|
در تعريف نانوپودرها ذكر شد که مهمترين ويژگي آنها، ريزي ذرات تشكيل‌دهنده است. وقتي ما يك قطعه را چند قسمت مي‌كنيم، حجم كل ثابت مي‌ماند، يعني حجم قطعه‌ي اوليه دقيقاً برابر است با جمع حجم تكه‌هاي تقسيم‌شده. اما در طيّ اين فرآيند، مجموع سطح بيرونيِ تكه‌ها چندبرابرِ سطح بيروني قطعه‌ي اوليه خواهد شد.
محدوديت نانوپودرها
محدويت نانوپودرها نيز از زياد بودن سطح آزاد آنها ناشي مي‌شود. در واقع، ذرات مثل براده‌هاي آهنربا تمايل دارند به همديگر بچسبند تا دوباره شكل اوليه‌ي خود را به دست آورند. وقتي ما اندازه‌ي ذرات پودر را به نانومتر مي رسانيم، اين تمايل به‌شدت زياد مي‌شود، تا جايي كه ممكن است به صورت ناگهاني به هم بچسبند. براي رفع اين مشكل بايد ذرات پودر را از همديگر جدا نگاه داشت تا به هم نچسبند. اين كار از طريق محلول‌سازي پودرها، مانند حلّ نمك و آهن يا اضافه كردن موادي كه سبب ايجاد بارهاي همنام روي سطح پودرها و ايجاد نيروي دافعه مي‌شوند، صورت مي‌گيرد.
براي درك بهتر موضوع، مسئله‌اي را طرح مي‌کنيم:
فرض كنيد يك قطعه به شكل مكعب با طول ضلع 3 سانتيمتر داريم. در صورتي كه اين مكعب را به 27 مكعب تقسيم كنيم، سطح آزاد چند برابر مي‌شود؟
جواب:
V1=a13=(3cm)3=27cm3 (حجم مكعب بزرگتر)
براي اينكه مكعب را به 9 مكعب كوچكتر تقسيم كنيم، بايد هريك از اضلاع را به 3 قسمت تقسيم كنيم. در اين حالت:
V2=a32=(1cm)3=1cm3 (حجم هر مكعب)
اگر جمع حجم اين 9 مكعب را در نظر بگيريم:
يعني برابراست با حجم مکعب بزرگ. ولي سطح آزاد مكعب بزرگ برابر است با:
در حالي که مجموع سطح آزاد مكعب‌هاي كوچك برابر است با:
يعني سطح آزاد در اثر خُرد كردن مكعب بزرگ به 27 مکعب کوچک، 3 برابر شده است.
اهميت سطح آزاد مواد:
اهميت سطح آزاد در اين است كه سطح آزاد مواد است که محل انجام واكنش هاي آن ها است. براي مثال ، حتماً ديده ايد كه در زمستان، روي يخ جاده ها نمك طعام مي پاشند تا يخ زودتر ذوب شود، واكنش بين نمك و يخ در سطح ذرات نمك انجام مي شود ، براي درك بهتر فرض كنيد سنگ نمك طعام را روي يخ بيندازند، بهتر يخ را ذوب مي كند يا اينكه اين سنگ را پودر كرده و پودر نمك را روي يخ بپاشيم. مثالي ديگر از اين مطلب ، تفاوت حل كردن شكر و قند در چاي است. در فيلم زير بخوبي ديده مي شود که شكر به دليل سطح آزاد زياد آن ، به مراتب سريعتر از يك حبه قند با حجم يکسان، در آب داغ حل مي شود.
نظرات شما عزیزان:
|
تبادل لینک هوشمند 
آمار
وبلاگ:
