«Химия твердого состояния» — коллективный труд группы английских ученых, написанный под общей редакцией выдающегося физико-химика, руководителя бристольской кинетической школы В. Гарнера. Эта школа сыграла большую положительную роль в развитии теории гетерогенных химических реакций, и в особенности кинетики химических превращений твердых тел и гетерогенного катализа. Широко известны также работы этой школы по разложению взрывчатых веществ.
Книга начинается с изложения отправных положений физики и химии дефектов твердого тела. Детальное рассмотрение роли дефектов в химических превращениях твердых тел характерно для последующих глав, посвященных конкретным типам процессов. Отдельная (первая) глава посвящена дислокации в кристаллах. Значение дислокаций для физики твердого тела (теория упругости, пластичности) и роста кристаллов общеизвестно; в химии им начали уделять внимание только в 50-х годах, и данная глава, написанная одним из создателей современной физической теории дислокаций Ф. Фрэнком, является попыткой перебросить в этом месте еще один мостик между физикой и химией твердого состояния. К первым двум физическим главам, естественно, примыкает глава о действии света на твердые тела, включающая также раздел о действии на них рентгеновских лучей и электронной бомбардировки, поскольку в фотохимии и радиационной химии твердого тела особенно непосредственно и отчетливо проявляются элементарные электронные и экситонные механизмы реакций.
К числу глав, где излагаются физические и физико-химические основы теории и рассматриваются новые экспериментальные методы работы, относятся также глава пятая — о полупроводимости и маг-нетохимии твердых тел и шестая — о теории образования зародышей кристаллизации в разных фазовых условиях. Из остальных девяти глав завершающая глава посвящена экспериментальным данным и теоретическим представлениям о роли электронных факторов в хемосорбции и катализе, четыре — общим вопросам кинетики химических реакций твердых тел и четыре — отдельным группам процессов. Выбранные группы (взрыв и детонация, разложение органических веществ, окисление металлов, фотографический про-
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие .................................5
Предисловие редактора английского издания...........* . . . 9
1. Химия дислокаций в кристаллах. Ф, Фрэнк...........11
Дислокации в кристаллах.....................11
Решетки и дислокации.......................11
Вектор Бургёрса...........................15
Дислокации и рост кристаллов..................16
Движение дислокаций........................18
Теория упругости..........................20
Субграницы..............................24
Взаимодействие между дислокациями и растворенными атомами . 26
Диффузия и выделение на дислокациях..............27
Дислокации и травление......................28
Полые дислокации .........................30
Растянутые дислокации ....................... 30
Дислокации между различными кристаллическими фазами ... 31
Происхождение дислокаций...................... 33
Литература..................................34
2. Дефекты решетки в ионных кристаллах. Ф. Стоун......36
Типы дефектов решетки.......................36
Теоретическое рассмотрение миграции дефектов решетки .... 43 Экспериментальные исследования. Передвижения ионов в твердых телах...............................47
Взаимодействие дефектов решетки в кристаллах..........58
Сравнение теоретических и экспериментальных величин.....64
Отклонения от стехиометрии....................66
Дефекты решетки и химия твердого тела.............73
Литература..................................79
3. Действие света на твердые тела. П. Джейкобе, Ф. Томпкинс. . 81
Спектры поглощения .'........................83
Процесс возбуждения.........................86
Вторичные эффекты..........................90
Литература................................. 123
4. Поверхность твердых тел. П. Джейкобе, Ф. Томпкинс . . . 125
Измерение величины поверхности ................. 125
Пористые твердые тела....................... 135
Форма и размеры частиц.................... 148
Поверхностная свободная энергия и поверхностное натяжение
твердых тел ............................ 155
Литература ................................. 166
5. Полупроводники и магнетохимия твердого состояния. Т. Грей 167
Полупроводники ........................... 16'
Магнетохимия.............................192
Общие заключения..........................209
Литература..................................210
6. Теория образования кристаллических зародышей в парах, жидкостях и твердых системах. В. Даннинг .'.................213
Образование зародышей жидкой фазы в парах..........213
Образование кристаллических зародышей в парах........220
Образование зародышей в растворах...............228
Образование зародышей в твердых растворах......... . 231
Период индукции при образовании зародышей..........233
Гетерогенное образование зародышей в парах..........235
Гетерогенное образование зародышей в расплавах........237
Образование зародышей в кристаллах.............. 238
Литература..................................242
7. Классификация и теория реакций в твердых телах. П. Джейкобе, Ф. Томпкинс..............................245
Закономерности образования зародышей.............249
Рост зародышей.................•'..........252
Литература..................................282
8. Кинетика эндотермических реакций в твердой фазе. В. Гарнер. . 283
Гидраты................................283
Скорость дегидратации .......................287
Образование зародышей ......................289
Реакция на поверхности раздела.................293
Карбонаты...............................297
Другие соединения..........................303
Литература..................................305
9. Кинетика экзотермических реакций в твердой фазе. В. Гарнер, Л. Беркумшоу .............................307
Реакция Атв. ->• Втв. -f Сгаз......................307
Реакция Атв. -» Вгаз. + Сгаз.....................321
Другие соединения..........................322
Соли аммония ........................... 323
Литература ..................................333
10. Разложение твердых органических соединений. С. Бон.....335
Разложение, сопровождающееся плавлением...........337
Разложение без плавления.....................337
Экспериментальное изучение кинетики разложения органических
соединений...............................339
Общие соображения о разложении твердых органических веществ 346
Термическое разложение и взрыв.......-..........349
Литература..................................351
11. Взрыв и детонация в твердых взрывчатых веществах. А. Уббелоде 353
Общие закономерности теплового равновесия при термическом ра_з-
ложении твердых веществ.....................353
Неизотермическое разложение и развитие очагов разогрева до взрыва 354 Другие типы автокаталитических процессов в твердых взрывчатых
веществах...............................355
Химические продукты термического разложения твердых веществ 359
Взрыв смеси твердых веществ...................361
Различие между взрывом и детонацией твердых взрывчатых веществ 363 ,
Химические продукты детонации..................36/
Экспериментальное определение других параметров детонации . 366
Физико-химические процессы в детонационной волне..... 370
Предельные условия устойчивой детонации........... 377
О чувствительности взрывчатых веществ к взрыву и детонации 379 Литература................................. 388
12. Реакции между твердыми телами. А. Уэлш.......... 390
Введение............................... 390
Общие сведения о химических реакциях между двумя или несколькими твердыми веществами.................. 390
Термодинамика реакций между твердыми веществами ...'.. 392 Экспериментальные методы изучения реакций между твердыми веществами ...............................393
Участие жидких фаз в реакциях между твердыми веществами . . 395 Перенос реагирующего материала через слой продукта реакции. 396 Общие сведения о природе слоя продукта и реакциях на границах фаз 398 Ход типичной реакции между веществами, находящимися в твердом
состоянии..................... .......400
Другие свойства «промежуточных состояний»..........402'
«Характеристические температуры» как критерий реакционной способности твердых веществ.....................403
Некоторые другие тМпы реакций между твердыми веществами . . 404 Особые факторы, повышающие реакционную способность веществ в
твердом состоянии .........................405
Спекание индивидуальных твердых веществ...........406
Литература..................................407
13. Фотографический процесс. Дж. Митчел........... 408
Фотографическая эмульсия ................... 409
Системы, используемые для исследования фотохимических процессов
в галогенидах серебра ...................... 412
Кристаллы галогенидов серебра................. 413
Ионная проводимость ...................... 415
Полосы оптического поглощения галогенидов серебра..... 416
Фотолиз кристаллов галогенидов серебра........... 418
Экситоны и фотопроводимость в галогенидах серебра..... 421
Механизм фотохимического процесса в несенсибилизированных кристаллах бромида серебра ..................... 423
Химическая сенсибилизация и поверхностное скрытое изображение 429 Механизм образования поверхностного, скрытого изображения 434
Оптическая сенсибилизация красителями............ 439
Проявление скрытого изображения............... 440
Литература................................. 444
14. Окисление металлов. Т. Гримли................ 446
Реакции на поверхностях .................... 447
Теория Вагнера параболического окисления .......... 453
Тонкие слои окисла........................ 468
Очень тонкие слои окисла.................... 479
Литература................................ 486
15. Электронный факторе хемосорбции и катализе. Ф. Стоун . 487
Экспериментальные методы.................... 490
Теория хемосорбции....................... . 493
Хемосорбция на металлах..................... 495
Уменьшение дифференциальных теплот хемосорбции с ростом заполнения поверхности........................ 499
Хемосорбция на полупроводниках................ 501
Кинетика хемосорбции...................... 510
Электронная структура и катализ............... 51&
Литература ................................ 532
Дополнительный список литературы....................
Цена: 150руб.
