Адсорбция на переходных металлах

Показано, что при одинаковых условиях, адсорбция переходных металлов обратно пропорциональна среднему диаметру кристаллов углеродных материалов. Разность концентраций примесей при максимальном различии степени совершенства кристаллической решетки составляет 2 порядка (стеклоуглерод и естественный графит). Удельная концентрация адсорбированных атомов на боковой призматической поверхности кристаллов — величина постоянная для каждого металла и составляет сотые доли процента к количеству ненасыщенных углеродных атомов на этой поверхности. Табл. 3, рис. 1. [c.229]

При этом атомарный (или ионный) водород, предварительно адсорбированный на катализаторе в непосредственной близости от реагирующей молекулы углеводорода, входит в состав переходного комплекса и далее, после перераспределения электронной плотности, регенерируется уже в молекулярном виде. Наличие поляризованного (и даже ионного) водорода на поверхности металлов в условиях реакции подтверждается работами различных авторов [129—131]. Так, после анализа экспериментальных данных, полученных при изучении адсорбции водорода на Pt, Ni и других металлах в условиях глубокого вакуума, сделан вывод [130] о существовании двух основных видов хемосорбции водорода слабой (обратимой) и прочной (необратимой). Слабо хемосорбированный водород находится, как правило, в молекулярной форме и несет при этом положительный заряд (М —Hj). При прочной хемосорбции водород диссоциирован и заряжен отрицательно (М+—Н-). При анализе состояния водорода в гидридах различных металлов [131] сделан вывод, что в гидридах большей части переходных металлов водород находится в двух формах Н+ и Н при этом форма (М+—Н ) является основной. [c.231]

Существуют два предположения о механизме окисления коксовых отложений [3.32]. При первом предположении исходят из возможности образования кислород-углеродных комплексов при адсорбции кислорода на поверхности углерода. Роль катализатора в данном случае сводится к ускорению процессов образования или распада этих комплексов. При втором предположении катализатор рассматривают как переносчик кислорода между газовой фазой и углеродной матрицей путем попеременного окисления-восстановления катализатора. К такого типа катализаторам обычно относят оксиды переходных металлов. [c.69]

Как мы уже видели, для реакции синтеза благоприятны низкая температура и высокое давление. Однако реакция практически не протекает без катализатора вследствие очень большой стабильности молекулы азота, что обусловлено высокой энергией разрыва связи N—N. Функции катализатора заключаются в образовании на каталитической поверхности нитридного соединения, которое затем гидрируется в аммиак. Связь азота с металлом достаточно слаба, тем не менее она дает возможность адсорбироваться молекулам синтезируемого аммиака. Связь азота с металлом слишком сильна для таких элементов, как литий, кальций и алюминий, которые образуют с азотом нитриды непосредственно в массе вещества. В первой серии переходных металлов оптимум между образованием поверхностного нитрида и десорбцией аммиака с поверхности получён для железа, которое, не образует нитрида непосредственно из азота, исключая случай очень высоких давлений (на порядок выше давлений синтеза), но легко образует его в реакции с аммиаком. Тем не менее железо быстро хемосорбирует азот и это и есть та адсорбция, которую обычно считают стадией, лимитирующей скорость всего процесса синтеза. Рутений и осмий, находящиеся в более высоких сериях переходных элементов, не образуют нитридов в массе и являются эффективными катализаторами синтеза. [c.158]

С другой стороны, адсорбционная теория опирается на тот факт, что большинство металлов, подчиняющихся определению 1, являются переходными металлами в периодической системе (т. е. они имеют электронные вакансии или неспаренные электроны в -оболочках атома). Наличие неспаренных электронов объясняет образование сильных связей с компонентами среды, особенно с Оа, который также содержит неспаренные электроны (что приводит к появлению парамагнетизма) и образует ковалентные связи в дополнение к ионным. Кроме того, переходные металлы имеют высокую температуру возгонки по сравнению с непереходными, что благоприятствует адсорбции компонентов окружающей среды, так как атомы металла стремятся остаться в кристаллической решетке, а образование оксида требует выхода из нее. Образование химических связей при адсорбции кислорода переходными металлами требует большой энергии, поэтому такие пленки называются хемосорбционными, в отличие от низкоэнергетических пленок, называемых физически адсорбированными. На поверхности непереходных металлов (например, меди и цинка) оксиды образуются очень быстро и любые промежуточные хемосорбционные пленки являются короткоживущими. На переходных металлах хемосорбированный кислород термодинамически более стабилен, чем оксид металла [22]. Многослойная адсорбция кислорода, характеризующаяся ослаблением связей с металлом, приводит с течением времени к образованию оксидов. Но подобные оксиды менее существенны при объяснении пассивности, чем хемосорбционные пленки, которые продолжают образовываться в порах оксида. [c.81]

В качестве примера диссоциативной хемосорбции можно привести адсорбцию водорода на переходных металлах Н2 + 2М->2МН. При взаимодействии молекулы водорода с поверхностью металла электроны с ВЗМО молекулы водорода переходят на свободные d-орбитали переходного металла. Распад молекулы водорода может протекать по гемолитическому или гетеролитическому механизму [c.642]

Природа хемосорбционной связи и ее прочность должны зависеть от природы металла и адсорбируемой молекулы. Зависимость между теплотой адсорбций и весом -состояний удовлетворительно выполняется только для металлов восьмой группы. Что касается других переходных металлов, то о какой-либо зависимости этого типа трудно говорить от Та до N1 вес -состояний практически не меняется (39 и 40 соответственно), в то время как теплота адсорбции падает больше, чем вдвое. Вольфрам вообще выпадает из указанной зависимости (рис. 26). [c.151]

Столь значительное облегчение механического разрушения минерала в присутствии растворов кислот (химически активных сред) позволяет рекомендовать практически использовать хемомеханический эффект в различных технологических процессах, связанных с измельчением и разрушением минералов при помоле в шаровых мельницах, бурении горных пород (в частности, карбонатных) и т. п. При этом следует учитывать возможность коррозии (растворения) металлов и минералов кислотами — понизителями прочности. Для заш,иты технологического оборудования и инструмента от коррозии необходимо добавлять в растворы кислот ингибиторы кислотной коррозии металлов на основе непредельных органических соединений ароматического ряда. Эти ингибиторы сильно хемосорбируются на переходных металлах (железо) за счет донорно-акцеп-торного взаимодействия электронов непредельных связей органической молекулы с незавершенными электронными уровнями металла и лишены этой способности относительно минералов, взаимодействуя с ними по механизму физической адсорбции. Как показали исследования, добавка ингибитора КПИ-3 даже при повышенной его концентрации (0,3 г/л) существенно не отразилась на величине эффекта (кривая 6). Испытание этого раствора на буровом стенде показало снижение величины усилия при резании мрамора в два раза. [c.131]

ЗАКОНОМЕРНОСТИ АДСОРБЦИИ ПРИМЕСЕЙ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛАХ [c.139]

Закономерности адсорбции примесей переходных металлов в углеродных материалах. М. А. Авдеенко, И. А. Березин. Физическая химия конденсированных фаз, сверхтвердых материалов и их границ раздела. Наукова думка , К., 1975, с. 139—143, [c.229]

Многие авторы предполагают, что адсорбция сероводорода на поверхности металла влияет на кинетику выделения водорода, снижая скорость стадии рекомбинации [73-75] или облегчая стадию переноса заряда [41,48, 62,67,77]. В обоих случаях поверхностная концентрация атомов водорода, а следовательно и вероятность его проникновения в глубь металла должны возрастать. Снижение энергии связи Рв-Н в присутствии сероводорода, например вследствие изменения электроноакцепторной способности металла, должно приводить, по мнению некоторых авторов [78-79], к облегчению перехода атомов водорода с поверхности металла в его толщу Поверхностная концентрация водорода должна при этом уменьшаться, что было установлено не только для железа, но и для ряда других переходных металлов [80, 1]. [c.55]

К металлоподобным относят Г. переходных металлов и РЗЭ. Формально такие соед. могут рассматриваться как фазы внедрения водорода в металл. Их образованию всегда предшествует адсорбция Н2 на пов-сти металла. [c.552]

Среди них наиболее широко применяются кондуктометрические полупроводниковые сенсоры на основе оксидов переходных металлов. Принцип действия полупроводниковых сенсоров оксидного типа основан на изменении состояния поверхностной структуры полупроводника вследствие адсорбции газа на его поверхности. Электроны адсорбированных молекул газа взаимодействуют с электронами и дырками в кристаллической решетке, что приводит к изменению поверхностного заряда. При этом общее число поверхностных состояний, которые вносят вклад в формирование поверхностного заряда, зависит от состава и парциального давления компонентов газовой среды, окружающей полупроводник. Изменение поверхностного заряда вызывает изменение сопротивления полупроводника, которое легко измерить. [c.559]

Адсорбция молекул субстрата на поверхности гетерогенного катализатора или присоединение молекул субстрата к молекулам или ионам гомогенного катализатора с образованием ассоциативного интермедиата требует, чтобы активное вещество катализатора имело вакантные орбитали для акцептирования неподеленных пар электронов молекул субстрата. Результирующее взаимодействие не должно быть слишком сильным, так как после реакции с молекулами субстрата получающиеся продукты должны достаточно легко отделиться от катализатора. Этому требованию удовлетворяют атомы переходных металлов в составе катализатора, имеющие не слишком много вакантных -орбиталей, находящихся в поле достаточно высокого эффективного заряда. [c.373]

Измерение магнитной восприимчивости при адсорбции на переходных металлах дает возможность установить, что в образовании связи участвуют -электроны. [c.687]

При протекании гетерогенно-каталитических реакций на поверхности переходных металлов и их оксидах происходит активация молекул реагентов, сопровождаемая процессом адсорбции (хемосорбция). [c.695]

Активация СО на поверхности переходных металлов (Т1, V, Сг, Мп, N1, Со, Ки, Ре и др.) может также происходить путем диссоциативной адсорбции по схеме [c.703]

Диссоциативная адсорбция СО на поверхности переходных металлов была изучена методом РФЭС и импульсными методами. [c.703]

Исследованы различные особенности межфазного взаимодействия влияние поверхностной энергии, морфология промежуточных слоев, неоднородность карбидообразования, избирательная адсорбция переходных металлов на дефектах и др. Найдены энергии активации процессов. Величина 1) для карбидов хрома (У ж 50 ккал1моль, что согласуется с данными [21. [c.100]

Рассмотрим атом Ni. На поверхности грани ( OI) кристалла N1 (кубическая гранецентрированная решетка) координационнсе число равно 8, а не 12, как в объеме твердого тела, и становится еозможной адсорбция путем образования координационной связи с молекулой газа. Конфигурация Ni неспаренными электронгми благоприятствует диссоциативной адсорбции Н—Н или R—Н, а высокая плотность таких свободных валентностей делает переходные металлы гораздо более активными, чем полупроводящие окислы (разд. П. 2. А). [c.32]

Первые две стадии реакций контактного окисления, наряду с изложенными выше механизмами, могут протекать по механизму комплексообразования в тех случаях, когда катионы решетки сохраняют свою индивидуальность. Вервей [241 для обратных шпинелей , а затем Морин [25] — для окислов металлов с незапол- ненными З -уровнями электронов указали на такую возможность, объяснив возникновение в таких соединениях электропроводности присутствием в них ионов одного и того же металла в различных валентных состояниях и в эквивалентных позициях кристаллической решетки. Можно предполагать, что подобного рода механизм электропроводности возможен не только для окислов (в том числе и тройных систем окислов [26]), но и для многих полупроводниковых соединений переходных металлов. Базируясь на этих представлениях, Дауден [27 ] рассматривает хемосорбцию на поверхности и явления замещения одного сорбента другим как реакции образования и превращения комплексов по механизму и 8)у2-замещения. Киселев, [28] также рассматривает адсорбцию как процесс поверхностного комплексообразования, когда при возникновении донорно-акцеп-торных связей неподеленная пара электронов лиганда оказывается затянутой на внутренние орбитали атома решетки, являющегос центром адсорбции. При таком механизме адсорбированные молекулы всегда будут в той или иной мере реакционноспособны. Действительно, затягивание неподеленной пары лиганда на внутренние орбитали центрального атома приведет к деформации адсорбированной молекулы и ослаблению внутримолекулярных связей. Отметим попутно, что трактовка Киселева справедливо распространяет электронные представления и на механизм кислотно-основного гетерогенного катализа. Развивая представления теории поля лигандов, Руней и Уэбб [29 ] показали, что механизм реакций дейтеро- бмена, гидрирования и дегидрирования углеводородов на переходных [c.27]

Таким образом, современные представления о механизме и кинетике гидрирования бензола, хотя и имеют определевные противоречия и неясности, приводят к ряду общепринятых основных выводов. К ним относятся обязательность геометрического соответствие структуры металла и ароматического соединения при плоскостной адсорбции, невозможность или трудность образования промежуточных продуктов, определение скорости процесса большею частью парциальным давлением водорода и, наконец, представление об образовании я-комплексов ароматического соединения с переходными металлами причем присоединение первого атома водорода является лимитирующей стадией процесса в целом. Все эти выводы сделаны в отношении гетерогенных катализаторов. [c.137]

В качестве примера диссоциативной хемосорбции можно привести адсорбцию водорода на переходных металлах На2М2МН. При взаимодействии молекулы водорода с поверхностью металла электроны с ВЗМО молекулы водорода переходят на свободные -орбитали переходного металла. Распад молекулы водорода может протекать по гомолитическому или гетеролитическому механизму (см. 221). На оксидах —полупроводниках типа N10, СГ2О3 и др. — хемосорбция водорода сопровождается восстановлением оксидов с образованием гидроксидов металлов [c.642]

В последние годы, в связи с возрастающей потребностью нефтегазодобывающих предприятий в качественных и доступных по своей стоимости средствах защиты металлического оборудования от коррозионного разрушения, возникают предпосылки к активному поиску сырья, пригодного для создания на его основе не дорогих, но вместе с тем высокоэффективных ингибиторов коррозии. Диапазон органических соединений, используемых для этой цели, весьма широк. Особого внимания, с нашей точки зрения, заслуживают соединения, содержащие ацетальный фрагмент, соединения аминного типа (амины, имидазолины, амиды и их производные), кетосульфиды, синтетические жирные кислоты, а также комплексы на основе триазолов, содержащие соли переходных металлов. Эффективность всех этих соединений во многом п )едопределяется склонностью к адсорбции на металле и способностью к формированию на поверхности защитных апенок с высокими барьерными свойствами. Кроме того, многие из этих соединений являются дешевыми и не находящими квалифицированного использования продуктами производств химической и нефтеперерабатывающей промышленности. В частности, при производстве многих катализаторов, используемых в нефтехимических процессах, от 3 до 5 % целевого продукта составляют магериалы, которые содержат соли переходных металлов. Отработанные катализаторы не подлежат регенерации, поэтому одним из возможных путей их утилизации является применение в качестве недорогого сырья для производства ингибиторов. [c.286]

Согласно теории кристаллического поля взаимодействие лиганда с ионом переходного металла приводит к расщеплению вырожденных -уровней (рис. 113, а). При увеличении числа -электронов ь ионе переходного металла сначала происходит заполнение трех нижних ( 5 ) подуровней по одному электрону на каждый подуровень. При заполненных нижних подуровнях энергия системы понижается. Это понижение энергии называют энергией стабилизации кристаллическим полем (ЭСКП). С ростом ее энергия адсорбции молекулы на поверхности катализатора увеличивается, а реакционная способность повышается. Таким образом, следует ожидать, что в ряду окислов переходных металлов с одним, двумя и тремя -электронами каталитическая активность будет увеличиваться. [c.458]

Взаимодействие кислорода с чистой поверхностью металла протекает в три этапа I) адсорбция кислорода, 2) иуклеация, т. е. образование зародышей, 3) рост сплошной оксидной пленки. На первых стадиях адсорбции пленка состоит из атомов кислорода, так как свободная энергия адсорбции атомов кислорода превышает свободную энергию диссоциации его молекул. Методом дифракции медленных электронов удалось установить, что атомы некоторых металлов входят в состав адсорбционной пленки и образуют относительно стабильную двухмерную структуру из ионов кислорода (отрицательно заряженных) и металла (положительно заряженных). Как уже говорилось в отношении пассивирующей пленки (разд. 5.5), адсорбционная пленка, составляющая доли монослоя, термодинамически более стабильна, чем оксид металла. На никеле, например, она сохраняется вплоть до точки плавления никеля [1 ], тогда как N 0 разрушается вследствие растворения кислорода в металле . Дальнейшая выдержка при низком давлении кислорода ведет к адсорбции на металле молекул Оа, проникающих сквозь первичный адсорбционный слой. Так как второй слой кислорода связан менее прочно, чем первый, он адсорбируется не диссоциируя. Возникающая в результате структура более стабильна на переходных, чем на непереходных металлах [2]. Любые дополнительные слои адсорбированного кислорода связаны еще слабее, и наружные слои становятся подвижными при повышенных температурах, о чем свидетельствуют рентгенограммы, отвечающие аморфной структуре. Вероятно, ионы металла входят в многослойную адсорбционную пленку в нестехиометрических количествах и к тому же относительно подвижны. Например, обнаружено, что скорость поверхностной диффузии атомов серебра и меди выше в присутствии адсорбированного кислорода, чем в его отсутствие [3]. [c.189]

В соответствии с описанным выше механизмом действия пассиваторов, следует ожидать, и это подтвердилось экспериментально, что переходные металлы должны лучше других ингибироваться пассиваторами. Для этих металлов характерна форма анрдной поляризационной кривой, представленной на рис. 16.1. Она сви-детельствует о том, что пассивное состояние их поддерживается при низкой плотности тока. Меньший ингибирующий э ект может быть достигнут на переходных металлах, таких как Mg, u, Zn, Pb, например, с помощью хроматов. Защита этих металлов, по-видимому, обусловлена в основном образованием относительно толстых создающих диффузионный барьер пленок, которые состоят из смеси нерастворимых хроматов и оксидов металлов. Существует также вероятность, что адсорбция ионов СГО4 на металлической поверхности, уменьшая плотность тока обмена для реакции М М + -f 2ё, вносит определенный вклад в понижение скорости реакции. Однако это еще не доказано. [c.266]

К гетерогенным каталитическим процессам следует отнести любую реакцию гидрирования органических соединений с участием платиновых металлов и других -элементов, которые образуют отдельную фазу. Одним из значительных достоинств гетерогенного катализа является отсутствие необходимости отделять продукты реакции от катализатора после завершения процесса. В гетерогенном катализе наличие границы раздела фаз обусловливает поглощение реагирующих веществ (газов, растворов) твердыми телами. Это явление (лат. зогЬео — поглощение получило общее название сорбции. Сорбция включает процессы абсорбции и адсорбции. При абсорбции поглощение вещества происходит во всем объеме поглотителя при этом могут образоваться твердые растворы внедрения (например, при поглощении водорода переходными металлами). При адсорбции характерно поглощение газообразных или растворенных веществ поверхностью твердого тела (сорбента-носителя, катализатора). [c.181]

Эти обе формы могут возникать только на поверхности, хотя бы частично заполненной водородом. Адсорбция на поверхности, свободной от водорода, сопровождается деструкцией молекулы. Учитывая наличие комплексных соединений олефинов с ионами переходных металлов, допускается большая вероятность структуры Б. Здесь при отдаче л-электронов в направлении металла незаполненные 5й б5бр2-орбитали платины перекрываются со свободными л—2р-связывающими орбиталями этилена обратный переход заряда проявляется в перекрывании заполненных 5 5р-гибридных орбиталей металла с незаполненными л—2р-разрыхляющимися орбиталями этилена. [c.80]

В процессах адсорбции при помощи этих представлений необходимо было объяснить природу адсорбционной связи и изменение активности при переходе от одного металла к другому. Прочная хемосорбция, по Даудену, может быть обусловлена частичным заполнением связывающих хр-орбиталей и атомных -орбиталей. Поэтому увеличение -ваканский в металле должно вести к повышению прочности адсорбционных связей. Наличие -вакансий у переходных металлов обеспечивает быструю и прочную хемосорбцию при низких температурах. У металлов, не имеющих -вакансий (5- и р-металлов), адсорбционные связи, за некоторыми исключениями, оказываются слабыми, и их образование требует более высоких температур. [c.151]

Вероятно сть локальных взаимодействий подтверждена и при исследовании каталитических реакций на разбавленных твердых растворах ионов переходных металлов в твердых матрицах. Что бы ослабить коллективное взаимодействие между ионами переходных металлов, адсорбцию и катализ изучали на ионах переходных металлов, разведенных в твердой матрице. Так, например, удобным оказалось разбавить окисел металла типа МеО (N1, СоО) в матрице MgO, неактивной в исследуемой реакции. Для окислов типа МегОз (СгаОз) можно использовать в качестве матрицы А12О3. К подобным системам относятся 1) разбавленные растворы окислов переходных и непереходных металлов 2) соли переходных металлов 3) цеолиты, обменявшие ионы Н+ или Ыа+ на ианы переходных металлов. [c.170]

Хемосорб1Щя ингибиторов существенно зависит и от природы металла. Например, гетероциклические амины, адсорбируясь на железе, являющемся переходным металлом, образуют прочные хемосорбционные пленки благодаря взаимодействию тг-электронов молекулы ингибитора с незавершенными Зб/-уровнями железа. В непереходных металлах такого взаимодействия не происходит, хотя положительно заряженная поверхность металлов в некоторой мере может ассимилировать, например, 7г-электроны и создавать тем самым специфическую адсорбцию дополнительно к электростатической. [c.146]

Предполагается суш,ествование нескольких соединений серебра с кислородом, в которых серебро проявляет валентность от 1 доЗ. Лучше всего изучены получаемые химическим и электрохимическим путем окись, двуокись и трехокись серебра (АёаО, AgO п А 2 0д). Кислородные соединения серебра неустойчивы, однако существует склонность серебра к значительной адсорбции и растворению кислорода при сравнительно невысоких температурах. В некоторых условиях серебро ведет себя как переходный металл с незаполненным -подуровнем, приобретая способность к хемо-сорбцин углеводородов, например этилена. Это происходит в присутствии кислорода, который связывает з-электроны серебра и создает возможность перехода части с/-электронов на уровни 3 и р. [c.262]

При хемосорбции кислорода серебро становится похожим на переходный металл и приобретает способность адсорбировать этилен . Адсорбированный кислород и этилен могут взаимодействовать друг с другом и с катализатором и образовать активный комплекс. Возможно, что прн избытке кислорода лимитирующей стадией каталитического процесса может быть адсорбция этилена, при избытке этилена — адсорбция кислорода, а в промежуточных случаях — реакция образования активного комплекса. При этом избирательность зависит от прочности связи адсорбированных реагентов с поверхностью катализатора . Пока еще остается неяс- [c.288]

Исследования адсорбции на отдельных гранях монокристаллов переходных металлов показали, что во многих случаях кислород образует тюрядоченные адсорбционные слои. При малых [c.700]

Хемосорбция водорода ва переходных металлах VIII группы происходит вслед за физической адсорбцией по диссоциативному механизму с гомолитнческим разрушением связи [c.705]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология