химический каталог




ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА (химия твердого состояния), раздел физических химии, изучающий строение, свойства и методы получения твердых веществ. ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА т. т. связана с физикой твердого тела, кристаллографией, минералогией, физических-химический механикой, механохимией, радиационной химией, является основой технологии неорганическое, полимерных и композиц. материалов.
Основные задачи ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА т. т.: установление взаимосвязи структуры твердых тел с их свойствами, обоснование путей создания материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами, разработка теории строения и реакционное способности твердых тел.
В ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА т. т. используется особый набор методов исследования (дифракционные методы, электронная микроскопия и др.).
Накопление фактов в областях, ныне относимых к ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА т. т., шло в течение несколько столетий, однако как самостоятельная наука она сформировалась в сер. 20 в. главным образом в связи с развитием электроники и технологии неорганическое материалов.
Особенности строения твердых веществ проявляются прежде всего в наличии у них ближнего (аморфные вещества и стекла) и дальнего (кристаллы) порядка, а также в способности многих твердых веществ отклоняться от законов стехиометрии. Еще в нач. 19 в. эта способность вызвала научную дискуссию между К. Бертолле, отстаивавшем возможность непрерывного изменения состава твердого вещества, и Ж. Прустом, который придерживался победившей тогда точки зрения о постоянстве состава. После введения в кон. 19 в. понятия твердого раствора (Я. Вант-Гофф, 1890) и разработки основ физических-химический анализа (Г. Тамман, нач. 20 в.; Н. С. Курнаков, 1913) проблема противопоставления в-в постоянного состава (дальтонидов) и веществ переменного состава (бертоллидов) возникла вновь, причем бертоллиды рассматривались как твердые растворы неустойчивых в твердом состоянии веществ.
Основы ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА т. т., как считается, заложил А. Муассан, который в 1892 ввел в лабораторная практику электродуговые печи и положил начало исследованиям свойств твердых тел при высоких температурах.
Открытие дифракции рентгеновских лучей (М. Лауэ, 1912) и развитие кристаллохимии (В. Гольдшмидт, Л. Полинг, А. В. Шубников, Н. В. Белов, А. И. Китайгородский) позволили глубже понять структуру твердых веществ и не только обосновать существование обширного класса нестехиометрич. веществ, но и ввести понятие нестехиометрии.
Еще одна важнейшая особенность строения твердых веществ -отличие идеальной структуры кристаллов от реальной, дефектной структуры (см. Дефекты). Основой физических химии кристаллов с дефектами послужили работы Я. И. Френкеля (1926), В. Шоттки и К. Вагнера (1930). Вагнер в работах 1930-40-х гг. установил зависимость реакционной способности твердых тел от характера дефектов.
На свойства и поведение твердых тел влияют также состояние твердого тела (кристаллическое или аморфное), тип кристаллич. модификации, наличие и характер фазовых переходов.
Реакции твердых тел носят топохимический характер (см. Топонимические реакции)и зачастую определяются скоростью диффузии в твердых телах. Диффузия здесь отличается от диффузии в газах и жидкостях: она может протекать на внешней поверхности, по границам кристаллитов, в объеме твердого тела и характеризуется высокими значениями кажущейся энергии активации.
Одна из важнейших концепций в кинетике твердофазных реакций (введена С. Хиншелвудом в 1925) состоит в протекании процессов в результате последовательного образования и роста на поверхности или в объеме исходной фазы зародышей новой твердой фазы.
В ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА т. т. используется очень широкий набор методов синтеза - с применением низких и сверхвысоких температур, рекордно высоких давлений и сверхглубокого вакуума, сильнейших центробежных полей, разнообразных физических методов активирования процессов, при полном отсутствии гравитации. См., например, Реакции в твердых телах, Самораспространяющийся высокотемпературный синтез.
Важными этапами в развитии ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА т. т. явилось создание современной методов выращивания монокристаллов больших размеров (см. Монокристаллов выращивание)из расплава, из перегретых водных растворов (см. Гидротермальные процессы), разработка процесса выращивания по механизму пар - жидкость -кристалл, методов зонной плавки кристаллов, методов управления свойствами кристалла путем наложения при его выращивании магнитных и электрич. полей. Значительное место в ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА т. т. занимает получение и исследование свойств пленок и покрытий.
Новую область в ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА т. т. открыло создание методов получения аморфных твердых материалов путем химического осаждения из газовой фазы с плазменной активацией. Таким путем получены необычные "сплавы" полупроводниковых элементов с водородом, фтором, азотом и др. легкими элементами, тройные и более сложные композиции, многие из которых обладают уникальными свойствами и имеют широкие перспективы практическое применения. Основой микроэлектроники является планарная технология, разработанная в США в 1959.
Среди новейших направлений развития ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА т. т.- синтез и изучение высокотемпературных сверхпроводников, открытых К. Мюллером и Дж. Беднорцем (1986), создание и исследование свойств "наноструктурированных" материалов, которые состоят из частиц размером 1-15 нм или пленок толщиной 1-15 нм. Относительно большая доля пограничных (приповерхностных) слоев определяет значительные (иногда на несколько порядков) отличия свойств наноструктурированных материалов от свойств кристаллов и стекол того же состава. Разрабатываются методы получения (нанотехнология) наноматериа-лов, а также гетероструктур с размерами составляющих их элементов (слоев) от 1 до 10 нм.
Особенности физических и физических-химический свойств твердых в-в см. в ст. Аморфное состояние, Кристаллы, Стеклообразное состояние, Твердое тело, в статьях об отдельных видах материалов: Диэлектрики, Магнитные материалы, Полупроводники, Сверхпроводники и др.; особенности реакций твердых веществ - в ст. Коррозия металлов, Металлов окисление, Травление и др.

Литература: Препаративные методы в химии твердого тела, под ред. П. Хагенмюллера, пер. с англ., М., 1976; Болдырев В. В., Ляхов Н. Э., Чупахин А. П., Химия твердого тела, М., 1982; Чеботин В..Н., Физическая химия твердого тела, М., 1982; Браун М., ДоллиморД., ГалвейА., Реакции твердых тел, пер. с англ., М., 1983; ГилевичМ.П., Покровский И.И., Химия твердого тела, Минск, 1985; Тр етьяков Ю. Д., Лепи с ХИМИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА, Химия и технология твердофазных материалов, М., 1985; Вест А., Химия твердого тела. Теория и приложения, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1988; Ра о Ч. Р., Новые направления в химии твердого тела, пер. с англ., Новосиб., 1990.

Э. Г. Раков.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
свадебный букет из анемонов купить
Компания Ренессанс: лестница в дом купить москва - продажа, доставка, монтаж.
кресло 808
помещения для хранения вещей на время ремонта

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)