Spisok_voprosov_k_testam

Список вопросов и задач для тестов по курсу «Физико-химия поверхности»

Основные понятия о поверхностях (Тест 1)

1.Укажите три причины резкого усиления интереса к атомарно-чистым поверхностям в 20 веке

2.К каким последствиям приводит изображенная на рисунке анизотропия сил межатомного взаимодействия на поверхности?

a

3.Каковы причины изменение структуры идеальной поверхности твердых тел по сравнению со структурой объема?

4.Объяснить причины и характер изменения типа кристаллической решетки на атомночистой поверхности по сравнению со структурой объемной решетки.

5.К каким последствиям приводит изменение порядка в расположении атомов при формировании идеальной поверхности по сравнению со структурой объема кристалла?

6.Дать определение реальной поверхности.

7.Дать определение идеальной поверхности.

8.Дайте определение понятия физической неоднородности поверхности.

9.Дайте определение понятия химической неоднородности.

10.Дайте определение понятия геометрической неоднородности поверхности.

11.Дайте определение понятия неоднородности электронных свойств поверхности.

12.Дайте определение понятия индуцированной неоднородности поверхности.

13.Перечислить и дать определения видов неоднородностей у реальных поверхностей. Описать их причины.

14.Какими параметрами характеризуется однородная поверхность кристаллов.

15.Рассчитать время, необходимое для создания на атомарно-гладкой и атомарночистой поверхности одного монослоя из атомов примеси, пришедших из газовой фазы с давлением p. Использовать соотношения теории идеального газа.

16.Атомарно-чистая поверхность кристалла находится при комнатной температуре в

среде газообразного азота N2 с давлением 1 мм ртутного столба (133 Па). Поток молекул газа с концентрацией n и средней скоростью v в равновесном состоянии равен N = n∙v/4. Используя соотношения теории идеальных газов, рассчитать время, которое требуется для

адсорбции на поверхности кристалла одного атомного слоя азота. Молярная масса азота равна 28. Число Авогадро равно 6,022∙1026 л/Кмоль. Постоянная Больцмана равна 1,38∙10-23 Дж/К. Среднее расстояние между атомами в кристалле принять равным 0,3 нм.

17.В чем причины увеличения роли поверхности при уменьшении размеров объектов?

18.В чем состоит различие понятий «поверхность» и «поверхность раздела»?

1

19.Какие изменения будут вызывать изменения порядка и межатомных расстояний в расположении атомов на и вблизи поверхности?

20.Какими факторами вызвана неоднородность (гетерогенность) поверхности?

21.Опишите классификацию неоднородностей поверхности, основанную на характере дефектов, возникающих на поверхности.

22.Опишите классификацию неоднородностей поверхности, основанную на характере последствий (изменения свойств) в кристаллах, к которым приводит их наличие.

23.Опишите суть модели однородной поверхности.

24.Дайте примеры влияния поверхности и интерфейса на свойства материалов и изделий.

Термодинамика поверхности (Тест 2)

25.Описать понятия поверхностного натяжения и межфазной энергии.

26.Дайте определение понятия поверхностного натяжения.

27.Дайте определение понятия межфазной энергии.

28.Записать полное уравнение Дюгема для поверхностных избытков интенсивных параметров системы с поверхностью.

29.Чем обусловлена анизотропия поверхностного натяжения.

30.Дать описание понятия анизотропия поверхностного натяжения.

31.Рассчитать энергию поверхностного натяжения , используя соотношение

= Ecв(Zs/Z)Ns,

где Есв - объемная энергия связей, Zs/Z - относительное число связей (на один поверхностный атом), разорванных в результате раскола, и Ns - поверхностная плотность атомов. Использовать типичные значения Есв 3 эВ и Zs/Z = 0,25. Среднее расстояние между атомами в кристалле принять равным 0,3 нм.

32. Изобразите	и опишите условное положение поверхности на рисунке, исходя из
условия Гиббса	относительно избытков объема и концентрации частиц.

33.Запишите и изобразите графически условие Гиббса относительно избытков объема

иконцентрации частиц при условном определении положения поверхности.

34.Определите понятие и запишите соотношение для избытка удельной свободной энергии поверхности.

35.Опишите, что символизирует приведенный ниже рисунок?

2

36.Запишите уравнение для внутренней энергии для кристалла с поверхностью. Поясните, из каких вкладов оно состоит.

37.Какова размерность поверхностного натяжения и что она означает?

38.Почему велика разница поверхностных натяжений (энергий) для свободной энергии и для интерфейса (внутренних границ раздела)?

39.Запишите и поясните условие равновесия, при котором поверхностная свободная энергия минимальна.

40.Какова форма кристалла при изотропии поверхностного натяжения и почему.

41.Какова форма кристалла при анизотропии поверхностного натяжения и почему.

42.Какими условиями определяется выбор положения (толстая штриховая линия) поверхности кристалла на рисунке с точки зрения термодинамики повкрхности по Гиббсу.

43.Каковы условия выбора положения поверхности по Гиббсу?

44.Запишите уранение Дюгема-Гиббса для кристалла с поверхностью и дайте пояснения.

45.Поясните, что означают величины, входящие в выражение для энергии поверхностного натяжения

= Ecв(Zs/Z)Ns.

3

46. Почему энергия поверхностного натяжения кристаллов периодически зависит от номера образующих их элементов в таблице Менделеева?

47. Почему поверхностное натяжение () даже плоской поверхности твердого тела зависит от кристаллографической ориентации поверхности образца.

Атомарно-чистые, атомарно-гладкие и реальные поверхности (Тест 3)

48.Дать определение понятия реальная поверхность.

49.Дать определение понятия «покрытая поверхность».

50.Дать определение понятия «поверхность в микроскопическом смысле».

51.Поясните термины «кромка» и «адсорбат». Чем они отличаются друг от друга.

52.Какими соотношениями описывается математически понятие реконструкции поверхности?

53.Что такое «фасетированная» поверхность?

54.Какой из трех рисунков иллюстрирует понятие релаксации поверхности и почему?

55. Какой из двух рисунков иллюстрирует понятие реконструкции поверхности и почему?

4

56. Описать особенности структуры реконструированной поверхности на рисунке.

57.Дать определение, объяснить разницу и графически изобразить релаксацию и реконструкцию атомов при образовании поверхности кристалла.

58.Опишите матричный способ описания структуры реконструированной или релаксированной поверхности.

59.Запишите связь между атомной структурой поверхности и объема кристалла в матричном способе описания.

60.Опишите физический смысл изображенного на рисунке примера реконструкции поверхности.

61.Дать определение понятия «поверхность в макроскопическом смысле».

62.Поясните и изобразите графически понятие резкого и нерезкого переходов на внутренних поверхностях (границах) раздела.

63.Опишите смысл графического изображения двух переходов твердое тело-твердое тело на внутренних поверхностях (границах) раздела

5

64. Опишите смысл графического изображения перехода твердое тело-твердое тело на внутренней поверхности (границе) раздела

65. Опишите смысл графического изображения перехода твердое тело-твердое тело на внутренней поверхности (границе) раздела

66.Что происходит и почему с оборванными связями на поверхности после ее формирования.

67.К каким последствиям будет приводить перераспределение электронов оборванных связей на поверхности после ее формирования.

68.Почему после формирования поверхности число оборванных связей на ней будет снижаться? Какие два механизма для этого процесса реализуются?

6

69. Как называется структурная перестройка поверхности, изображенная на рисунке.

70.Запишите вектор трансляции, с помощью которого можно описать упорядоченную двумерную периодическую поверхностной структуру атомов

71.Сколько и каких двумерных периодических поверхностных структур атомов реализуется у кристаллов? Как они называются?

72.Чем отличаются с точки зрения симметрии реконструированные и релаксированные поверхности?

73.Какой из двух рисунков изображает релаксацию поверхности? Дайте пояснения.

(а)	(б)

74. Какой из двух рисунков изображает релаксацию поверхности? Дайте пояснения.

(а)	(б)

7

75. Как называется изображенный на рисунке вид перестройки поверхности

76. Опишите смысл изображенного на рисунке процесса перестройки поверхности в кристалле

77. Запишите символ изображенной на рисунке реконструкции поверхности. Дайте пояснения.

78.Нарисуйте схематически реконструкцию поверхности типа 2 1 и 22

79.Опишите матричный способ обозначения структур верхнего слоя поверхностных атомов при реконструкции поверхности. Какими формулами он использует.

8

80. Опишите, что означают формулы и символы в них при описании перестройки поверхности кристалла.

81.Что описывает приведенный рисунок?

82.Что означает символ поверхности

83.Дать определение дефектов, обозначенных номерами 1-5 на рисунке.

9

Дать определение дефектов, обозначенных номерами 6-11 на рисунке.

84.Из каких трех предположений исходят при описании энергетики возникновения поверхностных дефектов.

85.Поясните смысл изображенной на рисунке диаграммы.

10