Скорость растворения частиц различных размеров
|
При условии, что в на- |
|
100 |
|
50 |
|
Ю - |
|
5 - |
|
О - эксперимен-V тальные данные |
|
1 1,5 2 3 4 5 Диаметр частиц, нм |
Необходимо рассмотреть связь между
На следующем этапе измеренными скоростями растворения чальном состоянии частицы различались по размерам.
|
Dm |
|
К |
|
II II |
|
1 |
|
1.15. Сопоставление рассчитанных и экспериментальных скоростей растворения кремнезема для частиц разных диаметров при различных значениях энергии Е (эрг/см2). |
|
Рис. |
Поскольку для очень малых частиц скорость по мере растворения кремнезема сильно не изменяется, то, следовательно, за среднюю скорость можно принять значение начальной скорости, когда т = 0, и, таким образом, записать
■■do1 [ехр (0,044ЈW')]
Dt
В этом выражении допускается, что скорость растворения пропорциональна удельной поверхности кремнезема (или величине и растворимости, связанной с размером частиц. Как видно из рис. 1.15, чтобы рассчитанная по этой формуле линия была параллельна линии экспериментальных данных, требуется значение энергии Е 150—200 эрг/см2. Эти данные вычерчены в координатах lg относительной скорости — lg диаметра частиц (в нанометрах), причем важным является только наклон линий.
Следовательно, между теорией г экспериментом имеется расхождение. Чтобы объяснить постоянную скорость растворения частиц, требуется использовать значение энергии поверхности раздела Е в пределах 50—100 эрг/см2. С другой стороны, чтобы объяснить гораздо большую скорость, когда исходные частицы очень малы, для энергии Е требуется значение порядка 150—200 эрг/см2.
В частицах, приближающихся по размеру к 2 нм, большая часть атомов кремния связана с поверхностными ОН-группами. В этом случае скорость растворения должна быть выше ожидаемой по расчету, так как относительно меньшее число силоксано - ВЫХ связей, Приходящихся на одну молекулу Si(OH)4, должно разрываться при ее отрыве. В любом случае вышеприведенные
рассуждения показывают, что значительная часть изучаемых частиц кремнезема, или «полимерных молекул», имеет размеры ниже 5 нм, когда кремнезем неустойчив и становится необычайно растворимым.
