1.2. Феноменологические теории кинетики адсорбции.

1.2.1 Основные положения теории адсорбции.

При соприкосновении твердых тел с газовой средой их поверхность заполняется газовыми молекулами и атомами, то есть начинается процесс адсорбции. Этот процесс при постоянно температуре будет продолжаться до тех пор, пока между поверхностью твердого тела и газовой средой установится адсорбционное равновесие [1]. Кинетику процесса адсорбции можно описать формулой:

N=N(t),

где N- концентрация адсорбированных на поверхности части, t-время.

Если при установившемся адсорбционном равновесии число газовых молекул N, которые удерживаются на поверхности, зависит от давления P и температуры T, то уравнение состояния имеет вид

N=N(P,T)

1.2.2 Теория Лэнгмюра.

При адсорбции внешняя среда оказывает влияние на поверхностные электронные процессы, и через них также на некоторые объемные свойства полупроводников.

При столкновении полупроводника с газовой средой, его поверхность начинает заполняться газовыми молекулами, то есть начинается процесс адсорбции. Появление адсорбированных молекул на поверхности полупроводника приводит к изменению ее свойств.

Традиционно разделяют адсорбцию на физическую и химическую [ 19-21 ] . Различие между физическим и химическим адсорбции сводится к различию в происхождении сил, удерживающих адсорбированную молекулу на поверхности твердого тела. В случае физической адсорбции это могут быть сила электростатического происхождения : силы Ван -дер- Ваальса , силы электростатической поляризации , силы электрического происхождения. Если же силы , ответственные за адсорбцию , химической природы ( силы обменного типа) , в этом случае адсорбция представляет собой химическое соединение молекулы с твердым телом.

Основой для описания химической реакционной способности атомов и молекул является теория функционала плотности , согласно которой пространственное распределение электронной плотности в системе определяет все свойства этой системы. При приближении одной молекулы к другой, как это происходит при химической реакции , электронные оболочки реагентов начинают взаимодействовать таким образом, что электроны от менее електровидьемного реагента переходят к более електровидьемного .

В теориях физической адсорбции твердое тело и адсорбат рассматриваются как две независимые системы. Взаимодействие адсорбированной молекулы и решетки твердого тела трактуется как слабое возмущение. В случае химической адсорбции адсорбент и адсорбат рассматриваются как единая квантовомеханическая система [22]. Энергия связи q адсорбированной молекулы с поверхностью твердого тела в случае физической адсорбции составляет 0,01-0,1 эВ. При химической адсорбции эта величина достигает порядка 1 эВ.

С точки зрения теории Ленгмюра адсорбционная способность поверхности тем больше, чем больше адсорбционных центров содержит поверхность и чем прочнее связь адсорбированной молекулы с адсорбционным центром. В действительности же адсорбционная способность может быть изменена в результате введения примесей внутрь кристалла под влиянием освещения или внешнего электрического поля.