Cтраница 2
Кожух вакуумных микровесов, предназначенных для исследования поверхностных явлений, обычно изготовляется из стекла пирекс или из латуни с соответствующими окошками и тубусами. Основная часть кожуха состоит из горизонтальной трубки, в которой помещаются сами весы и которая обычно термостатируется при температуре чуть выше комнатной. От этой трубки отходят вниз один или два достаточно длинных колодца, изготовленных из. На рис. 9 показан простой стеклянный кожух, в который помещают коромысловые весы. На этом рисунке размеры даны не только для того, чтобы показать точную величину и форму прибора, но также и с целью иллюстрации способа введения и установки, весов в стеклянном кожухе. В некоторых случаях к кожуху припаивается отполированная плоскопараллельная стеклянная пластинка, позволяющая точно наблюдать отклонение коромысла без погрешностей, вызываемых оптической аберрацией. Весы вставляются с открытого конца большой трубки, а нити подвеса спускаются вниз через более короткие вертикальные трубки и навешиваются на крючки, свисающие с сережек на концах коромысла. После успешного завершения этой операции все три трубки запаиваются опытным стеклодувом. Образец можно загружать либо опусканием его в колодец, когда нить подвеса уже вставлена в последний, либо, оставив нижнее отверстие колодца открытым, подвешивая образец на нижний конец заранее вставленного подвеса с последующим запаиванием дна колодца. [16]
Филлипсом [76], применялся и для исследования поверхностных явлений; но изучение поверхности этим методом ограничено тем, что опыт должен производиться при давлении, необходимом для уравновешивания. Тем не менее он представляет собой простой, эффективный и необыкновенно точный метод компенсации веса при исследованиях, в которых небольшие изменения давления газа или пара не имеют решающего значения. [17]
Поверхностное натяжение, играющее важную роль при исследовании поверхностных явлений, имеет силовое и энергетическое определения. [18]
Важную, но значительно более сложную проблему представляет исследование поверхностных явлений. В этом случае н сравнению с объемной системой уменьшается количество сматриваемых атомов, что приводит к более бедным статист ским данным. [19]
Предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся исследованием поверхностных явлений в полимерах, разработкой и применением композиционных материалов, клеевых соединений и других гетерогенных систем на основе полимеров. [20]
Электроны слабо проникают в металл, поэтому ими пользуются при исследовании поверхностных явлений ( адсорбции) в тонких аморфных и жидких пленках. Рентгеновские фотоны с увеличением напряжения проникают в более глубокие слои металла, что позволяет изучить структуру в значительном объеме жидкости. Увеличение чувствительности метода достигается сужением пучка рентгеновских лучей, подбором анода и соответствующих фильтров для моно-хроматизации излучения ( С. Проникающая способность нейтронов значительно больше рентгеновских лучей, но их энергия при одинаковой длине волны примерно в 105 раз меньше, чем фотонов. Нейтронографический метод целесообразно использовать для исследования на просвет высокотемпературных расплавов. [21]
В исследованиях поверхностных явлений при помощи вакуумных микровесов особенно важной задачей часто является сохранение поверхности образца свободной от загрязнений, поскольку величина этих поверхностей обычно весьма мала. Обезгаживание реакционных трубок при температурах 1000 - 1100 С легко достигается, если они изготовлены из кварца или термостойкого фарфора. Соединительные трубки из стекла пирекс можно прогревать при достаточно высокой температуре ( 500 С), однако обезгаживание весов и их кожуха представляет трудность, так как прецизионные весы могут выдерживать только ограниченные температуры. Для пружинных весов такого ограничения нет, но весы более сложной конструкции, особенно в случае соединения частей такими цементами, как селен или хлористое серебро, было бы неблагоразумно обезгаживать при температурах, превышающих 300 С; обычно во избежание каких бы то ни было пластических деформаций температура не должна превышать 200 С. С) платино-серебряным припоем ( 50: 50), однако хорошее соединение тонких деталей на этом припое осуществить нелегко. В случае обезгаживания кожуха весов при температурах выше 60 С необходимо устранить все стеклянные краны на смазке и металлические окошки на прокладках. Для прецизионных исследований поверхности нужно применять цельнопаянную систему из стекла и кварца без всяких кранов, шлифов или окошек на прокладках и прогревать реакционную трубку при 1000, соединительные трубки при 500 и кожух весов при 300 С. Обезгаживание самих весов выполнимо благодаря тому, что они изготовлены из кварца, но применение различных механических или оптических приборов, предназначенных для работы в вакууме, приводит к нежелательному усложнению конструкции. [22]
При вытягивании кристаллов методом Чохральского форма наружной поверхности жидкого столбика оказывает непосредственное влияние на геометрию растущего кристалла. Поэтому имеющиеся работы по исследованию поверхностных явлений касаются главным образом определения формы наружной поверхности столба расплава и нахождения связи между высотой столба и диаметром вытягиваемого кристалла. Работа [29] является первой попыткой рассмотреть влияние механизма смачивания на форму кристалла. Автор считает, что при отсутствии потерь тепла с поверхности кристалла ( идеальная экранировка) диаметр кристалла полностью опередляется механизмом смачивания. В работе приводится приближенное решение уравнения наружной поверхности жидкости столбика в случае вытягивания из расплава кристалла цилиндрической формы. [23]
Инфракрасная спектроскопия приобретает все большее значение в исследованиях химии поверхности, адсорбции и гетерогенного катализа как один из источников наиболее прямой и надежной информации о структуре поверхностных соединений и природе адсорбционных сил. Основная особенность этого метода, который впервые был распространен на исследование поверхностных явлений Терениным [1], состоит в том, что он дает возможность обнаруживать и изучать отдельные функциональные группы и химические связи молекул на поверхности твердого тела. Для исследования физической адсорбции, не сопровождающейся перестройкой и образованием новых валентных связей в молекулах, особое значение имеет высокая чувствительность внутримолекулярных колебаний к воздействию окружающей среды, что позволяет не только идентифицировать те или иные химические структуры, но и судить о деформациях, которым подвергается молекула при контакте с поверхностью адсорбента. [24]
Весы обычного типа, предло -, женные впервые Эмихом [39] в 1915 г., нашли широкое применение в микроанализе и биохимии. Весы со спиральными пружинами из кварца и других материалов используются для адсорбционных исследо-ваний в течение ряда лет и получили большое рас пространение после того, как Мак-Бэн и Бакр [40] применили их для исследования поверхностных явлений. Основную часть этих весов составляет спиральная пружина, подвешенная вертикально в трубке. Эти микровесы наиболее просты по своей конструкции; с ними легко рабо - 5 тать, и не составляет труда вмонтировать их в вакуумную установку. [25]
В настоящее время еще очень мало изучены спектры искусственных цеолитов - молекулярных сит и спектры адсорбированной на них воды, несмотря на большой интерес, проявленный к ним. В литературе нам удалось найти только одну работу по инфракрасным спектрам воды [1], адсорбированной на цеолите Линде 4А, а спектроскопические данные для тяжелой воды и других веществ, адсорбированных на цеолитах, совершенно отсутствуют. Вместе с тем, использование инфракрасных спектров для исследования поверхностных явлений, впервые примененное А. Н. Тере-ниным [2], позволяет изучить химическое строение поверхности твердых пористых тел и природу адсорбционного взаимодействия. [26]
Большое достоинство этого принципа состоит в том, что сравнительно большая масса может быть уравновешена с очень высокой степенью воспроизводимости, причем не требуется определения абсолютной величины этой массы. Это свойство особенно существенно в случае микровесов, конструируемых для исследования поверхностных явлений, когда вес коромысла и образца часто на много порядков превышает изменения веса в результате изучаемых поверхностных реакций. Другое необходимое условие состоит в том, что небольшое изменение веса, вызванное поверхностной реакцией, должно быть уравновешено некоторой силой, абсолютная величина которой может быть определена с большой точностью; это условие не столь хорошо удовлетворяется в указанном типе весов. Для точной абсолютной компенсации небольшого приращения веса применялись многие методы, однако в случае приз-менных весов самый распространенный способ состоит в применении компенсирующего микрорейтера со всеми ошибками, связанными с точностью и воспроизводимостью установки рейтера. Были проведены исследования поверхностных процессов в высоком вакууме с использованием призменных весов с рейтерной компенсацией [22]; опыт показал, что эти весы не пригодны для работы в вакууме. Возможный выигрыш в точности, который может быть получен при замене рейтера более точным методом компенсации нагрузки, всегда ограничивается степенью точности изготовления и установки кварцевых опорных призм. Это особенно справедливо в том случае, если и для подвесов на концах коромысла также применяются опорные призмы, так как здесь требуется точно фиксировать положение трех опорных призм по длине коромысла, причем каждая из них должна иметь максимально возможную свободу вращения вокруг трех параллельных горизонтальных осей. [27]
Коллоидная химия, как и химия вообще, является в большой степени наукой экспериментальной. Необходимо также приобретение навыков экспериментального исследования, что требует освоения современных приборов, умения обработать результаты эксперимента и сделать соответствующие выводы и заключения. Задача практикума по коллоидной химии состоит в обучении студентов экспериментальным методам исследования поверхностных явлений, методам получения и исследования свойств дисперсных систем. [28]
Итак, очевидно, что при выборе наиболее подходящей для поверхностных исследований в данной конкретной системе конструкции весов из рассмотренных четырех основных типов нужно учитывать, с одной стороны, общую нагрузку, порог чувствительности и рабочий интервал, а с другой - соответствующие изменения веса, связанные с исследуемыми поверхностными явлениями. Весы различных конструкций значительно различаются также и другими важными характеристиками, например легкостью изготовления, монтажа, калибровки и работы с ними. Последние особенности часто могут приобрести первостепенное значение в зависимости от оборудования лаборатории и квалификации персонала, занимающегося исследованием поверхностных явлений. Эти дополнительные факторы будут кратко обсу-экдены в следующем разделе. [29]
Но в образовании центров весьма существенную роль играет и та среда, с которой соприкасается и взаимодействует люминофор в процессе его получения, осуществляемого чаще всего при высокой температуре. Поэтому изучение этого гетерогенного взаимодействия и реакций, которые протекают в граничащих с люминофором фазах, влияя на образование растворяющихся в основании люминофора соединений, также должно быть предметом физической химии кристаллофосфоров. К этому следует добавить изучение других сторон проблемы тонкого регулирования состава и кристаллической структуры люминофоров, включая подготовку исходных материалов и исследование поверхностных явлений. [30]