ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фракталы в химии поверхности из "Химия привитых поверхностных соединений" Для химии поверхности и материаловедения важными примерами фракталов являются частицы некоторых порошков, поверхности пористых носителей, дендриты. Кристаллизация, коагуляция, коррозия, травление и химическое модифицирование поверхности часто протекают с образованием фрактальных структур. Фрактальность поверхности также оставляет заметный отпечаток на физических процессах, протекающих на носителях. Так, фракталы по сравнению с планарными носителями иначе адсорбируют и смачиваются, иначе растворяются и проводят электричество, по фракталам иначе происходит диффузия вещества. [c.33] Для подробного ознакомления с методами исследования фракталов и их роли в химии поверхности, коллоидной химии и химии высокомолекулярных соединений см. [10]. [c.33] В данном разделе будут кратко рассмотрены простейшие свойства фракталов, а также некоторые приложения фрактальной геометрии, важные для химии поверхности и химического модифицирования. [c.33] К настоящему времени в литературе исследовано большое число различных пористых носителей на предмет наличия фрактальных свойств, а также влияния фрактальности поверхности на адсорбцию, химическое модифицирование, поверхностную диффузию, катализ и др. В подавляющем большинстве работ авторы склоняются к выводу, что значительное число пористых минеральных и полимерных носителей проявляют свойства фракталов. Данные по фрактальной размерности поверхности для ряда носителей приведены в табл. 2.1. Следует отметить, что фрактальная размерность, как правило, зависит от метода получения носителя, его предыстории и т. п. и может меняться в широком диапазоне значений. [c.35] В табл. 2.2. приведены значения фрактальной размерности, определенные ля различных кремнеземов. Как видно, экспериментально наблюдаются все возможные значения от / = 2 до I 3. В целом, можно отметить определенную корреляцию между размером пор кремнезема и фрактальной размерностью поверхности при уменьшении среднего размера пор размерность, как правило, увеличивается. Так, для силикагелей с диаметром пор 6 нм и меньше определяемые значения фрактальной размерности близки к трем. Обратное, однако, неверно. Существуют широкопористые кремнеземы, обладающие высокой фрактальной размерностью. Таким образом, фрактальная размерность является дополнительным параметром, характеризующим однородность поверхности пористого носителя. Интересно отметить, что непористые кремнеземы (аэросил) обладают достаточно геометрически-однородной поверхностью (I 2). [c.36] Неучет данного обстоятельства может привести к серьезным ошибкам при вычислеш1и параметров, перечисленных в начале данного раздела. Рассмотрим в качестве примера определение плотности прививки триметилхлорсилана для кремнезема с фрактальной размерностью поверхности V = 2,8. Пусть удельная поверхность, определенная по адсорбции азота = 16,2 А ), составляет 350 м /г ( Мг). Тогда по уравнению (2.4) поверхность, доступная для триметилхлорсилана (с7тм8 = ЗбА ), равна всего 255 м /г (б тмз)- Таким образом, использование для расчетов плотности прививки приведет к заниженным результатам (в 1,37 раза). Ошибка увеличивается с увеличением соотношения между размерами молекул и фрактальной размерностью поверхности. В указанной связи необходимо отметить некоторые преимущества бензола как адсорбата для измерения удельной поверхности по сравнению с азотом. Посадочная площадка бензола на кремнеземе составляет около 41А , что близко к посадочным площадкам силанов, используемых для химического модифицирования кремнезема а 40—бОА ). Таким образом, поверхности, доступные для бензола и силанов, имеют близкие значения независимо от фрактальной размерности образца. [c.38] Вернуться к основной статье