Эффект Ребиндера

Эффе́кт Ре́биндера — облегчение диспергирования под влиянием адсорбции[1].

Описание

Эффект открыт Петром Александровичем Ребиндером в 1928 году[2]. Он представляет собой адсорбционное понижение прочности — изменение механических свойств твёрдых тел вследствие физико-химических процессов, вызывающих уменьшение поверхностной (межфазной) энергии тела, что может приводить к деформации[3]. В случае кристаллического твёрдого тела, помимо уменьшения поверхностной энергии, для проявления эффекта Ребиндера важно также, чтобы кристалл имел дефекты в структуре, необходимые для зарождения трещин, которые затем под влиянием среды распространяются. У поликристаллических тел такими дефектами являются границы зёрен[4]:350. Проявляется в снижении прочности и возникновении хрупкости, уменьшении долговечности, облегчении диспергирования. Для проявления эффекта Ребиндера необходимы следующие условия:

  • Контактирование твердого тела с жидкой средой
  • Наличие растягивающих напряжений

Основными характерными чертами, отличающими эффект Ребиндера от других явлений, например, коррозии и растворения, являются следующие[4]:337:

  • быстрое появление — немедленно после контакта тела со средой
  • достаточность мизерного объёма действующего на твёрдое тело вещества, но только с сопутствующим механическим воздействием
  • возвращение тела к начальным характеристикам после удаления среды (в ряде случаев это не так, например, при самодиспергировании)

Примеры эффекта Ребиндера

Проволока из монокристаллического цинка, на воздухе растягивающаяся в два раза, после окунания в раствор нитрата ртути при слабой попытке растянуть разламывается с образованием гладких поверхностей излома; пластина поликристаллического цинка, на воздухе складываемая пополам без трещин, после нанесения капли ртути или галлия и слабой попытке согнуть в этом месте, трескается и ломается[4]:337. Вообще проявление эффекта Ребиндера при контакте твёрдого металла или сплава с жидким металлом довольно распространено, подверженные ему пары металл (сплав)—расплав металла включают также следующие: цинк—олово, сталь—индий, сталь—кадмий, алюминий—галлий. Это важно учитывать, например, при сварке и пайке[4]:355.

В ионных кристаллах эффект Ребиндера проявляется при контакте с определёнными полярными веществами: пластичные при температуре 400 °C монокристаллы хлорида натрия при наличии расплава хлорида цинка или расплава хлорида алюминия и растяжении становятся хрупкими; поликристаллы хлорида калия теряют прочность при изгибе и растяжении в воде, насыщенной хлоридом же калия. Эффект Ребиндера в ионных кристаллах может применяться для улучшения бурения горных пород. Силикатное стекло теряет прочность на излом в присутствии воды[4]:356.

Для молекулярных кристаллов проявление эффекта Ребиндера возможно при контакте с определёнными неполярными веществами. Так, поликристаллы нафталина теряют до половины своей прочности и больше в присутствии бензола, дихлорметана[4]:357.

Примечания

  1. ↑ Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. — 2-е, перераб.. — М.: Химия, 1975. — С. 233. — 512 с.
  2. ↑ Ребиндер П.А. О влиянии изменений поверхностной энергии на спайность, твердость и другие свойства кристаллов // Съезд русских физиков. Перечень докладов, представленных на съезд, с кратким их содержанием. — М.—Л.: ГИЗ, 1928. — С. 29.
  3. ↑ Ребиндер П. А., Щукин Е. Д. Поверхностные явления в твердых телах в процессах их деформации и разрушения (рус.) // Успехи физических наук. — 1972. — Т. 108, № 9. — С. 3-42.
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Щукин Е.Д. Эффект Ребиндера // Наука и человечество, 1970: Международный ежегодник. — М.: Знание, 1970. — С. 337—367.

Литература

  • Гецов Г.Г. Капля долбит камень // Химия и жизнь. — 1972. — № 3. — С. 14—16.
  • С.В Грачев, В. Р. Бараз, А. А. Богатов, В. П. Швейкин. «Физическое материаловедение»
  • Малкин А.И. «Закономерности и механизмы эффекта Ребиндера» (Обзор) КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ, 2012, том 74, № 2, с. 239-256

Ссылки