Газы, диффузия через металлы

Кинетика химической коррозии. Скорость химической коррозии зависит от многих факторов и, в первую очередь, от характера продуктов коррозии. В процессе окисления на поверхности металла образуется твердая пленка оксидов. Для дальнейшего продолжения коррозии необходимо, чтобы ионы металла или кислород (или оба одновременно) диффундировали через эту пленку. Обычно с поверхности раздела металл — оксид в направлении от металла к внешней поверхности пленки происходит диффузия ионов металла, а не атомов, так как ионы металлов по размерам меньше атомов. Одновременно в этом же направлении должны перемеш,аться электроны. Ионы О имеют больший радиус, чем атомы, поэтому с поверхности раздела оксид — газ в глубь пленки двигаются не ионы, а атомы кислорода, которые в пленке ионизируются (О + 2е = О ") и, встречаясь с ионами металла, образуют оксиды. [c.209]

Например, основной метод разделения и очистки элементарных газов (азота и кислорода) состоит в дробной перегонке предварительно сжиженного воздуха и последующего избирательного поглощения примесных газов на специальных поглотителях. В последнее время в целях глубокой очистки газов щироко применяются процессы, основанные на диффузии (струйное фракционирование, диффузия через полупроницаемые мембраны, препаративная газовая хроматография, метод молекулярных сит). Однако до сих пор высшая степень очистки простых газов все же не превышает 99,99 %и лишь в отдельных наиболее благоприятных случаях приближается к пяти девяткам (99,999 %). Общей помехой для получения чистых газов является адсорбция влаги и посторонних газов на стенках емкостей, применяемых в ходе их очистки. Удалить посторонние прилипчивые газы со стенок стеклянной или металлической аппаратуры можно лишь путем длительного отжига в вакууме. Вместе с тем следует учесть также возможность поглощения самих эталонируемых газов конструкционными материалами (азота — титаном, танталом, цирконием и их сплавами водорода — платиной, осмием, иридием кислорода — медью, серебром и другими металлами). Кроме того, многие металлы и сплавы оказываются частично проницаемыми для отдельных газов (в первую очередь это относится к легким газам — водороду и гелию), что приводит к нх просачиванию в сосуды с эталонными газами извне. Таким образом, проблема эталонирования даже простых газов оказывается далеко не легким делом. [c.52]

II — реактор 19 — омегатрон 20, 31 — приборы для напуска газов диффузией через металлы гг. г , 35 — баллоны напуска г , г/— калиброванные объемы зг — лампа вакуумметра ВИ-12 34 — металлический вентиль пунктир — контуры обогревателей [c.203]

Рассмотрим механизм работы газового пористого электрода. Предположим, что поровое пространство активного слоя образовано пересечением узких и широких пор (бипористый электрод) (см. рис. 122, а). Тогда при создании перепада давления широкие поры будут заполнены газом, а узкие останутся заполненными электролитом. Из-за действия капиллярных сил поверхность газовых пор смачивается тонкой пленкой электролита, которая подпитывается через узкие поры. Таким образом, в пористом газовом электроде создается протяженная поверхность раздела жидкость — газ, вблизи которой находится катализатор. Из-за небольшой толщины пленки диффузия газа к поверхности металла облегчается. Электрохимическая реакция, приводящая к генерации тока, происходит на поверхности газовых пор, а также в устьях узких пор. [c.226]

В работах, посвященных механизму токообразования на границе газ — электрод — электролит [1, 2], указаны следующие пути доставки рабочего газа к месту электрохимической реакции 1) диффузия через объем электролита 2) диффузия через мениск и пленку электролита 3) диффузия через металл электрода. В наших работах по изучению ионизации водорода на гладких электродах, частично погруженных в расплавленный карбонатный электролит [3], было показано,. что диффузия водорода по металлу [c.205]

Если считать, что основная часть газа диффундирует через металл в атомарном состоянии, то энергетически различное состояние поверхности прежде всего будет способствовать разной скорости распада молекул на атомы, а следовательно, по-разному будет влиять на скорость их диффузии. Разная степень окисленности новерхности также оказывает влияние на скорость диффузии газа через металл. [c.27]

Толщина окисной пленки колеблется от 5—10 А до нескольких тысяч ангстрем. Окисная пленка может утолщаться только в том случае, когда через нее диффундирует кислород. Если ионы металла и принадлежащие им электроны диффундируют из железа через окисную пленку намного быстрее, чем кислород, то окисная пленка растет на границе газа и окисла (рис. 2, а). В противном случае зона роста будет находиться под слоем окисла (рис. 2,6). Если скорость диффузии ионов металла и кислорода не очень отличаются друг от друга, то зона роста располагается внутри окисной пленки (рис. 2, в). Размеры ионов металла меньше (следовательно, скорость диффузии больше), чем молекула кислорода, поэтому окисная пленка обычно растет на поверхности, соприкасающейся с газом. Окисная пленка утолщается из-за диффузии. Ее утолщение, в свою очередь, замедляет диффузию — коррозия уменьшается. [c.22]

С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через металлы. Кроме того, будучи самым легким газом, водород обладает наибольшей скоростью диффузии его молекулы быстрее молекул всех других газов распространяются в среде другого вещества и проходят через разного рода перегородки. Особенно велика его способность к диффузии при повышенном давлении и высоких температурах. Поэтому работа с водородом в таких условиях сопряжена со значительными трудностями. Диффузия водорода в сталь при высоких температурах может вызвать водородную коррозию стали (см. разд. 38.5.1). [c.471]

В области изучения диффузии газов через металл при высоких давлениях число опубликованных работ весьма ограничено. Исследование вопроса диффузии водорода в Институте высоких давлений дало следующие результаты [c.370]

Процесс проникновения газа через металл, т.е. водо-родопроницаемость состоит из целого комплекса элементарных физико-химических стадий. В этом комплексном процессе диффузия, как таковая, является одной из состав-ляюших. Проницаемость газов через металл определяется скоростью наиболее медленной из следуюших стадий поверхностной адсорбции и десорбции, растворения водорода в приповерхностном слое металла и собственно диффузий водорода в металле. Хотя механизм диффузии газов в металлах не совсем ясен, большинство исследователей считает, что те же факторы, которые способствуют процессу химической сорбции (главным образом наличие значи- [c.122]

С повышением температуры ако-рость диф фузии газов через- пленку окисла к металлу и встречной диффузии атомов металла возрастает, что ускоряет окисление и увеличение толщины окисной пленки. Если пленка имеет защитные свойства, то процесс дальнейшего окисления замедляется (рис. 2-28). [c.68]

Ячейка с диафрагмой (рис. 1.2.6) представляет собой сосуд /, разделенный пополам горизонтальной диафрагмой 2, изготовленной из пористых стекла или металла. Размеры пор диска диафрагмы составляют 3-5 мкм. По обеим сторонам диска установлены магнитные мешалки 3. Диаметр диска составляет около 50 10 м при толщине диафрагмы 5 10 м. Газ диффундирует через поры из раствора с большей концентрацией в менее концентрированный. Диффузия через диафрагму протекает в стационарных условиях, т. к. раствор по обе стороны диафрагмы интенсивно перемешивается и можно считать концентрации в каждом из объемов постоянными в любой из точек данного объема. [c.801]

Под термином водородопроницаемость обычно понимают целый комплекс элементарных физико-химических процессов, сводящихся в конечном счете к проникновению газа через металл. Диффузия как таковая входит одной из составляющих в этот комплекс процессов. Инертные газы практически не диффундируют ни в одном металле. Процессу диффузии предшествует активированная адсорбция водорода на поверхности металла. Адсорбция обусловлена интенсивными силами химического взаимодействия. Диффузия водорода в металлах самая интенсивная, по сравнению с другими газообразными элементами такими, например, как кислород, азот. Легкость осуществления процесса диффузии водорода в большинстве металлов объясняется соотношением размеров его атома и параметров кристаллической решетки металла. [c.341]

Результаты исследований диффузии газов через металлы при повышенных давлениях и температурах часто оказываются противоречивыми. Объяснить это, по-видимому, можно различием в составе и структуре стали и несовершенством методик. [c.341]

Под термином водородопроницаемость обычно понимают целый комплекс элементарных физико-химических процессов, сводящихся, в конечном счете, к проникновению газа через металл. При этом диффузия, как таковая, входит одной из составляющих в этот комплекс процессов. [c.110]

Окисная пленка может утолщаться только в том случае, когда через нее диффундирует кислород (диффузия возможна не только в газах и жидкостях, но и в твердых телах). Если ионы металла и принадлежащие им электроны диффундируют из железа через окисную пленку намного быстрее, чем кислород, то окисная пленка растет над границей газа и окисла (рис. 29, а). Если, наоборот, кислород диффундирует в окисной пленке быстрее, чем ионы металла, то зона роста будет находиться на границе окисла и металла (рис. 29, б). Если же, наконец, скорости диффузии ионов металла и кислорода не очень сильно отличаются друг от друга, то зона роста располагается где-то внутри окисной пленки (рис. 29, в). Размеры ионов металла меньше (следовательно, скорость диффузии больше), чем молекул кислорода, поэтому окисная пленка обычно растет на поверхности, соприкасающейся с газом. Окисная пленка утолщается из-за диффузии, но ее утолщение в свою очередь замедляет диффузию — коррозия уменьшается. Если окисная пленка плотная, достаточно эластичная и хорошо сцеплена с поверхностью металла, то рано или поздно коррозия прекратится. Если же, напротив, пленка хрупкая, ломкая и сцепление с поверхностью слабое, то вследствие различия плотности металла и окисла из-за изменения температуры или под влиянием механических напряжений растолстевшая пленка отслоится и откроет дорогу дальнейшей коррозии. [c.256]

Константа скорости проникновения газа через металл Р, или проще проницаемость, представляет собой физическую величину, численно равную количеству водорода, проходящего за 1 сек. через 1 см слоя металла толщиной 1 мм, когда давление газа па входной поверхности слоя равно 760 торр, а на выходной поверхности близко к нулю. Определенная таким образом величина является функцией температуры и физикохимических свойств газа и металла и, что особенно важно, пропорциональна произведению коэффициента диффузии О и константы растворимости 8 [c.27]

Из трех этапов проникновения газа через металл, а именно адсорбции, диффузии и десорбции, наиболее медленным, а следовательно, определяющим скорость, является диффузионный этап. [c.28]

Из металла с малыми размерами пустот водород при нагревании удаляется легче, при относительно больших размерах пустот удаление водорода происходит значительно труднее, а иногда его вовсе не удается удалить. Известно, что только атомарный водород способен проникать через металл, скорость же диффузии газа пропорциональна поверхности металла, окклюдирующего газ (стр. 109). Очевидно, чем меньше размеры водородных включений в металле, тем больше (при одинаковом общем количестве заключенного в них На) будет поверхность, через которую водород может выйти из этих включений. [c.111]

Порошок титана приготавливают путем промежуточного перевода металла в гидрид. Компактный металл гидрируют при 400—450 °С. Необходимый для этого очень чистый водород получают либо термическим разложением сырого гидрида титана, либо очищают газ диффузией через палладиевую мембрану. Полученный гидрид титана переводят в порошок в атмосфере аргона, а затем разлагают в высоком вакууме при 400—450 °С. Для полного удаления газов кратковременно нагревают титан до 800°С и в дальнейшем сохраняют его в атмосфере инертного газа. Аналитически чистый красный фосфор с целью дальнейшей очистки кипятят с NaOH, промывают и высушивают. [c.1477]

Если газ диффундирует через металл в молекулярном состоянии, то скорость диффузии прямо пропорциональна давлению газа или числу газовых молекул, проходящих через поверхность в секунду. Баррер [4], а также Братен и Кларк [20] исследовали скорость диффузии газов через стекло и двуокись кремния и нашли, что она прямо пропорциональна давлению. Вследствие очень больших промежутков решетки 81 Оа это чисто физический процесс. Воздух, проталкиваемый через трубку, набитую кизельгуром, имеет скорость потока, пропорциональную давлению. Скорость диффузии газов через металлы фактически не увеличивается пропорционально давлению. Это виднв из диаграммы, если наносить скорость диффузии как функцию давления для некоторых металлов (фиг. 17). [c.131]

В горных породах (глинах и др.), насыщенных водой, коэффициенты диффузии углеводородных газов находятся в пределах 10 —10 см /сек. При диффузии через металлы и некоторые другие материалы О = 10 см 1сек. [c.203]

Для таких тел, как некоторые горные породы (глины и др.), насыщенные водой, коэффициенты диффузии углеводородных газов находятся в пределах 10 —10 M j en [1]. При диффузии через металлы и некоторые другие материалы величины D = = 10 10 ° M j eK. [c.242]

Процесс диф фузии газа через окис-ную цленку начинается с его адсорбции на новерхности. Атомы газа проникают к металлу путем диффузии через пленку. Одновременно с диффузией атомов или ионов газа от поверхности пленки окисла к металлу имеет место встречная диффузия металла к поверхности окисной пленки. В большинстве случаев окисление металлов происходит за счет диффузни металла к поверхности окисной пленки. Чем толще пленка, тем большее расстояние нужно пройти атомам кислорода и металла в ходе диффузии через пленку и тем медленнее нарастает ее толщина. Следовательно, весовое количество металла, прокорродировав-66 [c.66]

Механнзм К. м. определяется прежде всего типом агрессивной среды. В сухих окислит, газах при повыш. т-рах на пов-сти большинства конструкц. металлов образуется слой твердых продуктов коррозии (окалина). При условии сплошности этого слоя скорость К. м. чаще всего лимитируется диффузией через него ионов металла к границе слой - газ или окислителя (напр., 0 ) к границе слой-металл (подробнее см. Газовая коррозия). [c.481]

В М. к. используют монолитные мембранные катализаторы, состоящие из металла или его сплава и не имеюшие сквозных пор, а также пористые и композиционные катализаторы. Монолитные мембранные катализаторы (ММК) обычно представляют собой металлич. фольгу или тонкостенную трубку. Для р-цин с участием Н ММК служат Р<1 и его сплавы, с участием 02-А . При этом водород или кислород, пропускаемые с одной стороны ММК, проникают через катализатор в атомарной форме, активной для присоединения к молекулам, адсорбированным на противоположной пов-сти катализатора. В результате этого увеличивается общая скорость р-ций, возрастает селективность катализатора в р-циях образования продуктов неполного гидрирования или окисления. Налр., на ММК из Рс1-сплава селективно происходит гидрирование циклопентадиена в циклопентен (выход 98%), а на катализаторах из Ag-oки -ление спиртов в альдегиды. Высокая селективность р-ции обусловлена также тем, что степень заполнения повч ти катализатора субстратом не зависит от степени заполнения ее газом, поступающим через катализатор. При дегидрировании и дегидроциклизации удаление из зоны р-ции образующегося Н2, благодаря его диффузии через мембрану, [c.27]

Исследования по диффузии газов через металлы начались сравнительно давно, но дальнейшее развитие их связано главным образам с внедрением химических проце осов под давлением. Большинстео этих процессо1В связано с применением водорода, который особенно хорошо по. сравнению с другими газами проникает в металлы. Экспериментальна установлено, что скорость диффузии водорода через металлы подчиняется следующему уравнению [c.370]

Для диффузии газов через металл при сверхвысоких давлениях более достоверные сообщения в литературе отсутствуют. Отрывочные сведения по этому вопросу носят случайный характер и требуют экспериментальной проверки. Так, например, Поул-тер и его сотрудники производили качестеенные опыты по диффузии водорода через трубки из углеродистой стали при давлениях 4000—6000 ат, которые показали, что при комнатной температуре и давлении 4000 ат проникновение газа через сталь не имело места, но при 6000 ат наблюдалось выделение газовых пузырьков на поверхности стальной трубки, опущенной в керосин во время опыта. [c.371]

Наиболее простые адсорбционные процессы иогут быть представлены в виде конденсации или aглoJиepaции на поверхности адсорбента. При многих реакциях контактного катализа должны быть приняты во внимание другие процессы,например проникновение в твердые вещества. В каталитических процессах окклюзия и диффузия могут, очевидно, сопровождать адсорбцию. При адсорбции газов твердыми металлами адсорбция и диффузия связаны. Металлы обладают большой адсорбирующей способностью в отношении газов. Как видно из табл, 20, имеются определенные температуры, при которых происходит адсорбция определенного газа на определенном металле. Некоторые металлы, адсорбируя очень большие количества газа, при этом не меняют внешнего вида. Насколько высока может быть адсорбционная емкость и как она меняется в отдельных случаях, показано в табл. 21. Полагают, что существует параллель между способностью газов быть адсорбированными металлами и диффузией газов в них и что оба явления связаны каким-то общим свойством. Количество водорода, проникающее через металл при диффузии, непропорционально давлению, так как часть молекул водорода диссоциирует. По данным Лэнгмюра (табл. 22) число диссоциированных молекул зависит от температуры. [c.127]

Францини [29] рассматривал отклонение от пропорциональности между диффузией и давлением как результат влияния величины порога адсорбции или давления испарения, устанавливающегося при диффузии водорода через палладий. Он полагал, что молекулы адсорбционного слоя на металлической поверхности, удерживаемые электростатическими силами, вызывали возмущение электронов в поверхностных атомах, что влияло на диффузию через рещетку металла. Так как поверхностный слой находится в равновесии с газовой фазой, то те факторы, которые влияют на него, влияют также на диффузию газа. Опыты Францини показали, что, в то время как Н адсорбируется легче, чем на палладии Н диффундирует быстрее, чем Н . [c.134]

Г. люталлов быстро увеличивается с повышением т-ры газа. В технике большое значение имеет их водородопроницаемость. Скорость диффузии водорода через металл связана с парциальнглм давлением газа той же зависимостью, что и его растворимость в металле, подчиняясь закону квадратного корня. Водородопроницаемость металлов в твердом состоянии опре/ е-ляется их кристаллической структурой. [c.244]

СОРБЦИЯ (от лат. зогЬео — поглощаю) — поглощение вещества из окружающей среды твердыми или жидкими телами. Поглощающее тело (поглотитель) наз. сорбентом, поглощаемое вещество — с о р б а -том, пли сорбтивом. Виды С. абсорбция, адсорбция, хемосорбция и капиллярная конденсация. Абсорбция— поглощение сорбата (точнее — абсорбата) всем объемом сорбента (точнее — абсорбента). При абсорбции молекулы абсорбата диффундируют (см. Диффузия) через поверхность раздела фаз и распространяются по объему абсорбента, внедряясь между молекулами или узлами кристаллической решетки. Если абсорбент — жидкое те.то, то абсорбция из газовой фазы тождественна растворению, а абсорбция из несмешивающейся жидкой фазы — экстракции. Поглощение газов металлами, а также некоторыми другими материалами наз. окклюзией (см. также Абсорбция). Адсорбция — поглощение сорбата (точнее — адсорбата) поверхностью сорбента (точнее — адсорбента). При физической, т. е. не сопровождающейся хим. превращениями, адсорбции молекулы адсорбата удерживаются у поверхности силами межмолекуляр. взаимодействия. Они образуют адсорбционный слой толщиной в одну (моно-молекулярная адсорбция), две или несколько молекул (нолимолекуляр-ная адсорбция), сохраняя способность диффундировать вдоль поверхности и покидать ее вследствие теплового движения (см. Десорбция). Энергия связи адсорбированных молекул о поверхностью адсорбента при физ. адсорбции обычно составляет несколько ккал моль (см. Адсорбция). X е м о с о р б ц и я — поглощение сорбата с образованием различных химических соединений в объеме или поверхности сорбента. Хемосорбция обычно сопровождается тепловым эффектом в несколько десятков, иногда сто и более ккал/моль (см. также [c.416]

Линейный закон применим к реакции на поверхности твердого тела, приводящей к образованию пленки, слабо связанной с поверхностью такая пленка легко отслаивается от металла, и поэтому возле металла всегда имеется избыток газа, а скорость реакции йхю1(И=А, не зависит от времени. Подобным образом протекает окисление щелочных и щелочноземельных металлов. В более общем случае этот закон применим к системам, в которых скорость реакции определяется реакциями на границе между металлом и пленкой. Параболический закон описывает процесс роста, лимитируемый диффузией через пленку, прочно связанную с поверхностью (продукт реакции). Отклонения от линейного и параболического законов роста могут быть следствием побочных явлений, таких, как повторяющиеся процессы растрескивания и залечивания пленок. Рост тонких пленок описывается иными законами, и мы рассмотрим их в следующем разделе. [c.164]

Простейший с,лучай Г. твердых веществ — когда процесс не сопровонодается разложением вещества с выделением газов (напр., Г. металлов). Если при Г. образуется твердый окисел, то дальнейший ход процесса зависит от того, выше или ниже темп-ра плавления окисла по сравнению с темп-рой поверхности. В первом случае процесс лимитируется диффузией кислорода через окисную пленку и быстро прекращается, во-втором — продолжается беспрепятственно. Именно поэтому железо легко горит в кислороде, но в обычных условиях не горит в воздухе. [c.497]

В случае более активных электродов скорость процесса диффузии газа через пленку электролита и интенсивность реакции ионизации могут быть соизмеримы по своим значениям. В этом случав ток, генерируемый электродом при малых поляризацийх, может лимитироваться активностью электрода. При больших значениях поляризации электрода лимитирующей стадией процесса может явиться диффузия газа к поверхности металла. Определение относительной роли активационных и диффузионно-омических ограничений скорости ионизации водорода было проведено при изучении указанной реакции на гладком полированном платиновом частично погруженном электроде в растворе КОН различной концентрации при температурах 25 50 и 75° С. Зависимости полного тока ионизации водорода от длины непогруженно части электрода в 7 ТУ КОН (50° С) приведены на рис. 9 [17]. [c.86]