 òàêîé âàæíûé äëÿ ìíîãèõ íàó÷íûõ òðóäîâ äåíü, õîòåëîñü áû ðàññêàçàòü î ñàìîé íåâåðîÿòíîé ðàçðàáîòêå ïîñëåäíåãî ïÿòèäåñÿòèëåòèÿ âåùåñòâå RM-20/20, èçâåñòíûì òàêæå, êàê «êðàñíàÿ ðòóòü».
Âêðàòöå «êðàñíóþ ðòóòü» ìîæíî îïèñàòü, êàê ìíîãîôóíêöèîíàëüíûé êàòàëèçàòîð õèìè÷åñêèõ è òåðìîÿäåðíûõ ðåàêöèé, ÷ðåçâû÷àéíî òîêñè÷íîå, âçðûâîîïàñíîå è ðàäèîàêòèâíîå âåùåñòâî, êîòîðîå ïðåäñòàâëÿåò èç ñåáÿ ìåòàëëè÷åñêóþ æèäêîñòü êðàñíîãî öâåòà ñ ïëîòíîñòüþ 20 ã/ñì³ è òåìïåðàòóðîé çàìåðçàíèÿ −150 °C.
Как вырастить кристаллы дома? ⁉️
Âïåðâûå ñèíòåç RM-20/20 áûë ïðîâåäåí ñîâåòñêèìè ó÷¸íûìè â 1970-õ ãîäàõ, îäíàêî áîëüøàÿ ÷àñòü èíôîðìàöèè çàñåêðå÷åíà ïî ñåé äåíü.
Ïîëó÷àþò âåùåñòâî ïóò¸ì ñìåøåíèÿ íåáîëüøîãî êîëè÷åñòâà ÿäåðíûõ ìàòåðèàëîâ ñ îáû÷íîé ðòóòüþ. Çàòåì ñìåñü ââîäÿò â ÿäåðíûé ðåàêòîð è â óñêîðèòåëå ÷àñòèö îáðàçóåòñÿ âåùåñòâî ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì íåéòðîíîâ â ÿäðå. Áëàãîäàðÿ ñâåðõòÿæ¸ëûì èçîòîïàì ìåòàëë è ïðèîáðåòàåò ñâîè óíèêàëüíûå ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà.
 ÷àñòíîñòè, îáëàäàÿ ñòîëü âûñîêîé ïëîòíîñòüþ «êðàñíàÿ ðòóòü» ìîæåò ÿâëÿòüñÿ íåçàìåíèìûì ðàñòâîðèòåëåì â òåðìîÿäåðíîì ñèíòåçå, îáåñïå÷èâàÿ ýôôåêòèâíîå ðàçäåëåíèå èçîòîïîâ ëèòèÿ. Òàêæå RM-20/20 ñïîñîáåí óñòðàíèòü äëèòåëüíûé è òðóäî¸ìêèé ïðîöåññ îáîãàùåíèÿ óðàíà äî îðóæåéíîé ÷èñòîòû è â òîì ÷èñëå ñíèçèòü êðèòè÷åñêóþ ìàññó óðàíà-235. Âñå ýòè ñâîéñòâà ïðîñòî íåçàìåíèìû â ñôåðå îáîðîíû.
Îòäåëüíûé ðàçäåë èñïîëüçîâàíèå RM-20/20 â äåòîíàòîðå òåðìîÿäåðíîé áîìáû.
Ïðè âçðûâå «êðàñíàÿ ðòóòü» âûäåëÿåò êîëîññàëüíîå êîëè÷åñòâî ýíåðãèè. Ýòî ñîçäà¸ò óñëîâèÿ, ïðè êîòîðûõ âîñïëàìåíÿåòñÿ òÿæåëûé âîäîðîä, ÷òî ïîçâîëÿåò ñêîíñòðóèðîâàòü ìèíèàòþðíûé ñíàðÿä ðàçìåðîì ñ àâòîðó÷êó, íî ïî ìîùíîñòè ýêâèâàëåíòíûé òåðìîÿäåðíîé áîìáå.
Òàêæå âåä¸òñÿ ðàçðàáîòêà àíàëîãè÷íîãî ïðèìåíåíèÿ «êðàñíîé ðòóòè» â ãàóññ-ïóøêàõ è ñâåðõìîùíûõ ëàçåðàõ.
Íåëüçÿ íå óïîìÿíóòü î ñâåðõïðîâîäèìîñòè ìåòàëëà è åãî ïåðñïåêòèâíîì èñïîëüçîâàíèè â ðàäèîòåõíèêå.  ÷àñòíîñòè RM-20/20 ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí äëÿ ñîçäàíèÿ âûñîêîòåõíîëîãè÷íûõ ëîêàòîðîâ îïðåäåëÿþùèõ ïðèåìíèê ñèãíàëà, âåäü äàæå îáû÷íàÿ ìåòàëëè÷åñêàÿ òðóáêà, çàïîëíåííàÿ «êðàñíîé ðòóòüþ» ÿâëÿåòñÿ ñâîåîáðàçíîé àíòåííîé, êîòîðàÿ ïðèíèìàåò è óñèëèâàåò ñèãíàëû ñ ëþáûõ ðàäèî÷àñòîò.
ВЫРАСТИЛ КРИСТАЛЛЫ ВИСМУТА в ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ
Óíèêàëüíîé ðàçðàáîòêîé ñîâåòñêèõ ó÷¸íûõ íåñêîëüêî äåñÿòèëåòèé ïûòàëèñü çàâëàäåòü òåððîðèñòû è ñïåöñëóæáû äðóãèõ ñòðàí, â ÷àñòíîñòè ÖÐÓ è Ìîññàä, îäíàêî áëàãîäàðÿ áåçóïðå÷íîé ðàáîòå êîíòððàçâåä÷èêîâ âìåñòî RM-20/20 â ðóêè èì ïîïàäàëèñü èñêëþ÷èòåëüíî ìóëÿæè. Îäíàêî ïîçæå íà ýòîì íà÷àëè íàæèâàòüñÿ ìîøåííèêè; ïîä âèäîì óíèêàëüíîãî âåùåñòâà çà áàñíîñëîâíûå ñóììû ìîãëè ïðîäàâàòü îáû÷íóþ ïîäêðàøåííóþ ðòóòü, àìàëüãàìû öâåòíûõ, äðàãîöåííûõ è äàæå ðàäèîàêòèâíûõ ìåòàëëîâ, ïîðîøêè êèíîâàðè è ðàñòâîðû èîäèäà ðòóòè, à òàêæå ïèðîàíòèìîíàò ðòóòè (Hg2Sb2O7) ñîëü ðòóòè è ïèðîñóðüìÿíîé êèñëîòû êðàñíîãî-áóðîãî öâåòà ñ ïëîòíîñòüþ îê. 10 ã/ñì³. Íåñìîòðÿ íà äåéñòâèòåëüíî âûñîêóþ òîêñè÷íîñòü ïèðîàíòèìîíàò ðòóòè íå íàäåë¸í òàêèìè óíèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè, êàê RM-20/20.
 ñâÿçè ñ ýòèì óæå â 2000-õ ãîäàõ ïîÿâèëîñü ðàñïðîñòðàí¸ííîå ìíåíèå, ÷òî «êðàñíîé ðòóòè» âîâñå íå ñóùåñòâóåò è âñå ðàáîòû ïî å¸ ïîëó÷åíèþ ÿêîáû âûìûñåë. Âîçìîæíî, ÷òî äàííàÿ ãèïîòåçà áûëà ñîçäàíà íàìåðåííî, äàáû ñíèçèòü èíòåðåñ îáùåñòâà ê ðàçðàáîòêå, óìåíüøèâ òåì ñàìûì âåðîÿòíîñòü óòå÷êè îáðàçöîâ çà ãðàíèöó è ïîïàäàíèÿ ê çëîóìûøëåííèêàì.
Ýòî ìîæåò ÿâëÿòüñÿ âïîëíå àäåêâàòíûì ðåøåíèåì, ïîñêîëüêó ìíîãèå ó÷¸íûå ìîãóò ïîäòâåðäèòü, ÷òî RM-20/20 — âåùåñòâî, îïåðåæàþùåå âðåìÿ è äî íóæíîãî âðåìåíè îíî äîëæíî íàõîäèòüñÿ â íàä¸æíûõ ðóêàõ
Источник: 5stihiynn.ru
Кристаллы серебра как вырастить
I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
- Главная
- Список секций
- Химия
- ПОЛУЧЕНИЕ СЕРЕБРЯНЫХ ДЕНДРИТОВ
ПОЛУЧЕНИЕ СЕРЕБРЯНЫХ ДЕНДРИТОВ
Драгель А.А. 1
Жамсаранова И.Г. 1
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Оглавление
Глава I. Теоретическая часть
- Бактерицидные свойства серебра…………………………………………. 2
- Использование серебра……………………………………………………….3
- Упорядоченные структуры дендриты……………………………………….4
- Фракталы, дендримеры…………………………………………………….4-6
Глава II. Практическая часть
§ 2.1 Выращивание кристаллов серебра……………………………………….8-9
Введение.
Проблема: Можно ли вырастить дендриты серебра в школьной лаборатории, если использовать металл (медь) стоящий после водорода в электрохимическом ряду металлов.
Цель работы: вырастить кристаллы металлического серебра, ознакомиться с образованием дендритов.
Задачи:
1.Ознакомиться со свойствами серебра
2. Получить кристаллическое серебро.
3. Ознакомиться с понятиями «дендриты», «фракталы» и их применением.
В ходе своей работы мы сфотографировали наш эксперимент. Находили ответы в литературных источниках и в интернете. Использовали следующие литературные источники:
1. Стрельникова Л. «Из чего всё сделано». Рассказы о веществе – М.: Яуза- пресс, 2011- 208с.
2. Книга для чтения по неорганической химии, Часть 2, Пособие для учащихся – М.: Просвещение, 1975-458с.
3. Популярная библиотека химических элементов. Книга первая, М.: Наука, 1977-483с.
4. Нанотехнологии. Азбука для всех под ред.Третьяков Ю.Д. –М.: Физматлит,2008-279с.
Основная часть
1.Теоретическая часть.
1.1 Бактерицидные свойства серебра.
Серебром люди стали пользоваться еще тогда, когда не было ученых. Объясняется это просто: как и золото, серебро когда-то довольно часто встречалось в самородном виде. Его не приходилось выплавлять из руд. О происхождении русского слова «серебро» ученые и доныне не пришли к единому мнению. Большинство из них считают, что это видоизмененное «сарпу», которое в языке древних ассирийцев означало как серп, так и полумесяц. В Ассирии серебро считалось «металлом Луны» и было таким же священным, как в Египте золото.[3]
Рисунок 1. Самородное серебро может иметь гидротермальное происхождение.
О серебре можно найти интересную информацию из следующих источников: Стрельникова Л. «Из чего всё сделано». Серебро — один из самых удивительных металлов. Он имеет массу вариантов использования в повседневной жизни — от ювелирных изделий, до оздоравливающих приборов.
О бактерицидных свойствах серебра, о целительности «серебряной» воды писали много. В особо крупных масштабах воду «серебрят» на океанских кораблях. В специальной установке, ионаторе, пропускают переменный ток через воду. Электродами служат серебряные пластинки. За час в раствор переходит до 10 г серебра.
Этого количества достаточно, чтобы дезинфицировать 50 кубометров питьевой воды. Насыщение воды ионами серебра строго дозируют: избыток ионов представляет определенную опасность – в больших дозах серебро токсично. [3]
1.2 Использование серебра.
Серебро используется во всем мире, во многих мировых языках существуют разные названия этого металла, но по смыслу практически всегда они означают слово «белый» или «светлый».
Рисунок 3. Серебро всегда ценилось Рисунок 4. Космическая станция.
за красоту и блеск.
Первые украшения стали появляться в Египте, и вы удивитесь, но это было 6000 лет назад (рисунок 3). Антибактериальные свойства серебра известны во всем мире. Да и в нашей стране существует способ очистки воды — серебряной ложечкой в чашке.
На международной космической станции вода в употреблении только та, что прошла очищение серебром, и никакая другая (рисунок 4). Влияние серебра на здоровье человека также достаточно хорошо известно. Но не все знают, насколько оно обширно. Ученые проводили специальные исследования, и выяснили, что серебро способно повысить уровень гемоглобина и укрепить нервную систему человека, снимает головные боли и мигрени, успокаивает нервную систему и помогает преодолеть стрессы. Книга для чтения по неорганической химии.[2].
1.3 Упорядоченные структуры – дендриты.
В природе существуют процессы, при которых возникают упорядоченные структуры. К ним относятся, например, образование кристаллов. Некоторые кристаллы в природе растут в виде дендритов. Дендриты – это сложные кристаллические вещества, напоминающие по своему виду ветки дерева.
Дендриты (от греческого Δένδρον — дерево) — сложные кристаллические образования, древовидной ветвящейся структуры. Термин этот давнего происхождения, Вернер упоминал «дендритные формы» минералов ещё в 1774 г. [5] Дендрит представляет собой ветвящееся и расходящееся в стороны образование, возникающее при ускоренной или стеснённой кристаллизации в неравновесных условиях, когда кристалл расщепляется по определённым законам. В результате он утрачивает свою первоначальную целостность, появляются кристаллографические блоки. Они ветвятся и разрастаются в разные стороны подобно дереву, тянущемуся к солнечному свету, кристаллографическая закономерность изначального кристалла в процессе его дендритного развития утрачивается по мере его роста. Дендриты могут быть трёхмерными объёмными (в открытых пустотах) или плоскими двумерными (если растут в тонких трещинах горных пород). Процесс образования дендрита принято называть дендритным ростом. [6]
Рисунок 5. Процесс образования дендрита серебра в пробирке.
1.4 Фракталы, дендримеры.
Необходимые условия для развития дендритов у кристаллов, растущих послойно, — большое переохлаждение и плохое перемешивание. Размеры дендритных ветвей зависят только от одного фактора — скорости охлаждения в интервале температур кристаллизации. Дендритами являются снежинки, живописные окислы марганца, имеющие вид деревьев в пейзажных халцедонах, также веточки самородной меди в зонах окисления рудных месторождений. Дендриты обладают фрактальными свойствами.[6]
Фрактал — фигура, составленная из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком. Фракталы живой природы: капуста, папоротник, раковины.
Рис. 6 Фрактальная форма: а) капуста — сорт Романеско, б) папоротник в) декоративная капуста, г) раковина.
Рис.7 Фрактальное дерево.
Фракталы широко применяются в компьютерной графике для построения изображений природных объектов, таких, как деревья, кусты, горные ландшафты, поверхности морей и так далее. Пифагор, доказывая свою знаменитую теорему, построил фигуру, где на сторонах прямоугольного треугольника расположены квадраты. В наш век эта фигура Пифагора выросла в целое дерево.
В физике фракталы естественным образом возникают при моделировании нелинейных процессов, таких, как турбулентное течение жидкости, сложные процессы диффузии-адсорбции, пламя, облака и т. п. Фракталы используются при моделировании пористых материалов, например, в нефтехимии. В биологии они применяются для моделирования популяций и для описания систем внутренних органов (система кровеносных сосудов).
Химики научились конструировать фрактальные крупные молекулы — дендримеры. Дендримеры [4], [5] представляют собой сильно разветвленные макромолекулы, включающие центральное ядро, промежуточные повторяющиеся единицы и концевые функциональные группы. Дендримеры могут служить своеобразными контейнерами для создания системы металлических наночастиц практически одинакового размера, которые могут использоваться как катализаторы химических реакций, при изготовлении электронных устройств, специальных покрытий. Это открывает возможности использования дендримеров в медицине в качестве носителей для направленной доставки генов или лекарственных веществ.
Рисунок 8. Формирование дендримера. Фото с сайта http://nano-edu.ulsu.ru/
Химики помещают внутрь дендримера магнитные наночастицы. Затем вводят соли металлов платины или палладия, из которых восстанавливаются металлы. Такая сложная молекула используется при катализе химических реакций для получения витаминов.[4] Наночастица металла внутри дендримера фото с сайта http://www.nanonewsnet.ru
II. Практическая часть. Выращивание кристаллов серебра.
На рисунке 1 представлен образец самородного серебра. Этот образец поразил нас красотой, и мы решили вырастить такие же блестящие кристаллы серебра.
Было выбрано вещество для получения серебра: раствор нитрата серебра, металл (медь) и вода. Исследовали условия для получения дендритов. Для того чтобы, получить серебро в виде кристаллов, необходимы центры кристаллизации, поэтому мы взяли медь как тонкую проволоку. В процессе реакции нитрата серебра и меди происходит реакция замещения металлов.
Необходимо было обеспечить агрегацию — процесс слипания частиц серебра друг к другу. Для этого мы решили уменьшить процесс диффузии частиц, взяв раствор нитрата серебра низкой концентрации.
Техника безопасности: так как нитрат серебра оставляет на коже тёмные пятна, с ним необходимо работать в перчатках.
Выполнение эксперимента. Приготовили в чистом лабораторном стакане 1% раствор нитрата серебра (на 100 г воды, которую отмерили мензуркой- 100 мл, взяли 1 г чистого нитрата серебра, взвешенного на весах). Налили часть раствора в пробирку и опустили спирально закрученную медную проволоку. Наблюдали и фотографировали получаемый процесс.
Сначала проволока потемнела, затем на ней стали осаждаться частицы чистого серебра, частицы как иголочки прилипали друг к другу, они были очень хрупкие, осаждались в виде дендрита. Опыт продолжался более двух часов. Результат: дендрит получился.
Рисунок 9. Наблюдаем осаждение и образование дендритов металла серебра.
Результаты экспериментов. В результате нашего эксперимента мы получили кристаллы металлов: серебра и меди. Очень хорошо заметны кристаллы серебра, хотя их мало на медной проволочке, т.е. серебро, отделилось из раствора и выделилось в виде кристаллов.
В конечном итоге по истечении шести дней, во второй пробирке вода испарилась и очень хорошо видно образование дендритов цинка. А в первом стакане раствора было больше и на поверхности мы видим блестящий металл, раствор в течение недели становится все прозрачнее. Получилось очень мало чистого серебра т.к. раствор соли содержащей металл был взят разбавленный.
И в конечном итоге раствор соли становится прозрачным. Это показывает, что выделяется из раствора нитрат серебра. Образовались дендриты серебра. Образуются из данной соли: кристаллы металла – серебра. В пробирке получились чистые дендриты серебра, более крупные.
Рис 10. Кристаллы серебра в стеклянном стакане на медной проволочке в пробирке.
Заключение
Выводы и результаты, полученные в ходе исследования:В процессе работы над исследованием мы познакомились со свойствами серебра; научились поиску литературы, постановке экспериментов в различных условиях, изучили понятия дендриты, фракталы. Провели наблюдения за процессом образования кристаллического серебра.
Поставили эксперимент и наблюдали опыт по выращиванию кристаллов серебра в разбавленном растворе нитрата серебра. Мы ознакомились с условиями образования серебра в виде дендритов. В школьной лаборатории были получены дендриты серебра. Для их получения необходим 1% раствор нитрата серебра и металл для осаждения. Узнали применение дендритов, фракталов.
Провели эксперимент и наблюдали за процессом образования кристаллического серебра. Наблюдали осаждение кристаллов серебра на медную поверхность. Получили дендриты серебра. Особенно хорошо получились дендриты в пробирке со свежеприготовленным (растворили в горячей воде) раствором нитрата серебра.
Литература
1. Стрельникова Л. Из чего всё сделано. Рассказы о веществе – М.: Яуза- пресс, 2011- 208с.
2. Книга для чтения по неорганической химии, Часть 2, Пособие для учащихся – М.: Просвещение, 1975-458с.
3. Популярная библиотека химических элементов. Книга первая, М.: Наука, 1977-483с.
4. Нанотехнологии. Азбука для всех/ под ред. Третьяков Ю.Д. –М.: Физматлит,2008-279с.
5. Богданов К.Ю. Что могут нанотехнологии / http://kbogdanov5.narod.ru/15.htm
6. Третьяков Ю.Д. Дендриты, фракталы и материалы // Соросовский образовательный журнал, № 11, 1998г. МГУ им М.В. Ломоносова, 1998г. – с. 96-102
Источник: school-science.ru
Кристаллы серебра как вырастить
технология получения
кристаллизация
азид серебра
дефектная структура
магнитное поле
1. Классен В. И. Омагничивание водных систем. – М.: Химия, 1978. – 240 с.
2. Кристаллизация и свойства кристаллических веществ / под ред. С.М. Бондина. – Л.: Наука, 1971. – 97 с.
3. Крашенинин В.И., Захаров В.Ю. Медленное разложение азидов тяжелых металлов – Томск.: Издательство научно-технической литературы, 2006. – 150 с.
4. Крашенинин В.И., Кузьмина Л.В., Газенаур Е.Г. Моделирование дефектной структуры в кристаллах азида серебра // Вестник ТГУ. Приложение. – 2006. – № 19. – С. 103–104.
5. Мокроусов Г.М., Горленко Н.П. Физико-химические процессы в магнитном поле. – Томск: Томский университет, 1988. – 128 с.
Магнитное поле является одним из факторов, эффективно влияющих на процесс кристаллизации, наряду с концентрацией исходных реагентов, температурой и кислотностью реакционной среды, наличием комплексообразователей и др. В литературе [1, 2] приводятся результаты исследований, в которых указывается, что при кристаллизации неорганических солей из водных растворов под действием магнитного поля число зародышей увеличивается в несколько раз, возрастая приблизительно пропорционально напряженности поля.
Кроме того, магнитная обработка способствует изменению некоторых физических свойств систем (электропроводность, плотность, поверхностное натяжение, диэлектрическая проницаемость, магнитная восприимчивость, вязкость) [2, 5]. При этом остаточный эффект действия магнитного поля постоянно уменьшается со временем.
Также отметим, что магнитное поле, по сравнению с другими физическими способами воздействия, обладает рядом преимуществ, таких как малая энерго- и материалоемкость, селективность, простота реализации и безопасность применения.
Для получения высокосовершенных кристаллов, как считают некоторые авторы, одним из условий является использование магнитного поля в процессе кристаллизации [5].
В связи с чем целесообразно провести исследование влияния магнитных полей на процесс кристаллизации и некоторые физико-технические и химические свойства полученных таким способом кристаллов азида серебра, являющихся модельными объектами химии твердого тела и инициирующими взрывчатыми веществами [3].
Кроме того, данные материалы являются неустойчивыми соединениями: при внешних воздействиях различной природы процессы старения ускоряются, следствием чего является отказ работы изделия. Поэтому разработка методов управления стабильностью данных материалов является актуальной задачей.
Материалы и методы эксперимента
Объекты исследования – кристаллы азида серебра, которые получали при быстром смешивании 0,2 N раствора дважды перекристаллизованного азида натрия и нитрата серебра марки «ЧДА» обменной реакцией:
NaN3 + AgNО3 ? AgN3 ? + NaNO3.
Выпавший осадок несколько раз промывали бидистиллированной водой, отфильтровывали на воронке Бюхнера с последующей промывкой на фильтре. Для очистки от примесей полученный осадок растворяли в 5 %-ном водном растворе аммиака и вновь подвергали фильтрации.
После фильтрования через бумажный и стеклянный фильтры раствор разливали в стеклянные бюксы, обернутые скотчем, которые закрывали полиэтиленовой пленкой с отверстиями. Бюксы с раствором азида серебра помещали в магнитное поле различной неоднородности. Градиент напряженности магнитного поля создавали постоянными магнитами (рис. 1).
Рис. 1. Схема установки для выращивания кристаллов азида серебра в магнитном поле: 1 – кюветы с раствором; 2 – постоянные магниты; 3 – окуляр микроскопа; 4 – заземленный металлический ящик из меди (толщина 0,8 см)
Для получения качественных кристаллов азида серебра большое значение имеет геометрия кристаллизатора, обеспечивающая быстрое появление центров кристаллизации и роста кристаллов. Следует избегать металлической посуды и инструментов. Собранные таким образом конструкции устанавливали в заземленный металлический ящик из меди толщиной не менее 0,8 см.
Данная установка является безопасной при эксплуатации с использованием взрывчатых материалов; с возможностью варьирования реакционных условий в широких пределах. Распределение индукции магнитного поля измеряли миллитесламетром в точках через 0,3 см (точность измерения 10–5 Тл). Из этого же раствора (без наложения поля) готовили образцы для сравнения. Через 7–10 дней после полного исчезновения запаха аммиака кристаллы отмывали дистиллированной водой и использовали в дальнейших исследованиях.
Характерные формы кристаллов азида серебра наблюдали в микроскоп «Биолам» с увеличением ?120.
Исследование дислокационной структуры азида серебра осуществлялось методом ямок травления, для этого приклеенный за оба конца кристалл опускали в 10 %-ный водный раствор Na2S2O3 на 5–7 секунд, затем промывали в дистиллированной воде и наблюдали ямки травления под микроскопом с увеличением ?120. Дислокации вводили методом изгибной деформации кристалла.
Для исследования электрической проводимости измеряли электрическое сопротивление полученных кристаллов. При этом на кристаллы предварительно напыляли серебряные контакты с помощью вакуумного универсального поста (ВУП-5). Для измерения электрических сопротивлений образцы, с напыленными серебряными контактами, помещали в установку (рис. 2) под металлический корпус, в котором создавался вакуум (р ~ 1,5 мм рт.ст.). Погрешность тераомметра на интервале измерения от 106 до 108 Ом составляет ±2,5 %; от 3?108 до 1011 Ом: ±4 %; от 3?1011 до 1012 Ом: ±6 %; от 1013 Ом: ±10 %.
Для определения элементного (качественного и количественного) состава азида серебра проводили электронно-микроскопические исследования на растровом сканирующем электронном микроскопе JOEL JSM 6390 (погрешность измерения элементного состава составляла приблизительно от 1 до 1,5 %).
Рис. 2. Блок-схема установки для исследования электрических сопротивлений кристаллов солей серебра: 1 – образец; 2 – ячейка с галлиевыми контактами; 3 – тераомметр; 4 – корпус ячейки
Инициирование реакции разложения проводили воздействием на приготовленный образец контактным электрическим полем напряженностью 3 кВ/cм (в качестве контактов использовали галлий) либо УФ-облучением в области собственного поглощения (365 нм).
Стабильность образцов оценивали по выделению газообразных продуктов разложения в момент энергетического воздействия, при этом образец находился под слоем вазелинового масла.
Для получения достоверных результатов была использована статистическая обработка при большом количестве параллельных опытов (? 15).
Результаты исследования и их обсуждение
В результате подбора условий кристаллизации (напряженность магнитного поля, время выращивания, концентрация реагентов) получены кристаллы с воспроизводимыми заданными характеристиками: однородные по размерам и форме (от монокристаллов до нитевидных). С увеличением интенсивности однородного магнитного поля получаются более мелкие кристаллы (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость продольных размеров кристаллов азида серебра от индукции магнитного поля, в котором проводилась кристаллизация
Кристаллы азида серебра, выращенные в магнитном поле различной степени неоднородности, обладают различными кристаллическими формами, а именно: в магнитном поле с неоднородностью меньше 1,5 % кристаллы отличаются однородностью размеров в двух кристаллографических направлениях (монокристаллы); в магнитном поле большей неоднородности вырастают кристаллы с присутствием видимых в микроскоп макродефектов.
Проведены исследования дислокационной структуры кристаллов, выращенных различными способами, с помощью метода ямок травления. Для кристаллов, выращенных обычным способом, количество ямок травления примерно 6 штук, расположенных на расстоянии 200 мкм друг от друга. Что касается свежевыращенных кристаллов в однородном магнитном поле, то ямки травления в них не обнаружены (варьировали концентрацию растворителя и время растворения, увеличение микроскопа). С увеличением неоднородности магнитного поля в образцах обнаруживаются ямки травления, но в меньшем количестве, чем в кристаллах, выращенных без поля.
Как показывают более ранние исследования [3], кристаллы азида серебра, выращенные без наложения магнитного поля, подвергаются старению при длительном хранении, которое проявляется по почернению поверхности и выделению газообразных продуктов. При этом образцы изменяют свои рабочие характеристики и проявляют свойства не типичные для данного класса материалов (взрывчатые инициирующие вещества).
Рис. 4. Зависимость удельной электропроводности от времени хранения кристаллов азида серебра, выращенных: 1 – обычным способом; 2 – в однородном магнитном поле
Исследования электропроводности кристаллов азида серебра, выращенных различными способами, показали, что удельная электропроводность кристаллов азида серебра, выращенных в однородном магнитном поле (1,9 ± 0,1?1010 См?м–1), меньше по значению, чем обычных кристаллов (3,6 ± 0,1?1010 См?м–1), примерно в 2 раза.
Удельная электропроводность кристаллов азида серебра увеличивается в зависимости от времени их хранения, что может быть связано с образованием серебряных кластеров на поверхности (рис. 4).
Практическая значимость работы определяется возможностью использования полученных экспериментальных данных для целенаправленного изменения стабильности взрывчатых материалов.
Ханефт А.В., д.ф.-м.н., профессор кафедры теоретической физики, Кемеровский государственный университет, г. Кемерово;
Кречетов А.Г., д.ф.-м.н., профессор кафедры органической и физической химии, Кемеровский государственный университет, г. Кемерово.
Источник: fundamental-research.ru