Казанский

Зародышеобразование

При образовании зародышей из отдельных атомов свободная энергия

G_o всей системы с одной стороны уменьшается за счет образования хими-ческой связи между атомами (G_v  0), т.е. пропорционально объему час-тицы, с другой – увеличивается за счет образования поверхности раздела зародыша (G_п > 0). Существует два возможных механизма образования зародышей:
а) гомогенный механизм, характерный для зарождения в газовой фазе; б) гетерогенный механизм, который обычно реализуется при зарожде-
нии на поверхности подложки.

В случае гомогенного зарождения сферической частицы радиусом r можно записать для изменения ее свободной энергии G_о:

G_o _{v 3}r³ _п 4r² (4)

где _ и _п – свободная удельная энергия (объемная и поверхностная, соответственно).
На Рис.3 показаны изменения поверхностной и объемной свободных энергий и энергии образования сферических зародышей в зависимости от их радиуса.

7


Рис. 3. Изменение энергии образования зародышей в зависимости от их радиуса и вкладов от поверхности и объема

Как видно из Рис.3, для образования частиц с размером, меньшим, чем

r_кр, изменение свободной энергии G_о возрастает с увеличением r. Поэтому рост частиц энергетически не выгоден. Если же частица выросла до разме-ра r > r_кр, то дальнейший рост сопровождается уменьшением полной сво-^{бодной энергии. Значение r}кр ^{может быть найдено из условия: }_r ^o  0
Откуда