ออกไซด์จะละลายในน้ำได้หรือไม่ วี

ปฏิกิริยาทางเคมีที่อ่อนแอซึ่งเราจัดเป็นประเภท VI สามารถแสดงได้ตามรูปแบบต่อไปนี้:

ฉัน"" มเกี่ยวกับ n= ม[ฉัน""] ฉัน" + n[O] ฉัน" ,

ฉันอยู่ที่ไหน"" มเกี่ยวกับ n- เซรามิกหรือแก้วออกไซด์ [Me""] Me" และ [O] Me" เป็นสารละลายของแข็งของโลหะและออกซิเจนซึ่งก่อตัวเป็นเซรามิกออกไซด์ในโลหะที่เชื่อมเข้าด้วยกันตามลำดับ

ปฏิกิริยาประเภทนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อพลังงานกิ๊บส์ในการก่อตัวของเซรามิกหรือแก้วออกไซด์และออกไซด์ของโลหะที่กำลังเชื่อมมีความแตกต่างกันมาก

ความเป็นไปได้ของการโต้ตอบประเภทนี้ถูกระบุโดยปรากฏการณ์ของการแข็งตัวของขั้นตอนการเสริมกำลัง (สารประกอบระหว่างโลหะ, ออกไซด์, คาร์ไบด์, คาร์บอนไนไตรด์) ที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้นในวัสดุที่มีการกระจายตัวเสริมแรงเนื่องจากการละลายของอนุภาคขนาดเล็กใน เมทริกซ์และการเติบโตของเมทริกซ์ขนาดใหญ่ ความเป็นไปได้และระดับของการทำงานร่วมกันระหว่างสารเสริมความแข็งแกร่งและเมทริกซ์จะกำหนดความต้านทานความร้อนของวัสดุคอมโพสิต

เป็นครั้งแรกที่การประเมินเชิงปริมาณของระดับปฏิสัมพันธ์ระหว่างการก่อตัวของสารละลายของแข็งตามปฏิกิริยาประเภท VI ระหว่าง Al 2 O 3 และนิกเกิลในวัสดุเผาผนึกที่อุณหภูมิหนึ่ง (1673 K) ดำเนินการโดย O. Kubashevsky การพัฒนาโดยละเอียดของวิธีการประเมินทางอุณหพลศาสตร์ของอันตรกิริยาของออกไซด์ที่ทนไฟและเมทริกซ์โลหะของวัสดุเสริมการกระจายตัวดำเนินการโดย E.I. Mozzhukhin ซึ่งผลการคำนวณได้รับการยืนยันอย่างน่าพอใจโดยการวิเคราะห์ทางเคมีของระบบ A1 2 O 3 - Mo และ A1 2 O 3 - Nb หลังจากการเผาผนึกที่อุณหภูมิ (0.6-0.8) ของโลหะเมทริกซ์

ปฏิกิริยาประเภท VI สามารถยอมรับเป็นพื้นฐานสำหรับการคำนวณทางอุณหพลศาสตร์ได้หากตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้: มีความสามารถในการละลายของออกซิเจนและ Me เป็นอย่างน้อย" ในโลหะที่เชื่อม Me" ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบปริมาณสัมพันธ์ของออกไซด์ ไม่มีความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงของออกไซด์ที่มีส่วนร่วมในการทำปฏิกิริยากับออกไซด์ที่ต่ำกว่า, ขาดความเป็นไปได้ของการละลายของโลหะเชื่อมในตัวฉัน "" m O n

การไม่ปฏิบัติตามเงื่อนไขแรกจะทำให้สมการที่เป็นปัญหาขาดความหมาย: ประการที่สอง - นำไปสู่ปฏิกิริยาประเภท V; ปฏิกิริยา VI ประเภทที่สาม ที่สี่ - จำเป็นต้องเพิ่มสมการปฏิกิริยา VI ด้วยอีกหนึ่งสมการโดยคำนึงถึงการก่อตัวของสารละลายที่เป็นของแข็ง Me" in and Me"" m O n ของสารละลายร่วม

ตรงกันข้ามกับปฏิกิริยาประเภท I, II, IV, V ที่กล่าวถึงข้างต้น ซึ่งไม่สามารถใช้แนวคิดเรื่องสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ได้ และทิศทางการไหล (จากซ้ายไปขวาหรือขวาไปซ้าย) จะถูกกำหนดโดยเครื่องหมายทั้งหมด
ปฏิกิริยาประเภท VI ดำเนินการจากซ้ายไปขวาและความสมบูรณ์ของการเกิดขึ้นจะถูกกำหนดโดยค่าคงที่สมดุลเท่ากับผลคูณของกิจกรรมของออกซิเจนและฉัน "" ในโลหะเชื่อม Me" สำหรับสารละลายเจือจางกิจกรรมสามารถทำได้ นำมาเท่ากับความเข้มข้น (เศษส่วนของโมล) และใช้กฎการออกฤทธิ์ของปฏิกิริยาประเภท VI กำหนดค่าของมันเช่น ความเข้มข้นสมดุลขององค์ประกอบที่ละลายในสารละลายของแข็งโดยพิจารณาจากโลหะที่ถูกเชื่อม ค่าที่พบ จะกำหนดลักษณะระดับสมดุลของการโต้ตอบของวัสดุที่ถูกเชื่อม

งานนี้ให้การคำนวณทางอุณหพลศาสตร์ของปฏิกิริยาประเภท VI โดยใช้ตัวอย่างของระบบ ZnS-Me ซึ่งสรุปคุณลักษณะด้านระเบียบวิธี ในการประมาณครั้งแรก ผลลัพธ์ของการคำนวณนี้สามารถใช้ได้กับระบบ ZnO-Me ที่คล้ายกันด้วย ซึ่งน่าสนใจเป็นพิเศษเมื่อวิเคราะห์ความสามารถในการเชื่อมของซิงค์เฟอร์ไรต์

การคำนวณขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาโต้ตอบกับทองแดง:

ทีวี ZnS = Cu + [S] Cu (7.29)

ผลการคำนวณพบว่าเมื่อซิงค์ซัลไฟด์ทำปฏิกิริยากับทองแดง จะสามารถละลายทางอุณหพลศาสตร์ได้ถึง 0.086 ที่ % กำมะถัน ซึ่งเป็นขนาดหนึ่งและครึ่งสูงกว่าขีดจำกัดความสามารถในการละลายของกำมะถันในทองแดงที่อุณหภูมินี้ (0.004 ที่.%) เช่น สูงกว่าที่สามารถบรรจุได้ในสารละลายของแข็งอิ่มตัวในสภาวะสมดุลโดยมีคอปเปอร์ซัลไฟด์ต่ำกว่า ตามมาว่าเมื่อ ZnS ทำปฏิกิริยากับทองแดง การก่อตัวของคอปเปอร์ซัลไฟด์ Cu 2 S จำนวนหนึ่งนั้นเป็นไปได้ทางอุณหพลศาสตร์

ดังนั้นการคำนวณอันตรกิริยาทางอุณหพลศาสตร์กับทองแดงตามวิธี E.I. Mozzhukhin โดยใช้สมการ (7.29) ให้ผลลัพธ์เชิงคุณภาพเท่านั้น เทคนิคนี้ใช้ได้กับระบบที่พลังงานกิ๊บส์ในการก่อตัวของออกไซด์ของวัสดุทนไฟและเมทริกซ์ออกไซด์ของโลหะแตกต่างกันอยู่ในลำดับอะตอมออกซิเจน 400 กิโลจูล/กรัม ในระบบซัลไฟด์ที่พิจารณา ค่านี้จะน้อยกว่ามาก

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เชิงปริมาณ การพัฒนาเพิ่มเติมของเทคนิคนี้มีรายละเอียดดังนี้

ซัลเฟอร์และสารประกอบของมัน

อุปกรณ์ รีเอเจนต์:

ซัลเฟอร์ (ชิ้นเล็ก), ซัลเฟอร์ (ผง), เหล็กรีดิวซ์, โซเดียมซัลไฟต์แห้ง, กรดซัลฟิวริกเข้มข้น, ทองแดง, โซเดียมไฮดรอกไซด์, ฟีนอล์ฟทาลีน, ฟูซิน, น้ำตาล, ด่างทับทิมโพแทสเซียม, แอลกอฮอล์, คอปเปอร์ (II) ออกไซด์

หลอดทดลองขนาดใหญ่ - 5 ชิ้น, หลอดทดลองขนาดเล็ก - 6 ชิ้น, ชั้นวางหลอดทดลอง, ชั้นวางสำเร็จรูป, ครกและสาก, เบ้าหลอมขนาดเล็ก, ขวดเล็กพร้อมท่อจ่ายแก๊สและกรวยหยด, แก้วเล็ก ,แท่งแก้ว,กระติกน้ำ,สำลี,ถ้วยพอร์ซเลน,กระเบื้องไฟฟ้า

ซัลเฟอร์และคุณสมบัติของมัน

คุณสมบัติของการหลอมซัลเฟอร์

ใส่กำมะถันชิ้นเล็ก ๆ ในหลอดทดลองเพื่อเติม 1/3 ของปริมาตร (สีของกำมะถันไม่เหมาะกับจุดประสงค์เหล่านี้เนื่องจากจะสังเกตเห็นฟองรุนแรงเมื่อมันละลาย) หลอดทดลองที่มีกำมะถันจะถูกให้ความร้อนจนกระทั่งกำมะถันละลาย (119 "C) เมื่อให้ความร้อนเพิ่มเติม กำมะถันจะเข้มขึ้นและเริ่มข้นขึ้น (ข้นสูงสุดที่ 200 "C) ในขณะนี้ หลอดทดลองกลับด้านอยู่ครู่หนึ่ง และกำมะถันจะไม่หกออกมา เมื่อให้ความร้อนที่แรงยิ่งขึ้น กำมะถันจะเหลวอีกครั้ง และที่อุณหภูมิ 445 "C จะเดือด กำมะถันที่เดือดจะถูกเทลงในแก้วหรือเครื่องตกผลึกด้วยน้ำในขณะที่ทำการเคลื่อนที่เป็นวงกลมด้วยหลอดทดลอง พลาสติกกำมะถันจะแข็งตัวในน้ำ หากคุณเอาออก ขึ้นจากน้ำ (ใช้แท่งแก้ว) แล้วยืดเหมือนยาง

ปฏิกิริยาระหว่างกำมะถันกับเหล็ก

ก) การทดลองดำเนินการในหลอดทดลอง ขั้นแรกให้เตรียมส่วนผสมของสารในอัตราส่วน 7: 4

(อาร์(เฟ): อาร์(S) = 56: 32) ตัวอย่างเช่นก็เพียงพอที่จะใช้เหล็ก 3.5 กรัมและกำมะถัน 2 กรัม ในส่วนผสมที่เกิดขึ้นสามารถแยกแยะอนุภาคของกำมะถันเหล็กและสีของสารเหล่านี้ได้ หากคุณโยนส่วนผสมเล็กน้อยลงในแก้วน้ำ กำมะถันจะลอย (ไม่เปียกน้ำ) และเหล็กจม (เปียกด้วยน้ำ)

ส่วนผสมสามารถแยกออกได้โดยใช้แม่เหล็ก ในการทำเช่นนี้ให้นำแม่เหล็กไปที่ส่วนผสมบนกระจกนาฬิกาหรือแผ่นกระจกที่หุ้มด้วยกระดาษซึ่งดึงดูดเหล็กและมีกำมะถันยังคงอยู่ในนาฬิกา

กระจก ส่วนผสมจะถูกถ่ายโอนไปยังหลอดทดลอง ซึ่งยึดไว้กับขาขาตั้งกล้องโดยทำมุมเอียงเล็กน้อยและให้ความร้อน ก็เพียงพอแล้วที่จะบรรลุจุดเริ่มต้นของปฏิกิริยา (ร้อนแดง) ในที่เดียวของส่วนผสม - และปฏิกิริยาจะดำเนินต่อไปด้วยตัวเอง (กระบวนการคายความร้อน) หลอดทดลองจะแตกเพื่อสกัดเหล็กซัลไฟด์ที่เกิดขึ้น ดังนั้นจากสารสองชนิดหากนำมาในปริมาณที่สอดคล้องกับการคำนวณจะได้สารหนึ่งตัวซึ่งมีคุณสมบัติแตกต่างจากคุณสมบัติของสารดั้งเดิม

ปัญหาที่เป็นไปได้เมื่อทำการทดลอง

1. ในการทดลองต้องใช้ธาตุเหล็กลดลงเท่านั้น เมื่อใช้ขี้เลื่อยธรรมดาจะไม่เกิดปฏิกิริยาเนื่องจากแต่ละเมล็ดถูกปกคลุมด้วยฟิล์มเหล็กออกไซด์บาง ๆ ซึ่ง

ป้องกันการสัมผัสกับเหล็กกับกำมะถัน

2. ปฏิกิริยาจะไม่ดำเนินต่อไปหรือจะสังเกตเฉพาะการระบาดแบบแยกส่วนหากส่วนผสมผสมได้ไม่ดีและมีการสัมผัสกำมะถันกับเหล็กไม่เพียงพอ

3. ปฏิกิริยาจะไม่ทำงานหากเม็ดเหล็กมีขนาดใหญ่มาก ดังนั้น พื้นผิวที่สัมผัสกับซัลเฟอร์จึงมีน้อย

ซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์และกรดซัลฟูรัส

การเตรียมซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์.

ก) ขวดที่มีโซเดียมซัลไฟต์แข็งปิดด้วยจุกปิดและกรวยสำหรับหยด เมื่อเติมกรดซัลฟิวริกเข้มข้น (ต้องเติมกรดทีละหยด เมื่อสังเกต

วิวัฒนาการของก๊าซที่รุนแรง จากนั้นการเติมกรดจะหยุดลง) ซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) จะถูกปล่อยออกมา ปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยไม่ให้ความร้อน

b) เติมกรดซัลฟิวริกเข้มข้นลงในทองแดง (ขี้กบ ขี้เลื่อย หรือลวด) แล้วให้ความร้อน ซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ถูกรวบรวมโดยการแทนที่อากาศ

การละลายซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ในน้ำ

วางกระบอกสูบโดยหงายรูขึ้น แล้วเติมซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ลงไป ควบคุมความสมบูรณ์ของการเติมได้เช่นเดียวกัน คาร์บอนไดออกไซด์คบเพลิงที่กำลังลุกไหม้ กระบอกสูบหุ้มด้วยกระจก

แผ่นและรูด้านล่างจะถูกลดระดับลงในเครื่องตกผลึกด้วยน้ำ เมื่อกระบอกสูบถูกโยก น้ำจะค่อยๆ เข้ามา ความสามารถในการละลายของซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ในน้ำจะสูงมากและที่ สภาพห้องเท่ากับก๊าซเฉลี่ย 40 ปริมาตรต่อน้ำ 1 ปริมาตร ซึ่งคิดเป็นประมาณ 10% ของน้ำหนัก ความสามารถในการละลายสูงช่วยให้นักเรียนสรุปได้เสมอว่าในกรณีนี้จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างก๊าซที่ละลายกับตัวทำละลาย

ปฏิกิริยา.

คุณสมบัติทางเคมีกรดซัลฟูรัส.

เทน้ำ 100 - 150 มล. ลงในขวดแล้วปล่อยซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์เป็นเวลาหลายนาทีเพื่อให้สารละลายมี กลิ่นแรง- ขวดนี้ปิดด้วยจุกปิด

ก) 1/3 ของปริมาตรของหลอดทดลองเต็มไปด้วยน้ำที่มีสีม่วงแดง เติมกรดซัลฟูรัสลงในน้ำที่มีสีแล้วคนสารละลาย กรดซัลฟูรัสให้สารละลายไม่มีสีด้วยสีย้อมอินทรีย์ อุ่นสารละลายให้เดือด สีม่วงแดงกลับคืนมาอีกครั้ง ทำไม

กรดซัลฟูริก

การไหม้ของเสี้ยน.

เมื่อเสี้ยนถูกลดขนาดลงในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น จะกลายเป็นตอตะโกและปล่อยคาร์บอนอิสระออกมา หลังจากล้างในน้ำแล้ว นักเรียนจะแสดงเศษเสี้ยวซึ่งสรุปว่ากรดซัลฟิวริกสามารถกำจัดไฮโดรเจนและออกซิเจนออกจากสารที่ซับซ้อนได้ ซึ่งอธิบายกฎบางประการในการทำงานกับมัน

วันนี้เราเริ่มทำความรู้จักกับสารประกอบอนินทรีย์ประเภทที่สำคัญที่สุด สารอนินทรีย์ถูกแบ่งตามองค์ประกอบดังที่คุณทราบแล้วว่าเป็นแบบง่ายและซับซ้อน

ออกไซด์	กรด	ฐาน	เกลือ
อี x โอ ย	เอ็นnก เอ – สารตกค้างที่เป็นกรด	ฉัน(OH)ข OH – หมู่ไฮดรอกซิล	ฉันและเอบี

สารอนินทรีย์เชิงซ้อนแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: ออกไซด์, กรด, เบส, เกลือ เราเริ่มต้นด้วยคลาสออกไซด์

ออกไซด์

ออกไซด์ - เหล่านี้เป็นสารที่ซับซ้อนประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีสององค์ประกอบซึ่งหนึ่งในนั้นคือออกซิเจนโดยมีความจุเท่ากับ 2 องค์ประกอบทางเคมีเพียงองค์ประกอบเดียวเท่านั้น - ฟลูออรีนเมื่อรวมกับออกซิเจนจะไม่ก่อให้เกิดออกไซด์ แต่เป็นออกซิเจนฟลูออไรด์เท่ากับ 2
เรียกง่ายๆ ว่า “ออกไซด์ + ชื่อของธาตุ” (ดูตาราง) หากความจุขององค์ประกอบทางเคมีแปรผัน จะมีการระบุด้วยเลขโรมันที่อยู่ในวงเล็บหลังชื่อขององค์ประกอบทางเคมี

สูตร	ชื่อ	สูตร	ชื่อ
	คาร์บอน (II) มอนอกไซด์	เฟ2O3	เหล็ก (III) ออกไซด์
	ไนตริกออกไซด์ (II)	CrO3	โครเมียม (VI) ออกไซด์
อัล2O3	อลูมิเนียมออกไซด์		ซิงค์ออกไซด์
N2O5	ไนตริกออกไซด์ (V)	Mn2O7	แมงกานีส (VII) ออกไซด์

การจำแนกประเภทออกไซด์

ออกไซด์ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ก่อรูปเกลือ (พื้นฐาน, เป็นกรด, แอมโฟเทอริก) และไม่ก่อรูปเกลือหรือไม่แยแส

โลหะออกไซด์ ขน x โอย			ออกไซด์ที่ไม่ใช่โลหะ นีมี x โอ ย
ขั้นพื้นฐาน	ที่เป็นกรด	แอมโฟเทอริก	ที่เป็นกรด	ไม่แยแส
ฉัน, II เอิ่ม.	วี-ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว ฉัน	ZnO,BeO,อัล 2 O 3, เฟ 2 โอ 3 , Cr 2 O 3	> ครั้งที่สอง นีมี	ฉัน, II นีมี CO, ไม่, N2O

1). ออกไซด์พื้นฐานคือออกไซด์ที่ตรงกับเบส ออกไซด์หลัก ได้แก่ ออกไซด์ โลหะ 1 และ 2 กลุ่มอีกด้วย โลหะ กลุ่มย่อยด้านข้าง ด้วยวาเลนซ์ ฉัน และ ครั้งที่สอง (ยกเว้น ZnO - ซิงค์ออกไซด์และ BeO – เบริลเลียมออกไซด์):

2). ออกไซด์ที่เป็นกรด- สิ่งเหล่านี้คือออกไซด์ซึ่งสอดคล้องกับกรด กรดออกไซด์ได้แก่ ออกไซด์ที่ไม่ใช่โลหะ (ยกเว้นสิ่งที่ไม่เกิดเกลือ - ไม่แยแส) เช่นเดียวกับ ออกไซด์ของโลหะ กลุ่มย่อยด้านข้าง ด้วยความจุจาก วี ถึง ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว (ตัวอย่างเช่น CrO 3 - โครเมียม (VI) ออกไซด์, Mn 2 O 7 - แมงกานีส (VII) ออกไซด์):

3). แอมโฟเทอริกออกไซด์- สิ่งเหล่านี้คือออกไซด์ซึ่งสอดคล้องกับเบสและกรด. เหล่านี้ได้แก่ ออกไซด์ของโลหะ กลุ่มย่อยหลักและรอง ด้วยวาเลนซ์ ที่สาม , บางครั้ง IV ตลอดจนสังกะสีและเบริลเลียม (เช่น BeO, ZnO, อัล 2 O 3, Cr 2 O 3)

4). ออกไซด์ที่ไม่เกิดเกลือ– เป็นออกไซด์ที่ไม่แยแสกับกรดและเบส เหล่านี้ได้แก่ ออกไซด์ที่ไม่ใช่โลหะ ด้วยวาเลนซ์ ฉัน และ ครั้งที่สอง (เช่น N 2 O, NO, CO)

สรุป: ธรรมชาติของคุณสมบัติของออกไซด์ขึ้นอยู่กับความจุของธาตุเป็นหลัก

ตัวอย่างเช่น โครเมียมออกไซด์:

โคร(ครั้งที่สอง- หลัก);

Cr 2 O 3 (ที่สาม- แอมโฟเทอริก);

CrO3(ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว- เป็นกรด)

การจำแนกประเภทออกไซด์

(โดยการละลายในน้ำ)

ออกไซด์ที่เป็นกรด	ออกไซด์พื้นฐาน	แอมโฟเทอริกออกไซด์
ละลายได้ในน้ำ ข้อยกเว้น – SiO 2 (ไม่ละลายในน้ำ)	มีเพียงออกไซด์ของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ทเท่านั้นที่ละลายในน้ำ (นี่คือโลหะ ฉันกลุ่ม "A" และ II "A" ข้อยกเว้น Be, Mg)	พวกเขาไม่โต้ตอบกับน้ำ ไม่ละลายในน้ำ

ทำงานให้เสร็จสิ้น:

1. เขียนมันออกมาแยกกัน สูตรเคมีออกไซด์ที่เป็นกรดและเบสที่ก่อให้เกิดเกลือ

NaOH, AlCl 3, K 2 O, H 2 SO 4, SO 3, P 2 O 5, HNO 3, CaO, CO

2. การให้สาร : CaO, NaOH, CO 2, H 2 SO 3, CaCl 2, FeCl 3, Zn(OH) 2, N 2 O 5, Al 2 O 3, Ca(OH) 2, CO 2, N 2 O, FeO, SO 3, นา 2 SO 4, ZnO, CaCO 3, Mn 2 O 7, CuO, KOH, CO, เฟ(OH) 3

เขียนออกไซด์และจำแนกประเภท

การได้รับออกไซด์

เครื่องจำลอง "ปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนกับสารธรรมดา"

1. การเผาไหม้ของสาร (ออกซิเดชันกับออกซิเจน)	ก) สารง่าย ๆ เทรนเนอร์	2มก. +O 2 = 2MgO
	b) สารที่ซับซ้อน	2H 2 ส+3O 2 =2H 2 O+2SO 2
2. การสลายตัวของสารเชิงซ้อน (ใช้ตารางกรดดูภาคผนวก)	ก) เกลือ เกลือที= ออกไซด์พื้นฐาน+กรดออกไซด์	СaCO 3 = CaO+CO 2
	b) เบสที่ไม่ละลายน้ำ ฉัน(OH)ขที= ฉัน x โอ้ย+ ชม 2 โอ	Cu(OH)2t=CuO+H2O
	c) กรดที่มีออกซิเจน เอ็นnก=กรดออกไซด์+ ชม 2 โอ	เอช 2 เอส 3 =เอช 2 โอ+เอสโอ 2

คุณสมบัติทางกายภาพของออกไซด์

ที่ อุณหภูมิห้องออกไซด์ส่วนใหญ่เป็นของแข็ง (CaO, Fe 2 O 3 เป็นต้น) บางชนิดเป็นของเหลว (H 2 O, Cl 2 O 7 เป็นต้น) และก๊าซ (NO, SO 2 เป็นต้น)

คุณสมบัติทางเคมีของออกไซด์

คุณสมบัติทางเคมีของออกไซด์พื้นฐาน 1. ออกไซด์พื้นฐาน + กรดออกไซด์ = เกลือ (สารประกอบ r.) CaO + SO 2 = CaSO 3 2. ออกไซด์พื้นฐาน + กรด = เกลือ + H 2 O (แลกเปลี่ยนสารละลาย) 3 K 2 O + 2 H 3 PO 4 = 2 K 3 PO 4 + 3 H 2 O 3. ออกไซด์พื้นฐาน + น้ำ = อัลคาไล (สารประกอบ) นา 2 O + H 2 O = 2 NaOH

คุณสมบัติทางเคมีของกรดออกไซด์ 1. กรดออกไซด์ + น้ำ = กรด (สารประกอบ r) ด้วย O 2 + H 2 O = H 2 CO 3, SiO 2 – ไม่ทำปฏิกิริยา 2. กรดออกไซด์ + เบส = เกลือ + H 2 O (อัตราแลกเปลี่ยน) P 2 O 5 + 6 KOH = 2 K 3 PO 4 + 3 H 2 O 3. ออกไซด์พื้นฐาน + กรดออกไซด์ = เกลือ (สารประกอบ r.) CaO + SO 2 = CaSO 3 4. สารระเหยน้อยกว่าจะแทนที่สารระเหยที่มากกว่าจากเกลือ CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2

คุณสมบัติทางเคมีของแอมโฟเทอริกออกไซด์ พวกมันทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและด่าง ZnO + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 O ZnO + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 [Zn (OH) 4] (ในสารละลาย) ZnO + 2 NaOH = นา 2 ZnO 2 + H 2 O (เมื่อหลอมละลาย)

การใช้ออกไซด์

ออกไซด์บางชนิดไม่ละลายในน้ำ แต่หลายชนิดทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างสารประกอบ:

ดังนั้น 3 + H 2 O = H 2 ดังนั้น 4

แคลเซียมโอ + ชม 2 โอ = แคลิฟอร์เนีย( โอ้) 2

ผลลัพธ์มักเป็นสารประกอบที่จำเป็นและมีประโยชน์มาก ตัวอย่างเช่น H 2 SO 4 คือกรดซัลฟิวริก Ca(OH) 2 คือ มะนาวสุกฯลฯ

หากออกไซด์ไม่ละลายในน้ำแสดงว่าผู้คนใช้คุณสมบัตินี้อย่างชำนาญ ตัวอย่างเช่น ซิงค์ออกไซด์ ZnO เป็นสารสีขาวจึงใช้เตรียมสีน้ำมันสีขาว (สังกะสีสีขาว) เนื่องจากในทางปฏิบัติแล้ว ZnO จะไม่ละลายในน้ำ พื้นผิวใดๆ จึงสามารถทาด้วยสังกะสีสีขาวได้ รวมถึงพื้นผิวที่โดนฝนด้วย ความไม่ละลายน้ำและไม่เป็นพิษทำให้สามารถใช้ออกไซด์นี้ในการผลิตครีมและผงเครื่องสำอางได้ เภสัชกรทำให้เป็นผงฝาดและทำให้แห้งสำหรับใช้ภายนอก

ไทเทเนียม (IV) ออกไซด์ – TiO 2 – มีคุณสมบัติที่มีคุณค่าเหมือนกัน เขายังมีรูปหล่ออีกด้วย สีขาวและใช้สำหรับการผลิตไทเทเนียมสีขาว TiO 2 ไม่ละลายในน้ำไม่เพียงแต่ในน้ำเท่านั้น แต่ยังอยู่ในกรดด้วย ดังนั้นสารเคลือบที่ทำจากออกไซด์นี้จึงมีความเสถียรเป็นพิเศษ ออกไซด์นี้ถูกเติมลงในพลาสติกเพื่อให้เป็นสีขาว เป็นส่วนหนึ่งของสีเคลือบสำหรับจานโลหะและเซรามิก

โครเมียม (III) ออกไซด์ - Cr 2 O 3 - ผลึกสีเขียวเข้มที่แข็งแกร่งมากไม่ละลายในน้ำ Cr 2 O 3 ใช้เป็นเม็ดสี (สี) ในการผลิตแก้วและเซรามิกสีเขียวตกแต่ง GOI paste ที่รู้จักกันดี (ย่อมาจาก State Optical Institute) ใช้สำหรับการเจียรและขัดเลนส์, โลหะ ผลิตภัณฑ์ในเครื่องประดับ

เนื่องจากโครเมียม (III) ออกไซด์ไม่ละลายและแข็งแรงจึงใช้ในหมึกพิมพ์ด้วย (เช่น สำหรับการระบายสีธนบัตร) โดยทั่วไปแล้ว ออกไซด์ของโลหะหลายชนิดจะถูกใช้เป็นเม็ดสีสำหรับสีต่างๆ มากมาย แม้ว่าจะยังห่างไกลจากการใช้เพียงอย่างเดียวก็ตาม

งานสำหรับการรวมบัญชี

1. เขียนสูตรทางเคมีของออกไซด์ที่เป็นกรดและออกไซด์พื้นฐานแยกกัน

NaOH, AlCl 3, K 2 O, H 2 SO 4, SO 3, P 2 O 5, HNO 3, CaO, CO

2. การให้สาร : CaO, NaOH, CO 2, H 2 SO 3, CaCl 2, FeCl 3, Zn(OH) 2, N 2 O 5, Al 2 O 3, Ca(OH) 2, CO 2, N 2 O, FeO, SO 3, นา 2 SO 4, ZnO, CaCO 3, Mn 2 O 7, CuO, KOH, CO, เฟ(OH) 3

เลือกจากรายการ: ออกไซด์พื้นฐาน, ออกไซด์ที่เป็นกรด, ออกไซด์ที่ไม่แยแส, ออกไซด์ของแอมโฟเทอริก และตั้งชื่อ.

3. กรอก CSR ระบุประเภทของปฏิกิริยา ตั้งชื่อผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา

นา 2 O + H 2 O =

ไม่มี 2 O 5 + H 2 O =

CaO + HNO3 =

นาโอห์ + P2O5 =

K 2 O + CO 2 =

ลูกบาศ์ก(OH) 2 = ? -

4. ดำเนินการเปลี่ยนแปลงตามโครงการ:

1) K → K 2 O → KOH → K 2 SO 4

2) S→SO 2 →H 2 SO 3 →นา 2 SO 3

3) P→P 2 O 5 →H 3 PO 4 →K 3 PO 4

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับวิธีการละลายยูเรเนียมออกไซด์และสามารถนำไปใช้ในเทคโนโลยีการผลิตวัสดุวัฏจักรเชื้อเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ ตามวิธีการดังกล่าว ให้วางผงยูเรเนียมออกไซด์ไว้ใต้ชั้นน้ำโดยมีอัตราส่วนความสูงของชั้นน้ำและความสูงของชั้นยูเรเนียมออกไซด์อย่างน้อย 1.3 กรดไนตริกถูกจ่ายภายใต้ชั้นของยูเรเนียมออกไซด์ที่อัตราการไหล (0.30-0.36) ตัน HNO 3 ต่อยูเรเนียม 1 ตันต่อชั่วโมง การประดิษฐ์นี้ทำให้สามารถลดปริมาตรของก๊าซที่ออกจากเครื่องปฏิกรณ์ตัวทำละลายและต้องทำให้บริสุทธิ์ก่อนถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ ในขณะเดียวกันก็ลดปริมาณไนโตรเจนไดออกไซด์ในก๊าซเหล่านั้นด้วย 1 เงินเดือน ไฟล์ 1 ตาราง.

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับวิธีการละลายยูเรเนียมออกไซด์และสามารถนำไปใช้ในเทคโนโลยีการผลิตวัสดุวัฏจักรเชื้อเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ ในฐานะที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมสามารถใช้ออกไซด์ในรูปของออกไซด์ทางเทคนิค - U 3 O 8 ออกไซด์ (2UO 3 + UO 2) ที่ได้จากวัตถุดิบธรรมชาติได้ ในกรณีนี้ ก่อนการดำเนินการฟลูออไรด์ ยูเรเนียมจะต้องได้รับการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมจากสิ่งเจือปนที่มีอยู่ในแร่เข้มข้น รวมถึงสิ่งเจือปนที่ก่อให้เกิดฟลูออไรด์ที่ระเหยได้ (โมลิบดีนัม ซิลิคอน เหล็ก วาเนเดียม ฯลฯ) นอกจากนี้ จำเป็นต้องกำจัดสิ่งเจือปนที่เข้าสู่ยูเรเนียมในระหว่างการแปรรูปแร่ธรรมชาติให้เป็นยูเรเนียมออกไซด์ (ตะกรัน สารตกค้างที่เผาไหม้น้อย กราไฟท์ ถ่านหิน ฯลฯ) ในการชำระยูเรเนียมจากสิ่งเจือปน คุณสามารถใช้เทคโนโลยีการสกัดเพื่อทำให้สารละลายยูเรเนียมไนเตรตบริสุทธิ์โดยใช้ไตรบิวทิลฟอสเฟต ก่อนทำการสกัด จะต้องละลายยูเรเนียมออกไซด์ก่อน มีวิธีที่รู้จักกันดีในการละลายยูเรเนียมออกไซด์ในส่วนผสมของกรดไนตริกเข้มข้นและกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น (ยูเรเนียมและสารประกอบของมัน มาตรฐานอุตสาหกรรมของสหภาพโซเวียต OST 95175-90, หน้า 5) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอุปกรณ์มีการกัดกร่อนสูง วิธีการนี้จึงใช้เฉพาะในระดับห้องปฏิบัติการเท่านั้น มีวิธีที่รู้จักกันดีในการละลายยูเรเนียมออกไซด์ในกรดไนตริก (V.M. Vdovenko เคมีรังสีสมัยใหม่ - M. , 1969, p. 257) (ต้นแบบ) วิธีการนี้ดำเนินการตามปฏิกิริยาต่อไปนี้: 2U 3 O 8 +14HNO 3 =6UO 2 (NO) 3)2+7H 2 O+NO+NO 2 อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาจะเกิดไนโตรเจนออกไซด์และไดออกไซด์ซึ่งมี ผลกระทบที่เป็นอันตรายบน สิ่งแวดล้อมและมนุษย์ ในเรื่องนี้จำเป็นต้องทำให้ก๊าซเสียจากไนโตรเจนออกไซด์บริสุทธิ์ ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO 2) เป็นก๊าซสีน้ำตาล ไนโตรเจนออกไซด์ (NO) เป็นก๊าซไม่มีสี ไนโตรเจนออกไซด์ (NO) เมื่อสัมผัสกับออกซิเจนในบรรยากาศจะถูกออกซิไดซ์เป็น NO 2 ไนโตรเจนไดออกไซด์เป็นองค์ประกอบหลักในการปล่อยก๊าซที่ต้องบำบัด หากวัตถุดิบที่มีเทตระวาเลนต์ยูเรเนียมออกไซด์มากกว่า 80% ถูกละลาย การก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์ต่อหน่วยวัตถุดิบจะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับการละลายของยูเรเนียมออกไซด์ที่มีเตตระวาเลนต์ยูเรเนียมออกไซด์ประมาณ 30% กระบวนการละลายของวัตถุดิบดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะคือการปล่อยไนโตรเจนไดออกไซด์อย่างมีนัยสำคัญ ในวัตถุดิบออกไซด์ปริมาณยูเรเนียม (IV) คือ 30%: ในวัตถุดิบออกไซด์ปริมาณยูเรเนียม (IV) คือ 80%: เมื่อกวนระบบปฏิกิริยาซึ่งใช้เพื่อปรับปรุงการถ่ายเทมวลในระบบ การปล่อยไนโตรเจนออกไซด์จากส่วนผสมของปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษ วัตถุประสงค์ของการประดิษฐ์คือการลดปริมาตรของก๊าซ (ไนโตรเจนออกไซด์) ที่ออกจากเครื่องปฏิกรณ์ตัวทำละลายและอยู่ภายใต้การทำให้บริสุทธิ์ก่อนถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ ขณะเดียวกันก็ลดปริมาณไนโตรเจนไดออกไซด์ในก๊าซเหล่านั้น ปัญหาได้รับการแก้ไขโดยข้อเท็จจริงที่ว่าในวิธีการละลายยูเรเนียมออกไซด์รวมถึงการทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกผงยูเรเนียมออกไซด์จะถูกวางไว้ใต้ชั้นน้ำในอัตราส่วนความสูงของชั้นน้ำและความสูงของยูเรเนียม ชั้นออกไซด์อย่างน้อย 1.3 และกรดไนตริกถูกจ่ายภายใต้ชั้นของยูเรเนียมออกไซด์ในอัตรา (0.3-0.36) ตัน HNO 3 ต่อยูเรเนียม 1 ตันต่อชั่วโมง ส่วนผสมของปฏิกิริยาจะถูกชลประทานด้วยน้ำในปริมาณเท่ากับ 10-20% ของชั้นน้ำ ตัวอย่าง. ผงยูเรเนียมออกไซด์วางอยู่ใต้ชั้นน้ำ สารละลายกรดจะถูกป้อนเข้าไปใต้ชั้นออกไซด์ สารละลายกรดจะถูกจ่ายภายใต้ชั้นของยูเรเนียมออกไซด์ผ่านท่อที่อยู่ต่ำลงไปที่ด้านล่างของเครื่องปฏิกรณ์ตัวทำละลาย มีการทดลองสี่ชุด ในชุดแรก อัตราส่วนความสูงของชั้นน้ำต่อความสูงของชั้นยูเรเนียมออกไซด์จะเปลี่ยนไป ในการทดลองชุดที่สอง ปริมาณการใช้ HNO 3 ต่อหน่วยเวลาจะเปลี่ยนไป ในการทดลองชุดที่สาม ส่วนผสมของปฏิกิริยาจะถูกกวนโดยการเติม อากาศอัด- ในการทดลองชุดที่ 4 น้ำจะถูกพ่นบนพื้นผิวของชั้นน้ำเพื่อสร้างหมอกน้ำในเครื่องปฏิกรณ์ตัวทำละลาย ในการทดลองที่ 6 ของชุดแรก ไม่มีชั้นน้ำอยู่เหนือชั้นยูเรเนียมออกไซด์ การทดลองดำเนินการโดยไม่ให้ความร้อนแก่ส่วนผสมของปฏิกิริยา ผลการทดลองแสดงไว้ในตาราง เมื่อกรดไนตริกถูกจ่ายเข้าไปภายใต้ชั้นของยูเรเนียมออกไซด์ที่อยู่ใต้น้ำ การละลายของยูเรเนียมออกไซด์จะเกิดขึ้นอย่างเท่าเทียมกันตลอดทั้งปริมาตร ไนโตรเจนไดออกไซด์เกิดขึ้นในระหว่างการละลายของยูเรเนียมออกไซด์ผ่านชั้นของน้ำทำปฏิกิริยากับสิ่งหลังเพื่อสร้างกรดไนตริกซึ่งในทางกลับกันจะทำปฏิกิริยากับยูเรเนียมออกไซด์ ปริมาณการใช้กรดไนตริก (รวมต่อการทดลอง) ที่จ่ายให้กับเครื่องปฏิกรณ์ตัวทำละลายจะลดลง ดังที่เห็นได้จากตาราง ปริมาตรของก๊าซที่ออกจากเครื่องปฏิกรณ์ตัวทำละลายลดลง โดยมีปริมาณไนโตรเจนไดออกไซด์ลดลง เกิดขึ้นเมื่ออัตราส่วนของความสูงของชั้นน้ำต่อความสูงของชั้นยูเรเนียมออกไซด์ อย่างน้อย 1.3 และปริมาณการใช้กรดไนตริกต่อหน่วยเวลาคือ 0.30- 0.36 t НNO 3 / t U ต่อชั่วโมง (การทดลอง 3-5 ของชุดแรก, 1, 2 ของชุดที่สอง) การชลประทานในพื้นที่เหนือชั้นน้ำด้วยน้ำจะช่วยเพิ่มการจับไนโตรเจนไดออกไซด์และการยับยั้งการเกิดฟอง (การทดลองที่ 1, 2 ของชุดที่สี่) การไม่มีชั้นน้ำเหนือยูเรเนียมออกไซด์ในระหว่างกระบวนการละลาย (การทดลองที่ 6 ของชุดแรก) หรือมีความสูงไม่เพียงพอ (อัตราส่วนความสูงของชั้นน้ำต่อความสูงของชั้นยูเรเนียมออกไซด์น้อยกว่า 1, 3 การทดลองที่ 1, 2 ของชุดแรก) ส่งผลให้มีการปล่อยก๊าซเพิ่มขึ้นจากเครื่องปฏิกรณ์ตัวทำละลาย ในกรณีนี้ ก๊าซจะมีลักษณะเป็นสีน้ำตาลของไนโตรเจนไดออกไซด์ การบริโภคกรดไนตริกที่เพิ่มขึ้นต่อหน่วยเวลา (มากกว่า 0.36 t НNO 3 / t U ต่อชั่วโมง) ยังนำไปสู่การวิวัฒนาการของก๊าซที่รุนแรง ก๊าซมีไนโตรเจนไดออกไซด์สีน้ำตาลจำนวนมาก (การทดลอง 3, 4 ของชุดที่สอง ). การกวนส่วนผสมที่ทำปฏิกิริยากับอากาศจะเพิ่มการใช้กรดไนตริกโดยรวม และทำให้เกิดก๊าซรุนแรงขึ้น (การทดลองที่ 1, 2 ของชุดที่สาม) อัตราส่วนของความสูงของชั้นน้ำต่อความสูงของชั้นผงเท่ากับ 1.30-1.36 นั้นเหมาะสมที่สุดจากมุมมองของการได้รับสารละลายที่เหมาะสมในความเข้มข้นสำหรับการดำเนินการในภายหลังในเทคโนโลยีของวัสดุวัฏจักรเชื้อเพลิง - การสกัด .

สูตรการประดิษฐ์

1. วิธีการละลายยูเรเนียมออกไซด์รวมถึงปฏิกิริยากับกรดไนตริกโดยมีลักษณะเฉพาะคือผงยูเรเนียมออกไซด์จะถูกวางไว้ใต้ชั้นน้ำเมื่ออัตราส่วนความสูงของชั้นน้ำและความสูงของชั้นยูเรเนียมออกไซด์อยู่ที่ อย่างน้อย 1.3 และจ่ายกรดไนตริกใต้ชั้นยูเรเนียมออกไซด์ที่อัตราการไหล (0.300.36) t HNO 3 ต่อยูเรเนียม 1 ตันต่อชั่วโมง 2. วิธีการตามข้อถือสิทธิข้อที่ 1 มีลักษณะเฉพาะคือให้สารผสมปฏิกิริยาถูกชลประทานด้วยน้ำในปริมาณเท่ากับ 10-20% ของชั้นน้ำ

3

1 มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐมอสโกตั้งชื่อตาม N.E. บาวแมน

2 มหาวิทยาลัยการแพทย์แห่งรัฐมอสโกแห่งแรกตั้งชื่อตาม พวกเขา. เซเชนอฟ

3 มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกสอน

ปัญหาของการกัดกรดออกไซด์จากพื้นผิวของเหล็กที่มีโคบอลต์และเหล็กมีความสำคัญในทางปฏิบัติและมีความเกี่ยวข้องมาโดยตลอด มีการศึกษา จำนวนมากเนื้อหาในประเด็นนี้ ผู้เขียนระบุว่าบางแง่มุมของปัญหายังไม่ได้รับการศึกษาอย่างสมบูรณ์ (ซึ่งรวมถึงอิทธิพลของลักษณะของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ การระบุกลไกการออกฤทธิ์ของปัจจัยเหล่านี้) โคบอลต์และเหล็กออกไซด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการทางเคมีต่างๆ (การออกซิเดชันของมีเทนและคาร์บอนมอนอกไซด์ การดีไฮโดรจีเนชันของพาราฟิน ฯลฯ) คุณสมบัติขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นผิวซึ่งเป็นตัวกำหนดจลนพลศาสตร์ของการละลายออกไซด์ ทำการศึกษาทดลองเกี่ยวกับผลกระทบของกรดแร่ (โดยเฉพาะ H2SO4) ต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาต่างกัน (Co3O4 และ Fe3O4 ในตัวกลางที่เป็นกรด) เปิดเผยลักษณะของระยะ จำกัด ซึ่งประกอบด้วยการก่อตัวของสารประกอบพื้นผิวประเภท - และการเปลี่ยนไปใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ในเวลาต่อมา การวิเคราะห์อย่างเป็นระบบของเส้นโค้งการละลายออกไซด์ยังได้รับการพัฒนาเพื่อคำนวณพารามิเตอร์จลน์: พลังงานกระตุ้นและลำดับปฏิกิริยาสำหรับไฮโดรเจนไอออนและซัลเฟตไอออน

โคบอลต์ออกไซด์

เหล็กออกไซด์

จลนศาสตร์

การละลาย

การสร้างแบบจำลอง

โมเดลบาร์ตัน-สทรานสกี

วิธีฮูเก้น-วัตสัน

1. Bokshtein B.S., Mendelev M.I., Pokhvisnev Yu.V. เคมีฟิสิกส์: อุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ – อ.: สำนักพิมพ์ “MISIS”, 2555. – 258 หน้า.

2. บัตเลอร์ เจ. อิออน สมดุล – ล.: เคมี, 1973. – 448 น.

3. Delmon B. จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาต่างกัน – อ.: มีร์, 1972. – 555 หน้า.

4. Barre P. จลนพลศาสตร์ของกระบวนการต่างกัน – อ.: มีร์, 2519. – 400 น.

5. Kiselev M.Yu. กลไกและจลนศาสตร์ของการละลายไพไรต์โดยคลอรีนไฟฟ้าเคมี // อิซเวสเทียสูงกว่า สถาบันการศึกษา- นิตยสารเหมืองแร่ – พ.ศ. 2553 – ฉบับที่ 4 – หน้า 101–104.

6. คอร์เซนชไตน์ เอ็น.เอ็ม., ซามูลอฟ อี.วี. การควบแน่นเชิงปริมาตรในปฏิกิริยาต่างกัน // วารสารคอลลอยด์ – 2556 – ต. 75 ฉบับที่ 1 – 84 น.

7. Kolesnikov V.A., Kapustin V.A., Kapustin Yu.I., Isaev M.K., Kolesnikov A.V. โลหะออกไซด์ – วัสดุที่น่ามีแนวโน้มสำหรับกระบวนการเคมีไฟฟ้า // แก้วและเซรามิก – 2559 – ฉบับที่ 12. – หน้า 23–28.

8. ยาคุเชวา อี.เอ., โกริเชฟ ไอ.จี., อตานาสยาน ที.เค., อิโซตอฟ เอ.ดี. ศึกษาจลนพลศาสตร์ของการละลายโคบอลต์ออกไซด์ (Co3O4, Co2O3) ที่ความเข้มข้นต่างๆ ของ H2SO4, HCl, EDTA และ pH // Volgograd: บทคัดย่อของ XIX Mend การประชุมใหญ่เรื่องเคมีทั่วไปและเคมีประยุกต์ – 2554 – ท.3 – หน้า 366.

9. ยาคุเชวา อี.เอ., โกริเชฟ ไอ.จี., อตานาสยาน ที.เค., เลย์เนอร์ ยู.เอ. จลนพลศาสตร์ของการละลายโคบอลต์ออกไซด์ในตัวกลางที่เป็นกรด // โลหะ – 2010. – ฉบับที่ 2. – หน้า 21–27.

10. Yakusheva E.A., Gorichev I.G., Atanasyan T.K., Plakhotnaya O.N., Goryacheva V.N. การสร้างแบบจำลองกระบวนการจลน์ของการละลายโคบอลต์และคอปเปอร์ออกไซด์ในกรดซัลฟิวริก // กระดานข่าวของ MSTU im. N.E. บาวแมน. เซอร์ วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ- – 2017. – ฉบับที่ 3. – หน้า 124–134.

การศึกษาทดลองที่ดำเนินการเกี่ยวกับการสลายตัวของเฟสออกไซด์ทำให้สามารถอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับกระบวนการของพฤติกรรมของเฟสของแข็งในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของออกไซด์โดยคำนึงถึงลักษณะของกรดเบส และกลไกการละลาย และเพื่อจำลองปฏิกิริยาโทเคมี

วัตถุประสงค์ของการศึกษาประกอบด้วยการศึกษาและสร้างแบบจำลองกระบวนการละลาย Co3O4 และ Fe3O4 ในกรดซัลฟิวริก

วัสดุและวิธีการวิจัย

สำหรับการวิจัย เราได้เก็บตัวอย่างที่มีน้ำหนัก 500 มก. โดยมี d = 80-100 µm การจำแนกออกไซด์ดำเนินการโดยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์, IR และการวิเคราะห์เชิงความร้อน

เพื่ออธิบายกลไกการละลายตัวอย่างของแข็งของโลหะออกไซด์ในตัวกลางที่เป็นกรด การทดลองได้ดำเนินการในเครื่องมือ (เครื่องปฏิกรณ์เทอร์โมสแตทที่มีปริมาตร 0.5 ลิตร) เพื่อศึกษาจลนพลศาสตร์ของการละลายของตัวอย่างที่เป็นของแข็ง ไม่รวมอิทธิพลของใด ๆ ปัจจัยที่ไม่สามารถควบคุมได้ในปรากฏการณ์ที่กำลังศึกษา อุณหภูมิการทดลอง 363 K ทำการทดลองที่ ความหมายที่แตกต่างกันความเข้มข้นของ pH และกรดแร่

ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ตัวอย่างของเฟสของเหลวจะถูกนำออกจากถังปฏิกิริยาโดยใช้ตัวกรองชอตต์แบบแก้ว ความเข้มข้นของโคบอลต์ไอออนถูกกำหนดหาด้วยสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ (UF-3100 สเปกโตรโฟโตมิเตอร์) โดยใช้แอมโมเนียมไทโอไซยาเนต และเหล็ก - โดยใช้โอ-ฟีแนนโทรลีน

ข้อมูลการทดลองที่ได้รับเกี่ยวกับผลกระทบของความเข้มข้นของกรดต่ออัตราการละลายของโคบอลต์ออกไซด์ Co3O4 และ Fe3O4 แสดงไว้ในรูปที่ 1 1 (จุด - ข้อมูลการทดลอง เส้น - ผลการจำลอง) เศษส่วนตัวถูกละลาย a คำนวณโดยใช้สมการ: a = Dt/D∞

ข้าว. 1. a) การขึ้นอยู่กับสัดส่วนของ Co3O4 ออกไซด์ที่ละลายตามเวลาที่ความเข้มข้นต่างกันของกรดซัลฟิวริก (โมล/ลิตร): 1 - 10.0; 2 - 5.93; 3 - 2.97; 4 - 1.0; 5 - 0.57; 6 - 0.12; ที = 363.2 เคล; b) การขึ้นอยู่กับสัดส่วนของ Fe3O4 ออกไซด์ที่ละลายตรงเวลาที่ความเข้มข้นต่างกันของกรดซัลฟิวริก (โมล/ลิตร): 1 - 10.3; 2 - 7.82; 3 - 3.86; 4 - 2.44; ที = 293 เค

ผลการวิจัยและการอภิปราย

การคำนวณพารามิเตอร์จลน์ การวิเคราะห์ข้อมูลจลน์ศาสตร์เชิงทดลองดำเนินการโดยใช้สมการของจลนศาสตร์ต่างกันซึ่งทำให้สามารถกำหนดลำดับของปฏิกิริยาสำหรับไอออนต่าง ๆ (ni) อัตราการละลายจำเพาะ (Wi) การขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลาย ตลอดจนพลังงานกระตุ้นปฏิกิริยา (Ea)

จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาที่ต่างกันขึ้นอยู่กับการพิจารณาบังคับของการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวของอนุภาคในระหว่างกระบวนการละลายเมื่อเวลาผ่านไป นอกจากนี้ตามกฎแล้วปฏิกิริยาที่ต่างกันจะมีคุณลักษณะด้วยอัตราคงที่ตลอดเวลา (1)

ในกรณีนี้ อัตราการละลายออกไซด์สามารถแสดงได้ด้วยสมการ:

โดยที่ Wi คืออัตราการละลายเฉพาะ f(α) เป็นฟังก์ชันที่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวออกไซด์เมื่อเวลาผ่านไป

เพื่อชี้แจงกลไกการสลายตัวและสร้างแบบจำลองปรากฏการณ์นี้ เราใช้แบบจำลอง Barton-Stransky (2):

, (2)

โดยที่ A เป็นค่าคงที่ ค่าของมันคือสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนจุดศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่บนพื้นผิวของอนุภาคออกไซด์หนึ่งอนุภาค

ในการค้นหาค่าของตัวแปร W และ A จะใช้วิธีการแบบไม่เชิงเส้น การวิเคราะห์การถดถอยและโปรแกรมคอมพิวเตอร์ MathCad

ตารางที่ 1

อัตราการละลายจำเพาะของออกไซด์ Co3O4 และ Fe3O4 ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ H2SO4

จากข้อมูลในตารางและรูป 2 (จุด - ข้อมูลการทดลอง, เส้น - ผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองตามสมการ (3)) ตามมาว่าโคบอลต์ออกไซด์ Co3O4 ละลายในกรดซัลฟิวริกได้เร็วกว่าเหล็กออกไซด์ Fe3O4 ลำดับปฏิกิริยาในไฮโดรเจนไอออนของออกไซด์ทั้งสองมีค่าประมาณ 0.5 (ผลลัพธ์ทั้งหมดขึ้นอยู่กับโมเดล Barton-Stransky)

ข้าว. 2. a) การขึ้นอยู่กับลอการิทึมของความเร็ว (log W) กับลอการิทึมของความเข้มข้น (log C(H2SO4)) เมื่อละลาย Co3O4 ในกรดซัลฟิวริก b) การขึ้นต่อกันของลอการิทึมของความเร็ว (log W) กับลอการิทึมของความเข้มข้น (log C(H2SO4)) เมื่อ Fe3O4 ถูกละลายในกรดซัลฟิวริก

ข้อมูลที่ได้รับทำให้สามารถอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการละลายจำเพาะของออกไซด์ของ Co3O4 และ Fe3O4 กับความเข้มข้นของ H2SO4 ตามสมการทั่วไป

, (3)

โดยที่ ≡, W0 คือค่าคงที่อัตราการละลาย, K1, K2 เป็นค่าคงที่

การสร้างแบบจำลองกลไกการละลายโคบอลต์และเหล็กออกไซด์ในกรดอนินทรีย์ การละลายของออกไซด์ในกรดเกิดขึ้นบนข้อบกพร่องที่พื้นผิวของโครงตาข่ายคริสตัล ซึ่งเรียกว่าศูนย์กลางของการละลายออกไซด์แบบแอคทีฟที่ดูดซับไอออน H+ และ H+...A- คู่ไอออนไว้

วิธี Hougen-Watson ทำให้สามารถจำลองผลของ pH และความเข้มข้นของกรดต่ออัตราการละลายออกไซด์ได้

ในกรณีนี้ อัตราการละลายของโคบอลต์และเหล็กออกไซด์จะแสดงโดยสมการ:

สันนิษฐานว่าอนุภาคของโลหะเชิงซ้อนไฮดรอกโซที่มีองค์ประกอบเดียวกันกับที่มีอยู่ในสารละลายจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของออกไซด์ ในการคำนวณความเข้มข้นของสารประกอบเชิงซ้อนของไฮดรอกโซ เราใช้สมการสมดุลของวัสดุในปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสสำหรับไอออนไฮโดรเจน โคบอลต์ และเหล็ก สมการไฮโดรไลซิสสำหรับทุกขั้นตอนเพื่อคำนวณค่าคงที่ของไฮโดรไลซิส วิธีของฮูเกน-วัตสันสันนิษฐานว่าการขึ้นต่อกันของความเข้มข้นของไอออนบนพื้นผิวของออกไซด์และในสารละลายเป็นไปตามไอโซเทอร์มของแลงเมียร์ ซึ่งทำให้สามารถเชื่อมโยงความเข้มข้นของพื้นผิวและปริมาตรของไอออนได้ (สมการ (5))

การพึ่งพาอัตราการละลายจำเพาะของโคบอลต์ออกไซด์ Co3O4 และ Fe3O4 ในกรดซัลฟิวริกเจือจางแสดงโดยสมการ (5-7)

ความเข้มข้นของไอออนและสามารถแสดงในรูปของความเข้มข้นรวมของไอออน Co3+ และ Fe3+ หากมีการสร้างเนื้อหาในสารละลาย ในกรณีนี้และ. แล้วความเร็วก็.

หากเราจำลองกระบวนการละลายออกไซด์และสมมติว่าไอออนทำหน้าที่เป็นอนุภาคที่มีฤทธิ์บนพื้นผิว ดังนั้นความเร็วของกระบวนการจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไอออนจะเป็นดังนี้ (a1 คือจำนวนไอออนในสารละลาย)