Химические свойства. Поверхностные оксиды

В первой части этого курса были рассмотрены различные по химической природе и геометрической структуре адсорбенты, применяемые в молекулярной газовой и жидкостной хроматографии от одноатомного адсорбента с однородной плоской поверхностью графитированная термическая сажа) до непористых и микропористых солей, кристаллических микропористых и аморфных оксидов (на примере кремнезема) и органических пористых полимеров, а также способы адсорбционного и химического модифицирования адсорбентов. При этом были рассмотрены химия поверхности и адсорбционные свойства этих адсорбентов — поверхностные химические реакции, газовая хроматография, изотермы и теплоты адсорбции и происходящие при модифицировании поверхности и адсорбции изменения в ИК спектрах. Уже из этой описательной части курса видно, что свойства системы газ — адсорбент в сильной степени зависят как от химии поверхности и структуры адсорбента, так и от природы и строения адсорбируемых молекул, а также от их концентрации и температуры системы. Приведенные экспериментальные данные позволили рассмотреть и классифицировать проявле- [c.126]

Контроль за состоянием поверхности электродов обычно проводят с помощью микроскопов или с использованием сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), которая позволяет получить топографию сложных гетерогенных участков их поверхности. Например, данные СТМ свидетельствуют, что даже тщательно отполированная поверхность стеклоуглеродного электрода содержит участки с различной неровностью. Заметим, что поверхностные свойства электрода влияют и на обратимость электрохимических реакций. Так, частицы оксидов металлов, которые могут присутствовать на поверхности стеклоуглерода, облегчают электроокисление многих органических соединений. Имеются сведения об увеличении каталитической активности электродов после химической и плазменной обработки. [c.92]

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ОКСИДЫ [c.15]

В ЭТОЙ главе дан обзор современного состояния знаний в области коррозионной ползучести и разрушения материалов. Понимание этих процессов основано главным образом на обобщении результатов многочисленных исследований коррозионной ползучести, не содержащих, как правило, систематического параметрического анализа. Определенная информация получена также в смежных областях, например при исследовании коррозионной усталости и прочностных свойств плакированных металлов при комнатной температуре. К числу основных результатов следует отнести выводы об упрочняющем воздействии поверхностных оксидов (окалин) и об ухудшении параметров ползучести и разрушения в горячих агрессивных средах вследствие разрушения поверхностной окалины и химического воздействия на металл. [c.46]

В 30—40-х годах в отечественной литературе развернулась оживленная дискуссия о механизме столь различного поведения кислородсодержащих поверхностных соединений угля. В работах школы Фрумкина [40] была детально изучена электрохимическая сторона адсорбционных явлений на границе раздела уголь/электролит, особенно в связи с проявлением основных свойств. Эти исследования являются основой современных представлений о строении границы раздела угольный электрод/ /электролит. Была сделана попытка распространить эти представления на окисленные угли [55]. С другой стороны, Шилов и его сотр. (см. обзор [41]) развивали чисто химические представления, основанные на различной природе поверхностных оксидов, не учитывая, однако, возможность электростатической адсорбции за счет двойного электрического слоя. [c.36]

Для определения природы поверхностных кислотных центров обычно используют ИК-спектроскопические исследования адсорбционного взаимодействия различных веществ с твердой поверхностью, подвергнутой термовакуумной обработке при различных температурах [60, 67]. В результате проведенных исследований установлено, что поверхность оксида алюминия более активна в химическом взаимодействии с электронодонор-ными молекулами адсорбируемых веществ, чем поверхность диоксида кремния. Поскольку свойства поверхностных ОН-групп [c.75]

На гидрофильных поверхностях оксидов происходит адсорбция молекул Н2О или гидроксидной группы с образованием связи Ме—ОН. Молекулы Н2О удерживаются поверхностными ОН-группами за счет водородных связей (см. рис. 3.16 и 3.25). Несмотря на общий для оксидов характер адсорбции, химические свойства их поверхности существенно различаются из-за разного содержания ионных или ковалентных связей Ме—О. [c.117]

Физико-химические свойства металлов зависят от их чистоты. Чистые металлы достаточно пластичны и относятся к химически активным веществам. Присутствие же в их поверхностном слое незначительных примесей оксидов, нитридов и карбидов превращает металлы в твердые и хрупкие вещества с возрастанием их пассивности к воздействию кислот от V к Та. Поэтому технические металлы ни с водой, ни с кислотами-неокислителями не взаимодействуют (см. раздел 7.11). Исключение составляет более реакционноспособный ванадий, реагирующий за счет комплексообразования с фтороводородной кислотой [c.435]

Главы 6,7 посвящены следующим базисным группам тугоплавких неметаллических соединений — оксидам алюминия и кремния, для каждой из которых последовательно рассмотрены вопросы электронного строения и свойств кристаллических и аморфных состояний, модели фазовых переходов, изложены результаты исследований по воздействию на свойства оксидов примесей, дефектов, поверхностных состояний, приводятся сведения по принципам моделирования и обсуждаются конкретные результаты изучения межфазных границ и межзеренных областей. Анализ данных квантово-химических вычислений проведен в тесной взаимосвязи с экспериментальными сведениями по свойствам соответствующих материалов. [c.4]

Таким образом, полученные результаты показывают, что способность ФА адсорбировать пары воды, органических растворителей и спиртов обусловлена химической природой поверхности. Поверхностные оксиды и гидроксиды придают ФА лиофильные свойства. Повышенная способность ФА поглощать пары полярных веществ при низких парциальных давлениях может быть использована при очистке лиофобных растворов. Присутствие макропор в структуре ФА делает возможным их применение в качестве адсорбентов и носителей в области медицины и микробиологии. [c.80]

Свое бурное развитие физико-химическая механика получила в послевоенный период. К. Ф. Жигач и его сотрудники описали влияние поверхностно-активных веществ на вязкость и начало текучести концентрированных суспензий. Ю. С. Зуев исследовал механические свойства концентрированных дисперсий оксида цинка в вазелиновом и льняном [c.8]

Рассмотрим влияние химически адсорбированного кислорода и паров воды на полупроводниковые свойства германия. Окисленная поверхность германия, содержащая оксид и гидроксид, проницаема для водных паров. На поверхности раздела между германием и оксидным слоем молекулы воды отдают электроны германию и образуют ионы Н, а гидроксильные группы связываются с поверхностными атомами германия. Процесс образования ионов Н резко возрастает при большой концентрации дырок вблизи поверхности. При этом энергетические уровни непосредственно пол поверхностью полупроводника настолько искажаются, что, например, приповерхностные участки базовой области германиевого триода от эмиттера до коллектора могут превращаться в материал л-типа, и базовый слой окажется за-шунтированным.-Очевидно, окончательные этапы изготовления прибора должны проходить в сухом воздухе и р—л-переходы должны быть герметизированы. В оксидном слое у поверхности раздела с полупроводником ионы Н способны перемещаться. В определенных условиях ионы Н захватывают электроны из объема германия, уменьшая тем самым число свободных электронов. При этом изменяются объемный [c.250]

В справочнике впервые собраны и систематизированы данные об адгезионных (краевые углы и энергетические параметры смачивания), поверхностных свойствах и химической активности тугоплавких соединений (карбидов, боридов, нитридов, силицидов и оксидов), а также материалов на их основе в расплавах. Большое внимание уделено новым высокотемпературным материалам, используемым в качестве огнеупорных. [c.591]

Вредное действие органических примесей на процесс электролиза определяется их химическим составом и количественным содержанием. При достаточно высоких концентрациях некоторые органические соединения, взаимодействуя с хлором, образуют труднорастворимые вещества, которые забивают диафрагму и снижают ее протекаемость. По данным [38], содержание в рассоле до 10 г/дм органических красителей приводит к полному забиванию диафрагмы. Соединения, обладающие поверхностно-активными свойствами, наоборот, чрезмерно увеличивают протекаемость асбестовой диафрагмы и снижают концентрацию электролитических щелоков в католите [39]. Образующиеся сточные воды в производстве оксида пропилена, содержащие до 13 г/дм грет-бутанола и до 0,3 г/дм 1,2-пропилен-гликоля, непригодны для использования в диафрагменном электролизе без предварительной очистки от этих соединений [40]. [c.33]

Оксидные поверхности наиболее распространены как носители для химического модифицирования. Действительно, помимо оксидов как таковых, оксидную поверхность имеет большинство металлов, которые при обычных условиях покрыты оксидной пленкой. Соли многих кислородных кислот, прежде всего алюмосиликаты, можно представить в первом приближении как смешанные оксиды. Среди неорганических соединений — носителей поверхностно-модифицированных материалов — заведомо неоксидную поверхность имеют только благородные металлы, ионные кристаллы таких солей, как галогениды щелочных и щелочно-земельных металлов, атомные кристаллы бинарных соединений (карбиды, силициды, бориды, нитриды и т.п.). Таким образом, доля оксидных поверхностей среди всего множества минеральных носителей весьма существенна. Отсюда вытекает проблема разработки общего подхода к отображению химических свойств поверхности оксидов. [c.28]

Большое число композиций и структур приводит к образованию сложных оксидов с рядом своеобразных электронных и химических свойств. По-видимому, они отражаются в изменениях поверхностных свойств, которые могут представлять интерес для катализа. В структуре перовскита катионы переходных металлов располагаются в уникальных и необычных окружениях. Например, для некоторых оксидов характерны меньшие расстояния металл — металл, чем то, что встречается в самом элементе. Это видно на примере ВаКиОз, в котором расстояние рутений — рутений составляет 0,255 нм [10] или в молибденовых кластерах (MgsMoaOe) [И]. Каталитические свойства таких интересных композиций детально не изучены, но в определенных случаях они применяются для решения специфических проблем. Примером такого применения может служить система BaRuOa. [c.117]

В процессе окисления обеззоленного активного угля кислородом с ростом температуры постепенно возрастает поглощение кислорода, сопровождающееся повышением способности активного угля нейтрализовать основания [20, 21]. Напротив, при постепенном нагревании окисленных углей в определенных температурных интервалах происходит выделение ди- или моноксида углерода, сопровождающееся восстановлением кислого характера поверхности. Пури [21] и Бартон [22] в многочисленных опытах показали присутствие определенных комплексов , которые, в зависимости от продуктов разложения, получили название СО-комплексов или СОг-комплексов . Одновременное измерение кислотных свойств позволило, например, идентифицировать разлагающийся примерно при 200 °С СОг-комплекс как одновалентную слабую кислоту. Наряду с химическими свойствами поверхности, характер и концентрация поверхностных оксидов влияют на адсорбционное поведение активных углей. Можно показать, что СОа-комплекс определяет полярные свойства, которые повышают сорбционную способность относительно метанола. СО-комплекс способствует увеличению адсорбции бензола. Кислые поверхностные оксиды придают активному углю гидрофильные свойства, которые проявляются в повышенной способности поглощать пары воды при низких парциальных давлениях и увеличении теплоты смачивания водой [23]. При окислении активных углей в водном растворе хлором в условиях, типичных для дехлорирования сильно хлорированной воды, наблюдается определенное повышение концентрации кислых поверхностных оксидов, сопровождающееся снижением адсорбционной способности по отношению к различным органическим веществам [24]. Кюн и Зонт-хаймер [25] исследовали 5 промышленных активных углей и [c.18]

Осн. работы посвящены изучению механизма гетерогенного катализа. Ввел в практику исследований гетерогенных катализаторов ряд новых спектральных методов (ЭПР, отражательную УФ-спектроскопию, ЯМР высокого разрешения). Впервые экспериментально изучил свойства поверхностных низкокоординированных ионов переходных металлов и установил их важную роль в катализе на оксидах. Исследовал механизм образования на поверхности катализаторов свободных радикалов при адсорбции и фотодиссоциации различных молекул. Определил природу избыточной каталитической активности, возникающей при ионизирующем облучении оксидных катализаторов, и выяснил, какую роль играют в радиационном катализе кислородные дырочные центры. Разработал новые спектральные методы изучения брёнстедовской кислотности гетерогенных катализаторов. Выполнил квантово-химические расчеты структуры активных центров и состояния адсорбированных молекул. [c.188]

X е м о а д с о р б ц и я. Если поглощаемое вещество химически взаимодействует с веществом поглотителя, то такой процесс носит название хемоадсорбции. Хемоадсорбция в зависнмости от свойств продукта реакции может охватить только поверхностный слой или же распространиться на всю массу поглотителя. Если образующийся на поверхности сорбента тонкий слой продукта реакции непроницаем для частиц сорбтива, то будет протекать только поверхностная хемоадсорбция. В качестве примера укажем на образование оксидов на поверхности таких металлов, как А1, Zn, Мп, Си и др.— AI2O3, ZnO, uO и т. п. оксидные пленки). Подобные образования, толщина которых измеряется микронами или их долями, способны предохранять указанные металлы от коррозии. [c.110]

Понятие о твердой фазе. Термодинамическое определение фазы (см. гл. II, 9) включает следующие основные положения. Во-первых, подразумевается, что система находится в состоянии термодинамического равновесия, т. е. обеспечены условия свободного массопереноса и теплообмена как в объеме каждой фазы, так и в системе в целом. Во-вторых, каждая фаза, составляющая систему, должна быть физически однородной ее частью. При этом химическая однородность фазы не обязательна. Примером физически однородной (однофазной), но химически неоднородной системы являются воздух — молекулярный раствор газов, не взаимодействующих друг с другом, молекулярные водные растворы неэлектролитов и т. п. Химическая неоднородность в однофазной системе наблюдается только при полном отсутствии химического взаимодействия между компонентами. Если такое взаимодействие при образовании фазы возможно, то оно приводит к возникновению и физически и химически однородной однофазной системы. Например, смесь газообразного оксида азота и кислорода физически однородна. Если бы эти газы пе взаимодействовали друг с другом, то их смесь была бы однофазной, но химически неоднородной (как воздух). Поскольку в системе возмол<но химическое взаимодействие, приводящее к образованию нового вещества (дыокспд азота НОг), то состояние термодинамического равновесия наступит тогда, когда система станет и физически и химически однородной. В-третьих, термодинамическое определение фазы предусматривает наличие межфазной границы раздела — поверхности, отделяющей данную фазу от всех остальных фаз в системе н от окружающего пространства. Поверхностный слой фазы находится в иных условиях по сравнению с объемом и обладает избыточной свободной энергией. Вследствие этого свойства поверхности отличаются от свойств вещества в целом. Поэтому понятие фазы применимо к макроскопическим объектам, для которых объемные свойства являются определяющими. Если поверхностными свойствами по сравнению с объемными пренебречь нельзя (что наблюдается, например, в тонких пленках), то классическое понятие фазы становится неприменимым. При этом не имеет значения абсолютное количество вещества в объеме данной фазы, важ[ю лишь соотношение между поверхностью и объемом. Например, фазой нельзя считать тонкую масляную пленку на поверхности воды, хотя общая масса этой пленки может быть значительной. [c.302]

Термин поверхностный центр в хемосорбции определяется как один или микроскопическая группа атомов на поверхности, которая в каком-либо смысле химически активна. Наряду с рассмотренными выше атомами, связанными, например, с дефектами, кристаллографическими ступеньками и т. д., это может быть, например, атом с оборванной связью , катион, неском-пенсированный необходимым числом анионов, кислотный или основной центр . Кислотные центры Льюиса обладают свободными орбиталями с высокой энергией сродства к электронам, кислотные центры Бренстеда обладают тенденцией отдавать протон. Один вид этих центров может переходить в другой. Так, при взаимодействии с водой Ь+ + Н2О = (Ь ОН) + + Нг на поверхности кислотный центр Льюиса Ь+ делит электронную пару с ОН , а остающийся адсорбированный протон Н+ может вступать в химические реакции, представляя собой теперь кислотный центр Бренстеда. Если группа ОН" связана с катионом менее прочно, чем Н+ с решеточным ионом 0 , она становится основным центром Бренстеда и вещество будет проявлять основные свойства. Они связаны с электроотрицательностью металла, и кислотность оксидов уменьшается в следующем ряду [c.143]

Стеариновая кислота С17Н35СООН — высшая жирная кислота, твердое вещество, жирная на ощупь, без запаха и вкуса, т. пл. 70 °С. Эфиры С. к. и глицерина, а также некоторых других спиртов широко распространены в природе. С. к. содержится в некоторых видах нефти. Получают из стеарина, который выделяют из животных жиров. С. к. применяют в органическом синтезе, как аналитический реагент на Са, Щ, Щелочные соли С. к. обладают поверхностно-активными свойствами. Стекло (неорганическое) — прозрачный аморфный сплав смеси различных силикатов друг с другом или с оксидом кремния. Исходными материалами для производства С. служат белый песок, сода, известняк и мел. Смесь этих веществ нагревают в специальных печах пламенем генераторного газа. Свойства С. зависят от его химического состава, условий варки и последующей обработки. [c.127]

Как и для других неметаллических тугоплавких соединений, составляющих основу современной керамической промышленности, работы по компьютерному моделированию оксидов алюминия следуют двум взаимосвязанным направлениям. В рамках первого из них ставится проблема наиболее корректного исследования фундаментальных электронных свойств, природы химической связи и основных физико-химических характеристик полиморфных модификаций А12О3, рассматриваемых как идеальные кристаллы. Второе направление обращается к описанию А12О3 как элемента керамических материалов, акцентируя внимание на изменениях характеристик оксидов в результате наличия разного рода несовершенств кристаллов (вакансии, легирующие элементы), рассматриваются поверхностные свойства, пленочнью состояния и гетероструктуры, предпринимаются попытки описания границ зерен, моделируются процессы адсорбции и т. д. [c.117]

При гетерогенном катализе реакция происходит на поверхности катализатора, поэтому особую роль играет величина поверхности, а также химический состав и структура поверхностного слоя катализатора. В свою очередь, структура катализатора зависит от способа его приготовления, в частности от термической обработки. Наилучшимн каталитическими свойствами обладают катализаторы, приготовленные прп возможно более низкой температуре и имеющие несовершенную кристаллическую структуру. Поэтому катализаторы на базе оксидов чаще всего получают разложением соответствующих гидроксидов или малоустойчивых солей — оксалатов, нитратов и т. д. Катализаторы на базе металлов обычно изготовляют путем восстановления их соединений водородом. Например, часто применяемый в качестве катализатора оксид алюминия полу чают обезвоживанием гидроксида при температуре не выше 400 °С. Никелевые катализаторы, используемые для реакций гидрирования, получают восстановлением оксида никеля водородом при 300 °С (если катализатор получать прп более высокой температуре, его активность снижается). [c.51]

Модифицированные адсорбенты. Одним из перспективных направлений изменения и целенаправленного регулирования сорбционных характеристик промышленных адсорбентов является химическое модифицирование их иоверхности. Часто, учитывая наличие гидроксильного покрова на поверхности силикагелей, активного оксида алюминия, цеолитов, в основе ука-занногр процесса лежат химические реакции гидроксильных групп на поверхности твердофазной пористой матрицы (по механизму электрофильного или нуклеофильного замещения) с подводимыми к ним реагентами-модификаторами. Замещение гидроксилов или протона в гидроксилах на другие функциональные группы (аминные, сульфидные, фосфор-, ванадий-, хром-, титансодержащие и др.) позволяет в широких пределах регулировать активность сорбента ио отношению к разным адсорбатам, создавать адсорбенты с избирательными характеристиками и с новыми свойствами. Среди новых методов модифицирования одним из наиболее иерсцективных является метод молекулярного наслаивания, обеспечивающий поатомную химическую сборку на иоверхности твердого тела мономо-лекулярных и многослойных поверхностных наноструктур. Разработано аппаратурное оформление процесса молекулярного наслаивания в установках проточного типа и при пониженном давлении. [c.262]

С влиянием поверхности приходится стаживаться почти везде. В химической промышленности используются катализаторы, поверхностной обработке подвергаются почти все изделия и продукты, катализ на поверхности используется для создания новых источников энергии. Понимание всех этих проблем требует нового и более тщательного исследования структур и свойств "активных" поверхностей. Катализ играет важную роль в деле Сохранения чистоты окружающей среды, в частности в борьбе с загрязнением атмосферы вредными оксидами типа СО, N0 , 80я и другими соединениями. Учитьшать и изучать роль поверхности необходимо также при разработке полупроводников, изучении электродных реакций или взаимодействия с излучением и т.п. [c.8]

В работах по термоокислительной и термодеструкции наполненных полимеров свойствам наполнителя уделяется, как правило, мало внимания. Исходные характеристики наполнителя (удельную поверхность, пористость, состояние поверхности) практически не контролируют, и предполагается, что в процессе термо деструкции наполнитель не претерпевает изменений. В то же время по своей химической природе наполнители могут быть условно разделены на инертные, не изменяющиеся при нагревании до определенных температур в условиях разложения полимера, такие как стекло, диоксид титана, тальк и др., и активные - изменяющиеся в этом процессе. К последним в первую очередь относятся высокодисперсные металлы и некоторые оксиды металлов. В системах, наполненных активными наполнителями, в процессе деструкции могут образовываться новые соединения, например типа солей жирных кислот для системы полиэтилен-медь [123, 142]. На возможность появления в процессе термообработки поверхностных или объемных фазовых оксидов на поверхности металла для систем на основе полиэтилена, содержащих Си, Т1, N1, РЬ в соотношении 1 1 (по объему), указано в работах [41, 42, 169, 187]. Таким образом, исследова- [c.127]

Внешний вид, качество отделки изделий при оксидировании в значительной мере зависят от исходного состояния их поверхности. Поэтому при выполнении обычных для гальванотехники операций механической и химической подготовки необходимо учитывать как свойства обрабатываемого металла, так и воздействие на него последующей анодной обработки. При механическом полировании деталей тканевыми кругами не следует применять пасты, содержащие парафин и оксид хрома. Эти материалы легко внедряются в поверхностный слой алюминия, что приводит к появлению при последующем оксидировании матовых пятен. Для удаления внешнего некондиционного слоя металла после механического полирования детали выдерживают в 5—10 %-м NaOH до начала выделения пузырьков водорода. Однако такая обработка не всегда дает положительный результат и для повышения ее эффективности приходится увеличивать продолжительность травления, что сопровождается повышением съема металла. Значительно целесообразнее не исправлять погрешности механической обработки, а недопускать их. Для этого применяют полировочные пасты на основе оксида алюминия или венской извести, а также избегают чрезмерного механического воздействия поли-240 [c.240]

Была получена органофильная поверхность кварца при его размоле в шаровой мельнице в присутствии ряда органических соединений, включая и мономеры. В работе [248] показано, что при измельчении кварцевого песка в шаровой мельнице в присутствии бутанола можно получить кварцевый порошок с органофильными свойствами. Каргин и Платэ с сотр. [249, 250] исследовали процессы инициирования полимеризации винильных мономеров при механическом диспергировании твердых металлов, солей и оксидов. Авторы исходили из того, что поверхность твердого неорганического вещества, свободная от адсорбционных слоев посторонних веществ, вследствие высокой поверхностной энергии на такой насыщенной поверхности будет обладать значительной реакционной способностью. Реакционность этой поверхности должна проявляться в резком усилении ее способности к адсорбции и хемосорбции, т.е. к образованию химической связи между такой поверхностью и молекулами сорбируемого вещества. Если таким веществом является мономер, то можно ожидать непосредственного [c.85]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология