Водород теплоты адсорбции на металлах

Известные предположения о наиболее вероятном механизме выделения водорода на разных металлах можно высказать на основании общих положений электрохимической кинетики в применении к данной электродной реакции. Так, было предположено, что при увеличении теплоты адсорбции водородных атомов на катодном металле вероятность замедленного разряда падает, а замедленной рекомбинации растет. Это связано с различным влиянием изменения теплоты адсорбции водородных атомов на скорость разряда и на скорость рекомбинации. Как следует из потенциальных кривых (рис. 19.5), энергия активации разряда уменьшается с ростом теплоты адсорбции. Энергия активации процесса рекомбинации, напротив, увеличивается с упрочнением связи между металлом и поверхностными атомами водорода, количественной характеристикой которой является теплота адсорбции. В то же время увеличение [c.411]

Величина перенапряжения водорода на разных металлах была также связана Н. И. Кобозевым и Н. И. Некрасовым с адсорбционной способностью металлов по отношению к атомарному водороду, которая характеризуется величиной работы Ладе или теплоты адсорбции [c.258]

В литературе имеется указание, что при очень низких температурах водород может физически адсорбироваться на поверхности чистых металлов с теплотой адсорбции, близкой к упомянутой выше теплоте физической адсорбции на угле, равной [c.75]

Чтобы проверить, соответствует ли изменение скорости реакции выделения водорода при переходе от одного металла к другому теории замедленного разряда, необходимо знать энергии (или теплоты) адсорбций атомарного водорода на соответствующих электродах. Если ме- [c.288]

Очевидно, что положение кривой аа для потенциальной энергии иона Н3О+ в растворе не зависит от природы металла. Положения же кривых потенциальной энергии адсорбированного атома на поверхности разных металлов должны существенно отличаться друг от друга в зависимости от природы этих металлов. Для металла Ме,, имеющего большее сродство к водороду и соответственно большую теплоту адсорбции,чем в случае Ме,,, кривая потенциальной энергии адсорбированных атомов Ь Ьх) лежит ниже, чем для Как видно из рис. [c.405]

Бокрис и Конуэй, измеряя наблюдаемый ток обмена (о в зависимости от начальной экспериментальной теплоты адсорбции АЯ атомарного водорода [60] для реакции выделения водорода на различных металлах, получили следующие данные [c.124]

Определены дифференциальные теплоты адсорбции водорода и интервал изменения энергий связи водород — металл для катализа- [c.207]

Таким образом, результаты исследования адсорбции водорода на цеолитах не противоречат выводу о диссоциативном характере адсорбции, который был сделан на основе каталитических данных. Следует отметить, что низкие величины теплот адсорбции водорода на цеолитах не являются доказательством отсутствия диссоциации. Известно, что при адсорбции на металлах [94], когда происходит диссоциация молекулы водорода на атомы, теплота адсорбции часто находится на уровне 12,5-33,4 к Дж/моль. Это происходит в результате того, что энергия рвущейся связи Н-Н в значительной степени компенсируется энергиями двух образующихся связей М-Н на поверхности катализатора. [c.55]

Теплоты хемосорбции кислорода на металлах значительно превышают теплоты хемосорбции азота и еще более - водорода. По мере роста степени заполнения теплота адсорбции кислорода уменьшается. [c.700]

Для водорода и кислорода на металлах принималась адсорбция с диссоциацией молекул. Значение теплоты адсорбции для них принималось равным половине суммы измеренной молекулярной теплоты адсорбции и энергии диссоциации. Значения т выбирались так, чтобы получить наилучшую корреляцию данных. Эта величина характеризует легкость миграции молекулы по отношению к прочности связи. При постоянном д КТ большие значения т соответствуют и большим значениям [c.58]

Рис. ХУ-5. Теплота адсорбции водорода на поверхностях различных металлов [18].

Аналогичный, хотя -и несколько более сложный метод применяется и для оценки энергии хемосорбционных связей сложных молекул. Конечно, во всех случаях расчетные значения Q зависят от допущений относительно природы образуемой связи. Например, при расчете теплоты адсорбции водорода на частично -окисленной поверхности металла не-о бходим о учитывать тот факт, что водород адсорбируется прежде всего на поверхностных окислах, а ие аа чистой поверхности металла. [c.524]

На рис. 13 сравнивается каталитическая активность металлов в реакции разложения муравьиной кислоты. Увеличение каталитической активности с уменьшением теплоты адсорбции этилена или водорода наблюдается и в реакции гидрирования этилена (рис. 14). Однако не следует переоценивать значение приведенных соотношений. Очень часто прочность адсорбции важного для катализа промежуточного соединения слабо зависит или совсем не зависит от непосредственно измеренных теплот адсорбции вследствие того, что в каталитическом превращении участвуют лишь некоторые из адсорбированных частиц. Общий подход не учитывает также часто наблюдаемую при хемосорбции стереоспецифичность, играющую определенную роль и в каталитическом превращении. Как уже указывалось в первых разделах главы, очень часто строятся эмпирические корреляции между каталитической активностью и каким-либо свойством металла. Примерами этого изобилует литература по катализу в качестве иллюстрации можно назвать корреляцию активности в реакции обмена Нг—Ог с прочностью связи металл—металл [38] или между активностью в реакции гидрогено-лиза этана и процентом -характера металлической связи [39]. Подобные корреляции опасны тем, что можно поддаться искушению и решить, что найден основной фактор, управляющий каталитической активностью, тогда как глубокое понимание существа дела возможно, только если детально изучен механизм реакции на молекулярном уровне, а такие реакции весьма редки. [c.31]

Исследования адсорбции и каталитических реакций на таких гранях монокристаллов привели к некоторым поразительным результатам. Величины физической адсорбции и хемосорбции и теплоты адсорбции на разных гранях заметно различаются [221. Скорости реакций водорода с кислородом на меди и водорода с этиленом на никеле [15] отличаются на разных гранях, причем во время реакции между водородом и кислородом происходит существенная перестройка металлического кристалла, при которой некоторые грани становятся шероховатыми, образуются новые небольшие, преимущественно ориентированные грани и на некоторых гранях — наросты из порошкообразного металла. С другой стороны, в ходе реакции водорода с этиленом никель изменяется незначительно. Необходимость дальнейшего изучения этих и других реакций на гранях монокристаллов очевидна. [c.186]

Исследования, рассматриваемые в настоящем разделе, проводились в основном с окисными пленками толщиной около 100 А, находящимися на металле. Исходный металл предварительно получали в виде гранул такими способами, которые обеспечивали минимальное содержание окисла. Так, медь готовили восстановлением водной суспензии гидроокиси меди гидразином, никель и кобальт получали в вакууме термическим разложением соответственно оксалата никеля и формиата кобальта. Металлы восстанавливали па месте водородом и после этого получали окисную пленку путем регулируемого окисления, обычно при низком давлении. Поверхности окислов имели величину в пределах от 1 до 10 м /г. Измерения теплот адсорбции, за исключением одного случая использования калориметра с окисленной медной фольгой [13], производили на калориметрах типа [c.312]

В огромном большинстве адсорбционных опытов имеют дело с системами, для которых теплота адсорбции больше теплоты конденсации. Отношение теплоты адсорбции к теплоте конденсации оказывается тем больше, чем ниже температура кипения газа. Стаут и Джиок [ 1] вычислили теплоту адсорбции гелия на N1304 7Н2О в 140 кал моль при 4,23°К теплота испарения гелия составляет около 20 кал/моль. Дьюар [ ] для теплоты адсорбции водорода на угле получил 1600 кал моль при —185° теплоты адсорбции водорода на металлах и окислах при температуре жидкого воздуха лежат, как мы видели в предыдущем разделе, между 1000 и 2000 кал1моль. Теплота испарения водорода составляет около 220 кал/моль. Таким образом, для двух наиболее низкокипящих газов, гелия и водорода, теплоты адсорбции превышают теплоты конденсации приблизительно в семь раз. [c.317]

Причем роль катализатора выполняет металл электрода. Кобозев предположил, что в силу специфики электрохимического процесса, при котором адсорбированные атомы водорода высаживают принудительно током на любых точках к.атода (в том числе и на участках с малой теплотой адсорбции), наряду с образованием обычных молекул в продуктах электролиза возможно доявление колебательно возбужденных молекул водорода Н2 1 избыточным запасом энергии [c.404]

Ход изменения потенциальной энергии, наблюдаемый при адсорбции атомов водорода на поверхности металла, можно изобразить схематически одной кривой, показанной на рис. 8. Имеющиеся в настоящее время сведения о силах, обусловливающих образование ковалентной связи, которые были изложены в разделе V, 86, недостаточны для того, чтобы провести расчет этой кривой. Если известна теплота адсорбции и даны некоторые другие величины, то кривая может быть построена в виде так называемой кривой Морзе [55]. Расчет теплоты адсорбции может быть проведен полуэмпирическим путем, предложенным Элеем [56], который для вычисления энергии ковалентной связи между атомами А и В использует уравнение Паулинга [57] [c.52]

Целый ряд исследований, посвяпхенных изучению каталитической активности сферических монокристаллов меди [230], указывает иа то, что ориентация кристаллов действительно приводит к различиям в скоростях каталитических реакций. Реакция водорода с кислородом протекает с на-ибольшей скоростью на участках поверхпости медного шарика, параллельньгх кристаллографическим ПЛОСКОС1ЯМ с индексами 111 . Те части сферической поверхности, которые параллельны плоскостям 100 , сильно разрыхляются под влиянием реакции, хотя скорость реакции на них меньше, чем на частях, параллельных плоскостям 111 , которые при этом остаются гладкими [231]. Создается впечатление, что в тех частях поверхности шарика, которые параллельны плоскостям 100 , атомы как водорода, так и кислорода проникают внутрь -металла на некоторую глубину и реагируют там между собой (см. разделы VII, 6 и 7), в то время как в частях, параллельных плоскостям 111 (т. е. граням 111], которые в действительности отсутствуют), быстрее протекающая реакция препятствует проникновению атомов реагирующих веществ внутрь металла. Между теплотами адсорбции и катал-итической активностью не наблюдается прямого параллелизма. [c.128]

Теплота атомизации и энергия разрыва когезионных связей самая низкая у никеля и палладия (табл. 10). Под воздействием теплоты адсорбции водорода или теплоты реакции эти катализаторы формируются быстрее других и диспергируются также легко. В водных растворах кислот максимальная адсорбция непредельных соединений наблюдается в области потенциала 0,15—0,25 В (от обратимого водородного в данной среде). Из металлов п.патиновой группы самая слабая адсорбция (почти на порядок меньше) наблюдается на Рс1 (табл. 10). Хемосорбцпя при отрицательных по- енциалах очень часто сопровождается распадом (гидрогенолизом) органических соединений и их изомеризацией. Можно подобрать условия, когда эти реакции даже при комнатной температуре становятся решающими. В связи с этим необходимо проводить анализ не только содержимого в растворе, но и в газовой фазе. [c.207]

Эта теория наряду с другими выводами позволяет также объяснить влияние природы металла на скорость выделения водорода при электролизе кислых растворов. Практика показывает, что на разных металлах эта скорость также различгга. С точки зрения теории замедленного разряда это обусловлено различием в адсорбционной способности металлов ио отношению к водороду. На одних металлах теплота, выделяющаяся при адсорбции водорода, велика, поэтому оп прочно удерживается на поверхности, например на никеле или платине, а на других опа значительно ниже (например, на свинце). Очевидно, что чем больше сродство атома водорода к поверхности данного металла, тем легче осуществляется разряд иона Н3О+, тем меньше высота энергетического барьера и величина перепапряжепия. [c.271]

Известно, что скорость и селективность реакций жидкофазной гидрогенизации определяют величины и теплоты адсорбции индивидуальных форм водорода, связанных поверхностью металлов и катализаторов на их основе. Поэтому установление взаимосвязи характеристик адсорбционных состояний водорода и их изменения под влиянием природы и состава растворителя, скорости и селективности реакций жидкофазной гидрогенизации может рассматриваться как одно из основных направлений для разработки методов научно-обоснованного подбора оптимальньгх каталитических систем для проведения гидрогенизационных процессов. [c.137]

Энергия связи хемосорбиров. частицы с пов-стью катализатора не должна быть ии слишком большой, ни слишком малой. Так, изменение скорости окисления водорода на пов-сти разл. оксидов металлов имеет максимум, соответствующий оптимальной для катализа теплоте адсорбции Л кислорода (рис. 2). Слабая связь (напр., при фнз. адсорбции) не приводит к активации адсорбиров. частицы и образованию более реакционноспособного состояния, а слишком прочная связь затрудняет дальнейшие превращ. (повышает энергию активации послед, стадии). [c.538]

В связи с широким применением азота для определения удельной поверхности по данным физической адсорбции (см. раздел 2.8) весьма важно выяснить, возможна ли хемосорбция этого газа. Как оказалось, хемосорбция азота происходит, вероятно, на всех металлах. Количественные исследования Бика [8] показали, что и никель и железо способны хемосорбировать азот даже при —183° [59]. Изучая адсорбцию азота на сконденсированных пленках этих двух металлов, Бик нашел, что изотермы адсорбции практически горизонтальны при давлениях от Ю-" до 10 мм рт. ст., что указывает на прочную хемосорбцию. Теплота адсорбции не слишком велика, для железа она составляет примерно 10 ккал-моль при малых заполнениях и примерно 5 ккал-моль- при высоких заполнениях. Количество молекул азота, поглощенных при насыщении, т, е. по завершении образования монослоя, было равно количеству поглощенных подобных образом молекул водорода. Так как молекула водорода занимает два центра на поверхности металла, было принято, что это справедливо и для азота, хотя диссоциация молекулы азота на атомы в этих условиях едва ли возможна. При комнатной температуре быстрая хемосорбция практически незаметна происходит медленная активированная хемосорбция азота с весьма высокими теплотами порядка 70—40 ккал мoлъ- вначале и 16 ккал-моль- при высоких заполнениях. При наиболее высоких изученных давлениях активированная хемосорбция охватывает около 20% всех центров на поверхности при комнатной температуре или почти 50%—при 100°. В этом случае, вероятно, возможна диссоциация молекулы азота на атомы. [c.302]

Интерпретация теплот адсорбции в отношении связи метал—адсорбат определяется знанием стехиометрии хемосорбцин, которая в свою очередь зависит от условий процесса. При адсорбции на переходных металлах таких молекул, как водород, кислород, азот и насыщенные углеводороды, если температура достаточно высока, преобладает диссоциативная хемосорбция. Однако известно, что при низкой температуре и большом покрытии часть водорода и азота адсорбируется в слабосвязанной молекулярной форме. Кроме того, недиссоциативная хемосорбция важна в случае олефинов или ароматических углеводородов из-за взаимодействия их я-электронов с поверхностными атомами металла. [c.24]

Теплоты хемосорбции охватывают более широкий диапазон величин и в большей степени меняются в зависимости от экспериментальных условий приготовления катализаторов. Наилучшее соответствие результатов для хемосорбции на металлах было получено при использовапии пленок и проволок, настолько чистых и однородных, насколько это возможно сделать без исключительных предосторожностей. Но даже эти пленки дают теплоты, уменьшающиеся с увеличением степени заполнения поверхности, что значительно подтверждает предположение, согласно которому это уменьшение является следствием процесса адсорбции и некоторой неоднородности, присущей поверхности. С другой стороны, различия теплот хемосорбцни газа на пленке и на порошкообразном металле, вероятно, обусловлены различиями самих поверхностей как в отношении состава, так и деталей неоднородности. Так, установлено, что теплота адсорбции водорода на порошкообразном никеле при малых заполнениях составляет всего лишь 15 ккал/моль, а на пленке — 31 ккал моль. Молекулярный водород не хемосорбируется на медной пленке при комнатной температуре для порошка были [c.203]

Делались также попытки связать теплоты адсорбции с электронным строением металлов, выражаемым процентом -характера металлических связей [70]. По существу, такая корреляция весьма неубедительна. Рассмотрение рис. 56 и 57 у Треннела [45] (взятых из работы Вика [70]) показывает, что для водорода и этилена эти теплоты заметно изменяются, тогда как процент /-характера почти не изменяется, и наоборот. Идея, что для образования связи необходимы свободные -орбиты в металле, довольно привлекательна, однако вызывает некоторое сомнение возможность получения в настоящее время истинной картины образования поверхностной связи. ИК-спектры доказывают, как это было упомянуто в разд. 2 гл. VI, что при малых степенях заполнения образуются и многократные связи с атомами поверхности, тогда как связывание с одним атомом поверхности преобладает при более высоких степенях заполнения. Начальные центры могут располагаться не на самих атомах поверхности, а между ними. Образование связи может включать сложные изменения в гибридизации орбит металла, затрагивающие несколько атомов нри адсорбции каждого из атомов адсорбата, а пе представлять простое связывание с вакантной орбитой [3]. [c.206]

Этот момент Трепнел отметил [123] при рассмотрении низкой величины энергии активации ор/по-пара-превращения водорода на металлах скорость-определяющей стадией оказывается десорбция атомов водорода, однако энергия ее активации меньше, чем теплота адсорбции как атомов водорода, так и его молекул. Трепнел дает качественное объяснение, изложенное выше. Разумеется, фактически теплота адсорбции может меняться с температурой таким образом, что действительный эффект не приводит к той крайности, которая наблюдается при расчете вышеуказанного эффекта (см., например, рис. 40). Все изобары, в особенности для более [c.234]

Как видно, изменение давления может резко влиять на допт- Можно ожидать, что металлы, характеризуемые таким интервалом значений теплот адсорбции водорода д-ц в который входит допт, окажутся лучшими катализаторами, чем те, для которых, например, величины дщ будут малы. В табл. 5 приведены, по литературным данным, значения скорости реакции на разных металлах и величины дн,. [c.115]

Как видно из табл. 5, скорость реакции меньше всего на металлах подгруппы 1Б, что обычно связывается с отсутствием у них -электронных вакансий. Величины теплот адсорбции водорода на них также оказываются наименьшими. Последнее может означать, что оптимальными местами на таких металлах являются места с наибольшей адсорбционной способностью, а следовательно, реакция может протекать в области малых заполнений, чему соответствует наблюдаемый на этих металлах 1-й порядок реакции (по изменению давления). Оцененные значения допт в большинстве [c.115]

Тейлор пробовал найти связь у кривых дифференциальной теплоты адсорбции с поверхностной каталитической активностью. Измерения Пиза [109] и Кистяковского, Флосдорф и Тейлора X. С. [77] теплоты адсорбции водорода на активных и термически обработанных катализаторах показали, что активные адсорбенты имеют максимумы на кривых, выражающих графически зависимость теплоты адсорбции как функцию адсорбированного количества, при частично деактивированных катализаторах — максимум имеется лишь для малых количеств адсорбированного газа, дальнейшая деактивация удаляет этот максимум (табл. 36). Табл. 37 показывает колебание теплоты адсорбции для различных газов и металлов. [c.150]

Смотреть страницы где упоминается термин Водород теплоты адсорбции на металлах: [c.317] [c.412] [c.440] [c.75] [c.77] [c.146] [c.164] [c.274] [c.274] [c.274] [c.31] [c.135] [c.512] [c.530] [c.312] [c.183] [c.242] [c.280] [c.159] [c.148]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология