ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Другие практические выводы, связанные с особенностями газового состояния из "Газы высокой чистоты" Во всех работах, проводимых с чистыми веществами, необходимо применять аппаратуру, изготовленную из материала, который дает возможность провести получение чистого продукта и осуществить его хранение в незагрязненном виде. При выборе аппаратуры для газов задача состоит не только в том, чтобы избежать побочных реакций и уберечь газ от загрязнений, но и в устранении возможности потери вещества вследствие диффузии и эффузии. [c.14] Очень устойчивы к действию большинства газов стекло и кварц. Исключение составляют фтор и фтористый водород, занимающие среди газов особое место вследствие очень высокой реакционной способности в отношении не только к стеклу, но и ко многим другим материалам. Стекло имеет то преимущество, что оно относительно дешево и из него могут быть легко изготовлены сосуды, выдерживающие высокий вакуум. Поверхность стекла довольно просто поддается очистке химическим путем. Удаление физически адсорбированных примесей (например, воды) связано со значительно большими трудностями, так как при отжиге в вакууме необходимо следить за тем, чтобы не перейти точку превращения . В противном случае в стекле возникают термические напряжения, которые позднее могут привести к взрыву. Использование стеклянной аппаратуры позволяет относительно просто отыскивать течи. Поиск проводят под вакуумом с помощью высокочастотного течеискателя. [c.14] Как уже говорилось выше, при изготовлении аппаратуры из металла выбранный материал должен быть устойчив к действию газа при рабочих температурах и парциальном давлении. Фтор и другие галогены, а также кислород, сера и соответственно их соединения обладают высоким корродирующим действием. Следует учитывать, что при коррозии под действием соединений, содержащих водород, образуется молекулярный водород. Корродирующая и реакционная способность галогенов и галогеноводородов значительно усиливается при наличии в газовой фазе и на стенках аппаратуры следов воды. [c.15] Для проведения работ с самым реакционноспособным газом — фтором наиболее пригоден чистый никель или монель-металл. Роль уплотнителя может выполнять политетрафторэтилен (тефлон). Следует напомнить, что при повышенных температурах фтор реагирует даже с окислами, а при комнатной температуре он взаимодействует с малейшими следами воды, давая- фтористый водород. [c.15] По сравнению с конденсированными фазами газовое состояние характеризуется незначительным заполнением пространства газом, находящимся при нормальном давлении, а также низкой вязкостью и высокой диффузионной способностью. [c.16] Рассмотрим сначала несколько более подробно следствия, вытекающие из незначительного заполнения газом пространства. Допустим, что газ состоит из молекул или атомов с диаметром 2 10 см, которые ведут себя как жесткие эластичные шарики. Тогда с помощью закона Авогадро можно рассчитать, что отношение его плотности при I ат и 273° К к плотности газа в тверд )м состоянии (гексагональная плотнейшая упаковка) составляет приблизительно 1 10 Подобная оценка приводит к интересному результату, если к тому же принять во внимание явление адсорбции газов и паров. Например, широко известен тот факт, что последний слой воды толщиной в 1 — 2 молекулярных диаметра удаляется со стеклянных поверхностей с очень большим трудом. Аналогичная картина в более или менее сильной степени набл ю-дается и на поверхности других материалов. Если предположить, что мономолекулярный адсорбированный слой находится в плотноупакованном состоянии, а диаметр молекул равен 2 10 см, то на 1 см поверхности может расположиться до 2 10 адсорбированных молекул. В 1 см газа при 1 ат и 273° К содержится около 3 10 молекул. Из этих расчетов следует, что при указанных условиях на 1 см поверхности может находиться 0,01 % молекул от того их количества, которое находится в 1 слг . [c.16] Отношение объема (в кубических сантиметрах) к поверхности (в квадратных сантиметрах) для цилиндрической трубки и цилиндрического сосуда диаметром 40 мм, с которыми часто имеют дело в лабораторной практике, равно 1 1. При употреблении более гонких трубок или при использовании сосудов, наполненных веществами с большей поверхностью (адсорбенты, катализаторы и т. д.), отношение объема к поверхности может стать еще на несколько порядков меньше. Если при неблагоприятных условиях адсорбированный на стенках сосуда газ отличается от газа в газовом пространстве, то возникает опасность загрязнения последнего. [c.17] Изложенное выше рассмотрение носит, конечно, несколько формальный характер. Даже тогда, когда все адсорбированное вещество представляет собой загрязнение для данного газа, полное освобождение стенок может произойти только в процессе вытеснительной или термической десорбции. Поэтому проведенную выше оценку следует рассматривать как верхнюю границу реальных процессов. [c.17] Удаление адсорбированных газов со стеклянных стенок обычно проводится посредством отжига в вы-соком вакууме. Условия отжига некоторых стекол, часто используемых на практике, приведены в табл. 2 [12]. Приведенные данные показывают, как велики количества адсорбированных газов и с какими затратами времени связано получение чистых стеклянных поверхностей. Отжиг металлических поверхностей проводят при аналогичных температурных режимах. Для низкокипящих металлов или сплавов, содержащих низкокипящие компоненты, верхняя граница нагрева зависит от давления пара соответствующих веществ. [c.17] Серьезное внимание должно быть обращено и на растворимость газов в конденсированных фазах. Широко известна растворимость газов в жидкостях, которая может наблюдаться прежде всего при использовании запирающих жидкостей. Более подробные указания см. ниже (стр. 38). [c.18] С повышением температуры возрастает. Наибольшее значение имеет проницаемость палладия для водорода. Для слоя металла толщиной 1 мм она составляет при давлении 760 мм рт. ст. и 100° С около 1 10 2 см см -сек (объем водорода отнесен к нормальным условиям). Во всех других парах газ— твердое вещество проницаемость меньше приблизительно в 10 — 10 раз (табл. 4). [c.20] Газопроницаемость твердых веществ используется при разделении и очистке водорода и гелия (см. [c.20] Вернуться к основной статье