Потенциалов компонентов

Значения первых потенциалов ионизации Ui некоторых атомов приведены ниже:

Рис. 2.22. Значения потенциалов ионизации / и работы выхода 2 различных элементов в функции их атомного номера

ЯДЕРНАЯ ХИМИЯ — пограничная между ядерной физикой и физической химией область науки, исследующая и использующая для решения фундаментальных и прикладных хим. задач взаимовлияние превращений атомных ядер и элементарных частиц и молекулярно-кристаллич. строения вещества. В основе методов Я. х. лежат т. н. сверхтонкие взаимодействия между зарядом, магнитным дипольным и электрич. квадрупольным моментами ядер и электронными оболочками атомов, обусловливающие те или иные изменения времени жизни радиоактивных ядер, энергии гамма-квантов, механизма гибели элементарных частиц, потенциалов ионизации и т. п. Эти методы дают общую информацию о связи хим. строения с реакционной способностью и находят практич. применение в фазовом и функциональном анализе. Иногда Я. х. наз. также раздел ядерной физики, посвящённый спонтанным или инициированным извне превращениям сложных ядер, т. е., по существу, при достаточно расширительном понимании — всю ядерную физику за исключением физики элементарных частиц.

Газотроны используют главным образом в схемах коммутирования, стабилизации напряжения, а также для выпрямления больших токов. Правильная их работа зависит от поддержания соответствующих потенциалов ионизации и падения напряжения на лампе.

„Возникновение скачка потенциалов на границе двух металлов обусловлено различием потенциалов ионизации, т. е. той работы, какая необходима для полного отрыва электронов из внешней оболочки атомов металлов.

По данным (Л. 468] при использовании таких газов, как азот, аргон, СО2, заметного влияния рода псевдо-ожижающего газа на удельное электрическое сопротивление не было обнаружено. Однако эти газы имеют потенциал ионизации от 13,8 в для СО2 до 15,755 в для аргона, а при столь малой разнице потенциалов ионизации влияние, рода псевдоожижающего газа обнаружить довольно трудно. В наших экспериментах использовались газы гелий с потенциалом ионизации 24,58 в и аргон с потенциалом ионизации 15,755 в.

К первой группе факторов относят физико-химические свойства паяемого металла и припоя, определяющие характер их взаимодействия, воздействие флюсующих сред на припой и паяемый металл, условия и характер кристаллизации при пайке. Характер взаимодействия твердого и жидкого металлов зависит от электронного строения их атомов, соотношения атомных радиусов, положения элементов в ряду электроотрицательности, валентности и потенциалов ионизации атомов.

Работа выхода электрона связана с энергией кристаллической решетки металла (фе=0,232 Ер), которая, в свою очередь, равна полусумме первого и второго потенциалов ионизации плюс теплота сублимации [122]. С другой стороны, работа выхода электрона связана следующими равенствами [53]!:

Масс-спектрометрический анализ многокомпонентных газов гораздо сложнее изотопного. Во-первых, из-за разницы потенциалов ионизации наблюдается зависимость величины ионного тока от рода газа, что затрудняет градуировку прибора. Во-вторых, появление на различных участках поступления и откачки газа эффекта фракционирования компонент газа вызывает усложнение конструкций газонапускных устройств. И, наконец, расшифровка спектра многокомпонентных смесей из-за многообразия массовых линий для сложных молекул в некоторых случаях — не простая задача.

Можно перечислить много примеров из различных областей науки и техники, показывающих эффективность масс-спектрометрии и свидетельствующих о дальнейшем развитии этого метода. Масс-спектрометры нашли широкое признание при: 1) точном измерении масс ядер; 2) определении изотопной распространенности элементов; 3) измерении некоторых ядерных реакций; 4) количественном поэлементном анализе твердых, жидких и газообразных веществ; 5) изучении структуры сложных молекул; 6) изучении кинетики химических реакций; 7) определении потенциалов ионизации, потенциалов возбуждения, теплоты образования и испарения, энергии химических связей и т. д.; 8) исследовании в органической химии; 9) изучении явлений сорбции и десорбции газов; 10) изучении геохимических процессов, определении природы образования отдельных пород, определении хронологии и истории процессов, происходящих в земной коре; 11) исследовании состава метеоритного вещества; 12) изучении состава газов и динамики фракционирования их в верхних слоях атмосферы; 13) изучении различных аспектов жизнедеятельности в биологии и медицине по методу меченых атомов стабильными изотопами 15N, 13C, 170, 10В и др.; 14) автоматическом контроле и управлении технологическими процессами в химии, металлургии, нефтепромышленности и других областях.

Эффект экстрагивной коррозии сплавов может также проявляться при большой разнице равновесных потенциалов компонентов сплава (например, обесцинкивание латуней).

Соотношения между теплотами образования промежуточных фаз и другими свойствами чистых компонентов затрагивались Бильтцем [18, 19]. Было сформулировано следующее правило: в сплавах, имеющих общую составляющую, абсолютные величины теплот образования промежуточных фаз возрастают с увеличением «разницы благородное™» компонентов. За меру «благород-ности» можно принимать положение металла в ряде напряжений для водных растворов. Отсюда «разница благородное™» характеризуется разностями стандартных электродных потенциалов компонентов. Характерные примеры собраны в табл. 7.

Теплоты образования промежуточных фаз и разность стандартных электродных потенциалов компонентов по Бильтцу [19]

Равновесная составляющая WA(p) определяется прежде всего природой связи в жидкой и твердой (разах. Слагаемое WA^ пропорционально теплоте процесса, ведущего к выравниванию химических потенциалов компонентов в жидкой и твердой фазах (например, химическая реакция, растворение, диффузия).

Таким образом, общее условие смачивания в неравновесных системах заключается в том, что наряду с интенсивным протеканием процессов вьфавнивания химических потенциалов компонентов в жидкой и твердой фазах, равновесная работа адгезии должна быть достаточно большой, чтобы выполнялось неравенство WA(p) >y,.

с составляющими их элементами. Для того чтобы соблюдать равновесие, необходимо равенство частных потенциалов компонентов в различных фазах. Для жидкости или газа это условие приемлемо, и, если твердая фаза обладает переменным составом, это положение обычно оправдывается. Однако оно приводит к некоторым затруднениям в случае, если твердое соединение имеет определенный состав и соответствует определенным молекулам.

с составляющими их элементами. Для того чтобы соблюдать равновесие, необходимо равенство частных потенциалов компонентов в различных фазах. Для жидкости или газа это условие приемлемо, и, если твердая фаза обладает переменным составом, это положение обычно оправдывается. Однако оно приводит к некоторым затруднениям в случае, если твердое соединение имеет определенный состав и соответствует определенным молекулам.

Рис. 1.3. Определение химических потенциалов компонентов в сплаве методом пересечений (а) и их концентрационная зависимость (б) .

Рис. 1.5. Концентрационная зависимость химических потенциалов компонентов для системы с v ограниченной растворимостью в твердом состоянии

Рис. 1.7. Концентрационная зависимость химических потенциалов компонентов для системы с одной промежуточной фазой

Таким образом, величины обратимых потенциалов реакций .(1.6) и (1.7) однозначно связаны с индивидуальными термодинамическими характеристиками компонентов в сплаве. — 1д и ц,в (или YA-NA' и Y-sNs). Если для сплава уста-. новлена концентрационная зависимость химических потенциалов, то этим однозначно устанавливается и зависимость электродных потенциалов. Так, согласно (1.13), при постоянной концентрации ионов Аг+ (когда .JAAZH- =const) электродный потенциал Ел связан линейно с хи-мическим потенциалом цд. Поэтому Ед, Мд-зависимость аналогична ^д, Мд-зависимости и повторяет ее с точностью до множителя — l/zAF. Из (.1.13) также следует, что равновесные гетерогенные а+.р-фазы (см. рис, 1.2) имеют одни и те же электродные ПО' тенциалы, так как при равновесии а- и р-фаз имеют место равенства (1.5). Наконец, из (1.13) и (1.15)' легко сделать вывод, что самопроизвольное образование сплава, сопровождающееся понижением активностей и химических потенциалов компонентов, приводит к повышению значений обратимых потенциалов Ед и Ев- . ' - •