Николай Аблесимов Грандмастер

Топохимия - это поверхностная химия?

Поверхностная химия, во даю! Но великий и могучий… он и есть великий и могучий! Гончары, виват! Они первые топохимики, поскольку экспериментально поняли, что свойства тела (горшка) — это свойства поверхности. И начали производить обжиг. В математике, поверхность определяется как множество точек, координаты которых удовлетворяют определённому виду уравнений. И все. А в жизни?

Galyna Andrushko, Shutterstock.com

Термин поверхность трактуется в разных областях естествознания весьма различно. Поверхность — традиционное название для двумерного многообразия в пространстве. Так физик, исследующий в условиях сверхвысокого вакуума взаимодействие отдельных адсорбированных атомов с поверхностью, подразумевает под последней действительно геометрическую поверхность или слой толщиной менее 1 нм. Если о поверхности говорит металлург, то он, как правило, имеет в виду слой вещества, простирающийся от поверхности вглубь на 104-105 нм. Когда говорят, что жизнь развивается на поверхности Земли, это 10 км. В физических энциклопедических словарях отсутствует понятие поверхность.

Земля. Большая часть поверхности нашей планеты покрыта водой, а это километры. Жизнь на поверхности планеты — это десяток километров.

Поверхность нашего любимого тела. Эпителий — слой клеток, выстилающий поверхность и полости тела, а также слизистые оболочки внутренних органов, пищевого тракта, дыхательной системы, мочеполовые пути. Кроме того, образует большинство желез организма.

Поверхность кристалла — монослой атомов. Есть поверхностная энергия и энергия объема твердого тела.

Топохимия изучает твердофазные реакции, протекающие локально на границах раздела фаз, в определенных участках твердого тела. Типичная топохимия: выщелачивание горных пород, восстановление металлов из руд, обжиг, некоторые стадии фотографического процесса, химическое травление.

Начальные топохимики — гончары. Путь топохимии от обжига глины к молекулярно-лучевой эпитаксии. Так называется явление ориентированного роста одного кристалла на поверхности другого (подложки). Различают гетероэпитаксию, когда вещества подложки и нарастающего кристалла различны, и гомоэпитаксию (автоэпитаксию), когда они одинаковы. Ориентированный рост кристалла внутри объема другого называют эндотаксией. Эндотаксия наблюдается, например, при кристаллизации, коррозии.

Эпитаксия — это закономерное нарастание одного кристаллического материала на другой, т. е. ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого. Строго говоря, рост всех кристаллов можно назвать эпитаксиальным: каждый последующий слой имеет ту же ориентировку, что и предыдущий. Различают гетероэпитаксию, когда вещества подложки и нарастающего кристалла различны (процесс возможен только для химически не взаимодействующих веществ, например, так изготавливают интегральные преобразователи со структурой кремний на сапфире), и гомоэпитаксию, когда они одинаковы.

Гетеропереходы. Это и есть поверхностные эффекты. Нобелевский лауреат Ж. И. Алферов: «Естественно это то, что гетеро…». Все лазерные проигрыватели и прочие минимизирующие электронные устройства — топохимия! Может быть, откажетесь, нелюбители химии?

Ваша крыша — это топохимия! Почему она сделана из асбеста или ондулина? Потому что химики все узнали. Асбест — это рак, а ондулин — легко и несгораемо.

Можно почитать: Продан Е. А. Неорганическая топохимия. Минск: Наука и техника, 1986.

Обновлено 28.05.2012
Статья размещена на сайте 28.05.2012

Комментарии (0):

Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

Войти через социальные сети: