преодоление сил отталкивания, может оказаться достаточной для перехода системы в состояние химического взаимодействия. Такая схема процесса наиболее вероятна при условиях, отличных от рассматриваемых (низкие температуры), ибо при относительно высоких температурах ввиду повышения среднего уровня энергии системы, процесс будет характеризоваться кажущейся энергией активации Е'а. В результате установления между атомами соединяемых поверхностей на расстоянии между ними Яг (примерно равном параметру кристаллической решетки) химических связей система достигает минимума потенциальной энергии Ег и находится в равновесии. Граница раздела между двумя монокристаллами исчезает, ибо между атомами соединяемых поверхностей образуются энергетические устойчивые конфигурации электронов, присущие невозбужденным атомам внутри кристалла. Следует отметить, что кажущаяся энергия активации образования химической (металлической) связи Е'а для рассматриваемой гипотетической модели составила бы малую величину. Энергия, выделяющаяся при слиянии двух поверхностей, может даже превосходить энергию, необходимую для активации процессов химического взаимодействия, в связи с чем процесс представляется протекающим самопроизвольно, на что указывают некоторые исследователи [40]. От рассмотренной гипотетической модели слияния идеализированных поверхностей идеальных кристаллов перейдем к анализу схватывания реальных металлов. Для упрощения задачи рассмотрим вначале процесс соединения двух кристаллов, поверхности которых также атомно гладки, а кристаллические решетки полностью когерентны. Основным отличием такой поверхности от идеализированной будем считать наличие на ней моноатомного химически адсорбированного слоя окружающей среды, например кислорода. Иными словами, условие равновесия межатомных сил поверхностных атомов обеспечивается насыщением их свободных связей атомами кислорода. При этом в пределе будем считать, что обеспечивается ассоциация одного атома кислорода с каждым поверхностным атомом кристалла. Будем такую поверхность условно называть «полуреальной». Для анализа, аналогичного изложенному выше, необходимо также определить состояние такой поверхности. Такой анализ должен сводиться к выяснению природы связи в хемосорбированном слое, внутренняя поверхность которого состоит из атомов металла, а внешняя — из атомов кислорода, и к определению энергии такой связи. Известно, что связь, возникающая между кислородом и поверхностными атомами металла — ионно-ковалентная, причем такая связь характеризуется весьма высокой энергией (Си—О — 120 ккал/моль; №—О — 150 ккал/моль) и является функцией степени заполнения [41 ]. Рассмотрим процесс схватывания двух кристаллов с такими «полуреальными» поверхностями, представляющими собой электрически нейтральный комплекс адсорбции Ме—О, для которого
Карта
|
|