В качестве весьма подходящего класса нестехиометрических соединений могут оказаться клатратные гидраты. Особо перспективными в этом отношении представляются газовые гидраты кубической структуры I, т.е. в качестве газовой фазы Б можно использовать чистые газы, образующие газовые гидраты структуры I (метан и др.) Это связано с большей нестехиометричностью этих соединений из-за возможности варьирования степеней заполнения малых полостей клат-ратной структуры. Что касается газовых гидратов кубической структуры II, образованных чистыми газами, то с этой точки зрения их использование несколько менее благоприятно. Но здесь имеется воз-можность использовать смеси газов (например, метана с некоторым количеством пропана), что позволяет варьировать степень заполнения малых полостей гидра гной структуры II. Таким образом, в качестве нестехиометрического соединения можно использовать клатратные гидраты (в том числе и газовые гидраты).
От общего изложения способа подавления механизма поверхностного плавления посредством организации химической реакции на поверхности кристалла, перейдем сейчас к конкретному обсуждению возможности перегрева на простейшем примере гексагонального
135
льда.
Прежде всего рассмотрим в качестве гидратообразователя газы, образующие гидраты структуры I, находящиеся под умеренным давлением. Можно использовать как чистые газы - метан, этан, диоксид углерода и др., гак и их смеси.
Подготовка воды для эксперимента и подготовка образца льда
Цель водоподготовки - уменьшить проявления механизма внутреннего плавления льда (плавления в объеме). Для этого используется бидистиллированная, тщательно дегазированная вода и, возможно, очищенная от механических примесей (частичек, размером 10-100 мк). Далее эта вода может (но первому варианту) насыщаться газом-гидратообразователем пропусканием газа через воду при атмосферном давлении, а может (по второму варианту) и не насыщаться - предполагается только тщательная дегазация и очистка от мехпримесей. Далее приготавливается образец льда. Здесь можно предложить одностороннюю кристаллизацию (с тем, чтобы отжимался газ, выделяющийся при кристаллизации из воды). Образец льда должен быть прозрачный, без видимых пузырьков газа. Подготовленные образцы льда выдерживают и хранят при отрицательной температуре (при температуре минус 5-10 *'С).
Выбор газа гидратообразователи
Желательно в качестве газа-гидратообразователя взять газ, образующий гидраты структуры I и либо не имеющий верхнюю квадру-польную точку (VLiL2H), либо имеющий ее заметно выше температуры плавления льда. Кроме того, желательно работать при умеренно низких давлениях. Рекомендуемые (в предварительном плане) газы: метан, диоксид углерода, этан (лучше этан с примесью метана ~ 20 % - этот состав газовой фазы особенно рекомендуем), закись азота (N2O). Далее условно будем говорить только о метане как о газе-гид-ратообразователе.
Схема проведения эксперимента (условно применительно к метану)
Помещают лед в гидратную термостатируемую камеру высокого давления. Запускают в нее метан (скажем при небольшой отри136
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.