Никель теплоты хемосорбции

Рис. iТеплоты хемосорбции водорода иа никеле.

В качестве примера этого типа хемосорбции может служить одновременная хемосорбция ацетилена и этилена на никеле. Начальные теплоты хемосорбции составляют 67 ккал/моль для ацетилена и 58 ккал/моль для этилена. При одинаковых давлениях и 50° С отношение хемосорбированных количеств этих веществ, согласно уравнению (87), равно [c.161]

Исследования, проведенные на никеле, кобальте, меди и других металлах [41], показывают, что дифференциальные теплоты адсорбции уменьшаются с увеличением степени заполнения поверхности кислородом (рис. 10). Возникновение площадок связывается с формированием оксидных слоев и с теплотами образования объемных оксидов. Показано, что имеется соответствие между теплотами адсорбции кислорода и теплотами образования индивидуальных оксидов. Согласно общему правилу, сформулированному К. Танаку и К. Тамару,, теплоты хемосорбции кислорода на различных металлах могут быть определены из эмпирического уравнения [c.36]

Из рис. VI. 49 видно, что величина зь — — Q различна для исследованных катализаторов. Относительная селективность гидрирования имеет наибольшее значение для железа, а для дегидрирования наибольшей селективностью обладает никель. Пока еще трудно объяснить природу найденной закономерности. Возможно, это связано с найденной ранее Кваном [145] последовательностью для теплот хемосорбции на данных металлах Ni>Go Fe. [c.340]

Рис, 13. Изменения дифференциальной теплоты хемосорбции водорода на никеле, нанесенном на кизельгур, вычисленные из результатов магнитных измерений. Показана также относительная величина намагничивания (а/зо) [98]. [c.377]

Рис. 28. Теплоты хемосорбции водорода на никеле.

Для того чтобы мог иметь место катализ, теплота хемосорбции должна иметь малую величину. В некоторых случаях она бывает даже отрицательной. Мы уже отмечали, что эндотермическая хемосорбция может играть важную роль (разделы V, 9,. VI, 3, 4, 5 и X, 4). Рис. 40 показывает, что эндотермическая хемосорбция промотируется поверхностными примесями. Растворение атомов водорода в никеле, так же как и в железе, происходит с поглошением тепла. Весьма возможно, что растворенные атомы водорода из металлической фазы реагируют с хемосорбированными углеводородами. [c.168]

Недавняя работа Селвуда [9] по измерению магнитной восприимчивости никеля во время хемосорбции этилена показала, что этилен адсорбируется на чистом никеле по ассоциативному механизму. Селвуд предположил, что расхождение между этим результатом и выводом о диссоциативной хемосорбции, полученным методом инфракрасной спектроскопии, обусловливается такими факторами, как относительная активность поверхности образцов и температурные эффекты, вызванные теплотой хемосорбции. Предполагают, что в опытах при низких температурах с применением инфракрасной спектроскопии, например в результате исследований этилена при —78°, будут получены доказательства влияния упомянутых выще факторов на ход хемосорбции этилена. [c.16]

В общем случае при окислении необходима активация молекул кислорода и субстрата независимо от того, происходит ли реакция по стадийному механизму с последовательным взаимодействием субстрата и кислорода с катализатором или же по ассоциативному — при одновременном вступлении реактантов в активный комплекс с катализатором [434, 435]. Процесс активации реагентов заключается в их координации, вероятно, главным образом с катионом окисного катализатора. Влияние сернистых соединений на окислительные процессы мало изучено, но все же имеются сведения о дезактивации катализаторов в присутствии некоторых соединений серы (см. табл. 10). Механизм отравляющего действия сернистых ядов на катализаторы окисления мало исследован. Можно предположить, что сернистые соединения из-за особенностей их строения преимущественно хемосорбируются на окисном катализаторе, образуя с ним более прочные связи, чем несернистые субстраты, что приводит к вытеснению последних с поверхности или изменению энергии их связи с контактом. В работе [436] определено, что в присутствии сероводорода изменяется теплота хемосорбции кислорода на серебряном катализаторе окисления этилена в окись этилена. Возможно химическое взаимодействие сернистых соединений с кислородом окисла. Так, после пропускания тиофена при 450—700°С через окислы меди, марганца, никеля, кобальта уменьшается содержание в них активного кислорода, так как происходит взаимодействие тиофена с кислородом окисла [632]. [c.83]

Влияние поверхности. Для физической адсорбции имеет значение лишь величина поверхности, но химическая адсорбция— весьма специфичный процесс. Так, например, водород хемосорби-руется не окисью алюминия, а никелем, и кислород не окисью магния, а углеродом. Такое поведение согласуется с предположением, что хемосорбция сходна в общем с химической реакцией. На хемосорбцию оказывают влияние физическое состояние поверхности и ее химический состав. Неоднородность поверхности катализаторов доказывается, например, тем, что теплота процесса постепенно снижается по мере протекания хемосорбции. Поверхность состоит из атомов различной степени насыщенности. Атомы у краев кристаллов, трещин и выступов, вероятно, менее насыщены и, следовательно, более активны. [c.206]

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]

Орр измерил изменения теплот адсорбции аргона, азота и кислорода на кристаллических галогенидах щелочных металлов. Расчеты, проведенные на основе полученных им значений Д(3 при 6 = 0,5, показывают уменьшение энтропии примерно на 16 энтр. ед., что точно соответствует значениям, предсказываемым для двумерного газа. Большие изменения энтропии, связанные с сильной адсорбцией на фиксированных центрах, отмечены при хемосорбции азота на железе и воды на окиси цинка, а также при низкотемпературной физической адсорбции водорода на стекле и на шабазите. Если водород адсорбируется на металлах, то при низких температурах адсорбированные атомы неподвижны, но подвижность возрастает как с увеличением степени заполнения поверхности, так и с повышением температуры. Неоднородность центров поверхности можно обнаружить даже при низкотемпературной физической адсорбции благородных газов на металлах. Так, было установлено, что при 77—90° К теплоты адсорбции ксенона и криптона на никеле уменьшаются с 5,4 до 4,5 ккал-моль- для криптона и с 4,75 до 4,60 ккал-моль для ксенона. Эти расчеты были проведены по уравнению Клаузиуса —Клайперона [c.103]

Бик, Смит и Уилер [203] провели изучение каталитических и адсорбционных свойств ориентированитлх и неориентированных пленок никеля, У ориеит1трованиых пленок грани 110 были параллельны поверхности иодлои<ки, на которую проводилась нх конденсация. Эти исследователи показали, что каталитическое гидрирование этилена при 0 С протекает в 5 раз быстрее на ориентированных пленках, чем на неориен 1 ированных. Однако теплоты хемосорбции водорода иа обоих типах пленок оказались одинаковыми. Это заставило Бика сделать вывод, что различие в каталитической активности вызвано различием в энтропии активации [60]. [c.127]

Теплоты хемосорбции кислорода изменяются в широком интервале от 70 ккал м0ль для Р1 до 194 ккал- моль для XV по-видимому, это объясняется различным механизмом хемосорбции. Иногда даже данному металлу могут быть присущи различные механизмы хемосорбции. Моррисон и Робертс [21] обнаружили две формы хемосорбированного кислорода на вольфраме, которые проявляются при двух различных температурах разложения примерно 800 и 1400°. Совсем недавно Бреннан и Грехем [63] показали, что на кобальте и никеле при —196° хемосорбированный слой кислорода ограничен исключительно поверхностью, в то время как при 0° образуется слой объемной окиси. [c.294]

Энергия активации сорбции кислорода на серебре и платине изменяется по мере заполнения, что указывает на неоднородность поверхности этих металлов и на различие в энергиях связи адсорбированного кислорода с металлами. Работы Чэпмена и Холла [98], а также электрохимические исследования [102 и 103] показали, что наряду с относительно непрочными соединениями кислорода с серебром нри адсорбции образуются и более прочные соединения. На основании измерений равновесия реакции Ме + НгО (газ) Нг (газ) + Ме 0 Гонзальц и Парравано [104] рассчитали теплоту хемосорбции кислорода на никеле, платине и серебре. В результате взаимодействия металла с водяным паром возникают поверхностные соединения типа №0, РЮ и Ag20. [c.33]

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]

Теплота хемосорбции кислорода на многих металлах очень велика (табл. 14). Кроме того, при ее определении разные исследователи получили сильно отличающиеся величины некоторые примеры, подтверждающие это, приведены в работе [67], где показано, что максимальные теплоты хемосорбции на титане, тантале, алюминии, ниобии, вольфраме, хроме, молибдене, марганце, железе, никеле и кобальте близки к теплотам образования массивных окислов этих металлов и меняются совершенно линейно с атомным радиусом металла. Теплоты хемосорбцни на родии, палладии и платине почти вдвое превышают теплоты образования стабильных окислов и также обнаруживают линейную зависимость от атомных радиусов. Бортнер и Парравано [72] исследовали теплоты хемосорбции кислорода на серебре и палладии и на их сплавах они нашли, что теплоты хемосорбции на серебре значительно превышают теплоты образования [c.206]

Если число песпаренных валентных -электронов у атома катализатора больше, чем это необходимо для хемосорбции реагентов, возникает относительно прочная связь реагирующих атомов с катализатором [8—10], что препятствует десорбции продуктов реакции. Такое упрочение связи вызвано, вероятно, дополнительными обменными силами, проявляющимися при обмене электрона, участвующего в связи с адсорбированным атомом, с неспаренным электроном, оставшимся на атомной -орбите атома катализатора. По этой причине, например, железо менее активно в реакции гидрирования, чем никель, причем уменьшение скорости реакции обусловлено только различием в предъэкспоненциальных множителях при равенстве энергий активации [6, 15, 31] (теплоты хемосорбции водорода на железе и никеле равны — см. ниже). В ходе реакции число атомов Ре(4), имеющих два неспаренных -электрона и определяющих в основном каталитическую активность, значительно уменьшается в результате перехода Б е( 4) —> Ре (В) атомы Ре (В), имеющие три неспаренных электрона, захватываются адсорбированными молекулами, а отношение Ре(.4) [c.176]

Первоначальное падение намагничивания, без сомнения, связано с нагреванием никеля за счет теплоты адсорбции (при обычной температуре намагничивание сверх-парамагпитпого никеля быстро уменьшается с ростом температуры). Исходя из этих данных, можно рассчитать интегральную теплоту хемосорбции, а при впуске водорода частями — и ди(1)ференциальную теплоту хемосорбции. Эти результаты согласуются с данными, полученными классическими калориметрическими методами. Но принципиальный интерес этих опытов заключается в знаке изменения намагничивания. Отрицательный знак эффекта, [c.18]

Никелевые катализаторы более пирофорны, чем железные, что обусловлено большей теплотой хемосорбции кислорода, а также тем, что адсорбированный на никеле водород мояет окисляться при контакте с воздухом. Ввиду того, что на никеле реакция взаимодействия водорода с кислородом протекает уже при кошатной температуре, пассивация никелевых катализаторов, в отличие от.железных, не может быть осуществлена при наличии в газовой смеси водорода, а должна проводиться только в среде инертного газа -яапта. углекислоты и др. [c.40]

На термограммах смесей капрона с возрастающим содержанием формиата железа отмечены 3 небольших эндотермических эффекта с максимумами при 87, 128 и 143°, связанные с потерей кристаллизационной воды формиата затем следует эндотермический эффект плавления капрона (216°). За эффектом плавления следует экзотермический эффект с максимумом при 243°, которому предшествует перегиб на кривой при температуре 232° (кривые б, б). Появление этого перегиба и следующего за ним экзотермического эффекта, по-видимому, обусловлено взаимодействием расплавленного капрона с образующимися при этих температурах высокодисперсными частицами железа. Характерным является то, что по мере увеличения содержания металла в системе интенсивность экзотермического эффекта возрастает. Однако теплота хемосорбции в этом случае кажется незначительной, что может быть объяснено тем, что экзотермический эффект при 243° представляет собой суммарный экзотермический эффект хемосорбции и эндотермический эффект разложения формиата. На термограммах предварительно восстановленных образцов металлополимеров в области плавления также отмечен эндотермический дублет, что свидетельствует об ориентации полимера вблизи поверхности дисперсных частиц железа. Температура плавления металлополимеров железа выше, чем образцов с таким же содержанием кобальта, никеля и меди. Вероятно, это связано с тем, что железо образует с капроном жесткосшитые структуры, отличающиеся малой подвижностью сегментов полимерных цепей. [c.89]

Начальная теплота хемосорбции ацетилена на золоте 21 ккал/моль [35], на меди 19 ккал/моль [35], на никеле 67 ккал/молъ. Максимальная теплота физической адсорбции в монослое 9 ккал/.чпль. [c.135]

Выше мы касались вопроса о физической или химической природе сил, определяющих адсорбцию (ср. теории Лангмюра и Поляни). Следует отметить, что это различие далеко не всегда может быть четко проведено. В крайних случаях физическая адсорбция, определяемая лишь Ван-дер-Ваальсовыми силами, характеризуется хорошей обратимостью, отсутствием стехиометрических соотношений, уменьшением адсорбции при повышении температуры, близостью тепловых эффектов адсорбции к теплотам сжижения или испарения такова адсорбция инертных газов или гексана на угле. В других крайних случаях химическая адсорбция осуществляется только путем химического взаимодействия, например, между кислородом и вольфрамом или кислородом и серебром при повышенных температурах здесь адсорбция почти необратима, тепловой эффект близок к энергии образования химических соединений (около 100 ккалЫоль и выше) и др. Обычно осуществляются промежуточные варианты, когда основная масса адсорбированного вещества связывается сравнительно слабо, а следы его связаны прочно и могут быть удалены лишь путем длительного прогревания и откачивания. Кислород на металлах или водород на никеле адсорбируется при низких температурах физически, ввиду малой скорости химической реакции при этих температурах, но при повышении температуры начинает протекать адсорбция с заметной энергией активации (активированная адсорбция) по типу химических реакций. В определенном интервале повышения температур прирост химической адсорбции (или хемосорбции) перекрывает падение физической адсорбции и на кривой температурной зависимости адсорбции возникает промежуточный максимум (рис. 41), характерный для наличия активированной адсорбции. [c.97]

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]

О и 100° за стадией 1 будет следовать стадия 2. Это подтвердилось исследованием адсорбции кислорода на закиси меди (находящейся на подложке из металлической меди), которое показало, что при давлении ниже 1 мм при комнатной температуре адсорбируется количество, превышающее монослой. Кинетика этой хемосорбции изучалась при помощи микровесов [40]. Энергия активации для области заполнения монослоя оказалась равной 6,8 ккал/моль, но при этом, согласно уравнению Рогин ского—Зельдовича, энергия активации при поглощении должна линейно возрастать на 1,1 ккал, считая на каждый новый монослой. Скорость поглощения быстро спадает, ибо вследствие того, что возникающие вакансии не в состоянии диффундировать внутрь, создается пространственный заряд. Если газообразный кислород, находящийся над окислом, удаляют и повышают температуру, то вакансии диффундируют к границе раздела металл — окись и активность поверхности в отношении адсорбции кислорода регенерируется. Пленки закиси кобальта на кобальте ведут себя аналогично пленкам закиси меди. В этом случае теплоты адсорбции измерялись вплоть до состояния насыщения [18]. Поглощение кислорода сверх мопослойпого заполнения (стадия внедрения) сопровождается падением теплоты адсорбции и тенденцией к обратимой хемосорбции. С другой стороны, закись никеля обнаружила более низкую активность для хемосорбции кислорода, что, по-видимому, обусловлено большей трудностью регенерации поверхности [16]. Энгель и Хауффе [41] показали, что при более высоких давлениях (от 30 до 200 мм) вторую стадию поглощения можно обнаружить кинетически при 25° и это связано со внедрением кислорода в решетку, подчиняющимся уравнению (7). [c.332]

Одновременно с Боресковым выступил японский химик Кван [59] с работами, отрицающими во многих случаях активные центры. Основываясь на статистическом анализе изотерм адсорбции водорода на никеле, кобальте и платине с заранее известной поверхностью, а также на результатах сопоставления найденной из опыта скорости адсорбции на меди с вычисленной по теории абсолютных скоростей реакций, Кван пришел к следующему выводу Поверхность целого ряда металлических катализаторов является однородной в отношении хемосорбции при условии, что исследуемые образцы при приготовлении были очень тщательно восстановлены, а в дальнейшем предохранены от попадания ка них каких-либо отравляющих веществ . Было показано таюке, что и поверхность окисных катализаторов типа шпинели представляет собой совокупность мест с однородной активностью . Уменьшение теплот адсорбции при определенных степенях заполнения Кван 0 бъя сняет не неоднородностью поверхности, а взаимным отталкиванием адсорбированных на однородной поверхности атомов водорода . [c.156]

Рис. 2 дает более наглядную картину этой связи. Хемосорбированный этилен реагирует с хемосорбированньш водородом, образуя этан. Это впервые было установлено при хемосорбции дейтерия на металлическом никеле, последующем добавлении этилена и, наконец, выделении дейтери-рованного этана с поверхности. Сходные процессы происходят с пропиленом и бутеном-1, которые гидрируются, а также показывают наличие размыкания двойной связи под влиянием катализатора при относительно низких температурах. Последнее явление проявляется также в элементарных этапах циклизации октена с образованием смеси 1,3-и 1,4-диметил-цнклогексанов. Во всех этих случаях подтверждается факт хемосорбции молекул олефинов со значением теплот адсорбции порядка 50—100 ккал в зависимости от природы о.лефина и металла. [c.33]

Это предположение подтверждает тот экснериментально установленный факт, что теплота адсорбции по существу не зависит от степени покрытия поверхности, а такое поведение при диссоциативной хемосорбции (см. разд. 2.3.5) является совершенно из ряда вон выходящим. Теплота адсорбции изопропанола на 5,5 ккал-молъ выше его теплоты конденсации (10,5 ккал-молъ ). Эта разность значительно больше той, которой мы могли бы ожидать, если бы первый слой изопропанола был связан с поверхностью закиси никеля обычными дисперсионными силами. Однако почти нет ника- [c.105]

Дальнейшей интерпретации этого соотношения способствовали проведенные недавно Швабом и Киллменом [71а] с использованием полуэмпирического метода Эйринга и Поляньи [716] вычисления энергии активации реакции обмена Hg—D2 в газовой фазе и на поверхности никеля. Из этого расчета следует, что на каталитическое действие влияет в первую очередь понижение энергии диссоциации адсорбированной молекулы, В свою очередь энергия диссоциации связана, но не обязательно простым путем, с теплотой и энергией активации хемосорбции. [c.367]