Металлический газ: В недрах газовых гигантов. Металл газообразный
газообразный металл - это... Что такое газообразный металл?
Электрохимия* — Содержание: Введение. Историческая справка. Обозначения, принятые в Э. Основные законы и принципы. Перенос ионов. Электропроводность растворов. Электровозбудительная сила. Переход химической энергии в электрическую. Классификация гальванических… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Электрохимия — Содержание: Введение. Историческая справка. Обозначения, принятые в Э. Основные законы и принципы. Перенос ионов. Электропроводность растворов. Электровозбудительная сила. Переход химической энергии в электрическую. Классификация гальванических… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
МЕТАЛЛЫ ЧЕРНЫЕ — железо и его сплавы, важнейшие конструкционные материалы в технике и промышленном производстве. Из сплавов железа с углеродом, называемых сталями, изготавливаются почти все конструкции в машиностроении и тяжелой промышленности. Легковые, грузовые … Энциклопедия Кольера
Железо — (техн.) Ж. есть наиболее распространенный и наиболее употребительный из металлов. Ж. было известно еще египтянам во время постройки пирамид; у греков упоминается о нем в Илиаде Гомера, причем о нем говорится, как о трудно обрабатываемом металле,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Восстановление — Алхимики принимали, что металлы суть тела сложные, состоящие из духа, души и тела, или ртути, серы и соли; под духом, или ртутью, они понимали не обыкновенную ртуть, а летучесть и металлические свойства, напр., блеск, ковкость; под серою (душою)… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Ртуть * — (живое серебро, Hydrargirum, Quecksilber, mercure), Hg принадлежит к числу 7 металлов, известных в глубокой древности: золото, серебро, медь, железо, свинец, олово и Р. По сравнению с остальными 6 металлами человек, по всей вероятности,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Ртуть, её свойства, соединения и получение — (живое серебро, Hydrargirum, Quecksilber, mercure), Hg принадлежит к числу 7 металлов, известных в глубокой древности: золото, серебро, медь, железо, свинец, олово и Р. По сравнению с остальными 6 металлами человек, по всей вероятности,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Золото — Au (хим.). Физические свойства. Чистое З. в слитках имеет характерный желтый цвет, при получении же в виде тонкого порошка (из растворов солей при помощи различных восстановителей) цвет его меняется от темно фиолетового до красного. В тонких… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Никель — I (техн.) Руды, содержащие Н. в достаточном для его добывания количестве, можно разделить на две группы: а) руды, которые, кроме Н., железа и серы, содержат кобальт, мышьяк и сурьму, и b) руды, которые последних примесей не содержат. Первые из… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ — ПОДГРУППА IА. ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ ЛИТИЙ, НАТРИЙ, КАЛИЙ, РУБИДИЙ, ЦЕЗИЙ, ФРАНЦИЙ Электронное строение щелочных металлов характеризуется наличием на внешней электронной оболочке одного электрона, относительно слабо связанного с ядром. С каждого… … Энциклопедия Кольера
Сера химический элемент — (Soufre франц., Sulphur или Brimstone англ., Schwefel нем., θετον греч., лат. Sulfur, откуда символ S; атомный вес 32,06 при O=16 [Определен Стасом по составу сернистого серебра Ag 2 S]) принадлежит к числу важнейших неметаллических элементов.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
technik_rus_taj.academic.ru
Металлический газ: В недрах газовых гигантов
Планеты-гиганты Солнечной системы, Юпитер и Сатурн заполнены жидким металлическим сплавом… гелия и водорода.
Юпитер и Сатурн — не только гиганты, но и красавцы
Недавно обнародованные результаты исследования, проведенного астрономами из США и Великобритании, показывают, что газовые гиганты Юпитер и Сатурн заполнены довольно странным «варевом» — металлическим гелием. Похоже, это состояние вещества намного более распространено, чем считалось, и может появляться в условиях, которые присутствуют в недрах таких планет, где под колоссальным давлением идет его перемешивание с металлическим водородом и получается жидкий сплав этих (как мы привыкли их называть) газов.
«В части нашего понимания поведения вещества это серьезный прорыв, — делится один из участников работы, профессор Рэймонд Жинлоз (Raymond Jeanloz), — и важен он для понимания не только длительных процессов планетарной эволюции, но и того, как определяется состояние вещества, его стабильность, физические и химические свойства».
В исследовании изучались условия, которые трудно себе даже вообразить — давления в миллионы раз сильнее, чем атмосферное, давление, которое существует в недрах газовых гигантов, огромных планет без твердой оболочки. К ним относятся и Юпитер с Сатурном, и если в области ядра Земли давление достигает 3,5 млн атмосфер, то в их глубинах оно повышается уже до 70 млн. При этом нельзя забывать и о температуре, которая достигает здесь 10−20 тыс. градусов Цельсия, то есть в 2−4 раза выше, чем на поверхности Солнца. Действительно, в таких адских условиях может быть что угодно. Но что именно? Это и изучала группа Жинлоза совместно со своими коллегами из Лондона во главе с Ларсом Стиксрудом (Lars Stixrude).
Обычно подобные исследования концентрируются на водороде, самом распространенном элементе и во Вселенной, и в составе газовых гигантов. Но хотя это и самый легкий элемент, состоящий всего из одного протона и одного электрона, на деле его поведение не так-то легко предсказать, ведь его атомы легко связываются, образуя пары — молекулы Н2. Так что в некотором роде гелий, не склонный к подобным проделкам, даже проще для изучения. Именно на поведении гелия в подобных условиях и сфокусировались ученые на этот раз. Сам по себе гелий тоже весьма распространен, это второй по «популярности» элемент во Вселенной, составляющий до 10% всей обычной материи.
Ученые использовали теоретические модели, составленные согласно законам квантовой механики, и провели сложные расчеты, чтобы предсказать поведения гелия в условиях экстремально высоких давлений и температур. Конечно, это исследование «на кончике пера» дает лишь приблизительные результаты, но проверив свои выкладки на менее экстремальных условиях, ученые выяснили, что их уравнения прекрасно согласуются с экспериментальными данными. Судя по всему, и в случае колоссальных температур и давлений (конечно, пока невоспроизводимых в лаборатории) мы вполне можем положиться на их теоретические результаты.
Итак, в привычных нам условиях поверхности Земли гелий — бесцветный прозрачный, непроводящий, химически инертный газ. Однако при давлениях в десятки миллионов атмосфер и температурах в десятки тысяч градусов он, по выражению ученых, «превращается в ртуть»: во‑первых, становится жидкостью, а во-вторых, начинает проводить электричество.
Это особенно удивило исследователей, ведь до сих пор считалось, что подобные условия, наоборот, затрудняют «металлизацию» таких химических элементов. Для того, чтобы проводить электричество, в структуре должны появиться свободные электроны, способные «течь» по веществу, как вода течет по ручью. По словам Рэймонда Жинлоза, «высокая температура заставляет атомы двигаться все более быстро и, казалось бы, ее повышение должно создавать препятствие для движения электронов — как камни, упавшие в ручей, перегораживают его». Но, судя по всему, все как раз наоборот: активное движение атомов само по себе создает моментальные «фарватеры» для движения электронов.
Кроме того, недавно было показано, что такая «металлизация» водорода происходит при более низких температурах и давлениях. Так что считалось, что поскольку характеристики водорода и гелия сильно различаются, то если они даже встретятся внутри газового гиганта, смешиваться они не будут. Однако оказалось, что на деле они перемешиваются, образуя своего рода металлический сплав — только жидкий и состоящий из веществ, которые мы привыкли воспринимать, как газы.
Это необычное исследование ставит перед учеными массу новых вопросов. Дело в том, что и Юпитер, и Сатурн, по расчетам, выделяют значительно больше энергии, нежели поглощают от Солнца, и никто не знает, откуда берется этот избыток. Одна из теорий говорит, что капли гелия, конденсируясь высоко в их атмосферах, падают «гелиевым дождем» до самого центра (твердых-то оболочек у этих планет нет), высвобождая при этом энергию. Однако раз гелий и водород так хорошо перемешиваются друг с другом, то гелиевый дождь вряд ли возможен. Придется искать другой источник энергии.
Подробнее об исследованиях Юпитера и Сатурна читайте в обзорной статье «В краю гигантов».
По пресс-релизу UC Berkeley
www.popmech.ru
Раскиление металла газообразными реагентами
Использование углерода для раскисления в вакууме нежелательно при выплавке низкоуглеродистого и безуглеродистого металла. Присадки углерода могут привести к неучитываемому повышению его содержания. Введение присадок иногда вызывает трудно регулируемый процесс бурного кипения ванны, сопровождающийся выплесками из тигля и т. п.
Применение газообразных раскислителей в отдельных случаях имеет преимущество перед раскислением металла углеродом. Введение в ванлу водорода и других газов не загрязняет металл и позволяет удобно регулировать процесс раскисления изменением скорости подачи газа или обработкой ванны газом.
В качестве газообразных раскислителей могут быть использованы водород, природный газ, пропан и другие углеводородсодержащие газы.
Согласно законам термодинамики применение водорода для раскисления металла в вакууме не имеет преимуществ по сравнению с использованием его в открытой плавке. На реакцию раскисления Яг (Г) + [О] = Н20(г) понижение давления не влияет и не вызывает смещения равновесия. Однако с помощью водорода удается получить значительное понижение содержания кислорода в металле.
Особенностью применения водорода в вакуумных печах является то, что после обдувки или продувки металла водородом, понижение давления обеспечивает полное удаление водорода из металла. При плавке на воздухе применение водорода для раскисления неизбежно связано с повышением концентрации водорода в металле. Однако по сравнению с раскислением углеродом такой метод раскисления требует большего времени для достижения тех же минимальных концентраций кислорода.
Водород в вакуумной индукционной плавке применяют для обдувки поверхности металла или продувки его. В первом случае
раскисление идет только с поверхности ванн и скорость этого процесса должна определяться скоростью подвода кислорода в металле к поверхности ванны. Скорость переноса кислорода в металле незначительна; поэтому процесс идет медленно.
В случае продувки металла раскисление должно происходить значительно быстрее. Как видно из рис. 16, с увеличением парциального давления водорода и с уменьшением температуры ванны скорость раскисления возрастает.
В работе [31 ] было установлено, что после наполнения корпуса печи водородом содержание кислорода особенно резко понижается в течение первых 5 мин плавки.
Применение водорода в качестве предварительного раскислителя позволило за 15—20 мин понизить содержание кислорода в сплавах на основе железа и никеля до 0,001 — 0,005%.
Использование водорода обеспечивало низкое содержание газов и неметаллических включений в чистом железе, никеле, кобальте и прецизионных сплавах. Так, в нержавеющей стали 18-8 получали 0,0055% кислорода, а в.жидком никеле 0,0006%.
При использовании водорода в качестве раскислителя необходимо принимать строгие меры по технике безопасности. Нарушение герметичности и попадание воздуха в печь может привести к образованию гремучей смеси и взрыву. Для избежания этого можно рекомендовать работать на повышенном давлении с дожиганием водорода на выходе из печи или работать при низком парциальном давлении водорода в корпусе печи, подавая в печь смесь водорода с аргоном или только водород при давлении 1—5 мм рт. ст. [33].
По другим данным, давление водорода для безопасной работы не должно превышать 40 мм рт. ст. При таком давлении в камере 500-кг печи, если и возникла течь или в печь внезапно прорывался атмосферный воздух, происходил лишь слабый взрыв, не причинявший вреда [34].
Представляет большой интерес применение углеводородсодержащих газов для раскисления в вакууме. При вдувании такого газа в металл или при обдувке поверхности ванны происходит разложение углеводородов на углерод и водород, которые активно раскисляют металл, не оставляя следов раскисления. Вместе с тем этот способ обладает преимуществами по сравнению ^применением чистого водорода меньшей взрывоопасностью и возможностью угле-
родного раскисления, которое, как мы отмечали, протекает с большей скоростью, чем раскисление водородом.
В работе [35] сделан теоретический расчет раскисления железа в вакууме метаном. Показано, что железо можно раскислить до 0,0001% кислорода.
В. Мур [36] раскислял электролитическое железо в вакуумной индукционной печи путем обдувки поверхности ванны метаном. Было получено чистое железо с содержанием углерода и кислорода 0,001—0,002%. При этом не было замечено кипения металла, что указывает на поверхностный характер протекания процесса раскисления.
Нами было исследовано раскисление железо-хромо-никелевых расплавов в вакууме пропаном (C3H8). Жидкий пропан в баллонах содержал 80,95% пропана, 9,6% бутана, 8,5% этана, 0,95% метана + азота.
При подводе газа к жидкому металлу происходит разложение пропана на графит и атомарный водород. При этом могут протекать следующие реакции:
1. Диссоциация пропана: C3H8 -> ЗС + 8Н.
2. Насыщение поверхности металла углеродом и водородом Сг — [С]; H-[H].
3. Раскисление металла углеродом [С] + [О] = СОг.
4. Раскисление металла водородом 2 [H] + [О] = Н2Ог. Опытные плавки проводили в вакуумных индукционных
печах емкостью 20 и 50 кг с основной футеровкой, изготовленной из смеси плавленой окиси магния и трехокиси алюминия.
Шихту для плавки ввакуумной индукционной печи емкостью 20 кг предварительно выплавляли в открытой индукционной печи. Содержание углерода в ней составляло <0,03%. В 50-кг печи плавки проводили на свежей шихте: железе прямого восстановления с содержанием углерода 0,005—0,008%: электролитическом хроме и никеле.
Газ подводили к поверхности металла с помощью трубки из нержавеющей стали, на конце которой был укреплен пористый огнеупорный наконечник. Металл обрабатывали либо обдувкой поверхности через одноканальную фурму, либо продувкой через пористый наконечник, погружаемый в металл на 50 мм.
Расход газа поддерживали при обдувке до 25 л/мин, а при продувке 3—10 л/мин. Увеличение расхода газа приводило к чрезмерному бурдению металла и к его всплескам из тигля.
Шихту расплавляли при давлении 1—10 мм рт. ст. После расплавления отбирали пробу металла и начинали обдувку или продувку с параллельным отбором проб. При этом отключали печь от бустерных насосов и работали только на форвакуумных, поддерживая давление в печи 0,5—1,0 мм рт. ст. Давление над зеркалом ванны было выше, чем давление в корпусе печи.
Специальные измерения давления непосредственно над зеркалом металла при помощи зонда показали, что во время обдувки со скоростью 2—25 л/мин давление над металлом составляло 0,5— 8,0 мм рт. ст.
Обдувка жидкого металла пропаном
Обдувке подвергали сплав железа с 20% Cr при температурах 1500 и 1600° С, расходе газа от 2 до 25 л/мин и расстоянии фурмы от зеркала ванны 10—150 мм. На рис. 17 показано влияние скорости подачи газа на степень раскисления металла. Степень раскисления представляли как соотношение изменения концентрации кислорода (%) и его исходного содержания. Как видно из рис. 17, увеличение скорости подачи газа с 5 до 25 л/мин увеличивает степень раскисления с 32 до 90%. При обдувке расплава со скоростью 25 л/мин и расстоянии фурмы от поверхности металла 10 мм уже через 10 мин обдувки содержание кислорода понизилось с 0,022 до 0,006%. Все кривые, приведенные на рис. 17, имеют максимум. Появление максимума объясняется тем, что параллельно с раскислением идет процесс' взаимодействия с футеровкой и насыщение металла кислородом. В точке максимума имеет место равенство скоростей раскисления и насыщения кислородом. В дальнейшем переход кислорода в металл превалирует над его удалением оттуда. Поэтому для каждого типа печей должно быть установлено оптимальное время обработки металла газом с целью достижения необходимой степени раскисления. На печи емкостью 20 кг максимальное раскисление достигалось через 15—25 мин.
На рис. 18 показано, как влияет на раскисление при обдувке расстояние от конца фурмы до зеркала металла. Удаление фурмы Q1X зеркала ванны уменьшает раскисление металла. Так, если j< 30 мин обдувки при расстоянии 80 мм содержание кислорода составило 0,02%, то при подъеме фурмы на высоту 150 мм содержание кислорода при тех же параметрах обдувки в этот момент времени равнялось 0,033%. Если в первом случае достигали степени раскисления 53%, то во втором — лишь 17,5%.
При удалении конца фурмы от зеркала ванны большая часть газа не достигает ее поверхности и откачивается насосами. При низком положении фурмы молекулы газа ударяются о поверхность
ванны и протекают процессы разложения углеводородов и раскисления металла.
Влияние температуры металла на степень его раскисления при обдувке пропаном представлено на рис. 19. Результаты опытов показывают, что понижение температуры на 100° С повышает степень раскисления, что объясняется увеличением раскислительной способности углерода, отмеченной ранее. Следует указать, что повышение температуры обработки металла газом приводит к более сильному разрушению футеровки. Поэтому для достижения низких содержаний кислорода при обдувке металла газом целесообразно проводить этот процесс при более низкой температуре.
При обдувке металла пропаном происходит науглероживание ванны. Чем выше температура, тем заметнее это происходит. И хотя в работе [36] было показано, что критической температурой, с которой начинается науглероживание железа при продувке, является 1600° С, нами было обнаружено, что уже при 1500° С и скорости подачи газа 7 л/мин к 22 мин обдувки содержание углерода в расплаве повысилось с 0,01 до 0,04%, в то время как при 1600° С к тому же моменту времени содержание углерода возросло до 0,08%. Активное науглероживание связано с наличием хромав металле, который сильно понижает активность углерода.
На изменение содержания углерода влияет скорость подачи газа и расположение фурмы. Чем больше скорость подачи газа и чем ближе фурма расположена к металлу, тем сильнее идет науглероживание (табл. 5).
В зависимости от содержания углерода в сплаве, который подвергается обработке углеводородсодержащим газом, необходимо подбирать такой режим обработки, при котором содержание углерода изменялось бы в необходимых пределах.
Обдувку пропаном, метаном или другим углеводородсодержа-щим газом можно применять и как метод науглероживания металла. Его преимущество перед науглероживанием с помощью графита, чугуна или углеродистого феррохрома состоит в том, что газом в металл не вносится никаких посторонних элементов, и можно точно регулировать содержание углерода в металле.
Обдувка пропаном может быть использована и для обработки жидкого металла при выплавке пленообразующих сплавов. Для устранения плены с поверхности жидкой ванны жаропрочных сплавов приходится повышать температуру металла, что в вакуумной индукционной печи обязательно ведет к повышению взаимодействия металла с футеровкой.
В случае использования природного газа или пропана плена может быть удалена при относительно низкой температуре металла без перегрева ванны.
Продувка металла пропаном сверху -v- :
Продувку металла пропаном производили в печи емкостью 50 кг.
На рис. 20 представлено влияние скорости подачи газа на степень раскисления металла при продувке сплава железа с 18% Cr и 12%
Ni. Увеличение скорости подачи газа благоприятно сказывается на раскисление металла. Так, например, при продувке металла со скоростью 10 л/мин в течение 45 мин содержание кислорода снижается с 0,018 до 0,001 %. При продувке со скоростью подачи газа 3 л/мин было получено содержание кислорода 0,008%.
Науглероживание при продувке значительно меньше, чем при обдувке. Так, при обработке нержавеющей стали пропаном при 1550—15800 C в течение 44 мин содержание углерода возросло с 0,012 до 0,044%. При скорости подачи газа 3 л/мин и менее науглероживание полностью отсутствует. Это позволило получить в стали 000Х18Н12, выплавленной с продувкой, содержание углерода 0,005%.
Отсутствие науглероживания металла при продувке по сравнению с обдувкой объясняется следующим образом. При обдувке струя пропана ударяется о поверхность жидкого металла, пропан разлагается и графит растворяется в металле. При продувке разложение пропана происходит частично уже в теле пористой насадки, погруженной в металл и нагретой до температуры >>900° С, где часть углерода осаживается в ее порах. Анализ показал, что после проведения опытных плавок материал фурмы содержал -1% С.
Необходимо учитывать так же и то, что при продувке мелкораспыленным газом поверхность взаимодействия жидкого металла с раскисляющими агентами значительно больше, чем в случае обдувки. В связи с этим меньшая часть углерода растворяется в металле и науглероживает его, большая часть углерода взаимодействует с кислородом и удаляется в виде СО. Сравнение эффективности обдувки и продувки по раскислению металла показывает, что при одинаковой скорости подачи газа продувка обеспечивает значительно более высокие степени удаления кислорода, чем обдувка. Так, при обдувке со скоростью 5 л/мин максимальная степень раскисления составляла 32%, при 10 л/мин 68%, а при продувке соответственно 67 и 93%.
www.pro-vacuum.ru
Газы в металлическом расплаве в период плавления
Газы (водород и азот), растворившиеся в стали во время плавки и разливки стали, выделяясь из нее вследствие понижения растворимости в процессе кристаллизации слитков и при их охлаждении, вызывают появление ряда специфических дефектов и явлений в готовой стали и деталях, изготовленных из нее (флокены, старение, снижение ударной вязкости и т.д.). Поэтому в подавляющем большинстве случаев газы считаются вредными примесями в сталях, и при разработке технологии производства стали уделяется большое внимание борьбе за получение металла с низким содержанием газов. Исключение составляет группа сталей (преимущественно коррозионностойких), в которых азот является легирующим элементом и применяется для повышения прочностных свойств, коррозионной стойкости, стабилизации γ -фазы аустенитных сталей.
Растворимость газов в железе и его сплавах, зависимость ее от различных технологических факторов, способы борьбы с газами подробно изучены и описаны в специальной литературе.
Источниками поступления газов в металл при электроплавке являются атмосфера печи, содержащая азот, водород и пары воды, шихтовые материалы, используемые во время плавки, а также атмосфера, окружающая струю металла при выпуске и разливке плавки. Довольно большое количество газов вносят в металл шихтовые материалы. Содержание водорода в нелегированном ломе 0,0002…0,0008 %, азота — 0,003…0,008 %. Ржавый лом содержит больше водорода, в поверхностном слое такого лома — до 0,15 % водорода. Чугун чушковый содержит 0,0010…0,0025 % водорода и 0,004…0,006 % азота. Кроме того, шихтовые материалы (особенно известь) вносят в рабочее пространство печи содержащуюся в них влагу (поэтому в плавке желательно использовать свежеобожженную известь).
Газы, содержащиеся в металлических компонентах шихты, при плавлении остаются в расплавленном металле, борьба с ними на стадии плавления практически невозможна. Газы, содержащиеся в шлакообразующих компонентах в виде влаги, частично испаряются и переходят в атмосферу печи, а большей частью растворяются в шлаке и из него могут перейти в расплав. Газовая фаза, находящаяся в рабочем пространстве печи, служит постоянным поставщиком газов для металлического расплава. Задачи электрометаллургов в период плавления — по возможности уменьшить растворимость газов в шлаковой фазе и газопроницаемость шлака и ограничить поступление газов из атмосферы печи в металл.
Известно, что азот и водород не могут растворяться в металле в виде молекул N2 и Н2. Растворению должно предшествовать разложение этих молекул на атомы, требующее больших затрат энергии и высокой температуры. К сожалению, в дуговых электропечах в зоне мощных высокотемпературных электрических дуг условия для разложения молекул газов идеальны и постоянно существует поток газов, направленный в металл. Если металл не покрыт слоем шлака, то атомы (или ионы) газов довольно легко переходят границу раздела металл — печная атмосфера и растворяются в металлическом расплаве. В период плавления у электросталеплавильщиков имеется только один способ воспрепятствовать заметному увеличению содержания газов в металле — быстро навести в печи слой шлака оптимального состава и толщины, препятствующий или замедляющий процесс поступления газов в металл. Растворимость газов в основных шлаках зависит от окисленности шлака, в сильноокисленных шлаках она составляет 0,0010…0,0015 %, в раскисленных основных шлаках она в 2…3 раза выше. Понижение основности шлаков уменьшает растворимость в них газов. Так как равновесное распределение газов между шлаком и металлом в печи не достигается, большое значение имеет газопроницаемость шлаков. Окисленные шлаки имеют газопроницаемость меньшую, чем раскисленные. Газопроницаемость основных шлаков выше, чем у шлаков пониженной основности. Поэтому в период плавления для защиты металла от поступающих в него из атмосферы рабочего пространства газов надо было бы иметь окисленные шлаки пониженной основности. Но такие шлаки не эффективны для проведения быстрой и глубокой дефосфорации металла. В связи с этим в период плавления в печи обычно наводят окисленные шлаки с основностью около 2. Такие шлаки позволяют более или менее надежно защищать металл от проникновения в него газов. Чем меньше длительность плавки, тем меньше газов поступит в плавящийся металл. В сверхмощных дуговых печах раннее шлакообразование в период плавления и быстрое расплавление шихты способствуют меньшему поступлению газов в металл. В старых маломощных печах в конце плавления содержание водорода в металле было на уровне 0,0005…0,0006 %, азота — 0,005…0,008 %. При плавке в сверхмощной печи на такой же шихте содержание водорода в металле в конце плавления 0,0003…0,0004 %, азота — 0,004…0,005 %.
metallurgy.zp.ua
Определение газов в металлах - Справочник химика 21
Анализ газов и определение газов в металлах [c.430]
Третье направление — установление зависимости свойств твердых фаз от их состава и структуры. Исследование корреляции между составом и строением твердых тел, с одной стороны, и их свойствами — с другой, осуществляется путем использования комплекса физических и химических методов определения газов в металлах. При этом, наряду с задачей определения валового содержания того или иного газообразующего элемента, возникает и задача их раздельного определения в разных формах нахождения. Химическая форма и место локализации в металле газовой примеси могут быть различны. Газ может находиться в кристаллической решетке металла в виде раствора внедрения или замещения (в атомном или ионном состоянии) может быть связан в химические соединения (гидриды, нитриды, оксиды и т.д.) как с основным элементом исследуемого материала, так и с различными случайными примесями или легирующими добавками может быть сорбирован на поверхностях металла (как наружных, так и внутренних) в виде атомов, молекул или химических соединений может быть зажат под большим давлением в пузырьковых дефектах внутри металла в состоянии молекулярного газа может находиться в составе случайных загрязнений поверхности металла, возникающих в результате небрежного их хранения (влага, тонкие пленки нефтепродуктов и пр.). Совокупность методов определения газов в металлах может быть представлена несколькими основными группами. [c.931]
Определение газов в металлах. При определении газов в металлах спектрально-изотопным методом применение ПК в качестве источника высокотемпературного нагрева образца для изотопного уравновешивания и источника возбуждения спектра имеет ряд преимуществ [247, 250, 887] 1) упрощается аппаратура 2) изотопный обмен осуществляется более интенсивно 3) становится возможным наблюдение за пределом уравновешивания изотопов 4) локальный нагрев образца обеспечивает значительное уменьшение поправки на холостой опыт 5) возможность измерения концентрации изотопов до и после уравновешивания исключает влияние разброса поправки холостого опыта точность анализа при этом определяется ошибкой измерения разности относительных концентраций изотопов. Это приводит к понижению предела обнаружения газов в металлах [249]. [c.201]
И. Б. Боровский, С. А. Скотников. Аппаратура для спектрального определения газов в металлах. Изд. филиала ВИНИТИ (1958) С. А. Скотников. Известия АН СССР, сер. физич., 15, № 4 (1951). [c.55]
Спектрометрический метод вакуумной искры (разд. 3.2.6) является многообещающим для определения газов в металлах. Дальнейшее совершенствование этого метода показало, что он может удовлетворить требованиям, касающимся экспрессности и точности. Аналитические методы, основанные на вакуумной экстракции, восстановительном плавлении с газом-носителем или активационном анализе, в настоящее время должны рассматриваться как наиболее подходящие для определения кислорода в металлах. Для определения азота и водорода, а также кислорода одновременно с азотом и водородом применение подходящих методик эмиссионного спектрального анализа кажется перспективным. [c.180]
Определение газов в металлах методом изотопного разбавления в разрядной трубке с полым катодом [14 [c.181]
В настоящее время при помощи масс-спектрального анализа проводятся определения газов в металлах. Он используется для определения возраста минералов, горных пород, лунного грунта. Чувствительность метода достигает 10 —10 г. [c.260]
Спектрально-изотопный метод определения газов в металлах с использованием дуги постоянного тока. [c.273]
Оиределенные достижения имеются и в отношении разработки теоретических основ определения газов в металлах. Здесь необходимо отметить работу Сломана, Харвея и Кубашевского, а также Ю. А. Клячко и его сотрудников по исследованию методов термодинамики для оценки условий проведения анализа. [c.3]
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ В МЕТАЛЛАХ МЕТОДОМ ВАКУУМ-ПЛАВЛЕНИЯ [c.10]
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ В МЕТАЛЛАХ ПО ГРУППАМ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ [c.82]
Слабое развитие имеют методы радиоактивационного анализа. Имеются лишь единичные работы по определению кислорода этим методом с очень низкой чувствительностью. Между тем другие примеси радиоактивационными методами определяются в количествах 10" —10" %. Очевидно, при повышении чувствительности определения газов в металлах развитие радио-активационных методов может иметь большое значение. [c.83]
Химические методы определения газов в металлах в большинстве случаев применяются, когда не существует других методов анализа. К недостаткам этих методов относятся необходимость чистых химических реактивов,получение которых является очень длительным процессом, большая продолжительность самого анализа, дополнительные ошибки, как следствие присутствия мешающих элементов. В прилагаемой таблице отмечено, к [c.83]
Рассмотрим возможность определения газов в металлах (и некоторых металлоидах) по группам периодической системы определения газов в щелочных металлах применяются методы вакуум-плавления и химические методы. До последнего времени считалось, что метод вакуум-плавления не может быть применен для определения газов в щелочных металлах из-за возможного поглощения выделяющихся газов адсорбционно-активным налетом и трудности восстановления их окислов. Однако в результате работы сотрудников газовой группы ГЕОХИ [1] был разработан ряд методов онределения газов в щелочных металлах. Для этих металлов метод вакуум-плавления несколько видоизменен. Анализ проводится таким образом, что вначале отгоняется металл, а затем, при температуре восстановления окислов металла углеродом, выделяется окись углерода. Этот прием позволяет избавиться от поглощения окиси углерода испаряющимся металлом, так как предварительные опыты показали, что окись углерода не поглощается сплошной пленкой щелочного металла и сильно поглощается тонко-дисперсным испаряющимся металлом. Поэтому процессы испарения металла и выделения окиси углерода должны быть разделены. Определение кислорода в щелочных металлах методом ртутной экстракции [2, 3] основано на образовании амальгамы металла при отсутствии взаимодействия окиси со ртутью. Остающаяся после удаления ртутной амальгамы окись металла растворяется в воде и по количеству металла в растворе определяется количество кислорода. [c.84]
Определение газов в бериллии проводится методом вакуум-плавления с платиновой ванной [1, 5, 6]. Метод вакуум-плавления с платиновой ванной применяется для определения газов в алюминии [7], иттрии [1] и предполагается пригодным для скандия. Рабочая температура равна 1800°, время экстракции около 10 мин. Кислород в алюминии может также определяться при плавлении образца в платиновой ванне в токе аргона [7], который переносит образующуюся окись углерода в аналитическую часть прибора. Определение газов в металлах методом плавления без высокого вакуума представляет интерес особенно для легколетучих реакционноспособных металлов, так как в атмосфере какого-нибудь газа летучесть металла сильно понижается. [c.85]
МЕТОД ВАКУУМ-ПЛАВЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАТИНОВОЙ ВАННЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ В МЕТАЛЛАХ [c.109]
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОВ В МЕТАЛЛАХ МЕТОДОМ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ [c.215]
Крупнейшим исследовательским учреждением отрасли является ЦНИИчермет им. И. П. Бардина институт является головным и по аналитическому контролю. Эти работы направляет и координирует отдел центральных лабораторий, которым руководил H.H. Тимошенко. В отделе имеются лаборатории химических методов анализа (В. Г. Соломатин), спектральная лаборатория (В. П. Замараев), а также лаборатории, занимаюшиеся определением газов в металлах, фазовым анализом. При институте работают постоянно действующие комиссии по отдельным направлениям анализа объектов черной металлургии. [c.147]
Угольную дугу в атмосфере аргона при испарении пробы из канала электрода использовали для определения примесей ряда элементов (10" —10- %) в закиси-окиси урана [1190], в полупроводниковых Материалах- кремнии [1449] и карбиде кремния [115] (предотвращалось образование молекул 510, дающих интенсивный фон), в кварце высокой чистоты [1431], для обнаружения трудновозбудимых элементов в двуокиси германия [957]. Малые абсолютные содержания многих элементов (10 —10 г) определяли при анализе сухих остатков растворов, помещенных на торцевые поверхности угольных (графитовых) электродов дуги Ьеременного тока [967] и сильноточной импульсной дуги постоянного тока [1428]. В аргоновой атмосфере проводили дуговой анализ растворов, вводимых в разряд с помощью фульгуратора [1317], определение газов в металлах и сплавах в униполярной дуге 773], а также примесей трудновозбудимых элементов Аз, Сд, 2п ( О —Ю %) в окислах никел и кобальта С помощью глобульной дуги [890]. - [c.171]
Оценка материалов, присланных промышленными лабораториями, весьма отчетливо показала, что подавляющее большинство определений выполняется с помощью высоковольтной кон-денсироваиной искры и активизированной дуги переменного тока. Исключение составляют главным образом специальные случаи определение газов в металлах, анализ сварных швов и т. п. Для определения же состава массовых объектов такие источники, как низковольтная искра, искра малой мощности (так называемая высокочастотная искра), импульсный разряд и др., распространения по тем или иным причинам не получили. Поэтому и.меющиеся в литературе методики, основанные на применении подобных источников, в данной книге почти е приведены. Конечно, это не должно рассматриваться как отрицательная оценка возлможностей, открывающихся при использовании указанных способов возбуждения спектра. [c.7]
Масс-спектрометрический метод применяют для анализа твердых, жидких и газообразных проб. Значительное распространение он получил в органической химии для анализа многих классов соединений, в нефтехимии, где масс-спектрометрическим методом анализируют сложные многокомпонентные смеси углеводородов, в технологии неорганических веществ и других областях химической промышленности. Небольшой объем газа, требующийся для анализа, возможность определения всех компонентов смеси без разделения и другие достоинства масс-спектрометрии позволили успешно использовать ее для определения газов в металлах (после вакуумного плавления). Метод применим для анализа металлов, полупроводников и других неорганических и органических веществ. Он позволяет определять примеси на поверхности и по всему объему пробы. Большие перспективы открывает метод, сочетающий хроматографическое разделение и масс-спектрометриче-ское определение полученных продуктов. [c.282]
Понимание проблемы состояния газов в металлах необходимо для выбора методов их определения, способов отбора проб и подготовки последних, а также для оценки газосодержания и точности аналитических результатов. Определение газов в металлах — это определение составляющих, которые при первоначальном взаимодействии с металлом находятся в газообразном состоянии, либо выделяются из металла в этом состоянии. Поэтому обычно под газами в металлах подразумеваются находящиеся в них кислород, азот и водород. Кроме того, к таким газам могут быть отнесены вода, углекислый газ, окись углерода, низшие углеводороды, инертные газыи другие, а также, в зависимости от технологии изготовления металла, сера (из ЗОз или НгЗ), углерод (из углеродсодержащих газов) и т. д. Образец для определения газов в большинстве случаев является куском твердого металла. В тех случаях, когда определение газов производится непосредственно из жидкого металла, конечным состоянием пробы также яв.ляется твердая фаза [1]. Поскольку в настоящее время теория жидкого состояния вообще еще очень мало разработана (в особенности для металлов), то и состояние газов изучается пока главным образом в твердых металлах. [c.5]
С точки зрения определения газов в металлах рентгено-фазовып анализ представляет интерес, так как этим методом можно определять содержание входящих в кристаллическую решетку водорода, кислорода и азота, в то время как другие методы позволяют установить лишь общее содержание этих газов. [c.122]
В аппаратах для анализа газов в металлах в настоя тцее время применяются индукционные печи и печи сопротивления с графитовыми нагревателями. В печах сопротивления обычно имеется большое количество графитовых деталей, что приводит к значительному газоотделению при нагреве, и холостая поправка при 1650° достигает —0,1 мл за 15 мин. Между тем современные конструкции индукционных печей позволяют получать холостые поправки до 0,01 мл за 15 мин. Однако учитывая тот факт, что печп сопротивления не требуют дорогостоящего оборудования и позволяют применять тигли больших размеров, чем в печах с индукционным нагревом, в ряде случаен они могут быть использованы для определения газов в металлах методом вакуудг-плавления. Это возможно в тех [c.255]
Система откачки и сбора экстрагируемых газов, применяемых в приборах для определения газов в металлах, обычно состоит из форвакуумного насоса, служаш его для получения предварительного разрежения 1 10" —1 -10 торр и нескольких высокова1куумных насосов. Для получения в приборе высокого вакуума, может использоваться любой парортутный или паромасляный высоковакуумный насос. [c.260]
chem21.info
Выделение газообразного водорода на поверхности металла
Выделение газообразного водорода на поверхности металла [c.139]
При получении полимерного осадка в режиме постоянного тока толщина покрытия не только повышает потенциал электрода и напряжение на ванне [71], но и приводит в некоторых случаях к ухудшению качества покрытия из-за протекания побочных электрохимических процессов. Так, после образования полимерного осадка в системе, содержащей мономер-метилме-такрилат и растворитель-диметилформамид [87], начинается выделение газообразного водорода, который внедряется между пленкой и поверхностью металла. Выделение водорода связано с недостаточной очисткой диметилформамида от следов воды. В этот период процесса часть тока расходуется на образование водорода, и рост массы полимерного осадка замедляется. [c.51]
Причина медленного выделения водорода при действии раствора на чистый цинк. Несмотря на высокое значение э. д. с. в упомянутой выше цепи, серная или соляная кислота, по меньшей мере вначале, действует на цинк обычно медленно. Соединение на металлической поверхности водородных ионов и электронов, которые в свою очередь соединяются попарно, образуя молекулярный газообразный водород, происходит менее гладко, чем это можно было бы ожидать. Препятствия возникают, возможно, потому, что ион водорода не является просто водородным атомом, лишенным своего электрона (Н ), а находится в тесной связи с молекулой воды [его формулу часто пишут так (НзО) ]. Таким образом катодная реакция это не просто соединение с электроном, а влечет за собой также и отделение воды. На поверхности платины, покрытой платиновой чернью, газообразный водород выделяется, как только лотенциал становится заметно более отрицательным, чем значение его, соответствующее состоянию равновесия, указанное в табл. 25. Однако на всяком другом металле необходимо еще более понизить потенциал, чтобы получить даже медленное выделение водорода 1. Перенапряжение, [c.336]
Выделение газообразного водорода при электроосаждении металлов оказьшает существенное влияние на процесс образования гальванического покрытия. В случае относительно устойчивого прилипания водородных пузырьков к катодной поверхности [c.363]
Под действием электрического тока ионы Н+ и ОН перемещаются к соответствующим электродам. Следует, однако, указать, что ионы водорода разряжаются только при электролизе водных растворов солей очень активных металлов, расположенных в ряду напряжений до алюминия включительно. Объясняется это тем, что процесс разрядки ионов Н+ осложняется адсорбцией атомов, и молекул водорода на поверхности электродов. Для того чтобы десорбировать водород и получить его в газообразном состоянии, необходимо приложить избыточную э. д. с. Увеличение э. д. с. приводит к тому, что на катоде происходит выделение металла, стоящего в ряду напряжений левее водорода. [c.211]
Перенапряжение для катодных реакций, сопровождающихся выделением металлов, обычно близко к нулю. Исключениями являются железо (Д к = 0,24 В), никель (Д к = 0,23 В). При выделении на катоде водорода перенапряжения могут достигать значительных величин. При этом перенапряжение зависит от материала электродов, состояния их поверхности, плотности тока и целого ряда других факторов, которые трудно учесть. Водородное перенапряжение позволяет электрохимически выделять на катоде более активные металлы (имеющие более отрицательный по сравнению с водородом стандартный электродный потенциал), такие, как Мп, 2п, Ре, N1, 5п, РЬ. Например, при электролизе кислых растворов солей цинка на цинковом катоде должен был бы выделяться водород, но величина водородного перенапряжения на цинке порядка 0,7 В, что близко к стандартному электродному потенциалу цинка (—0,76 В), для которого перенапряжение практически равно нулю. Это приводит к совместному выделению на катоде водорода и цинка. Поскольку анодные процессы в электролизерах с инертным анодом сопровождаются обычно выделением газообразных продуктов, то для этих процессов также характерны явления перенапряжения, достигающие иногда значительной величины. [c.298]
Один тип перенапряжения связан с выделением газообразных продуктов такое перенапряжение может иметь довольно высокие значения. Оно в значительной степени зависит от природы поверхности металла и плотности тока на электроде, на котором выделяется газообразный продукт. На рис. 13.7а показано влияние этих факторов на перенапряжение, наблюдаемое при выделении водорода. В том случае, когда продуктом электролиза является металл, перенапряжение на катоде обычно очень мало. [c.423]
Описанная выше форма химического воздействия электролитов на металлы носит название коррозии с выделением водорода так как газообразный водород действительно выделяется на более благородных участках системы. Этот тип коррозии имеет место в случае сочетания двух металлов, причем более благородный должен обладать более низким перенапряжением. Нет необходимости в том, чтобы оба металла присутствовали в форме массивных образцов. Например, прибавление к кислому раствору небольшого количества сернокислой меди значительно ускоряет растворение цинка. Медь, вытесненная цинком из раствора, осаждается на различных участках его поверхности, причем возникает большое количество местных короткозамкнутых элементов. На практике часто имеет место другой случай, заключаюш,ийся в том, что исходный металл включает в себя в качестве отдельной фазы частицы более благородного проводящего материала последний не обязательно должен быть металлом, а может быть сульфидом или окисью с низким перенапряжением водорода. [c.663]
По-видимому, существует несколько механизмов выделения водорода сольватированного протона НзО или НОН в виде газообразного водорода после перехода электрона через поверхность раздела металл —жидкость. Большой заслугой Фрумкина и особенно Хориути является установление отдельных стадий этого сложного механизма разряда и выявление этими учеными медленной или определяющей скорость стадии в различных случаях. Обнаруженные три механизма были названы соответственно медленным каталитическим и электрохимическим разрядом. [c.180]
Химическое травление обычно сопровождается обильным выделением на поверхности изделия газообразного водорода и диффузией газа в верхние слои металла. Вследствие наводороживания металл становится хрупким и ломким. Кроме того, обильное выделение водорода приводит к образованию на поверхности металла так называемых травильных пузырей . [c.154]
Скорость этого процесса мала во всех случаях, за исключением растворов с высокой активностью Н (кислот). Скорость разряда ионов водорода с образованием газообразного водорода при любом данном pH зависит от каталитических свойств поверхности катода. Это свойство в свою очередь определяется разностью потенциалов катода, на котором разряжаются ионы водорода, и равновесным потенциалом водородного электрода в том же самом растворе. Эту разность потенциалов в вольтах называют перенапряжением водорода. Чем выше перенапряжение водорода, тем медленнее происходит реакция (2) и тем медленнее происходит соответствующая анодная реакция (1), которая не может протекать быстрее, чем более медленная катодная реакция. Следовательно, скорость коррозии железа и стали в деаэрированной воде или в кислотах зависит от природы катализаторов, пригодных для осуществления реакции выделения водорода, Бонгоффер [1] показал, что величины каталитической активности различных металлов в отношении рекомбинации атомов газообразного водорода [c.429]
При электрохимическом получении окислителей и веществ, богатых кислородом, на аноде обычно происходят одновременно процессы анодного окисления и выделения газообразного кислорода. Эти процессы протекают при более высоком анодном потенциале по сравнению с потенциалом разряда галогена или кислорода в качестве анодного материала применяют только платину или ее сплавы с некоторыми металлами платиновой группы. Поэтому при получении перекиси водорода, хлорной кислоты и перхлоратов использовались и используются аноды с активно работающей поверхностью только из металлов платиновой группы. [c.20]
Практически под перенапряжением понимается разность между фактической и теоретической величинами напряжения. В случае разряда на электродах ионов металлов перенапряжение относительно невелико, при выделении же на электроде газообразных веществ перенапряжение более значительно и является переменной величиной, зависящей от ряда условий . материала электрода и характера его поверхности, плотности тока, температуры электролита, продолжительности процесса электролиза. Так, перенапряжение выделения водорода на гладкой платине 0,0063 в, на никеле 0,087 в, на ртути 0,860 в. [c.312]
В случае разряда на электродах ионов металлов перенапряжение невелико в случае же выделения на электродах газообразных веществ — водорода, кислорода и т. п.—перенапряжение значительно больше. Величина перенапряжения сильно изменяется в зависимости от условий электролиза, материала электрода и характера его поверхности, температуры, времени, плотности тока, природы электролита и примесей в нем. Наибольшее перенапряжение наблюдается на цинке, свинце и особенно на ртути. [c.125]
Разложение амальгамы надо рассматривать как электрохимический процесс, при котором на аиоде происходит ионизация натрия Na = Na + е , а на катоде — разряд молеку.т воды с выделением газообразного водорода HjO + е" = ОН" -f /оН,. Процесс ионизации натрия проходит без перенапряжения, н скорость его мо/кет ограничиваться то.тько подводом щелочного металла к аподноработа-ющей поверхности амальгамы. Процесс выделения водорода на ртути и амальгаме щелочного металла протекает с высоким перенапряжением. Поэтому скорость разложения амальгамы натрия чистой водой очень низкая [70—76]. Чтобы ускорить процесс разложения щелочных амальгам, необходимо снизить перенапряжение выде.ления водорода в этом процессе. Это достигается обычно при [c.245]
В некоторых случаях корроз(ии металлов в электролитах на катодных участках происходит разряд ионов водорода и процесс сопровождается выделением газообразного водорода (см. стр. 81). Количество выделившегося водорода, являющееся в данном случае мерой скорости коррозии, зависит от суммарного тока, возиикшего, в корроэиониой системе. Если предположить, что токи, протекающие через микроэлементы, приблизительно равны между собой, то объсм выделившегося водорода будет пропор ционален количеству микропар, имеющихся на поверхности металла, т. е. его неоднородности. [c.95]
Семейство лантана. Это впегрупповые элементы. Лучше всего изучены свойства лантана (Га). Он представляет собой белый металл. Плотность 6,2. Химически довольно активен медленно разлагает воду с выделением газообразного водорода, легко растворяется в кислотах, образуя соли. Практическое применение находит оксид лантана Га. Од (приготовление глазурей и оптических стекол). Далее технически важным является церий (Се). Это светло-серый (подобно железу) тягучий металл, плотность 6,8. При обработке шероховатой поверхностью (например, напильником) дает обильные, ярко сгорающие искры. В связи с этим церий в сплаве с лантаном и железом применяют в зажигалках. [c.411]
Однако, если металл недостаточно чист и процесс коррозии ведет к обнажению или к обратному осаждению некоторых благородных нримесей, которые образуют точки, способствующие выделению газообразного водорода, то скорость коррозии будет увеличиваться и, если ход коррозии контролируется только выделением водорода, то возросшая скорость коррозии будет в течение некоторого времени пропорциональна количеству благородного металла на поверхности. Тамман и Нейберт полагают, что количество эффективного благородного металла увеличивается пропорционально времени, так что [c.359]
Одно из принциниальных различий между этими двумя механизмами коррозии металлов заключается в том, что при электрохимической коррозии одновременно происходят два процесса окислительный (растворение металла на одном участке) и восстановительный (выделение катиона из раствора, восстановление кислорода и других окислителей на другом участке металла). Например, в результате растнорения цинка в серной кислоте образуются ионы цинка и выделяется газообразный водород при действии воды железо переходит в окисное или гидроокис-ное состояние и восстанавливается кислород с образованием гидроксильных ПОПОВ. При химической коррозии разрушение металлической пoвeJЗXнo ти осуществляется без разделения на отдельные стадии и, кроме того, продукты коррозии образуются непосредственно на тех участках поверхности металла, где происходит его разрушение. [c.6]
Соляная кислота растворяет не только окалину, но и металл. Рабочая температура ванны не должна превышать 40° С, поскольку при этом уже высвобождается газообразный хлористый водород. Концентрация соляной кислоты составляет 5—15%. Содержаиие железа не должно превышать 80 г на 1 л ванны травления. Растворимость стали возрастает с повышением содержания углерода в стали. При травлении в соляной кислоте образуется очень мало осадка по сравнению с количеством осадка при травлении в серной кислоте. Перетравли-вания можно избежать, добавляя ингибиторы. Преимущества способа высокая скорость травления при нормальной температуре и лучший вид поверхности травленного материала. Недостатки высокие расходы на хранение и повышенные требования к гигиене труда, обусловленные выделением газообразного хлористого водорода. При этом регенерация ванны с соляной кислотой выгоднее, так как позволяет получать в отходах окислы железа с лучшим химическим составом, чем в ванне с серной кислотой. [c.72]
Палладий Pd (см. также табл. 43) выделен в свободном виде в 1803 р, (Волластон, Англия). В земной коре находится как спутник платипы и волота. Представляет собой серебристо-белый с сильным блеском металл. Хорошо подвергается ковке. Несколько более твердый и тягучий, чем платина. Палладий легко поглощает (поверхностью и объемом) газообразный водород, который в палладии переходит в атомное состояние. Этим обусловлены каталитические свойства металла водород Hj легко регенерируется при нагревании, а налладий становится хрупким и пористым. На воздухе устойчив, переводится в раствор только кониентрированной азотной кислотой с образованием нитрата палладия(И). Палладий применяют как катализатор гидрирования, компонент серебряных зубопротезных сплавов. [c.438]
Уменьшение степени чистоты механической обработки по-вер.хности входной стороны мембраны при насыщении ее электролитическим водородом приводит к уменьшению диффузии водорода в металл, а уменьшение степени чистоты обработки выходной (диффузионной) стороны вызывает увеличение диффузии водорода через мембрану. Первоначально это было установлено для газообразного атомарного водорода [233], но, по мнению Дж. Фаста, вывод применим и к случаю электродиффузии водорода, поскольку все факторы, повышающие активность входной поверхности металла в катализировании процесса 2Н- Нг, уменьшают концентрацию водородных атомов на поверхности и тем самым уменьшают диффузию водорода в металл. Повышение активности выходной поверхности мембраны должно способствовать удалению продиффундировавшего через ее толщу водорода. Действительно, X. Баукло и Г. Циммерман [177] установили, что при электролитическом выделении водорода на полированной поверхности в глубь металла проникает большее количество водорода, чем при выделении [c.74]
AroMapHbm водород, получающийся в результате реакции, восстанавливает окислы металла на катоде, а газообразный водород в результате бурного выделения его м еханически отрывает окислы от поверхности изделия. Таким образом, при катодном травлении исключается опасность перетравливания поверхности изделия, как это зачастую происходит при анодном травлении. Применение катодного травления ограничено рядом чрезвычайно существенных недостатков наводороживание поверхностных слоев 1металла, что особенно недопустимо для тонкостенных или закаленных стальных изделий, трудность достижения желаемого эффекта при травлении изделий сложной формы, особенно если окалина мало пориста и неоднородна. [c.165]
При истинно равновесном потенциале должно быть не только равновесие между металлом и его ионами в растворе, но также и между атомами водорода (на или в металле) и ионами водорода в растворе. Металл будет замещать водород в растворе до тех пор, пока не образуется достаточное количество атомного водорода, чтобы нa iyпилo равновесие Н1 Н - -е при том же самом потенциале, как и равновесие между металлом и его ионами. Для более благородных металлов концентрация атомного водорода, необходимая для наступления равновесия приданном потенциале,имеет очень малую величину и в данном случае выделение заметных количеств (молекулярного) газообразного водорода не имеет места. Концентрация ионов металла будет определять значение потенциала, а величина концентрации атомного водорода будет ему соответствовать. Однако для белее основных металлов, которые могут выделять водород в виде газа даже из нейтральных растворов, справедливо обратное. Теперь концентрация водорода никогда не может превысить ту величину, при которой газ начинает бурно выделяться, и потенциал может стать не зависимым от начальной концентрации ионов металла в растворе потому, что сам металл, переходящий в раствор, делает скоро концентрацию ионов металла вблизи поверхности значительно выше. [c.335]
Уксусная, ортофосфорная или хлорная кислота (НСЮ4) вводится в полирующий раствор для образования вязкой пленки на полируемых деталях. Хромовая кислота или ее соли, хлористый или фтористый водород, этиловый спирт, глицерин, лимонная кислота, а также производные акридина и поверхностно-актив-ных веществ вводятся в полирующие растворы для придания блеска поверхности деталей. Эти вещества образуют на поверхности детали пассивирующие пленки, предохраняющие ее от разъедания и слабой коррозии. Кроме того, хромовая кислота замедляет скорость растворения металла и процесс выделения газообразных окислов. [c.112]
Однако следует помнить, что, в отличие от серы, водород, азот, кислород, углерод образуют в металлических системах растворы внедрения. Газы могут находиться в металлах не только в виде твердых растворов внедрения, но и в ввде избыточных фаз (как конденсированных, так и газообразных), скоплений вокруг дислокащш, сорбционных слоев на внутренних поверхностях. В реальном металле переход примеси из газовой фазы через поверхность в конденсированную фазу может быть представлен несколькими последовательными стадиями адсорбция, диссоциация, образование поверхностного раствора, диффузия, растворение, распределение примеси между твердым раствором и дефектами структур, зарождение и выделение избыточных фаз. На различных стадиях получения и технической эксплуатации металлов имеет место перераспределение газообразующих элементов между различными формами их нахождения. [c.930]
Однако следует указать, что на катоде в водной среде происходит выделение пузырьков водорода. Скорость и размер выделяющихся пузырьков водорода зависят от типа металла. Пузырьки водорода, как правило, активируют поверхность металла и влияют на пористост электроосажденного осадка. Если пузьфьки водорода, образующиеся в начальный период формирования осадка, велики, в осадке образуются крупные поры. Особенно большая пористость осадка наблюдается при катодном осаждении водных дисперсий полимеров. При катодном осаждении органодисперсий полимеров газообразные продукты выделяются на катоде лишь в случае использования в качестве среды органических соединений, восстанавливающихся с выделением газов (метан, бутан, октан). При использовании в среде высококипящих спиртов выделения газообразных продуктов не происходит. Для снижения активности металла и уменьшения пористости покрытия следует внимательно поддерживать электрические параметры процесса, а также тщательно выдерживать температурные режимы термообработки покрытия. Режимы термообработки покрытия также зависят от типа подложки. [c.33]
В процессе анодирования алюминиевых сплавов в хромовой кислоте на катоде и аноде идет разряд ионов и выделение газа. На катоде разряжаются ионы водорода и последний свободно выделяется в газообразной форме. На аноде же идет разряд ионов гидроксила, причем большая часть образовавшегося кислорода, проникая через пленку, образует у поверхности раздела металл/пленка окисную пленку, а меньшая часть выделяется на аноде в форме газа. Одновременно с этим на аноде возможно и образование газообразного водорода за счет растворения в кислоте электроотрицательных примесей, присутствующих в сплаве и оказавшихся после анодирования в окисной пленке. Количество газов, выделяющихся на аноде в процессе анодирования сплавов, практически прямо пропорционально времени. На сплаве Д-16 количество выделяющихся газов при одних и тех же режимах анодирования в десятки раз больше, чем на алюминии или на сплаве АЛ-9. Минимальное количество газов при анодировании в хромовой кислоте так же, как и в серной, выделяется на алюминии. Очевидно, что чем больше примесей в сплаве, тем больше кислорода молизуется на указанных примесях и выделяется в виде газа (рис. 53). [c.112]
Теория молекулярного давления - самый старый из принятых сегодня механизмов вредного влияния водорода на механические свойства металлов. Суть его заключается в том, что избыточный водород, обладая ничтожно малой равновесной растворимостью в железе при нормальной температуре, стремится покинуть сплав путем перехода в молекулярное состояние на его поверхности. На достаточной глубине от наружной поверхности может идти выделение избыточного водорода на внутренних поверхностях полостей, таких как поверхность раздела между включением и матрицей сплава. Диффузия водорода и его выделение в молекулярной форме в различного рода пустотах, имеющихся в металле, приводит к снижению его концентрации в объемах, примыкающих к поверхности раздела, что вызывает возобновление диффузии водорода к этим полостям из объема матрицы. Скопление же газообразного водорода во внутренних полостях приводит к росту его давления и увеличению размеров последних. При разработке этой теории впервые отмечена важная роль трехосного растяжения, возникающего вокруг газонаполненных полостей, и приводящего к резкому стеснению пластической деформацйи в этих зонах, облегчая тем самым процесс хрупкого разрушения. [c.35]
Коррозия металлов и сплавов газообразными хлором и хлористым водородом при высоких температурах, как это показали работы X. Л. Цейтлина, принципиально отличается от действия другик газовых сред на металлические поверхности. В зависимости от природы металла при какой-то определенной температуре начинает протекать экзотермическая реакция, приводящая к резкому повышению температуры и очень сильной коррозии. Так как скорость реакции выделения тепла превосходит скорость его отвода, то металлы в токе хлора могут сгореть. [c.157]
В условиях работы оборудования химических производств использование катодной заш,иты весьма затруднено из-за высоких плотностей катодного тока, возможного аномального растворения большинства технических металлов при катодной поляризации по химическому механизму, а главное, из-за выделения водорода на заш,ищаемой поверхности. Последний фактор в случае замкнутых аппаратов становится очень важным ввиду высокой взрывоопасности смесей водорода с выделяющимся на аноде кислородом, с воздухом, часто заполняющим газовое пространство аппарата, а также со многими другими газообразными окислителями. Тем не менее, в ряде случаев использование катодной защиты возможно при условии обеспечения мер, надежно предотвращающих взрывоопасные ситуации (требования к циркуляции, сдувкам и т. д.). Подробный перечень технических средств и технологию катодной защиты можно найти в [3, 16, 17]. Требования к защите подземных сооружений от коррозии, в том числе к катодной защите, регламентированы ГОСТ 9.015—79. [c.268]
Однако на практике процесс электрохимического растворения металла анода, как правило, сопровождается пассивацией электродов, заметно искажающей кинетику процёсса, описываемую уравнением (116). Пассивацию анода вызывают не только химические отложения на поверхности электрода, но и выделяющиеся газообразные агенты (кислород на аноде и водород на катоде). Выделение водорода на катоде происходит по реакции [c.224]
chem21.info
Окисление металлов газообразным кислородом - Справочник химика 21
В патентной литературе имеется также описание некаталитического (термического) окисления низших газообразных парафинов, которое проводили при недостатке кислорода в реакторе из металла, устойчивого к действию высоких температур и продуктов реакции [7]. Температура процесса равнялась 400—500°, причем температуру поверхности реактора поддерживали на уровне ниже 200°. Полученные гидроперекиси имели такое же строение, что и гидроперекиси, обнаруженные в только что описанном опыте, однако незначительные изменения в условиях реакции приводили к образованию водного раствора перекиси водорода как основного продукта из числа веществ, содержавших активный кислород. Так, например, при работе со смесью из 90% пропана и 10% кислорода с продолжительностью реакции 5 сек. (температура в реакторе 470°, температура стенки 150°) основным кислородсодержащим продуктом была перекись водорода, полученная в виде 3—4%-ного водного раствора [8]. Этот способ получения перекиси водорода, по-видимому, уступает место прямому окислению изопропилового спирта, в результате которого тоже образуется перекись водорода (см. гл. 8, стр. 150). [c.71]
При взаимодействии металла с сухими газами (воздухом, газообразными продуктами горения топлива и др.) при высоких температурах происходит газовая химическая коррозия. Этот вид коррозии возможен и при низких температурах, если при этом на поверхности металла не конденсируется жидкость, проводящая электрический ток. Газовой коррозии подвергаются детали газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, арматура печей подогрева нефти и другие изделия, работающие при повышенных температурах в среде сухих газов. При проведении многочисленных технологических процессов обработки металлов в условиях высоких температур (нагрев перед ковкой, прокаткой, штамповкой, при термической обработке - закалка, отжиг, сварка) на металлургических и трубопрокатных заводах также возможна газовая коррозия. При взаимодействии металла с кислородом воздуха или содержащимся в других газах происходит его окисление с образованием окисных продуктов коррозии. В отдельных случаях, например при воздействии на металл паров серы или ее соединений, на поверхности металла могут образоваться сернистые соединения. [c.17]
Возможность окисления металлов газообразным кислородом при наличии трудноиспаряющегося оксида определяется качеством покрывающей металл оксидной пленки. [c.38]
Если окисление углерода газообразным кислородом реализуется при атмосферном давлении, то концентрация кислорода в поверхностном слое металла у границы с газовой фазой выше, чем в объеме. Поэтому кислород диффундирует в направлении от поверхности в объем. [c.51]
Прямые а и б на диаграмме ограничивают область устойчивости воды. При электродных потенциалах выше этой области происходит окисление, приводящее к выделению газообразного кислорода. При потенциалах ниже этой области происходит восстановление, сопровождающееся выделением газообразного водорода. Когда металл погружен в водный раствор, то условия, как правило, соответствуют точке внутри этой области. [c.21]
Исследований, в которых изучался состав конвертерной ванны во время продувки, еще очень мало, что связано со значительными трудностями при отборе проб. Однако уже имеются некоторые очень интересные экспериментальные данные. Содержание кислорода в объеме металлической ванны в процессе продувки определяли в работе [147]. Здесь было показано, что содержание кислорода в металле хотя и превышает равновесные с углеродом значения, но в отличие от мартеновского процесса очень мало зависит от содержания окислов железа в шлаке и марганца в металле. Сверхравновесное с углеродом содержание кислорода снижалось при уменьшении концентрации углерода менее 0,10% при очень низком содержании углерода в металле концентрация кислорода была ниже равновесного значения. Для объяснения полученных результатов авторы этой работы допускают развитие и даже преимущественную роль прямого окисления углерода газообразным кислородом в реакционной зоне. При этом концентрация кислорода в металле, по их мнению, зависит от отношения Рсо, Рсо зе, равновесном с металлом реакционной зоны и внедряющимся в виде пузырей в объем металла. [c.107]
Окисление железа. Вследствие высокой (приближающейся к 100%) концентрации железа в шихте оно окисляется непосредственно газообразным кислородом на поверхности металла в зоне его контакта с кислородной струей [c.78]
К первом,у случаю относятся все протекающие с уменьшением объема реакции газообразных веществ с газами (например, синтез аммиака, метанола и др.), с жидкими веществами (жидкофазное гидрирование, окисление ряда соединений кислородом воздуха и пр.) и с твердыми веществами (синтез карбонилов различных металлов). [c.9]
Растворение металла приводит к разрушению электрода. Поэтому для анода используют благородные металлы (например, платину). Окисление газообразного водорода — важная реакция в топливных элементах. Реакции вьщеления газообразных кислорода и хлора обычно наблюдаются в электромембранных процессах и в электролитическом производстве этих газов. [c.59]
В последние годы переплавка легированных отходов, особенно с большим содержанием легирующих элементов, производится без применения дорогого мягкого железа. Для понижения содержания углерода в этом случае применяется вдувание газообразного кислорода в жидкий металл как в конце периода плавления шихты, так и после окончания этого периода. Правильно регулируя температуру нагрева металла, составы исходной шихты и шлака, возможно таким способом окислить преимущественно углерод, кремний и марганец, без больших потерь в виде угара таких легкоокисляющихся легирующих элементов, как хром, вольфрам и некоторые другие. Для того чтобы уменьшить потери ценных легирующих элементов, после окончания продувки кислородом производят раскисление шлака до удаления его из печи. При этом часть окислов, имеющихся в шлаке, восстанавливается и некоторое количество легирующих элементов возвращается из шлака в металл. Следует отметить, что при окислении кислородом элементов, находящихся в составе стали, выделяется большое количество тепла. [c.219]
Окисление кокса представляет собой гетерогенную химическую реакцию, в которой участвуют газообразный кислород, твердый углерод и обедненные водородом высокомолекулярные углеводороды, расположенные на поверхности внутренних пор и на внешней поверхности частиц катализатора. Скорость реакции окисления кокса зависит от условий регенерации температуры, удельного расхода воздуха, количества отложенного кокса, концентрации кислорода в газовом потоке, скорости его подвода к зоне горения, отвода продуктов сгорания в реакционный объем, поровой структуры катализатора, содержания металлов на поверхности катализатора и др. В зависимости от условий окисление кокса может протекать в следующих трех основных областях в кинетической области, во внутренней диффузионной области, во внешней диффузионной области. [c.39]
В этой реакции катион переходного металла, соседний или близкий к рассматриваемому каталитическому центру, восстанавливается до более низкого валентного состояния. В следующей стадии повторного окисления газообразный кислород адсорбируется и заполняет вакансии, создаваемые стадией (V) [c.83]
Поразительно, что шабазит после насыщения аммиаком имеет меньшее сопротивление, чем исходный водосодержащий шабазит. Вуд наблюдал в нем отчетливое движение катионов, главным образом щелочных и щелочноземельных ионов. Кроме того, происходило заметное выделение газообразного водорода (а не кислорода) в количестве, удовлетворяющем закону Фарадея. Вуд развил мысль о существовании внутреннего раствора структурных ионов в воде, находящейся в порах и каналах. Так же как при электролизе щелочной соли, водород выделяется при разряде ионов. Такое явление, как вхождение серебра в кристаллическую структуру, Вуд объясняет частичным окислением металла кислородом на аноде. [c.664]
Атмосферную коррозию, протекающую под молекуляр ным слоем влаги (до 10 нм), называют сухой атмосферной коррозией. Эта разновидность коррозии характеризуется поверхностным окислением металла по химическому механизму взаимодействия какого-либо реагента а газообразном виде. Например кислород воздуха или сероводород, клк примеси в воздухе, взаимодействуют с поверхностью металла (потускнение никелевых, цинковых, оловянных покрытий, латунных изделий, почернение медных, серебряных покрытий). [c.137]
Наиболее типичной степенью окисления молибдена и вольфрама и одной из важнейших для хрома является +6. Как отмечено выше, М0О3 и WO,i получаются непосредственным термическим окислением металлов газообразным кислородом. СгОз непосредственно из элементов получить нельзя. Он кристаллизуется в виде ярко-красных игл при действии на раствор дихромата калия КгСг О, концентрированной серной кислотой [c.339]
Окисление монооксида азота газообразным кислородом на катализаторах. Процесс протекает с большей скоростью. Наиболее эффективные катализаторы — гопкалит, карбоалюмогель, силикагель, а также катализаторы на основе драгоценных металлов. Окисление моноокснда азота можно интенсифицировать также добавлением соответствующего количества диоксида азота. [c.64]
Механизм явления быстрого роста тонкой окисной пленки, который в последнее время изучали Деволд [331] и другие, в настоящее время не может еще считаться окончательно выясненным. Во всяком случае резкое замедление скорости роста при достижении определенной толщины показывает, что перемещение ионов и атомов при росте очень тонких пленок происходит по механизму, отличному от обычной диффузии, которая наблюдается в более толстых слоях. Несмотря на некоторое сходство, существующее между процессом образования защитных пленок при окислении металлов газообразным кислородом в отсутствие влаги и пассивацией при действии растворенных окислителей или анодной поляризации, явления эти нельзя считать тождественными. [c.173]
При адсорбции кислорода на германии из газовой фазы при давлении кислорода 10 мм рт. ст. и комнатной температуре наблюдается следующее интересное явление. Адсорбция идет быстро, пока не адсорбируется монослой кислородных атомов. Контактный потенциал во время быстрой адсорбции изменяется на 0,15 в. Второй атомный слой кислорода адсорбируется с быстро убывающей скоростью, и после этого адсорбция резко замедляется (ср. адсорбцию на железе, стр. 172). Во время медленной адсорбции контактный потенциал изменяется уже на 0,33 в, что показывает существенное отличие строения второго слоя от первого. Но если подвергнуть поверхность германия с сидящими на ней двумя монослоями кислорода действию паров воды (а затем избыток паров воды удалить откачиванием), то после этого на металле вновь может адсорбироваться газообразный кислород в значительном количестве. Эту операцию с попеременным действием воды и кислорода можно повторить много раз. Следовательно, при адсорбции воды на германии, покрытом адсорбционным слоем кислорода, происходит изменение структуры адсорбционного слоя,— он теряет свои защитные свойства против дальнейшего окисления металла газообразным кислородом. Адсорбция воды на окисленном германии необратима (в отличие от адсорбции ее на чистой поверхности металлического германия). Это видно из того, что после откачки паров воды величина контагстного потенциала германия оказывается сильно измененной по сравнению с его величиной до адсорбции воды [365]. [c.195]
С большей скоростью протекает окисление NO газообразным кислородом на катализаторах. Наиболее эффективными их них являются гопкалит, карбоалюмогель, силикагель, а также катализаторы на основе драгоценных металлов. [c.119]
Ацетсфеноп H,,--СО—СНд получается также путем жидкофазного окисления зтилбензола газообразным кислородом в присутствии солей тяжелых металлов с промежуточным образованием гидроперекиси этилбензола, распадающейся под действием ионов тял-се-лого металла [c.281]
Механизм газовой коррозии связан с протеканием на поверхности раздела твердой и газообразной фаз двух сопряженных реакций окисления металла и восстановления газообр 13ного окислителя, причем в пространстве эти два процесса, как правило, не разделены. В этом же месте происходит и накопление продуктов реакции окисления. Для непрерывного осуществления реакции атомы и ионы металла, с одной стороны, и атомы или ионы кислорода или другого окислителя, с другой, диффундируют сквозь постепенно утолщающуюся пленку продуктов коррозии. В результате газовой коррозии на поверхности металла образуются соответствующие соединения оксиды, сульфиды и др. В зависимости от свойств образующихся продуктов может происходить торможение процесса окисления. [c.686]
Сульфиды легко окисляются при нагревании на воздухе. Окислительный обжиг составляет одну из стадий пирометаллургичес-кой переработки сульфидного сырья. Для более глубокого понимания процесса окисления сульфидов, правильного его регулирования и изыскания новых, более совершенных способов обжига сульфидных концентратов Г. С. Френц [40] систематически изучено взаимодействие сульфидов ряда металлов цинка, кадмия, меди, свинца, никеля, железа с кислородом, а также установлена скорость протекания и последовательность отдельных реакций в системе Ме—О. Изучалось изменение фазового состава продуктов реакции в зависимости от температуры и концентрации кислорода в газовой фазе. Установлено, что окисление сульфидов металлов газообразным кислородом, выражающееся суммарно реакцией МеЗ + Р/зОо = МеО -г 50з, является сложным гетерогенным процессом, который включает ряд промежуточных стадий [c.276]
Прохождение металла через пленку возможно только, если состав ее может отличаться от стехиометрического, причем отклонения эти бывают разного рода. Так, в случае окисления цинка газообразным кислородом окисная пленка вблизи поверхности металла содержит избыток ионов цинка по сравнению с составом, который бы точно отвечал формуле ZnO, и эквивалентное колрпгество электронов . Избыточные ионы Zn + находятся между узлами решетки. У внешней поверхности концентрация этих из- [c.169]
Для электрохимии при комнатных температурах особый интерес представляют отклонения от выраженного уравнением (52) параболического закона роста в случае очень тонких нленок, состоящих только из нескольких кристаллических ячеек окисла. Отклонения наблюдаются нри окислении железа, алюминия, нержавеюпщх сталей и других металлов нри не слишком высоких температурах. Еще И. Лэнгмюр установил, что при окислении железа газообразным кислородом имеются две стадии первая — быстрая, а когда слой кислорода на новерхности металла достигает толщины порядка одного молекулярного диаметра, наступает вторая стадия и скорость окисления резко снижается [324—329]. [c.171]
Кончая обсуждение явления пассивности, коснемся путей возникновения пассивирующего слоя. Можно указать два основных пути. Первый, наиболее известный — адсорбция или выпадение вещества, осуществляющего пассивность, из раствора без электрохимического изменения вещества в самом акте нассивации, например, адсорбция на металле газообразного кислорода, выпадение изолирующего слоя соли из пересыщенного раствора на поверхности металла. Этому может предшествовать переход ионов пассивирующегося металла в раствор в результате электрохимической реакции. Второй путь —электрохимическое образование на электроде пассивирующего вещества без предварительного перехода его в раствор. Этим путем, например, происходит анодная адсорбция кислорода из воды на платине в слабокислом растворе, так же нассивируется железо в разбавленных растворах щелочи. При соответствующих условиях такой пассивирующий окисел может медленно растворяться, если возможна, хотя бы и замедленная, химическая реакция между растворенным веществом (например кислотой или щелочью) и окислом. При таком растворении металл активируется. Таким путем, по данным А. И. Зака, протекает также образование окисной пленки при анодном окислении алюминия в щелочи. [c.145]
Как теоретически, так и практически больщой интерес представляет процесс электрохимического выделения кислорода этот процесс вследствие высокой химической активнссти кислорода осложняется образованием на металлах различных окислов даже на платине, поэтому выделение газообразного кислорода происходит с окисленной поверхности. То, что до сих пор нет достаточно обоснованной теории кислородного перенапряжения, объясняется, очевидно, главным образом сложностью процесса выделения кислорода. Наиболее достоверно предположение о том, что самой медленной стадией (лимитирующей стадией) является распад высших металлических окислов переменного состава по уравнению [c.629]
А. Окислительный перибд плавки. Ъ этот период в печи протекают процессы окисления углерода до заданного содержания, уменьшение содержания в металле фосфора, азота и водорода и нагрев металла до температуры близкой к температуре выпуска. В качестве окислителей используются оксиды железа, содержащиеся в руде и агломерате в составе шихты, или газообразный кислород, подаваемый под давлением в печь. В конце окислительного периода из печи скачивают образовавшийся шлак. [c.91]
Для понимания процесса химической коррозии и разработки против нее эффективной защиты необходимо прежде всего знать механизм окисления металла и свойства окисной пленки. Известно, что активность металлов по отношению к кислороду уменьшается с повышением темперагуры. При нагревании оксида металла до соответствующей температуры происходит ее разложение (диссоциация), и реакция (2.5) протекает справа налево до конца. Мерой стойкости оксида можно считать давление образующегося газообразного кислорода (после установления равновесия) над помещенным в закрытый сосуд оксидом - давление диссоциации. Оксид образуется на поверх ности металла только при такой температуре, когда давление диссо циации меньше, чем парциальное давление кислорода в соприкамю щемся с металлом газе (например, воздухе, дыме). Так, давлени1 диссоциации оксида серебра примерно при 400 С превосходит пар циальное давление кислорода в воздухе, поэтому при температуре [c.21]
Наконец, при потенциалах, превышающих равновесный потенциал кислородного электрода, увеличение плотности тока будет происходить в результате окисления воды с выделением газообразного кислорода. Легче всего этот процесс протекает на тех металлах, чьи окисные пленки обладают высокой электронной проводимостью (золото, платина). На анодах нз таких металлов гидроксильные ионы беспрепятственно отдают свои электроны, окисляясь до молекулярного кислорода. Если же окпсные пленки, экранирующие поверхность металла, отличаются низкой электро[щой проводимостью, то анодный процесс направляется не на разложение воды с выделением кислорода, а на увеличение толщины окисной пленки — так называемое анодное оксидирование. При этом анодный потенциал нередко может достигать значений порядка сотен вольт (точнее говоря, таких знач ений достигает падение напряжения в пределах окисной пленки при протекании электрического тока). [c.196]
Процесс разрушения металла вследствие взаимодействия его с окружающей средой называется коррозией. Различают два основных вида коррозийных процессов химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия — это разрушение металла в результате химического взаимодействия его с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрцческого тока (бензин, керосин, нефть и др.). Большой вред народному хозяйству приносит так называемая газовая коррозия — окисление металлов различными газообразными окислителями (кислородом воздуха, SO2, 4 алогенами и др.)-Наиример, под действием кислорода воздуха уже при комнатной температуре поверхности многих металлов покрываются оксидными пленками. Дальнейшее окисление металлов зависит от плотности образовавшейся пленки и ее дефе1 тов. Электрохимическая коррозия — это разрушение металла в присутствии воды или другого электролита. Причем наряду с химическими процессами (потеря электронов) в этом случае происходят и электрические (перенос электронов от одного участка к другому). Электрохимическая коррозия наблюдается при контакте двух различных металлов в присутствии электролита вследствие образования гальванической пары. Этот про- [c.213]
При взаимодействии газообразного кислорода с металлом на последнем возникает оксид, который, если он не летучий, образует поверхностный слой, предохраняющий металл от дальнейшего окисления. В общем случае химическая реакция между металлом и газообразным кислородом, приводящая к образованию оксидной фазы, описывается простЫ1М уравнением хМе+у1 (202) = = МвхОу. Однако несмотря на кажущуюся простоту этой реакции, характер окисления и кинетика роста оксидных слоев зависят от ряда факторов, существенно усложняющих механизм процесса окисления металлов. [c.33]
Развитие химии неорганических перекисных соединений можно разделить на четыре периода первый — от открытия Л. Тенаром перекиси водорода (1818) до открытия Д. И. Менделеевым периодического закона (1868). Этот период характеризуется широкими исследованиями, проведенными Л. Тенаром и его последователями, по взаимодействию окисленной воды с различными веществами, что привело к синтезу целого ряда ее производных. Кроме того, проводились другие исследования по взаимодействию газообразного кислорода с металлами, что привело к открытию А. Гаркуром первого представителя нового типа перекисных соединений, не производных перекиси водорода, — падперекиси калия, названного тогда тетраокисью, и к промышленному осуществлению Т. Кастнером способа получения перекиси натрия. [c.7]
Другие поверхностные реакции. РГмеется большое число данных (часто противоречивых) о катализе металлами других радикальных цепных реакций, кроме гидрирования и дегидрирования. Окисление газообразным кислородом всегда является цепной реакцией, а высокотемпературное горение часто идет на поверхности. Парофазное окисление окиси углерода и простых углеводородов может инициироваться поверхностями таких металлов, как платина, серебро, медь и железо, хотя при более высоких температурах эти же металлы тормозят воспламенение горючих газовых смесей. [c.240]
При действии газообразного кислорода на твердый металл образуется окисел, который, если он нелетуч, покрывает металл поверхностным слоем. Этот слой может предохранять или не предохранять металл от дальнейшего окисления. Незащищающий слой не оказывает препятствия для проникновения кислорода к неокислен-ному металлу его толщина X не влияет на скорость процесса и растет с постоянной скоростью = onst. За исключением [c.446]
В последнее время вновь приобрел большую актуальность вопрос о возможности прямого участия кислородных ионов решетки 0 в окислительном катализе на окислах. Это имеет значение также и для переходных металлов, так как в условиях окислительного катализа они обычно покрыты тонкими оксидными пленками. Прямое участие кислорода катализатора в окислительном катализе принималось во многих старых работах, рассматривавших такой катализ как попеременное восстановление и новое окисление катализатора. Долгое время такое представление оставалось преобладающим в каталитической литературе. За этим последовал период преобладания адсорбционных представлений, согласно которым окисление осуществляется адсорбированным кислородом, и прежняя точка зрения сохранилась в немногих случаях, в частности для окислительного катализа на окислах ванадия. Применительно к окислению окиси углерода в СО на МпОа вопрос об относительном участии решеточного и адсорбированного кислорода исследовался Ройтером [8] с использованием катализирующего окисла MnOj, меченного 0 . Эти авторы пришли к выводу об отсутствии заметного содержания кислорода катализатора в СОз и о неприменимости схем с чередующимся восстановлением и окислением катализатора. Убедительность этого вывода оспаривалась другими авторами [9]. Гипотеза о прямом участии кислорода катализатора в окислении в последнее время вновь прирбрела много сторонников в связи с результатами более детального раздельного изучения взаимодействия окисных катализаторов с окисляемыми веществами и кислородом и с более детальным исследованием скоростей поэтапно проводимого окисления. Особенно большую роль при этом сыграло изучение кинетики и механизма окислительного дегидрирования олефинов на смешанных оксидных висмут-молибденовых катализаторах, промотированных железо-хромовых и других. Одним из первых Захтлер [6] выдвинул точку зрения о том, что началом окислительного процесса является восстановление 0 -ионов поверхности окислов водородом из молекул углеводорода в ОН-группы с последующим отщеплением одной молекулы воды из этих двух ионов и образованием в конечном виде одной кислородной вакансии, способной вновь превращаться в 0 или реагировать с кислородом из газовой фазы (см. также [10]). Серьезным доводом в пользу этого является способность соответствующих активных оксидных систем осуществлять полностью процессы окислительного дегидрирования без введения газообразного кислорода, за счет кислорода твердой фазы. Подобный факт наблюдался и изучался рядом авторов и послужил одной из отправных точек в развитии современной теории окислительного дегидрирования. Особенно хороша это явление наблюдается при изучении взаимодействия олефина с окисны- [c.273]
Если же -отношение -объем-а -оксида к -объему металла больше единицы, то -образующаяся пленка имеет комп1актную, сплошную структуру, надежно изолирует металл от воздействия газообразного кислорода -и, следовательно, препятствует дальнейшему окислению металла. [c.38]
chem21.info
