Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

обсуждение вопросов физической химии и химической физики
physical chemistry and chemical physics: discussions for professionals
Ответить
chemlab
Сообщения: 115
Зарегистрирован: Пт дек 23, 2005 1:46 pm

Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение chemlab » Ср май 18, 2011 11:13 pm

Недавно один материаловед показал фотографии медных катодов, на которые из раствора электрохимически осаждалась медь во вращающейся ячейке (искусственная сила тяжести была перпендикулярна траектории движения катионов меди к катоду). При этом явно видны застывшие волны осажденного металла :? . Автор эксперимента объясняет это тем, что разрядившиеся атомы какое-то время, объединившись в кластеры, существуют в жидком состоянии (переохлажденный расплав :issue: ), поэтому, дескать, и "текут" :shock: .
Господа, кто-нибудь наблюдал это явление? Как еще можно объяснить ползучесть осаждающегося металла по поверхности электрода под действием гравитации? Какими дополнительными экспериментами можно доказать или опровергнуть это смелое, ИМХО, предположение автора?

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение VTur » Чт май 19, 2011 9:06 pm

У Вас вращалась жидкость вместе с пристеночным слоем. В ней и возникли волны концентрации. Это отразилось на осажденной меди. Посоветуйте включить хорошую мешалку.
После отстоя требуйте долива

chemlab
Сообщения: 115
Зарегистрирован: Пт дек 23, 2005 1:46 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение chemlab » Чт май 19, 2011 10:35 pm

VTur писал(а):У Вас вращалась жидкость вместе с пристеночным слоем. В ней и возникли волны концентрации. Это отразилось на осажденной меди. Посоветуйте включить хорошую мешалку.
Спасибо :D . Это не у меня, это у коллеги вращалась вся электролизная ячейка, 400 g кажется. Если вместо вращения работает мешалка, то неровности есть, но они не волнистые, а хаотические и очень маленькие (видны только в микроскоп).
Да, забыл сказать, что он еще считает, что образовавшиеся кластеры жидкого :shock: металла заряжены отрицательно, поэтому пока не разрядятся, то отталкиваются от катода, т.е. витают возле него, поэтому и текут как песок в пустыне. Как-то подозрительно, чтобы эти жидкие нанообразования так долго не разраяжались в электролите :shuffle:
Я ему предлагаю поставить бешенную мешалку (ультразвуковую) и потоком электролита смывать эти частицы и отфильтровывать, потом сделать ренген и убедится, что они находятся в аморфном, а не кристаллическом состоянии (или наоборот). Интересно, реакционная способность аморфной и кристаллической меди различаются?

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение VTur » Чт май 19, 2011 10:54 pm

При таких угловых скоростях жидкость разбивается на слои по плотности, которые могут вращаться со своими скоростями и иметь немного разные свойства. Их надо .. того, как-то перемешивать.
После отстоя требуйте долива

chemlab
Сообщения: 115
Зарегистрирован: Пт дек 23, 2005 1:46 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение chemlab » Чт май 19, 2011 11:59 pm

VTur писал(а):При таких угловых скоростях жидкость разбивается на слои по плотности, которые могут вращаться со своими скоростями и иметь немного разные свойства. Их надо .. того, как-то перемешивать.
В растворе (электролите) нет ничего кроме CuSO4, он гомогенный, что может вызвать разбиение его на слои? Насколько я понимаю, есть только плавный градиент плотности (концентрации) по радиусу вращения, т.е. поток ионов из раствора к катоду и толщина осажденного слоя должны изменяться равномерно, а они изменяются волнами :issue: . Может вмешалась структурируется вода, блин? :shock: :shock: :shock:
(Модераторам: я в это не верю, не переносите, пожалуйста, в анти-раздел :shuffle: )

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение VTur » Пт май 20, 2011 8:44 am

Там два процесса
- поток ионов против градиента концентрации и осаждения их на катоде
- разделение жидкости по плотности на слои (более плотные движутся к стенкам)

При огромных скоростях вращения жидкость может разбиваться на слои, движущиеся с разными скоростями. Это неравновесные процессы.

Может они подобрали условия для колебательного процесса. Нужно попытаться сбить волновой процесс.
После отстоя требуйте долива

chemlab
Сообщения: 115
Зарегистрирован: Пт дек 23, 2005 1:46 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение chemlab » Пт май 20, 2011 11:29 am

Скажите, пожалуйста, почему жидкость под действием силы тяжести рабивается на слои? Это где-то описано? (Всю жизнь считал, что градиент плотности dC/dx = const). Может имеет место квантование как в у жидкого гелия? :shock:
Сбить волны не получается ни варьированием металла и/или электролита, ни изменением g. О случайном образовании стячих волн думать не приходится...
Думаю предложить ему эксперимент с полианилином, есть ощущения, что в этом случае волны прекратятся.

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение VTur » Пт май 20, 2011 11:56 am

Что-нибудь слыщали про ячейки Бернара в кипящей жидкости? Я ничего не утверждаю, но у Вас есть два встречных потока - неравновесное явление, в котором наступило локальное равновесие. В таких структурах легко образуются колебательные процессы и волны. Это не квантвая механика, а синергетика+теория катастроф.

Градиент плотности постоянен в равновесных процессах очень короткое время, либо в очень небольшой области. Вы рассматриваете идеальный случай локальный объем в окружении бесконечной среды.

Волны сбиваются воздействием на среду - нужно привести к срыву процесса. Поставить препятстве потоку, заставив его разбиться на более мелкие струйки, что-нибудь типа сетки на пути. Резко повысить/понизить температуру. Наложить переменное эл/маг поле. Да просто палкой хаотично мешать в ванне.
После отстоя требуйте долива

chemlab
Сообщения: 115
Зарегистрирован: Пт дек 23, 2005 1:46 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение chemlab » Пт май 20, 2011 2:49 pm

Про ячейки Бернара в кипящей жидкости не слышал, дадите ссылку? Правда, не понятно при чем здесь КИПЯЩАЯ жидкость...
Про синергетику (синергизм) слышал, но что тут может быть объектами синергизма? Также непонятно какие катастрофы могут быть в ламинарно текущей жидкости.
Так что непонятно какие движущие силы и какой механизм вызывает колебательные процессы.
Характер тока электролиза и перемешивание на волны не влияют, они, видимо, образуются на молекулярном, а не на макроуровне.

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение VTur » Пт май 20, 2011 8:46 pm

Не знаю даже, как и ответить на Ваши вопросы. Что конкретно Вы проходили по неравновесной термодинамике? Какой у Вас есть учебник?
После отстоя требуйте долива

chemlab
Сообщения: 115
Зарегистрирован: Пт дек 23, 2005 1:46 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение chemlab » Пт май 20, 2011 9:21 pm

Посоветуйте самый простой, т.к. я всего лишь химик и обилие математических формул вряд ли восприму, а вот описание физической картины на качественном уровне мне под силу.

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение VTur » Пт май 20, 2011 9:37 pm

Тогда ничего не буду советовать из учебника, лучше Вики
Синергетика - это теория о самоорганизации внутри систем, через которые идут потоки импульса, энергии, вещества, излучения (порядок из хаоса, локальные равновесия в неравновесных системах). см внизу Синергетический подход в естествознании, а также Илья Романович Пригожин и Хаген
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0% ... 0%BA%D0%B0
Теория катастроф - это теория анализа моделей, в которых плавные изменения параметров приводят к скачкообразным изменениям свойств (катастрофам).
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0% ... %BA%D0%B0)
посмотрите в самом низу применение теории катастроф
Ячейки Бернара -
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D1% ... 1%80%D0%B0

Почему Вы решили, что жидкость течет ламинарно при таком ускорении? Совершенно свободно возникают колебательные процессы, автоволны.
После отстоя требуйте долива

chemlab
Сообщения: 115
Зарегистрирован: Пт дек 23, 2005 1:46 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение chemlab » Пт май 20, 2011 10:30 pm

Спасибо, буду изучать.
Как по мне, то жидкость покоится. Волны есть и в невращающейся ячейке, только очень маленькие, искусственная сила тяжести их увеличивает настолько, что они видны невооруженным глазом.

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение VTur » Вс май 22, 2011 10:50 pm

Чтобы возникли колебания должны быть нелинейности и положительные обратные связи.
После отстоя требуйте долива

chemlab
Сообщения: 115
Зарегистрирован: Пт дек 23, 2005 1:46 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение chemlab » Пн май 23, 2011 12:43 am

Это в общем понятно, но как это утверждение применить к конкретной системе?

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение VTur » Пн май 23, 2011 3:25 pm

Вам нужен хороший математик или физик, который напишет математическую модель, исходя из физических условий. Анализ уравнений и покажет, что и как. Может Вас за это даже похвалят.

Вспомните колебательные реакции.
Сейчас - "да кто этого не знает?", а 50 лет назад до создание математической модели - "этого не может быть, потому, что этого не может быть никогда".
После отстоя требуйте долива

chemlab
Сообщения: 115
Зарегистрирован: Пт дек 23, 2005 1:46 pm

Re: Электроосаждение: жидкий металл при н.у.

Сообщение chemlab » Пн май 23, 2011 4:30 pm

Физику или математику надо дать техзадание, а я сам пока не знаю что там происходит, откуда берутся волны и почему металл осаждается барханами на поверхности электродов. Т.е. надо разгадать сначала сам феномен и найти ему физический смысл (механизм), сгенерировать несколько рабочих гипотез.

Ответить

Вернуться в «физическая химия / physical chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 19 гостей