Адсорбция газов под вакуумом

Сорбция и десорбция газов играет большую роль в электровакуумной технике. Азот, кислород, водород и другие газы сорбируются стеклом и металлическими частями вакуумных приборов. Для создания глубокого вакуума надо удалять из прибора газ путем длительной откачки. Очевидно, чем круче поднимается изотерма адсорбции газа при малых давлениях (концентрациях), тем труднее произвести полную десорбцию его с твердых деталей прибора и тем длительнее должна быть откачка. Откачку приходится производить с одновременным нагреванием прибора, что облегчает десорбцию газов. [c.172]

Отдельные процессы химической технологии приходится осуществлять в условиях глубокого вакуума —при остаточных давлениях, достигающих 1,3 кПа и ниже. Для получения такого вакуума пользуются не одним способом, а последовательным сочетанием двух или даже трех способов 1) откачкой вакуум-насосами 2) адсорбцией газов 3) вымораживанием газов. Мы ограничимся описанием первого способа. [c.173]

Переход от вакуума к газовой атмосфере, однако, связан с адсорбцией газов поверхностью расплава, снижающей интенсивность испарения. В связи с этим необходим учет изотерм адсорбции, подчиняющихся уравнению Лэнгмюра [c.92]

Методы определения удельной адсорбции газов и паров на поверхности твердых тел делятся на статические и динамические. Статическими методами исследуется адсорбция газов из замкнутого объема, в котором предварительно с помощью форвакуумного и диффузионного насосов создается глубокий вакуум (остаточное давление не выше 1,3-Ю- Па). Удельную адсорбцию рассчитывают по изменению массы адсорбента (весовые методы) или по разности объемов газа в сосуде до и после адсорбции (объемные методы). [c.45]

Обычно считают, что существенное влияние на результаты измерения адсорбции и теплоты смачивания оказывают условия откачки твердых тел. Откачка заключается в создании вакуума вокруг адсорбента, часто нагреваемого до высоких температур для удаления с поверхности первоначально адсорбированных газов и паров (в частности, пара воды). В опытах по физической адсорбции обычно достаточно давление порядка 10 мм рт. ст. При определении хемосорбции необходимо получить очень чистую поверхность, и для этого требуется создать по возможности очень высокий вакуум. Например, в опытах по хемосорбции сконденсированными пленками нужен ультравысокий вакуум — остаточное давление порядка 10 ° мм рт. ст. В исследованиях по физической адсорбции необходимый вакуум получают с помощью системы ротационного вакуумного насоса и ртутного или масляного диффузионного насоса. Масляный насос используют чаще, чем ртутный, из-за его высокой производительности и [c.347]

Для онределения изотерм адсорбции паров, которые конденсируются при температурах, близких к комнатной, и давлениях, меньше атмосферного, часто применяется объемный метод. При этом возникают новые проблемы, с которыми не приходится сталкиваться при применении адсорбции газов. Как правило, упругость насыщенного пара при комнатной температуре сравнительно мала, и адсорбат обычно хранят в жидком состоянии в специальной ампуле, припаянной к установке. Перед началом работы из жидкости необходимо тщательно удалить растворенный воздух, с этой целью проводят многократную перегонку в вакууме либо непосредственно в адсорбционной установке, либо в тонкостенной ампуле, которую затем помещают в установку и в нужный момент разбивают. Пары многих веществ, и в частности пары углеводородов, растворяют обычную вакуумную смазку, поэтому приходится заменять стандартные стеклянные вакуумные краны на ртутные затворы или вакуумные вентили [103]. Необходимо также обеспечить защиту от возможной конденсации паров на поверхности ртути и других охлаждаемых частях установки. Температура всего мертвого пространства должна поддерживаться постоянной с помощью термостата. [c.362]

Установки для адсорбции газа в сверхвысоком вакууме [c.343]

В других работах [61] исследовалось изменение электросопротивления свободных тонких пленок металлов при адсорбции газов. Было показано, что свободные пленки серебра, полученные конденсацией в вакууме и имеющие толщину от 200 до 1000 ммк, увеличивают свое сопротивление под влиянием кислорода и водорода при 0°С, причем даже за два часа насыщение еще не достигается. Гелий совсем не оказывает влияния. Относительная величина возрастания сопротивления ЛЯ/Р обратно пропорциональна толщине пленки. После обратной эвакуации сопротивление не уменьшается. Возрастание сопротивления за несколько десятков минут соответствует уменьшению толщины пленки примерно по одному атомному слою с каждой стороны пленки. В водороде эффект несколько меньше, но через 20 час. достигается такое же уменьшение сопротивления. Аналогичные результаты были получены с пленками меди и золота. Здесь также гелий не оказывает заметного влияния. Адсорбция кислорода и водорода при давлении около 0,1 мм рт. ст. при 0°С увеличивает сопротивление медной пленки вначале внезапно на 0,8, а через час на 1,3 (толщина пленки была здесь 255 ммк). Пленка золота толщиной 182 ммк ведет себя аналогичным образом. Однако здесь начальное возрастание давления очень мало, ио [c.154]

В этой работе использовался спектрально чистый медный порошок, который окислялся непосредственно в цилиндрической чашечке весов Гуи, изготовленной из платиновой сетки. Затем, после продолжительного выдерживания в вакууме около 10 мм рт. ст., в систему впускался кислород, и адсорбция газа наблюдалась по увеличению веса и изменению восприимчивости. Типичные результаты представлены на рис. 19. В течение первой стадии адсорбции кислорода восприимчивость временно возрастает, затем восприимчивость уменьшается в ходе адсорбции и ее конечное значение неотличимо от первоначального. При повышении температуры этот эффект уменьшается. [c.208]

В очень точных работах, например при определении атомных весов, найденный вес можно корректировать на выталкивающую силу воздуха в этом нет необходимости, если препарат обладает изменяющейся способностью к адсорбции газов. Так, если адсорбция может вызывать колебания веса до 0,5 лг, то вещество следует помещать в сосуд, применяемый для взвешивания в вакууме. Для этого поступают в принципе так же, как было описано выше [73], только лодочки, пробки и т. д. перемещают при помощи сильного электромагнита. Пары ртути и жиров в этом случае следует устранять особенно тщательно. [c.163]

Разработано несколько важных методов изучения поверхностей в сверхвысоком вакууме. Один из самых прямых методов —дифракция медленных электронов. Электроны с энергиями от 10 до 200 эв обладают очень низкой проникающей способностью, а их длины волн имеют тот же порядок, что и межатомные расстояния в металле, поэтому они дифрагируют на решетке, образованной атомами поверхностного слоя. Дифракция электронов, которую наблюдают на флуоресцирующем экране, указывает расположение атомов в поверхностных слоях. Дифракционная картина чистой поверхности характеризует верхние слои кристалла, а адсорбция газа на поверхности вызывает соответствующие изменения в этой картине. Получаемую в этом случае дифракционную картину можно расшифровать, учитывая, что она относится к двумерной решетке. При применении метода дифракции медленных электронов было установлено, что в одних веществах расположение атомов на чистой поверхности точно такое же, как и в объеме, а в других веществах в двух или трех верхних слоях имеет место сложная деформация связей и смещение атомов как по поверхности, так и в перпендикулярном ей направлении. [c.186]

Это выражение позволяет по экспериментальной кинетической кривой (рис. 5) определить основные характеристики кинетики адсорбции газов микропористыми адсорбентами в высоком вакууме. [c.59]

Экспериментальных данных по кинетике адсорбции газов в высоком вакууме и скорости откачки адсорбционных насосов значительно меньше, чем по статическим характеристикам (изотермы адсорбции), причем большей частью результаты плохо согласуются. [c.91]

При обычных газоаналитических определениях, когда газ при атмосферном или близком к нему давлении соприкасается, помимо воды и жидких реагентов, со стеклянными или металлическими поверхностями, адсорбция газа на этих поверхностях незначительна. Роль адсорбционных явлений возрастает, когда в условиях вакуумной аппаратуры небольшое количество газа соприкасается с большой поверхностью стекла. Общеизвестно, что обычное стекло, хотя и не имеет сильно развитой поверхности, обладает способностью адсорбировать заметное количество паров воды. Эта адсорбированная вода может быть удалена лишь при нагреве стекла и откачке в условиях вакуума. [c.21]

Адсорбция газов и жидкостей поверхностями деталей аппарата, находящимися под вакуумом. [c.8]

Метод изотопного разбавления аналогичен методу вакуум-плавления, с тем лишь отличием, что вместе с обычной пробой в печь загружается стандартная проба, содержащая известное количество стабильного изотопа 0 . Содержание кислорода в анализируемой пробе рассчитывается по отношению СО /СО , которое определяется с помощью масс-спектрографа. Если достигается изотопное равновесие, то определяемая концентрация кислорода не зависит от адсорбции газов на возгонах и даже от полноты восстановления окислов. В этом и заключается преимущество метода. [c.34]

Изотермы адсорбции газов на активном угле (см. раздел 5.4) показывают сильную адсорбционную активность угля в области низких давлений. При получении высокого вакуума этот эффект можно использовать для поглощения следовых количеств газов, которые не удаляются парортутными высоковакуумными насосами. Активный уголь можно применять для выравнивания скоростей утечки в отпаянных вакуумных камерах, например термостатах с высоковакуумной изоляцией, используемых для транспортировки и хранения ожиженных газов. Несмотря на значительные достижения в технике обработки материалов часто в местах пайки или сварки появляются неплотности. Использование специально обработанного активного угля позволяет значительно увеличить срок службы подобных вакуумных камер. Угли, активированные водяным паром, показали лучшие результаты при адсорбции диффундирующих внутрь камеры газов — аргона, азота или кислорода. Для этой цели можно рекомендовать использование слоя активного угля толщиной в одно зерно размеры зерен не должны превышать [c.202]

Для обеспечения чистоты поверхности и предотвращения адсорбции газов и образования соединений, на поверхности образца требуется высокий вакуум. В созданном в ИФП АН СССР сканирующем туннельном микроскопе [167] можно получить запись поверхности с одинаковой четкостью и в том-случае, когда эта поверхность покрыта слоем масла (неэлектропроводящая жидкость), т. е. без использования вакуума. [c.153]

Внутренняя диффузия в цеолитах является сложным процессом, протекающим в первичной пористой структуре (кристаллах) и вторичной пористой структуре, представляющей свободные полости между элементарными кристаллами и конгломератами кристаллов. Внутри кристаллов (в порах) вследствие постоянства структурных параметров коэффициенты диффузии мало зависят от условий получения и гранулирования цеолитов. Во вторичной пористой структуре они сильно зависят от этих условий и от условий применения адсорбции в вакууме или из потока газа-носителя, при малых или больших давлениях и т. д. [c.45]

Адсорбция газов под вакуумом [c.417]

В результате проведенного в нашей лаборатории изучения адсорбции газов на окислах металлов с помощью ИК-техники исследования было обнаружено, что прочность связи N0, СО и Oj с поверхностью окислов различна для отдельных полос поглощения, обязанных различным возможным типам адсорбции. Часть полос поглощения исчезает при откачке в условиях вакуума при комнатной температуре, для удаления других требуется дополнительное нагревание. [c.82]

Из способов измерения поверхности катализаторов, основанных на адсорбции газов пли паров, наибольшей точностью обладают статические (объемные и весовые) методы, предложенные Брунауэром, Эмметом и Телле-р 0м31, 62, бз в обоих случаях снимают изотермы адсорбции, с помощью которых проводят соответствующие вычисления поверхности. Изотерму снимают в условиях глубокого вакуума. Количество адсорбирующегося газа измеряют по уменьшению объема адсорбата (объемный метод) или по привесу образца (весовой метод). Температуру в течение опыта выдерживают постоянной. [c.72]

Выбор стандартных состояний для поверхности адсорбента и объ -емного газообразного адсорбата. В предыдущем разделе были получены выражения для изменения в результате адсорбции поверхностной свободной энергии, причем в качестве стандартного начального состояния для поверхности раздела до адсорбции газа было выбрано состояние поверхности раздела твердое тело — вакуум. Введем теперь стандартное начальное состояние также и для свободного газообразного адсорбата до адсорбции. Обозначим относящиеся к этому начальному состоянию величины концентрации, коэффициента активности и давления соответственно через с°, ° и р°. Свободная энергия Г молей газообразного адсорбата в этом состоянии [c.116]

Пробы можно отбирать порциями, используя подходящий сосуд, или ааддать пробы в анализирующий прибор из отводящей трубки йро гочной установки. При периодическом отборе не требуется соединять отборное устройство с анализующей аппаратурой и пробы можно анализировать не сразу. Однако достоверные результаты анализа трудно получить вследствие адсорбции газа иа стенках сосуда, что особенно существенно для полярных соединений, таких, как вода. Чтобы избежать этого, в некоторых случаях -используют тефлоновые или покрытые полиэтиленом сосуды. Лучшим -решением проблемы является использование не-прерьшной проточной -системы. В этом случае адсорбирующая поверхность в конце концов приходит в равновесие с отбираемой пробой и вещество, достигающее анализирующего прибора, идентично веществу на входе в зонд. При использовании тефлоновой линии для достижения равновесия с влажной пробой требуется ТОЛЬКО несколько секунд, в то время как в сравнимых условиях при наличии стеклянной или металлической системы для этого требуется несколько минут. Хотя требуемая в проточных -системах скорость откачки зависит обычно от размера зонда и давления в линии отбора, небольшие диффузионные насосы, обеспечивающие расход нескольких литров в секунду при давлении 0,3 Па (2,5-10-3 рт-, (>т.) обычно отвечают предъявляемым в этом случае требованиям. Для периодических отборов скорость имеет второстепенное значение, но тем не менее необходим достаточный вакуум ( 0,01 Па, 10 мм рт. ст.). [c.93]

Эти разрастания уже использовались для электропномнкроско-пического [29, 30] изучения процесса отложения металла на кристаллической поверхности. Первый слой редко распространяется на всю поверхность, даже если средняя толщина отложившегося осадка составляет несколько десятков ангстрем. Рост, по-видимому,, происходит на ядрах, которые быстро приобретают трехмернуЮ структуру обычно они рассеяны весьма равномерно но поверхности, и не существует доказательства, что они связаны с какими-либо особенностями поверхности, за исключением случаев с золотом на каменной соли и подобных ей ионных кристаллах. Для этих систем многие ядра концентрируются вдоль прямых ребер уступов на поверхности кристаллов соли, часть их равномерно рассеяна по уступам, однако примечательно то, что ядра отсутствуют на поверхностях там, где уступы расположены очень близко друг кдругу.. По-вндимому, имеет место поверхностная миграция по направлению к ядрам на ребрах, а также отложение из паров во время утолщения нленки. Эта поверхностная миграция может происходить на расстоянии порядка 100 А. В общем формирование всех пленок происходит приблизительно однотипно ядра разрастаются до тех пор, пока не образуют сетку, которая затем превращается в сплошную пленку, когда толщина достигает 100—200 А. Однако и в этом отношении система золото — каменная соль дает отклонение, и сплошная пленка образуется только тогда, когда толщина достигает 700—800 А. Сплошная пленка фактически представляет собой один большой ориентированный кристалл с площадью поверхности в несколько квадратных сантиметров. Используя метод муаровых изображений, удалось определить, что плотность дислокаций равна 101°—jQii на 1 см" -. Они могут образовываться либо в результате встречи разрастаний от ядер, либо вследствие адсорбции газа на субстрате до отложения пленки. Имеются некоторые указания [31] на то, что монослой кислорода на тантале ингибирует отложение меди. Дальнейшее изучение условий отложения пленок — глубины вакуума, скорости испарения металла, влияния особенностей новерхностей и адсорбированных молекул — крайне желательно. [c.191]

Теоретически рассчитанная величина а для одноатомного газа на чистой поверхности равна 0,05. Если проволоку очищают повторным нагреванием в вакууме, то экспериментально найденная величина приближается к теоретической при адсорбции газов она возрастает очень сильно. Теплоотдача проволоки, измеряемая по количеству электрической энергии, необходимой для поддержания температуры проволоки, равна 1,74-10 йс,-р Т2 — Т МТ калкм -сек при р, выраженном в динах на 1 Следовательно, [c.219]

Для изучения заряжения поверхности при адсорбции был использован метод вибрирующего конденсатора [3]. Адсорбция газов измерялась независимо манометрически. Катализаторы перед опытом прогревались в вакууме при 250—450° в течение 8—10 час. до постоянного значения котактного потенциала. В качестве адсорбата использовались следующие вещества кислород, пропилен и изопропиловый спирт. Катализаторы-полупроводники представляли собой ноликристаллические порошки. NiO была получена разложением карбоната. После прокаливания N10 при 900° поверхность составляла 1 м /г. Окись меди (СиО) была получена разложением нитрата (удельная поверхность ее также 1 лг /г) окись цинка (ZnO) (поверхность—10 м /г) была получена разложением карбоната. [c.88]

Взаимная связь вакуумной техники с техникой низких температур имеет давние традиции. Еще в 1825 году Дюма достиг понижения давления, вытеснив воздух из сосуда водяным паром и скокденеировав его затем охлаждением. В 1904 году Дьюар предложил использовать адсорбцию газов на угле, охлажденном жидким воздухом, для получения вакуума. В то время такие устройства были почти единственным средством получения высокой разреженности газа. [c.82]

Исходя из вышеизложенного, можно утверждать, что причина гистерезиса в угле остается пока еще неизвестной. Однако сродство угля к кислороду служит доказательством изменений капиллярной структуры, происходящих в условиях высушивания угля в присутствии кислорода, которые можно было бы представить как старение стенок капилляров. Поэтому объяснение Зигмонди охватывает только часть явления. Более ясное представление можно получить только в том случае, если провести планомерное исследование зависимости гистерезиса от среды, в которой производится высушивание (двуокись углерода, азот, кислород), и от температуры. Согласно опытам, произведенным в Северной Дакоте, нри применении способа сушки Флейсснера явление гистерезиса совершенно исчезает. При обработке паром пористая структура претерпевает сжатие прежде, чем будет определена изотерма адсорбции. Предположение, что гистерезис вызывается ухудшением смачивания вследствие предварительной адсорбции газов и из-за неоднородности химических свойств адсорбирующей поверхности (например, неактивные части поверхности с высоким содержанием золы), нашло себе подтверждение в новых исследованиях низкотемпературного кокса [50]. При нагревании в вакууме активированный низкотемпературный кокс адсорбирует больше воды при одной и той же упругости пара, чем предварительно окисленный низкотемпературный кокс. Эти исследования показали также, что смачивание при гистерезисе принадлежит к той группе процессов, которые состоят из отдельных периодически гозникаюших фаз, налагающихся друг на друга. [c.31]

Волчкевич А. И. Кинетика адсорбции газов микропористыми адсорбентами в высоком вакууме. Сб. Электровакуумное машиностроение . Под ред. А. Т. Александровой, М., 1972, вып. 20, стр. 11—33 (труды МИЭМ). [c.152]

Если исследуемым газом является ВгРз, емкость конденсатора измеряется для нескольких значений давления газа при данной температуре. График зависимости емкости конденсатора от давления дает изменение емкости в интервале от вакуума до одной атмосферы. Для исключения ошибок, возникающих вследствие отклонений от законов идеальных газов и из-за адсорбции газа на стенках измерительного конденсатора, рассматривается только линейная часть графика. По изменениям емкости и [c.242]

Не все количество адсорбированного газа одинаково прочно связано с поверхностью. Так, Нейгаузен и Патрик показали, что последние количества (4,8%) адсорбированной воды на ЗЮг не отдаются даже в вакууме при нагревании до 300° в течение 6 часов. Адсорбция газов не ограничивается одномолекулярным слоем, а при больших давлениях может итти дальше, образуя оболочку из нескольких слоев з. [c.185]

В вакуумной технике находит применение целый ряд лаковых и металлических покрытий. Такие вещества, как глипталевый или силиконовый лак, наносятся на поверхность для снижения ее газоотделения, а также для профилактики или для заделки небольших течей. Относительно газоотделения этих веществ в Радиационной лаборатории получены очень скудные сведения. Чтобы уменьшить газоотделение поверхности после нанесения на нее покрытия, ее необходимо просушить. При порче вакуума адсорбция газов на поверхности, обработанной таким образом, уменьшается. В приложении VII приведены различные припои, флюсы и паяльные сплавы. [c.198]

Оценка активности металлов как поглотителей производится на основании исследования кинетики их взаимодействия с разреженными газами. Таким образом определяют скорость поглощения и величину сорбционной емкости в условиях, близких к реальной работе электровакуумного прибора. Оведеиия о термодинамике химических реакций, а часто и о растворении газа, получают расчетным путем из данных, относящихся к нормальным давлениям. Экспериментальной техники, пригодной для оценки теплоты и вида изостер адсорбции в вакууме, не имеется. [c.28]

Поскольку в каталитической реакции участвует непосредственно поверхностный слой твердого тела, возникла необходимость в методах, позволяющих исследовать геометрическое строение и электронное состояние только поверхностного слоя, а не более глубоких слоев. Для того чтобы приблизиться к этим условиям, уже давно было предложено проводить исследования на объектах с высокой степенью дисперсности, например, на тонких металлических пленках, осажденных из газовой фазы в вакууме. Успехи в этой области зависели от развития высоковакуумной техни1си и стали возможными только в последние десятилетия. Для примера можно привести исследования электрического сопротивления тонких металлических пленок во время адсорбции различных газов, а также определение работы выхода электронов с поверхности каталитически активных металлов, проведенные Зурманом и сотр. [57, 581. Позже, однако, оказалось 452], что результаты этих работ были ошибочны, так как ввиду недостаточно высокого вакуума (10мм рт. ст.) полученные тонкие пленки металлов содержали загрязнения. Дальнейшие работы в этом направлении проводились с применением более высокого вакуума и это позволяло допускать, что исходные пленки металлов были достаточно чисты [45, 46, 52, 53, 59]. Изменения работы выхода электронов и электропроводности металлов при адсорбции газа на металлической поверхности связано с изменением положения уровня Ферми вследствие взаимодействия между адсорбентом и адсорбированным веществом. [c.138]

В обыденной жизни, в инженерной практике и в научно-исследовательской работе часто приходится иметь дело с поверхност-. ными явлениями. Наши знания относительно свойств идеальных поверхностей, довольно ограниченные в настоящее время, быстро расширяются. Основные свойства поверхностей, представляющие интерес для химика-каталитика, специалиста по электронике и инженера металлурга широко используют в практике работ по катализу, коррозии, электронной эмиссии, адгезии, сварке, механическому износу и смазке. Исследования поверхностных свойств, способствующих образованию благоприятных структур и ускоряющих специфические химические реакции, имеют большое значение и проводятся в широких масштабах. Так, например, многие металлы в высоком вакууме или в атмосфере газа строго определенного состава при высоких или низких температурах обнаруживают особые поверхностные свойства, которые часто можно с успехом использовать для суждения о поведении металла в условиях более умеренных температур и давлений. Из методов изучения твердых поверхностей, применяемых в последние годы, наиболее эффективными являются следующие электронная микроскопия, электронография, интерферометрия с многократным прохождением светового пучка, поляризационная спектрометрия, оптическая металлография, вакуумная микрогравиметрия, адсорбция газов и химический анализ поверхностных пленок. Эта статья посвящена новейшим достижениям в применении вакуумной микрогравиметрии к изучению поверхностей твердых тел. [c.45]

При постановке наших опытов мы стремились создавать наиболее чистые в физическом отношении условия, производя адсорбцию газов и паров после проведения тщательной тренировки адсорбента в условиях высокого вакуума. Применявшиеся нами методы обнаружения фотопроцессов, протекающих с молекулами в адсорбированном состоянии, были разнообразны. Выделение или поглощение газа измерялось непосредственно при помощи чувствительных вакуумных манометров (типа Пирани или термопарных), позволявших измерять упругости газа порядка Ю мм рт. ст. при общем интервале изменения в 10 мм рт. ст. Адсорбция газа контролировалась в некоторых случаях методом натекания через капилляр. Применялись также чувствительные пружинные адсорбционные весы. Адсорбция или десорбция окрашенных паров могла быть обнаруживаема по происходящим в освещенном месте локальным изменениям плотности окраски, которые могли быть измерены при помощи визуального или фотоэлектрического фотометра. Так11е же фотометрические методы использовались при появлении на поверхности адсорбента почернений вследствие выделения коллоидного металла, или, наоборот, при исчезновении металлического адсорбента в результате реакции с адсорбированными молекулами под действием освещения. В этих последних двух случаях применявшаяся методика имела много общего с фотографическими измерениями плотности почернения. [c.379]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология