химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

людающиеся после полного пробоя газового промежутка. В особых условиях самостоятельный разряд может образоваться при напряжениях, гораздо меньших напряжения полного пробоя. Это наблюдается в резко неоднородных полях при электродах малого радиуса кривизны — тонких проволоках или остриях (например, тонкая проволока, коакси-ально расположенная внутри полого цилиндра). При таких конфигурации и взаимном расположении электродов градиент потенциала будет наибольшим у поверхности проволоки, уменьшаясь по направлению к цилиндру обратно пропорционально расстоянию от оси проволоки. Таким образом, вблизи проволоки он может оказаться достаточным для пробоя, а вдали, т. е. ближе к поверхности цилиндра, слишком малым. В этом случае в более или менее тонком слое вокруг проволоки возникает свечение — самостоятельный коронный разряд, сопровождающийся характерным шипением. Вне светящегося слоя развития электронных лавин не происходит, и ток здесь переносится только зарядами того же знака, что и заряд коронирующего электрода, проникающими из светящейся области. Иными словами, разряд вне области свечения остается несамостоятельным. По мере увеличения напряжения сила тока коронного разряда увеличивается, светящийся слой расширяется и в конце концов наступает полный пробой. Таким образом, сила тока в короне ограничивается не сопротивлением внешней цепи, как в перечисленных выше формах самостоятельного разряда, а малой электропроводностью внешнего несветящегося слоя. По ряду признаков, т. е. по характеру свечения, малой плотности тока, виду вольт-амперной характеристики, низкой средней температуре газа и звуковым эффектам, коронный разряд сходен с описываемой ниже еще одной особой формой самостоятельного разряда — барьерным разрядом.

Искровой разряд был исторически первой формой разряда в газе, примененной для проведения химических реакций. С помощью этого разряда изучено очень большое число реакций. Здесь и разнообразные реакции синтеза (синтез NH3, NO, HCN, Оз и др.), и реакции превращения и разложения углеводородов, и многие другие. Однако эти исследования проводились главным образом в препаративных целях и носили лишь качественный характер. Показано, например, что при очень высокой температуре, развивающейся в искровом канале, молекулы газа разлагаются на атомы и радикалы. Попадая затем в среду с более низкой температурой и взаимодействуя с исходными молекулами, а также между собой, эти активные частицы могут инициировать различные реакции. Количественное изучение химического действия искрового разряда затруднено по ряду причин и до настоящего времени практически не проводилось.

§ 2. Химические реакции в тлеющем разряде. Получение атомного водорода и других свободных радикалов

Химические реакции, протекающие при постоянном давлении и достаточно высокой температуре, как известно, сопровождаются убылью изобарного потенциала G и идут до состояния равновесия, характеризуемого минимальным значением G. Для достижения степени диссоциации молекулярного водорода на атомы, равной 0,5 при давлении 0,001 атм, водород необходимо нагреть при§ 2. Химические реакции в тлеющем разряде

227

мерно до 2600 °К. При температуре 800 °К равновесная смесь содержит всего около 10_8% атомов.

В тлеющем разряде при температурах газа значительно ниже 800 °К можно получить практически полную диссоциацию водорода, т. е. сверхравновесные для данной температуры концентрации атомов. Сказанное относится и ко многим другим химическим реакциям — диссоциации кислорода и хлора на атомы, разложению различных соединений (Н20, NH3, углеводородов) на свободные радикалы, синтезу окиси азота из элементов и др. Указанная возможность получения сверхравновесных концентраций продуктов связана с неизотерм ичностью плазмы разряда, с существованием наряду с относительно низкой температурой молекулярного газа весьма высокой температуры электронного газа. Эта разность температур внутри газа и позволяет реализовать неравновесное состояние.

Рис. X, 2. Диссоциация водорода на нормальные атомы при электронном ударе.

Конкретный механизм использования энергии электронного газа для активации химического процесса, очевидно, в разных реакциях различен. В частности, механизм диссоциации молекулы водорода, вероятно, таков, каким он показан на рис. X, 2. При ударе электрона молекула водорода переходит* из нормального синглетного состояния в триплетное состояние 3^]g. Для этого электрон должен обладать энергией минимум 11,4 ^е, что соответствует температуре 85 000°К. Так как обратный самопроизвольный переход запрещен правилами отбора, молекула с верхнего уровня совершает разрешенный переход в неустойчивое со-стояние 2" , и диссоциирует на нормальные атомы и излучает избыток энергии в виде сплошного спектра в ультрафиолетовой области.

* При электронных ударах квантовые запреты не соблюдаются так строго» как при поглощении и испускании света.

В тлеющем разряде можно получить также различные простые свободные радикалы — гидроксил из воды, метил и метилен из метана и др. Сочетание действия тлеющего разряда и низкой температуры (около —195°С) позволяет получить из кислорода озон, а из воды — твердое стекловидное вещество, содержащее, как удалось установить, высшую перекись водорода Н2С>4.

§ 3. Химические реакции в дуговом разряде

При повышении давления и увеличении силы тока молекулярная температура повышается, а электронная понижается, т. е. разница между этими температурами постепенно исчезает. При таких условиях формируется дуговой разряд.

Наиболее важным практическим применением высокотемпературной дуги является так называемый электрокрекинг метана до

2СН4 = С2Н2 + ЗН2

Это существенно ческая реакция

Вход метана

Вход метана

Выход

ацетилена,#протекающий по уравнению

эндотермио

(Д#298 °К ~

—*- охлаждающей боды

Вход -~—охлаждающей воды -*— Впрыскивание охлаждс ющей воды

j Гу ние бхлажда= 90 ккал/моль С2Н2), которая осуществляется в дуге постоянного тока в реакторе, схематически показанном на рис. X, 3. Около 2800 ж3 метана в час под давлением 1,5 атм с большой скоростью вдувается в верхнюю камеру реактора через тангенциально расположенные вводы 3. Движение этого потока сопровождается вращением, продолжается в канале нижнего электрода 2, охлаждаемом снаружи водой. Мощная дуга постоянного тока (7000 в, 1000а), зажигаемая с помощью вспомогательного электрода 4, растягивается до длины около 1 м между верхним изолированным электродом (катодом) J и нижней частью заземленного электрода 2. В канале последнего, где осуществляется контакт газа с дугой, в основном и протекает реакция. За один проход превращается приблизительно половина исходного метана. Продукты реакции, содержащие в среднем около 13,0% С2Н2, 1% С2Н4, 50% Н2 и 30% (объемн.) непрореагировавшего метана, а также некоторое количество сажи, покидают дугу, будучи нагретыми до 1600°С. Так как ацетилен сам неустойчив при таких температурах, газы в камере 5 охлаждают до 150 °С, впрыскивая в нее воду.

Расход энергии в дуге (который наряду с конце

страница 59
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
аксессуары forward в ульяновске купить
Rhythm Wooden Wall Clocks CMG928NR06
Акция KNS - Кликни и закажи со скидкой. Промокод "Галактика" - ноутбук недорогой купить - офис-салон на Дубровке.
litened 70-40 цена

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)