Как взаимодействуют атомы Ga и Au

На этой странице представлены результаты термодинамического расчёта взаимодействия 10 моль атомов Ga и 10 моль атомов Au в газовой фазе, с учётом следующих допущений:

  • Приведён равновесный состав системы в указанном интервале температур при давлении 1 атм.
  • Каждое вещество рассматривается как индивидуальная фаза.
  • Фаза каждого конкретного газа-продукта не образует газовых растворов с другими фазами.
10 Ga + 10 Au298–2523 K10 Au + 10 Ga

10 Ga + 10 Au2523–3000 K10 Au + 10 Ga (gas)

Расчёт произведён с помощью химического калькулятора равновесного фазового состава.

Описание взаимодействий Au и Ga*

Анализ термодинамического равновесия системы галлия и золота в газовой фазе указывает на отсутствие химического взаимодействия между компонентами в широком температурном интервале от 298 до 3000 К. Тот факт, что состав системы остается неизменным, свидетельствует о том, что образование каких-либо газообразных соединений или кластеров при давлении 1 атм энергетически невыгодно.

Подобное поведение объясняется высокой энтропией отдельных атомов в газовом состоянии. Несмотря на то, что в конденсированной фазе галлий и золото склонны к образованию устойчивых интерметаллических соединений (например, AuGa2), условия газовой фазы препятствуют их синтезу. В данном случае выигрыш в энтальпии при образовании химической связи между атомами Ga и Au оказывается недостаточным, чтобы компенсировать потерю степени свободы, что делает свободную энергию Гиббса реакции положительной.

С ростом температуры влияние энтропийного фактора только усиливается, что дополнительно стабилизирует систему в виде смеси индивидуальных атомов и исключает возможность спонтанного объединения компонентов. С кинетической точки зрения взаимодействие в газовой фазе также маловероятно из-за низкой вероятности столкновений с подходящей ориентацией и энергией для преодоления активационного барьера в отсутствие каталитических центров или поверхности. Полученные результаты имеют важное значение для моделирования процессов физического осаждения из паровой фазы (PVD), где важно понимать, будут ли компоненты взаимодействовать в потоке пара до достижения подложки или останутся химически инертными друг по отношению к другу.



* Из-за большого количества расчетных данных, анализ расчетов осуществлялся нейросетью. В выводах могут присутствовать ошибки. Если вы обнаружили спорные моменты, напишите нам.