости) составляет 5,2 эВ, т.е. 502 кДж моль . [c.631]

Исследована кинетика газификация порошков синтетического и природного алмаза (преимущественный размер частиц 3-5 мкм или 7-10 мкм) кислородом воздуха, СО2, N3O и парами Н3О в диапазоне температур 500-1000 С и давлении 10-10" Па. Установлены следующие особенности взаимодействия газов с алмазными порошками с кислородом воздуха - уменьшение удельной скорости газификации с течением времени (с увеличением количества газифицированного алмаза), с ССЬ - увеличение удельной скорости газификации со временем. Определены энергии активации процессов газификации. [c.74]

Скорости полиморфных превращений могут быть самыми различными. При обычных условиях термодинамически устойчива кристаллическая модификация углерода — графит. Тем не менее переход алмаза в графит не наблюдается даже при сравнительно высоких температурах, что обусловлено высокой энергией активации перехода. [c.12]

Превращению графита в алмаз должны способствовать низкие температуры и высокие давления. Тем не менее при низких температурах ни прямой, ни обратный процессы не наблюдаются. Термодинамически неустойчивый при стандартной температуре и давлении алмаз в течение длительного времени не изменяется и в нем не обнаруживается ни малейших примесей графита. Энергия активации фазовых переходов модификаций углерода очень велика и обусловлена необходимостью коренной перестройки кристаллических структур. [c.221]

Типичный пример изменения структуры адсорбата — хемосорбция молекул на углероде. При приближении молекулы Hj к паре соседних атомов С связь Н—Н растягивается (или сжимается) до расстояния t между атомами в решетке, и в активационный барьер хемосорбции включается работа растяжения связи. Квантово-механические расчеты показывают, что энергия активации в данном примере минимальна (28 кДж/моль) для / = 0,35 нм. Для графита и алмаза / = 0,1—0,15 нм, и расчетное значение Еа составляет 180 кДж/моль. Однако на поверхности всегда можно найти пары, отвечающие минимуму Еа(1 = 0,35 нм) (экспериментальным значениям Еа отвечает 0,28 нм). Для адсорбата в данном примере длина ковалентных связей С—С может практически сохраняться, но поверхностное состояние комплекса адсорбент — адсорбат изменится. [c.141]

Возможны и такие случаи, когда при д < 15 ккал реакция идет медленно (при малом значении А). Первый случай возможен в реакциях между простыми молекулами, а второй — между сложными, требующими определенной ориентации для реакции. Чем больше энергия активации реакции, тем при более высокой температуре она совершается. Реакции между веществами с прочными ковалентными связями идут медленно. Часто это наблюдается в реакциях между органическими веществами. Очень высокий потенциальный барьер ( а порядка 100 ккал) в твердых телах препятствует, например, переходу термодинамически неустойчивого алмаза в графит при 298° К и 1 атм, хотя для этого перехода Д0%в8< 0 (—0,685 ккал/г-атом). Энергия активации в твердых телах зависит от прочности химических связей, которые могут быть очень большими. Поэтому состояние ложных равновесий в них часто сохраняется долго неизменным. [c.45]

I катализатора (например, 2000 °С, 10 атм). Графит более реакционноспособен, чем алмаз плотная структура алмаза обуславливает высокие энергии активации реакций с его участием. [c.487]

Вследствие очень высокой энергии активации превращения модификаций углерода возможны лишь при особых условиях. Так, алмаз превращается в графит при нагревании до 1000—1500 °С (без доступа воздуха). [c.425]

Существенно разным является влияние водорода на рост алмаза из ацетилена и этилена. Экспериментальные данные для смеси. углеводорода (парциальное давление 0,06 мм рт. ст.) и водорода (парциальное давление 0,12 мм рт. ст.) приведены на рис. 35. Эти эксперименты показали, что энергия активации роста алмаза из смеси ацетилен—водород возрастает доМккалШоль, тогда как для смеси этилен—водород — уменьшается до 56 ккалШоль. [c.70]

Такое сопоставление данных об энтальпиях сгорания показывает, что структура алмаза характеризуется на 453 кал/моль более высокой энергией, чем структура графита, и по этой причине графит должен обладать несколько большей устойчивостью по сравнению с алмазом. Правда, энергия активации для перехода между этими двумя формами углерода настолько велика, что можно совершенно не опасаться постепенного преврашения алмазных драгоценностей в графит. [c.311]

Если для роста алмаза из метана и этилена энергии активации совпадают, то для роста из ацетилена энергия активации реакции много меньше. Это нельзя объяснить диффузионным торможением в слое исходного затравочного порошка, поскольку экспериментально было показано, что диффузионное торможение проявляется при температурах более высоких чем 950° С. Поэтому можно предположить, что стадия разложения ацетилена не является лимитирующей. [c.70]

Сопоставление относительных скоростей роста алмаза в зависи- мости от разбавления водородом при парциальном давлении углеводорода 0,06 мм рт. ст. и температуре 950° С показывает (рис. 36), что наибольшее влияние разбавление водорода оказывает на эти--лен и наименьшее — на метан. Однако нельзя утверждать, что полученные зависимости являются одинаковыми для всех условий. В зависимости от разбавления водородом энергия активации [c.70]

Поэтому энергия активации будет зависеть от состава смеси и не может стать меньше, чем энергия активации для роста алмаза из ацетилена, или превысить энергию активации для роста алмаза из метана или этилена. Следует отметить, что это положение справедливо лишь при рассматриваемом механизме роста и справедливости уравнения адсорбции типа изотермы Лангмюра. При других механизмах роста новой фазы возможно значительное увеличение энергии активации. [c.86]

Изучение состава и распределение примесей в алмазе представляет интерес в первую очередь в связи с задачей получения полупроводниковых кристаллов. В природных алмазах электрически активными примесями являются азот (в случае, когда он присутствует не в агрегированной, а в парамагнитной форме, т. е. в замещающем углерод положении), который создает глубокие донорные уровни ( 4эВ), практически играющие роль центров захвата, а также бор, ответственный за дырочную проводимость с энергией активации порядка 0,36 эВ. [c.406]

Особенностью температурной зависимости сопротивления монокристаллов алмаза, легированных бором, является то, что для большинства изученных образцов наблюдается плавное и непрерывное изменение сопротивления с температурой в достаточно широком ее интервале при отсутствии явлений гистерезиса. Причем наилучшую повторяемость результатов (разброс не превышает 3%,) имеют кристаллы с сопротивлением до 10 Ом-м (рис. 167). Оценка энергий активации уровней, обеспечивающий [c.457]

Видно различие значений иоверх1Юст юго натяжения веществ в жидком и твердом состояниях. Наиболее высокое поверхностное натяжение тугоплавких веществ (в частности, алмаза) обусловлено значительной энергией для преодоления сил ММВ ири формированпи новой иоверхности. Поскольку твердые вещества (Ре, Си, Ад) имеют высокие значения поверхностного натяжения, они используются в качестве каталитических поверхностей, на которых происходит взаимодействие фаз. Любая реакция между фазами (в адсорбционно-сольватном слое, межфазном слое) легче реализуется в структурированном состоянии, где на ])еакционную способность соединений, попадающих в слой, дополнительное влияние оказывают силы поверхностного натяжения. В этом случае процесс деструкции идет легче в слое, нри меиьших значениях энергии активации, чем в объеме дисперсионной среды. [c.147]

В работе исследовано образование двойных карбидных фаз МхСу на границе контакта металлического расплава, содержащего титан, марганец, с природными и синтетическими алмазами. Предложено уравнение для кинетики карбидообра-зования, рассчитаны энергии активации этого процесса. Библиогр. 2. [c.226]

Изучение кинетики синтеза при температурах 780—950° С (результаты приведены в координатах Аррениуса на рис. 34) при давлении 0,06 мм рт. ст. позволило установить энергию активации для роста алмаза из ацетилена 37 ккал1моль, для роста алмаза из этилена 80 ккал1моль. Для роста алмаза из метана на синтетическом алмазном порошке энергия активации равна 70 ккал1моль. Отличие [c.69]

На различие между ростом алмаза и графита указывает также тот факт, что энергия активации роста алмаза из ацетилена значительно (на 9 ккалШоль) превышает энергию активации роста графита из ацетилена [26]. Поскольку разбавление водородом увеличивает энергию активации роста алмаза, можно ожидать, что его рост идет через хемосорбированный на затравочной поверхности водород что позволяет объяснить меньшее водородное торможение. [c.71]

Рис. 48. Зависимость энергии активации роста алмаза от состава смеси метан—ацетилен Рис. 49. Зависимость энергии Активации роста алмаза от состава смеси этилен— ацетилеи 4 Б. В. Дерягвн. Д. В. Федосеев 85

Энергия активации роста алмаза из смесей является переменной. Изменение энергии активации роста алмаза из смеси метан—ацетилен показана на рис. 48. На рис. 49 приведена зависимость энергии активации синтеза алмаза из смеси этилен—ацетилен. В зависимости от состава смеси энергии активации определялись с точностью 3 ккалЬчоль. Нетрудно убедиться, что такйго характера зависимости должны следовать из формулы (25). Действительно, следующую из нее константу реакции (например, первого порядка) можно представить в виде [c.86]

С этой целью исследовалось влияние концентрации сурьмы, олова, германия и меди, добавляемых к основному растворителю Ni — Мп (1 1), на пороговое давление и на энергию активации этого процесса (Рпор — минимальное давление, обеспечивающее кристаллизацию алмаза из графита). [c.346]

Как уже отмечалось, в качестве активного центра зародышеобразования могут рассматриваться вакансии углерода на торцах кристаллитов. Действительно, несложный расчет числа вакансий углерода на единицу торцевой поверхности графита (с учетом энергии активации диффузии вакансий углерода) дает величину графитового блока 10—50 Нм для того, чтобы математическое ожидание наличия 1—2 вакансий углерода приближалось к единице. Но при этом не нужно забывать, что чем выше организован графит, тем меньше разница в растворимости его алмаза, т. е. тем меньше пересыш,ение в расплаве. Поэтому можно говорить о двойственной роли процесса графитизации а) при большой концентрации слабоорганизованного графита нет или мало активных мест для образования алмаза, но возрастут линейные скорости роста алмазов из числа образовавшихся б) при малых концентрациях слабоорганизованного графита скорость роста алмаза должна возрастать, но одновременно возрастает и рост монокристаллов графита, являющегося конкурирующей фазой. [c.351]

Исследование кинетики превращения С-центров в Л-центры под действием температуры показало, что она хорошо описывается феноменологическим уравнением Авраами, которое широко используется для описания процессов распада твердых пересыщенных растворов. Величина параметра процесса п свидетельствует о сферической форме Л-центров, или о прямоугольной и округлой формах пластин. Обращают на себя внимание более высокое значение энергии активации и низкая скорость процесса превращения С-центров в Л-центры. Причиной этого могут быть прежде всего структурные отличия исследованных алмазов. В частности, включения металла-растворителя в зависимости от их количества, размеров и распределения могут заметно видоизменять процессы диффузии примесных атомов, являясь эффективными стоками избыточных вакансий. Это влияние может усугубляться тем, что в ходе термической обработки, как показали визуальные наблюдения, идут процессы миграции и агрегации включений металла в кристалле. Впрочем, исследование процессов превращения С-центров в А-центры при 1770 К в вакууме показали также существенно более низкие скорости реакции, [c.429]

К. Такие эффекты обычно связывают с рассеянием свободных носителей заряда при температурах, отвечающих переходу от примесной проводимости к собственной. Однако переход в алмазе от проводимости через мелкие уровни к проводимости через глубокие, когда энергия активации увеличивается на 2—3 порядка, формально повторяет модель перехода от примесной к собственной проводимости в полупроводнике. Рассеяние свободных носителей заряда, обеспечивающее сильную зависимость их подвижности от температуры, происходит в данном случае, по-видимому, на ионизированных примесях и других дефектах, концентрация которых в изучавшихся образцах значительна. [c.458]

При изучении кристаллов алмаза, полученных из шихты, содержащей Аз, установлено, что влияние этой примеси на полупроводниковые свойства образцов устойчиво проявляется только при одновременном присутствии в шихте и технологических добавок, обеспечивающих скорость роста кристаллов не более 1,7- 10 м/с. Очевидно, такие условия, при которых формируются практически безазотные кристаллы (см. гл. 18), и способствуют образованию в них электрически активных дефектов с участием атомов мышьяка. Легированный мышьяком в процессе роста алмаз обладает п-типом проводимости и удельным сопротивлением при ЗООК от 10 до 10 Ом м. На образцах с большим сопротивлением определить тип проводимости известными способами ие удается. На рис. 168 наблюдаются отчетливая корреляция между сопротивлением кристаллов и содержанием легирующей примеси в шихте, а также слабая анизотропия проводимости пирамид роста <111> и <100>. На температурных зависимостях сопротивления кристаллов п-типа проводимости имеются пологие участки, соответствующие энергии активации 0,008—0,03 эВ в низкотемпературной области и 0,25—0,58 эВ в высокотемпературной, что также можно объяснить наличием примесной зоны. [c.458]