無機単結晶の表面自由エネルギーを算出する方法を教えてください。

質問

数種類の元素から成る無機単結晶において、元素の種類や相互距離から結晶面ごとの表面自由エネルギーを計算する方法あるのでしょうか？
計算例や文献など幅広い助言をよろしくお願いします。

回答No.2

noname#21649 · ベストアンサー

＞原子間距離などから測定した例はないのでしょうか？
私が見ていたのは.ガラスの化学成分からの近似式なので.狭い成分組成の中での内容であり原子缶距離で汎用できる内容では有りません。

シュミレーションは.見ていないです。もっとも.当時「2BMの巨大なメモリーを持つコンピュータ」なんて時代です(やたら時間が必要な計算は金がかかりすぎて実行不能)ので最近はわかりません。

＞計算から求めた文献
関係していた頃は.文献ではないです。
当時カートフェース構造でチクソトロピック流を示すカオリン-水ガラス系での静電引力を説明するために.各面での元素の並びを仮定して(キンクなどは一切考慮せず).水を何個が並べます。第一層は水酸化物.第二層はアクア錯体.第三層が水として.何個の電子第一層で存在するか.を仮定し.静電引力ですべてを説明しようとしました。
この存在確率を純ぶしつで想定したので.結局何をしているのかわからなくなってしまいました。

有機物を入れて.特定の面しか成長しない結晶成長(砂糖やでんぷん等, 1920-1930年代の報告で各種有ります)を考えて.表面に並んでいる原子の数から.上記の要領で電荷を仮定し.界面にじゅうそうより遠方を均一濃度.界面にじゅうそうないの水以外の成分の存在をない.と仮定して.原子の移動速度を静電引力だけで.成長速度や拡散速度を求めようとしましたが.粘土に混ざっている有機物(フミンさんです)の影響が結局わけがわからず説明できないままです。

お礼

詳しい説明ありがとうございます。
自分の能力では理解できるような、できないような・・・。
表面自由エネルギーについては、まだまだ勉強し始めたばかりでして、分からないことばかりです。分野などによって、定義やその他の実験法も結構違うような気がします。
私も頑張ってみます。ありがとうございました。

回答No.1

noname#21649

任意の結晶面ではありませんが.求める方法はあります。しかし.現実的では有りません。

原子間距離のエネルギーは.該当ぶしつの生成エネルギーから求められます。表面自由エネルギーをこの結合をエネルギーと近似して求める方法です。
現実的でない理由は.必ずしも単結晶とは家.表面が上記仮定どおりになっていないこと(吸着(多くのぶしつは表面に２－３層の水分子か酸素分子が存在する)・結合の乱れ(キンクでしたか?名称疑問)・電子雲の移動(金属))です。
こうなると.たとえ金属単結晶であっても.数nsで空気中の酸素や水と結合してしまう増すので.金属酸化物で近似することになりますが.金属水酸化物の存在割合がわからないと.実際の値はわかりません。

お礼

遅くなりましたが、ありがとうございます。
へき開など実際に測定した以外に、原子間距離などから測定した例はないのでしょうか？シュミレーションや計算から求めた文献とかあれば見てみたいのですが。。。
もしご存知の方がいれば教えてください。