CC BY
103
Естественные и точные науки
• ••
27
sis of local anesthetics // Chemical and Pharmaceutical Journal, 2010, # 44 (8). P. 31-37.
5. Kopylova V. D., Pogodin T. V, Kluev M. V. Ionites in catalysis // Journal of Physical Chemistry, 1990, 64 (3). P. 724-728. 6. Melentyeva A. G. Pharmaceutical Chemistry. M.: Medicine, 1968, P. 315-318. 7. Morrison R., Boyd R. Organic Chemistry. M. : Mir, 1974. P. 708 -712. 8. Senov L. P. Pharmaceutical Chemistry. M.: Medicine, 1971. P. 361 -364.
Literatura
1. Abdullayev M. G. Usovershenstvovannyy metod polucheniya novokaina // Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal, 2001 № 35 (1). S. 42-44. 2. Gosudarstvennaya Farmakopeya SSSR, XI,
M. : Meditsina. 1989. 467 s. 3. Klyuyev M. V., Abdullayev M. G. Sintez geterotsiklicheskikh aminov gidrogenizatsionnym aminirovaniyem al'degidov i ketonov // Izvestiya vuzov. Khimiya i khimicheskiye tekhnologii. 1999. 42 (5). S. 3-13. 4. Klyuyev M. V., Abdullayev M. G., Abdullayeva Z. SH. Palladiye-vyye katalizatory v sinteze mestnykh anestetikov // Khim-farm. zhurn., 2010, № 44 (8). S. 31-37.
5. Kopylova V. D., Pogodina T. V., Klyuyev M. V. Ionity v katalize// ZH. fiz. khimii, 1990, 64 (3). S. 724 -728. 6. Melent'yeva A. G. Farmatsevticheskaya khimiya, M. : Meditsina. 1968. S. 315-318.
7. Morrison R., Boyd R., Organicheskaya khimiya M. : Mi. 1974. S. 708 -712. 8. Senov L. P., Far-
matsevticheskaya khimiya, M. : Meditsina.1971. S. 361 -364.
Статья поступила в редакцию 22.01.2014 г.
УДК 53
ЭЛЕКТРОПЕРЕНОС В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
ELECTROTRANSFER IN METALLIC SYSTEMS
© 2014 Ахмедова Р. Ш., Дадаев Д. Х., Нажмудинов А. М. Дагестанский государственный педагогический университет © 2014 Akhmedova R. Sh., Dadaev D. Kh., Nazhmudinov A. M.
Dagestan State Pedagogical University
Резюме. Предложена гипотеза, согласно которой на подвижность и глубину проникновения ионов примесей в кристаллическую решетку растворителя влияют их ионные радиусы и межплоскостные расстояния решетки, а электродиффузия протекает более интенсивно в сторону того растворителя, у которого межплоскостное расстояние больше, чем ионные радиусы растворимого вещества. Изменение скорости диффузии атомов компонентов связано с ионным радиусом.
Abstract. The hypothesis is offered that mobility and depth of penetration of ions of impurity in a crystal lattice of solvent are influenced by their ionic radiuses and interplanar distances of a lattice, and also electrodiffusion proceeds more intensively towards that solvent at which the interplanar distance is more, than ionic radiuses of soluble substance. Change of speed of diffusion of atoms of components is connected with ionic radius.
Rezjume. Predlozhena gipoteza, soglasno kotoroj na podvizhnost’ i glubinu proniknovenija ionov primesej v kristallicheskuju reshetku rastvoritelja vlijajut ih ionnye radiusy i mezhploskostnye rasstojanija reshetki, a jelektrodiffuzija protekaet bolee intensivno v storonu togo rastvoritelja, u kotorogo mezhploskostnoe rasstojanie bol’she, chem ionnye radiusy rastvorimogo veshhestva. Iz-menenie skorosti diffuzii atomov komponentov svjazano s ionnym radiusom.
Ключевые слова: контактное плавление, электроперенос, ионный радиус, электродиффузия, эффективный заряд.
Keywords: contact melting, electrotransfer, ionic radius, electrodiffusion, effective charge.
Kljuchevye slova: kontaktnoe plavlenie, jelektroperenos, ionnyj radius, jelektrodiffuzija, jeffek-tivnyj zarjad.
28
• ••
Известия ДГПУ, №1, 2014
Явление электропереноса - это фактически диффузия ионов в поле внешней электрической силы. Существование электропереноса в металлах можно понять из самых общих соображений, рассматривая модель металла как совокупность электронов проводимости и положительных ионных остовов, расположенных в узлах решетки [6].
Если рост жидкой фазы при нагреве контакта разнородных веществ лимитируется только диффузией, то считают, что контактное плавление (КП) осуществляется в диффузионном режиме. При этом режиме и при постоянной температуре известно, что электрический ток может не только замедлить или ускорять процесс КП, но и вызывать кристаллизацию и рекристаллизацию контактной прослойки.
Электрический ток, проходящий через прослойку в ходе КП, существенным образом влияет на ее структуру и фазовый состав, вызывая в ней, помимо диффузионных потоков, еще и потоки электропереноса. Уметь управлять этим процессом важно для совершенствования методики контактно-реактивной пайки (КРП). Наиболее изучено влияние постоянных и переменных электрических полей на кинетику КП для ионных кристаллов. Показано, что скорость и характер протекания процессов зависят от направления внешнего электрического поля [5].
Согласно [4], направление тока существенно влияет на скорость КП. Согласно интегральному критерию массопереноса в бинарных эвтектических системах процесс КП ускоряется в том случае, если отрицательная полярность источника тока подключается к образцу с отрицательным эффективным зарядом иона.
Для определения знака эффективного заряда используются критерии направления электропереноса [2]:
а) если ADa-b (разность коэффициентов диффузии) И AQa-b (разность атомных объемов) одного знака, то компонент с меньшей плотностью р имеет отрицательный эффективный заряд (-Z*AB), а если разных знаков, то компонент с большей плотностью р имеет отрицательный эффективный заряд (-Z*AB);
б) если AQa-b (разность атомных объемов) и АрА-В (разность плотностей) разных знаков, то отрицательный эф-
фективный заряд будет у того компонента, который имеет меньшее значение плотности р (легкий компонент), а если одного знака, то отрицательный эффективный заряд у того компонента, который имеет большее значение р (тяжелый компонент).
Данные критерии не универсальны, так как для многих систем отсутствуют экспериментальные данные, такие как коэффициенты диффузии, что приводит к трудностям при изучении разнообразных систем.
Исследования по установлению механизма электромассопереноса при КП привели к появлению нескольких устоявшихся мнений. Среди них наиболее вероятными видятся диффузионные механизмы, поскольку кристаллическая структура металлов представляет собой положительно заряженный остов решетки, все пространство которого заполнено электронным газом. Тогда на кинетику КП будет влиять постоянный электрический ток (ПЭТ) различных номиналов и направлений. Для выяснения механизма электропереноса необходимо учитывать знаки более устойчивых ионов и параметры кристаллической решетки отдельных веществ.
Исходя из того, что мы знаем знаки ионов компонентов А и В, а также постоянные решетки а, в, с [7], т. е. межплоскостные расстояния компонентов, мы выдвинули гипотезу, о том, что на подвижность и глубину проникновения ионов примесей в кристаллическую решетку растворителя влияют их ионные радиусы и межплоскостные расстояния решетки. Электродиффузия будет протекать более интенсивно в сторону такого растворителя, у которого межплоскостное расстояние больше, чем ионные радиусы растворимого вещества.
В таблице 1, указаны наиболее вероятные знаки ионов, валентность элементов, а также численные значения радиусов всех ионов и постоянные а, в, с решеток всех элементов. При составлении этой таблицы учтены те валентные состояния элементов, которые приведены в работе [7], в частности, и многовалентные, например, шестивалентный теллур и др. Здесь значок Те6+ следует рассматривать как указание на величину валентности, а не зарядности. Экспериментальные данные, которые указаны в [4; 8] и данные таблицы 1 совпадают.
Естественные и точные науки
• ••
29
Таблица 1
Зависимость электропереноса от межплоскостного расстояния и ионных радиусов
Система А-В Элементы Структурный Z*<0 Эффективный Валентность, знак и радиус иона. Постоянные решетки Скорость КП увеличивается при
тип заряд а в с отриц. потенциале на
Bi-Te Bi 3+ 1,20 4,7459 - - Те
Н 5+ (0,74)
3- 0,13
Te Z*<0 2- 2,11 4,456 - 5,922
H 4+ 0,89
6+ (0,56)
In-Pb In Z*<0 1+ 1,30 4,592 - 4,940 In
Т 3+ 0,90
Pb 2+ 1,26 4,9497 - -
К 4+ 0,76
Pb-Te Pb 2+ 1,26 4,9497 - - Те
К 4+ 0,76
Te Z*<0 2- 2,11 4,456 5,922
Н 4+ 0,89
6+ (0,56)
Sb-Te Sb 3+ 0,90 4,5066 - - Те
Н 5+ 0,62
3- 2,08
Te Z*<0 2- 2,11 4,456 5,922
Н 4+ 0,89
6+ (0,56)
R-ромбоэдрическая, Т- тетрагональная, Н - гексагональная, К - кубическая. Жирным обозначены более устойчивые ионы, а остальные - менее устойчивые.
В работах [4; 8] получены результаты влияния ПЭТ на фазообразование в системах Bi-Te и Sb-Te. Установлено, что при определенных номиналах и направлениях тока процесс КП и образование промежуточных фаз в контактной прослойке можно как предотвратить, так и стимулировать в значительной степени. Это возможно только при существенном влиянии ПЭТ на электродиффузию ионов. С учетом вероятной инверсии знака ионов некоторых веществ, согласно данным, приведенным в таблице 1, можно сделать вывод, что электродиффузия будет протекать более интенсивно в сторону растворителя, у которого межплоскостное расстояние больше, чем ионные радиусы растворимого вещества.
Ионизация атомов компонентов (изменение знака ионов в узлах решетки и свободных ионов) под воздействием ПЭТ вообще возможна по следующим соображениям. Известно, что в результате обработки поверхность металла никогда не бывает абсолютно гладкой,
она всегда шероховата. Даже самые гладкие металлические поверхности имеют неровности высотой 0,05-0,1 мкм. Можно представить геометрическую модель контактной поверхности в виде плоскости, на которой случайным образом расположены конусообразные выступы со сферической вершиной.
Поэтому соприкосновение двух поверхностей не может быть полным, оно всегда частичное, так как вторая поверхность, с которой осуществляется контакт, имеет такой же вид, значит, при сближении двух поверхностей происходит соприкосновение поверхностей в отдельных, случайно расположенных точках. В этих случайных точках может наблюдаться металлическая проводимость, обусловленная фриттинг-эффектом, сущность которого состоит в том, что при наличии напряжения на контактах, разделенных точечной границей, возникают высокие напряжения до сотен и тысяч вольт, которые могут вызывать ионизацию атомов твердых веществ.
Литература
1. Ахкубеков А. А., Далакова Н. В., Еналдиева О. Л., Орквасов Т. А., Созаев В. А., Тамаев Т. Х. Ки-
нетика контактного плавления твердого раствора In+0.1 ат.% с висмутом и кадмием при наличии электропереноса // Электронный журнал. Фазовые переходы, упорядоченные состояния и
30
• ••
Известия ДГПУ, №1, 2014
новые материалы. 2006.08.4. 2. Ахкубеков А. А., Орквасов Т. А., Созаев В. А. Контактное плавление металлов и наноструктур на их основе. М. : ФИЗМАТЛИТ. 2008. 3. Бокий Г. Б. Кристаллохимия. Издание третье. М. : Наука, 1971. 4. Дадаев Д. Х. Особенности контактного плавления в системах сурьма-теллур и свинец-теллур. Дисс. канд. физ.-мат. наук, Махачкала, ИФ ДНЦ 2009.
5. Зильберман П. Ф., Савинцев П. А., Исаков Ж. А. Влияние внешнего однородного электростатического поля на процесс КП в ионных кристаллах // ФизХом, 1981, № 5, С. 86-88.
6. Кузьменко П. П. Электроперенос, термоперенос и диффузия в металлах. Киев: Вища школа,
1983. 151 с. 7. Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М. : Гос. Изд. физ.-мат. 1961. 8. Нажмудинов А. М. Влияние постоянного электрического тока и примесей на процессы контактного плавления в системах висмут-теллур и индий-висмут. Дисс. канд. физ.-мат. наук. Махачкала: ДГПУ, 2004. 150 с.
References
1. Akhkubekov A. A., Dalakova N. V., Enaldieva O. L., Orkvasov T. A., Sozaev V. A., Tamaev T. Kh. Kinetics of contact melting of firm solution In+0.1 аЕ % with bismuth and cadmium in the presence of electrotransfer // Electronic Journal. The phase transitions, the ordered states and new materials. 2006.08.4. 2. Akhkubekov A. A., Orkvasov T. A., Sozaev V. A. Contact melting of metals and nanostructures on their basis. M. : FIZMATLIT. 2008 . 3. Boky G. B. Crystallochemistry. The 3rd edition.
M. : Nauka. 1971. 4. Dadaev D. Kh. Features of contact melting in systems antimony-tellurium and lead-tellurium. Diss. Cand. of Physics and Mathematics. Makhachkala, 2009. 169 p. 5. Zilberman P. F., Savintsev P. A., Isakov Zh. A. Influence of an external uniform electrostatic field on CM process in ionic crystals // FizKhom, 1981, # 5. P. 86-88. 6. Kuzmenko P. P. Electrotransfer, thermotrans-
fer and diffusion in metals. Kiev: Higher school, 198. 151 p. 7. Mirkin L. I. Reference book on the X-ray diffraction analysis of polycrystals. M. : State Publishing House of phys.-mat. literature, 1961.
8. Nazhmudinov A. M. Influence of direct electric current and impurity on processes of contact melting in systems bismuth-tellurium and indium-bismuth. Diss. Cand. of Physics and Mathematics. Makhachkala, DSPU, 2004. 150 p.
Literatura
1. Ahkubekov A. A., Dalakova N. V., Enaldieva O. L., Orkvasov T. A., Sozaev V. A., Tamaev T. H. Kineti-ka kontaktnogo plavlenija tverdogo rastvora In+0.1 at.% s vismutom i kadmiem pri nalichii jelek-troperenosa // Jelektronnyj zhurnal. Fazovye perehody, uporjadochennye sostojanija i novye materia-ly. 2006.08.4. 2. Ahkubekov A. A., Orkvasov T. A., Sozaev V. A. Kontaktnoe plavlenie metallov i na-nostruktur na ih osnove. M. : FIZMATLIT. 2008. 3. Bokij G. B. Kristallohimija. Izdanie tret'e. M. :
Nauka. 1971. 4. Dadaev D. H. Osobennosti kontaktnogo plavlenija v sistemah sur'ma-tellur i svinec-tellur. Diss. k. f.-m. n., Mahachkala, IF DNC 2009. 5. Zil'berman P. F., Savincev P. A., Isakov Zh. A. Vlijanie vneshnego odnorodnogo jelektrostaticheskogo polja na process KP v ionnyh kristallah // FizHom, 1981, № 5, S. 86-88. 6. Kuz'menko P. P. Jelektroperenos, termoperenos i diffuzija v me-
tallah. Kiev: Vishha shkola, 1983. 151 s. 7. Mirkin L. I. Spravochnik po rentgenostrukturnomu ana-lizu polikristallov. M. : Gos. Izd. fiz.-mat. 1961. 8. Nazhmudinov A. M. Vlijanie postojannogo jelektri-cheskogo toka i primesej na processy kontaktnogo plavlenija v sistemah vismut-tellur i indij-vismut. Diss. kand. fiz.-mat. nauk. Mahachkala: DGPU, 2004. 150 s.
Статья поступила в редакцию 28.01.2014 г.
