химический каталог




Карбонильное железо

Автор В.Л.Волков, В.Г.Сыркин, И.С.Толмасский

практически не должна приниматься во внимание.

Реакция распада аммиака (V-14) в интервале температур 500—600 °К проходит достаточно глубоко и имеет место в действительности, когда процесс термического разложения Fe(CO)5 проводится в присутствии аммиака. Эта реакция обусловливает появление в газе разложения примесей азота и водорода.

Реакции взаимодействия окиси углерода с водородом (V-I5), (V-16) и (V-17), приводящие к образованию элементарного углерода и воды, метана и углекислоты или метана и воды, в реальных условиях процесса термического разложения карбонила протекают достаточно глубоко, причем глубина превращения для реакций (V-16) и (V-17) существенно выше, чем для реакции (V-15). По-видимому, реакции (V-16) и (V-17) имеют место в действительности, когда процесс термического разложения пентакарбонила железа проводится в присутствии аммиака, обусловливая наличие в газе разложения весьма небольших примесей метана и воды.

Из реакций взаимодействия углекислоты с водородом (V-18) — (V-20), приводящих к образованию воды и окиси углерода, элементарного углерода или метана в интервале температур 500—600 °К, реакции (V-18) и (V-19) протекают с небольшой глубиной превращения, а реакция (V-20) идет более глубоко. Однако ввиду незначительных концентраций углекислоты и водорода в газе разложения даже реакцией (V-20) практически можно пренебречь.

На. основании изложенного можно предложить следующую наиболее достоверную схему реакций, протекаю-

68

щих в аппарате термического разложения пентакарбонила железа:

1. Процесс проводится в отсутствие аммиака. Протекает основная реакция

Fe(CO)5 =1 Fe + 5СО. (V-1)

Наряду с ней идут побочные реакции между твердой и газообразной фазами:

15Fe + 4СО 7=t Fe304 + 4Fe3C; (V-3)

Fe304 + 6C0?=^Fe3C + 5C02; (V-9)

2CO^C + C02, (V-12)

причем глубина превращения реакции (V-3) существенно выше, чем реакции (V-9). Эти побочные реакции обусловливают наличие в порошке карбонильного железа магнетита, цементита и элементарного углерода, а в газе разложения — примеси углекислоты.

2. Процесс проводится в присутствии аммиака. Протекает основная реакция

Fe(CO)3 *=» Fe + SCO. (V-1)

Наряду с ней идут побочные реакции между твердой и газообразной фазами:

15Fe + 4СО ==¦ Fe304 + 4Fe3C; (V-3)

8Fe + 2NH8 ==¦ 2Fe4N + 3H2; (V-7)

Fe304 + 6CO == Fe3C + 5C02, (V-9) а также побочные реакции в газообразной фазе:

2NHj5=*N2 + 3Ha; (V-14)

2СО-г-2Н2^СН4 + С02; (V-16)

СО + ЗН2 7= СН4 + Н20, (V-17)

причем глубина превращения реакции (V-3) существенно выше, чем реакции (V-9), и реакции (V-14) существенно выше, чем реакций (V-16) и (V-17).

Эти побочные реакции обусловливают наличие в порошке карбонильного железа магнетита, цементита и связанного азота, а в газе разложения — примеси углекислоты, азота, водорода и небольших количеств, метана и воды.

69

Описанная химическая схема процесса термического разложения пентакарбонила железа хорошо согласуется с известными экспериментальными данными по химическому составу карбонильного железа и газа разложения. Она подтверждается также рентгеноструктурными исследованиями В. Д. Крылова1, который установил присутствие в частицах железа (в видеа-феррита с концентрацией растворенного углерода в количестве менее 0,1%) карбида Fe3C и у-нитрида Fe4N. Подробнее об этом исследовании будет сказано ниже.

2 Материальные соотношения в процессе термического разложения пентакарбонила железа и эмпирическая формула карбонильного железа

Приведенная выше химическая схема процесса термического разложения пентакарбонила железа позволяет рассмотреть материальные соотношения в этом процессе с учетом протекающих побочных реакций и, в частности, установить зависимость между составом получаемого порошка и составом реакционного газа. Поскольку на практике получение порошкового карбонильного железа почти всегда ведется в присутствии аммиака, рассмотрим именно этот процесс, имеющий основное значение для техники. Ранее отмечалось, что суммирование уравнений (V-3) и (V-9) после сокращения коэффициентов приводит к уравнению

3Fe+ 2СО Fe3C + C02, (V-4)

которое выражает собой результирующий процесс воздействия окиси углерода на железо и образовавшийся при этом магнетит.

Поэтому можно считать, что течение реакции (V-7) обусловливает наличие в порошке карбонильного железа всего количества связанного азота и части водорода в газовой среде, течение реакции (V-4) — наличие в порошке основной части связанного углерода и всей углекислоты в газовой среде, течение реакции (V-3) — наличие в порошке добавочного количества связанного углерода и всего количества связанного кислорода.

1 См. сноску на стр. 86.

70

Исходя из реакций (V-7), (V-14) и (V-3), можно выразить условно (в расчете на один атом железа) процесс воздействия газовой среды на образующееся элементарное железо следующими уравнениями;

Fe + *NH8 = FeN, + 4-*Ha;

FeN, + 2у СО = FeN, С„ + у С02;

FeN,C!/ + ZCO = FeN,C!/+202,

где х, у, z — неизвестные пока коэффициенты.

Суммируя эти уравнения, получим зависимость

Fe + х NH3 + (2у + z) СО = FeN, Су+г Oz +

+ -§-*На + #СОа, (V-21)

которая выражает собой результирующий процесс воздействия газовой среды в аппарате разложения на образующееся элементарное железо. При этом выражение

FeN,C„wO* (V-22)

может рассматриваться как некая эмпирическая формула порошкового карбонильного железа. На основании ее масса карбонильного железа, образующегося при разложении 1 моля Fe(CO)6, будет равна:

С 55,84 f 14* + 12(у + г)+ 16z, (V-23)

где цифрами обозначены атомные массы соответственно железа, азота, углерода и кислорода.

Обозначим содержание элементарного железа, азота, углерода и кислорода в порошке карбонильного железа соответственно буквами /, п, с, k 1% (по массе)].

Тогда:

55,84 + 14х+ 12(^ + 2) + 12({/ + г) 16г • 100; 100; (V-24a) (V-246)

55,84 + Ш + 12 (у + г) + 16г 16г 100. (V-24b)

55,84 + \4х + 12(у + г) + 16г 71

Решая эту систему уравнений относительно х, у, г, получим:

страница 18
< 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

Скачать книгу "Карбонильное железо" (2.52Mb)


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

 

 

Реклама
топик для пляжного волейбола
сигнализация с автозапуском и обратной связью цена
Автосигнализация Prizrak-810
сковорода гриль zwilling j.a henckels

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)