|
Влияние внешних факторов на процессы зародышеобразования и рост кристалла CaIO3в геле Сыктывкарский государственный университет Научный руководитель: Демин Федор Иванович, к.г.-м.н. В данной работе экспериментальным путем определялись методы управления процессами зародышеобразования и подбирались оптимальные условия роста пьезоэлектрических кристаллов CaIO 3 в геле. Из формулы критической энергии образования зародыша для паровой среды [1]:
где s - поверхностная энергия, g - степень пересыщения, Vo – объем молекулы, T – температура среды, R – газовая постоянная,следует, что энергия зародышеобразования, пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения третьей степени s 3. Можно предположить, что внедрение примесей меняет поверхностное натяжение среды и влияет на процессы зародышеобразования. Если в кристаллообразующие компоненты лигировать примеси, магнитный момент которых не равен нулю, и поместить пробирки в постоянное магнитное поле, то можно исследовать влияние магнитного поля на процесс роста кристаллов в геле.По решению поставленной задачи был проведен ряд экспериментов.
рис.1 рис.2 Берем гели с различными кислотностями pH (3, 4, 5, 6, 8, 9, 10). Готовим одномольный раствор CaCl2 и заливаем его в пробирки. По экспериментальным данным строим график зависимости количества кристаллов от глубины зоны роста (рис.1).Из графика видно, что 1) с увеличением зоны роста кристаллов их количество уменьшается; 2) с увеличением pH зона роста кристаллов уменьшается. Далее используем гель с pH=4. Подготавливаем растворы кислоты HCl различной мольности: 0,5 моль; 1 моль; 2 моль; 4 моль. Затем аккуратно заливаем в пробирки с гелем на 3 часа для обработки геля. После 3 часов удаляем раствор HCl из пробирок и заливаем одномольный раствор CaCl2. По экспериментальным данным был построен график зависимости количества кристаллов от мольности кислоты HCl (рис.2).График показывает, что с увеличением мольности раствора HCl, количество кристаллов уменьшается. Затем берем гели с pH=5 и pH=6. В каждую из пробирок заливаем 1мл 25% раствора HCl и обрабатываем гели t1=6ч, t2=24ч, t3=48ч, t4=60ч, t5=120 часов. Через данные промежутки времени выливаем кислоту и заливаем в пробирки одномольный раствор CaCl2.В пробирке с t = 120 часов образования зародышей не наблюдается. Можно предположить, что это предельное время обработки геля. Итак, оптимальные условия для выращивания кристаллов CaIO3 следующие: 1) использование геля с pH=3; 2) обработка геля 25% раствором HCl в течении времени 60<t<120 ч. Берем пробирки с щелочным гелем - pH=3. Заливаем в каждую пробирку 25% кислоту HCl и оставляем на 25 часов. Готовим одномольный раствор CaCl2, CrCl3 и CoCl3. Через 25 часов аккуратно выливаем кислоту и заливаем 5 мл CaCl2, поверх которого в часть пробирок по каплям добавляем 0.1 мл CrCl3, а в другую часть – CoCl3. Часть пробирок с различными примесями помещаем между двумя постоянными магнитами, а остальные находятся в лабораторных условиях. Опыт показывает, что: 1) магнитное поле ускоряет процесс зарождения кристаллов; 2) примеси оказывают влияние на цвет кристаллов; 3) примеси, в процессе проникновения в гель, входят в структуру кристалла [2]; 4) концентрация примесей в кристалле зависит от концентрации примесей в геле. Если примеси вводить до застывания геля, то опыт показывает, что: 1) магнитное поле ускоряет процесс зарождения кристаллов, увеличивает зону роста и уменьшает количество кристаллов; 2) внедрение примеси оказывает влияние на цвет кристаллов; 3) примеси, в процессе проникновения в гель, входят в структуру кристалла [2]; 4) концентрация примесей в кристалле зависит от концентрации примесей в геле; 5) влияние постоянного магнитного поля на разные типы примесей различно. Итак, было установлено, что на процессы зародышеобразования и кристаллизации в геле влияют следующие факторы:
Список публикаций: [1] Гениш Г. Выращивание кристаллов в гелях. – М.: Мир, 1973. [2] Демин Ф.И. Влияние примесей на процессы кристаллизации в гелевых растворах. - Тезисы третьего международного семинара “Минерология и жизнь. Биоминерологической гомологии”. Сыктывкар, 2000. |
(1)
| (c) АСФ России, 2001 |