Спроси профессора о науке, химии и вообще...

Топохимия – это поверхностная химия?

Поверхностная химия, во даю! Но великий и могучий… он и есть великий и могучий! Гончары, виват! Они первые топохимики, поскольку экспериментально поняли, что свойства тела (горшка) – это свойства поверхности. И начали производить обжиг. В математике, поверхность определяется как множество точек, координаты которых удовлетворяют определённому виду уравнений. И все. А в жизни?

Термин поверхность трактуется в разных областях естествознания весьма различно. Поверхность – традиционное название для двумерного многообразия в пространстве. Так физик, исследующий в условиях сверхвысокого вакуума взаимодействие отдельных адсорбированных атомов с поверхностью, подразумевает под последней действительно геометрическую поверхность или слой толщиной менее 1 нм. Если о поверхности говорит металлург, то он, как правило, имеет в виду слой вещества, простирающийся от поверхности вглубь на 104-105 нм. Когда говорят, что жизнь развивается на поверхности Земли, это 10 км. В физических энциклопедических словарях отсутствует понятие поверхность.

Земля. Большая часть поверхности нашей планеты покрыта водой, а это километры. Жизнь на поверхности планеты – это десяток километров.

Поверхность нашего любимого тела. Эпителий – слой клеток, выстилающий поверхность и полости тела, а также слизистые оболочки внутренних органов, пищевого тракта, дыхательной системы, мочеполовые пути. Кроме того, образует большинство желез организма.

Поверхность кристалла – монослой атомов. Есть поверхностная энергия и энергия объема твердого тела.

Топохимия изучает твердофазные реакции, протекающие локально на границах раздела фаз, в определенных участках твердого тела. Типичная топохимия: выщелачивание горных пород, восстановление металлов из руд, обжиг, некоторые стадии фотографического процесса, химическое травление.

Начальные топохимики – гончары. Путь топохимии от обжига глины к молекулярно-лучевой эпитаксии.

Эпитаксия – это закономерное нарастание одного кристаллического материала на другой, т.е. ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого. Строго говоря, рост всех кристаллов можно назвать эпитаксиальным: каждый последующий слой имеет ту же ориентировку, что и предыдущий. Различают гетероэпитаксию, когда вещества подложки и нарастающего кристалла различны (процесс возможен только для химически не взаимодействующих веществ, например, так изготавливают интегральные преобразователи со структурой кремний на сапфире), и гомоэпитаксию, когда они одинаковы. Ориентированный рост кристалла внутри объема другого называют эндотаксией. Эндотаксия наблюдается, например, при кристаллизации, коррозии.

Гетеропереходы. Это и есть поверхностные эффекты. Нобелевский лауреат Ж.И. Алферов: «Естественно это то, что гетеро…». Все лазерные проигрыватели и прочие минимизирующие электронные устройства – топохимия! Может быть, откажетесь, нелюбители химии?

Ваша крыша – это топохимия! Почему она сделана из асбеста или ондулина? Потому что химики все узнали. Асбест – это рак, а ондулин – легко и несгораемо.

Можно почитать: Продан Е.А. Неорганическая топохимия. Минск: Наука и техника, 1986.