должны быть деформированы полем («замкнуты» на объем) кристалла. Для протекания любого процесса (связанного с химическим взаимодействием) на такой поверхности атомы должны быть переведены в активное состояние, т. е. такое состояние, при котором перераспределение электронной плотности атомов в какой-то момент времени станет благоприятным для элементарного акта взаимодействия. Высокая реакционная способность таких поверхностей объясняется тем, что энергия, необходимая для перевода таких атомов в активное состояние, благодаря их стремлению к восстановлению симметрии поля сил, составляет относительно малую величину. Часто наблюдаемые «самопроизвольные» процессы на таких поверхностях представляются неактивируемыми в связи с тем, что средняя полная энергия, приходящаяся на атом кристалла в условиях опыта, становится сравнимой с высотой потенциального барьера для какого-то конкретного случая перераспределения и в связи с этим осуществляется с заметной скоростью [38]. Рассмотрим изменение потенциальной энергии системы, состоящей из двух кристаллов с описанными выше поверхностями, при их сближении (рис. 3). Кривая / показывает изменение потенциальной энергии системы двух поверхностей кристаллов, обусловленное действием сил Ван-дер-Ваальса. В точке /?х энергия достигает минимального значения, прочность сцепления двух кристаллов в этом положении обусловливается значением энергии связи Еи которая относительно невелика и составляет 0,2— 2,0 ккал/моль [39]. Образование такого типа связи, применительно к рассматриваемой модели схватывания, можно трактовать как установление физического контакта между соединяемыми поверхностями. При дальнейшем сближении поверхностей соединяемых кристаллов начнут действовать силы отталкивания. Предположим, что, преодолевая эти силы, будем далее сближать атомы поверхности. Тогда потенциальная энергия системы будет изменяться по левой части кривой / в направлении точки А и далее. Для того чтобы в точке А между атомами двух поверхностей произошли обменные процессы электронного взаимодействия, необходимо, чтобы в процессе сближения атомы были активированы. Если учесть, что для образования активированного состояния важно, чтобы большой запас энергии был сосредоточен на необходимой для процесса степени свободы, хотя общий запас избыточной энергии может быть и небольшим, то можно предположить, что энергия Еа, расходуемая на Рис. 3. Зависимость потенциальной энергии Е двух кристаллов от расстояния между ними И: Е1 — энергия ван-дер-ваальсовской связи; Е2 энергия химической (металлической) связи; Еа—энергия активации образования химической связи; £д — кажущаяся энергия активации образования химической связи при некоторых условиях опыта
Карта
|
|