Page 24 - Microsoft Word - aref_Korniy_final.doc

22

Для визначення енергії контактної взаємодії аналізували енергетичний стан
системи розділених симетричних кластерів алюмінію, міді (ГЦК-структура) та
заліза, хрому (ОЦК-структура) кубооктаедричної будови – Al 55, Cu 55, Fe 59, Cr 59 (рис.
17) із урахуванням складників середовища.

а б в

Рис. 17. Вихідний кластер заліза Fe 59 (a), розділений кластер заліза Fe 38+Fe 21 (б) та
гетерогенний кластер Fe 38+Al 33 (в).

На основі квантово-хімічного розрахунку електронної структури таких
кластерів запропоновано методику оцінки поверхневої енергії та енергії контактної
взаємодії. Різниця повних енергій утворених частин кластера E 1C, E 2C та вихідного
симетричного E С дорівнювала значенню поверхневої енергії W S, яке обчислено в
2
еВ/нм :
 E(  E )  E 
W  1 C 2 C C . (3)
S
2 S
Розраховуючи зміну повної енергії системи двох контактуючих кластерів
залежно від віддалі між ними та будуючи криву потенціальної енергії взаємодії,
оцінювали енергію контактної взаємодії W A:
( E  E  E )  E
W  1 C 2 C ads Q , (4)
A
S
де Е Q характеризує мінімум на кривій потенціальної енергії в зоні контакту
кластерів; E ads – повні енергії частинок середовища; S – площа поверхні.
Виявлено, що поверхнева енергія досить суттєво залежить від
кристалографічної орієнтації поверхні, причому для ГЦК металів вона найбільша на
грані (111), а для ОЦК металів – на грані (110), що відповідає експериментальним
значенням (Д. Скоров, А. Дашковский, 1973). Розраховані енергії контактної
взаємодії корелюють із поверхневими і відрізняються від них лише на 20…30 % у
мінімумі Е Q та суттєво залежать від складу корозивного середовища (табл. 6).

Таблиця 6. Розраховані значення енергій контактної взаємодії за наявності середовища
та віддалі між кластерами d у вакуумі
2
W A ,еВ/нм d, Å
Тип кластерів –
вакуум H 2O H 2O+Cl H 2O+C 3H 5(OH) 3
Al 33 – Al 22 5,132 5,821 – 4,762 2,46
Fe 38 – Fe 21 8,228 8,543 14,202 8,425 –
Cr 38 – Cr 21 12,031 – 20,523 – –
Al 33 – Fe 38 8,543 9,023 26,045 8,865 2,85
Al 33 – Cr 38 10,524 11,432 43,428 9,225 2,62
Cu 33 – Al 33 2,865 3,192 4,021 – 2,64
Cu 33 – Fe 38 4,320 4,544 7,592 – 3,02