Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Механізми горіння гетерогенних реакцій




Горіння твердого вуглецю і розпад оксиду вуглецю (II) відносяться до гетерогенних процесів. Вуглець існує в природі в двох кристалічних формах – у вигляді алмазу і графіту. Зустрічається і аморфний вуглець – сажа – це сукупність дрібнодисперсних кристалів, що мають кристалічні решітки графіту. В металургійному виробництві застосовують основний вид вуглецю – графіт, який входить до складу коксу (металургійного палива) як важливий хімічний реагент і до складу електродів дугових печей.

Кристалічна структура графіту є гексагональну шарувату решітку. Атоми вуглецю в графіті розпорядженні паралельними шарами, які називаються базисними площинами. В площині атоми розміщені на вершинах правильних шестикутників на відстані 0,141 нм, відстань між площинами складає 0,334 нм. Базисні площини зсунуті щодо один одного так, що вершини шестикутників співпадають між собою через одну площину (рис. 3.6).

Рис. 3.6 – Кристалічна решітка графіту

У зв'язку з великою відстанню між базисними площинами зв'язку між атомами вуглецю в різних площинах значно слабкіше, ніж зв'язки між атомами вуглецю в самих площинах. Проте в напрямі, перпендикулярному площинам, графіт має високу твердість, в 6 разів перевищуючу твердість по напряму шарів.

Розчинення речовин в графіті починається з адсорбції на поверхні. Цей процес відбувається тому, що атоми вуглецю, що знаходяться на ребрах і вершинах решіток, мають ненасичені зв'язки, володіють надлишком енергії, завдяки чому атоми різних речовин адсорбуються на поверхні.

Чим дрібніше графіт, тим більше спотворень і порушень в його кристалічних решітках, тим більше можливостей відкривається для адсорбції речовини на його поверхні. При аналізі процесів горіння вуглецю (рис. 3.7) першорядне значення придбаває адсорбція кисню на його поверхні і утворення поверхневих з'єднань.

На рис.3.7 представлені схеми поверхневих комплексів в системі вуглець – кисень.

Рис.3.7 - Поверхневі комплекси вуглець–кисень на графіті: а – кето-комплекс; б – кетенний комплекс; в – пероксидна форма

1. Кето-комплекс: Среш·Оадс. Адсорбований атом кисню міцно пов'язаний з атомом вуглецю базисної площини, який пов'язаний з двома найближчими сусідами.

2. Кетенний комплекс: Среш·СОадс. Атом вуглецю решітки графіту пов'язаний з киснем за допомогою вільного атома вуглецю. Цей комплекс менш міцний, ніж кето-комплекс, при нагріванні > 600°С відбувається десорбція кетенного комплексу з відривом від поверхні графіту молекули СО.

3. Пероксидна форма. Краєві атоми вуглецю базисних площин утримують слабо деформовані молекули кисню, при руйнуванні такого комплексу відділяються молекули СО2.

Під час удару кисню об поверхневі комплекси при нагріві може відбуватися їх руйнування з виділенням в атмосферу СО і СО2.

У результаті взаємодії вуглецю з киснем одночасно утворюються молекули СО і СО2. При низьких температурах у складі газової суміші переважає СО2, що утворюється завдяки руйнуванню пероксидної форми – паралельно з цим відбувається утворення і руйнування кето-комплексів по схемах:

а) при ударі молекули кисню в краєвий атом вуглецю, що знаходиться по сусідству з кето-комплексом: Среш·О + Среш + О2 = СО + СО2, утворюються молекули СО і СО2;

б) при ударі молекули кисню в атом вуглецю, розташований між двома кето-комплексами: 2(Среш·О)+ Среш + О2 = 2СО + СО2. Тут кількість СО удвічі перевищує кількість СО2. Цей процес переважно відбувається при підвищених температурах.

в) термічний розпад кето-групи з виділенням чистої СО: СрешО = СО. Цей процес відбувається при високих температурах.

Таким чином, при підвищенні температури кількість СО в газовій фазі зростає, а вміст СО2 падає.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-20; Просмотров: 727; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.