ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ЭЛЕКТРОПЕРЕНОС (злектродиффузия), передвижение компонентов металлич. расплавов (напр., компонентов жидких сплавов Na-K, Hg-Cd, Ga-Bi) при пропускании постоянного электрич. тока. Наблюдается также в твердых в-вах, только в этих случаях Э. происходит значительно медленнее. Известен Э. изотопов в металлах (эффект Хеффнера, открыт в 1953); обычно легкий изотоп мигрирует к аноду. До сих пор Э. мало изучен.
Э. фактически проявляется только в движении примесей, если концентрация их невелика. Характеризуется Э. электрич. подвижностью иi ионов i-го компонента, равной скорости упорядоченного движения при напряженности поля 1 В/см, и зависит от эффективного заряда6035-15.jpg Эти величины связаны ур-нием Эйнштейна:

6035-16.jpg

где D0 - коэф. молекулярной диффузии, е - элементарный электрич. заряд, k - постоянная Больцмана, Т - абс. т-ра.
При достаточно длит. пропускании тока Э. уравновешивается обратной диффузией и конвекцией и достигается стационарное (неизменное во времени) распределение концентраций с i-го компонента в образце, определяемое соотношением:

6035-17.jpg

где c1 и с2 - концентрация i-го компонента в точках 1 и 2,6035-18.jpg - разность электрич. потенциалов между точками 1 и 2, Dэф - эффективный коэф. диффузии. При высоких значениях6035-19.jpg степень разделения компонентов при Э. весьма велика (составляет 105 и более). Порядок величин иi ионов в жидких металлах и в р-рах электролитов близок и составляет 10-3-10-4 см2/В х с).
Одним из факторов, определяющих Э., является электронный ветер - увлечение ионов и атомов компонентов потоком электронов проводимости. Для разб. бинарного р-ра справедливо ур-ние:

6035-20.jpg

где z1 и z2 - истинные заряды ионов основного компонента и примеси,6035-21.jpg и6035-22.jpg - сечения рассеяния ими электронов,6035-23.jpg эффективный заряд примеси. Действующая на ион результирующая сила F2равна разности электростатич. силы и силы электронного ветра:

6035-24.jpg

где6035-25.jpg - эффективный заряд, обусловленный электронным ветром, Е - напряженность электрич. поля. Если6035-26.jpg , что наблюдается, напр., для большинства примесей в жидких щелочных металлах и в Ga, вклад6035-27.jpg намного превышает вклад собственного заряда примесного иона. В таких случаях Э. под действием электронного ветра значительно эффективнее, чем под действием электростатич. силы, но осуществляется не к катоду, а к аноду. Так, для Bi в Ga при 200 °С6035-28.jpg= -5,5, а в щелочных металлах его6035-29.jpg может достигать -80 единиц заряда электрона.
В общем случае эффективные заряды компонентов зависят от состава расплава и т-ры. При изменении концентраций компонентов бинарного расплава иногда наблюдается инверсия Э. Так, в сплаве Na-K при содержании Na более 48% по массе Na движется к аноду, К - к катоду. При меньшем содержании Na направления движения компонентов меняются. Т-ра обычно слабо влияет на эффективные заряды.
Известен также дырочный ветер - увлечение ионов и атомов дырками (вакансиями в зоне электронов проводимости).
В твердых металлах, в отличие от жидких, Э. в осн. подвергаются ионы и атомы в активир. состоянии. Известен также Э. (самоперенос) в твердых чистых металлах - направленное движение ионов при пропускании через металл постоянного тока.
Э. используют в полупром. масштабах для глубокой очистки металлов (Ga, In, РЗЭ) в жидкой фазе. Для РЗЭ Э. в твердом состоянии - осн. метод очистки, т. к. РЗЭ реагируют . со всеми газами, кроме благородных, и здесь недоступны традиц. методы очистки, особенно от примесей кислорода, азота и углерода. Э. применяют для выращивания монокристаллов и эпитаксиальных слоев полупроводниковых соед., напр. GaAs (электроэпитаксия). Э. в твердой фазе - одна из причин отказов полупроводниковых приборов и электронных устройств, работающих при высоких плотностях тока. Изучение закономерностей Э. позволяет сильно увеличить срок службы этих приборов. В области Э. можно ожидать новых открытий, особенно в случаях Э. на границе твердых и жидких фаз, при фазовых переходах. Об этом свидетельствует факт аномально высокой подвижности примесей при зонной плавке и резании металлов (эффект Бобровского).
Явление Э. открыл М. Жирардин в 1861.

Лит.: Фикс В. Б., Ионная проводимость в металлах и полупроводниках, М., 1969; Бобровский В. А., Электродиффузионный износ инструмента, М., 1970; Белащенко Д. К., Исследование расплавов методом электропереноса, М., 1974; Михайлов В.А., Богданова Д. Д., Электроперенос в жидких металлах, Новосиб., 1978; Кузьменко П. П., Электроперенос, термоперенос и диффузия в металлах, К., 1983; Фикс В. Б., "Природа", 1986, № 6, с. 88-97; Fort D., "J. less-common metals", 1987, v. 134, p. 45-65.

С. И. Дракин, В. А. Михайлов.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков