Кинетические особенности окисления молибдена и вольфрама в атмосфере воздуха на начальных стадиях процесса
Рассмотрение толщины интерференционно окрашенных оксидных пленок на молибдене и вольфраме. Выявление определенных кинетических особенностей процессов оксидирования молибдена и вольфрама. Изучение и анализ зависимости времени окисления от температуры.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2018 |
| Размер файла | 127,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Кинетические особенности окисления молибдена и вольфрама в атмосфере воздуха на начальных стадиях процесса
УДК 541.124/128
В.П. Горшунова, Т.Н. Цветкова
24.05.07
Аннотация
Методом интерференционной индикации исследовано поведение молибдена и вольфрама на ранних стадиях их окисления в атмосфере воздуха. Определены кажущиеся энергии активации процессов.
Ключевые слова: кинетика окисления; молибден; вольфрам; метод интерференционной индексации.
Молибден и вольфрам относятся к очень жаропрочным металлам (молибден плавится при 2620о С, а вольфрам - при 3340о С), но жаростойкость их невелика. Они начинают окисляться при температуре около 500о С. Известно, что из чистых молибдена и вольфрама изготовляют детали электронных ламп, нити накаливания для электроламп, а вольфрамовую проволоку и стержни применяют в качестве нагревательных элементов высокотемпературных печей. Долговечность эксплуатации этих приборов и оборудования существенно зависит от химической устойчивости данных металлов. Поэтому представляет интерес изучение поведения молибдена и вольфрама в атмосфере воздуха на начальных стадиях процесса окисления. Поставленная задача решалась методом интерференционной индикации (МИИ).
Метод позволяет по времени изменения интерференционной окрашенности пленок судить о скорости физико-химических процессов, протекающих на поверхности твердых тел. При небольшом изменении толщины (в пределах 20…40 нм) среднюю скорость процесса роста или утонения пленок можно представить как экспоненциальную функцию температуры:
,
где y - толщина пленки; - время; А - предэкспоненциальный множитель; Е - кажущаяся энергия активации; R - универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура.
При изменении толщины пленки в пределах двух цветов, принятых за эталон, y = =const. Если время измерять от 0, то = . Тогда
lg = ,
т.е. главными кинетическими характеристиками процесса становятся и Е.
Толщина пленок, принятых за эталоны интерференционной окрашенности, была определена эллипсометрическим методом (табл.1).
Установлено, что толщина пленки определенного эталонного цвета не зависит от температуры ее формирования (в исследованном интервале температур). Это предопределило возможность изучения кинетики процессов с участием окрашенных пленок без измерения их толщины.
Таблица 1 Толщина интерференционно окрашенных оксидных пленок на молибдене и вольфраме
|
Эталонный цвет оксидной пленки |
Толщина пленки, нм |
||
|
Молибден |
Вольфрам |
||
|
Светло-желтый |
35 |
- |
|
|
Желтый |
35-40 |
38 |
|
|
Коричневый |
46 |
47 |
|
|
Фиолетовый |
57-58 |
57 |
|
|
Синий |
77-78 |
82 |
|
|
Голубой |
95 |
110 |
Все опыты с интерференционно окрашенными оксидными пленками проводили в обогреваемой прозрачной кварцевой трубке, что обеспечивало возможность непрерывного визуального контроля за изменением цвета пленок на исследуемых металлах. Температура в трубке измерялась хромель-алюмелевой термопарой с точностью 5 С и поддерживалась постоянной с помощью терморегулятора ПСР-1-01.
В работе использовались образцы поликристаллических молибдена и вольфрама с содержанием основного металла 99,9% в виде пластинок размером 1 Ч 10 Ч 20 мм. молибден вольфрам оксидный
Экспериментальные данные о времени изменения интерференционной окрашенности оксидных пленок обрабатывались в координатах lg - 1/Т.
Рис. 1.Зависимости = (t) и lg = (1/Т) при оксидировании молибдена, - время изменения интерференционной окрашенности: 1- от светло-желтой до коричневой; 2 -от коричневой до фиолетовой; 3 -от фиолетовой до синей; 4 - от синей до голубой
Электронографическое исследование интерференционно окрашенных оксидных пленок на молибдене и вольфраме, выращенных термическим оксидированием соответствующих металлов в атмосфере воздуха при температурах 400…650 С, показало, что основными составляющими верхних слоев оксидных пленок, независимо от температуры образования и толщины, являются высшие оксиды МоО3 и WO3.
Выявлены определенные кинетические особенности процессов оксидирования молибдена и вольфрама.
Как следует из рис.1 и табл. 2, кажущаяся энергия активации окисления молибдена при образовании на нем цветов побежалости зависит как от температуры, так и от толщины оксидных пленок.
Таблица 2 Энергия активации окисления молибдена в зависимости от температуры и толщины оксидной пленки, кДж/моль
|
Интервал окрашенности |
Температура, С |
||
|
425…525 |
525…600 |
||
|
Светло-желтый - коричневый |
140,8 |
50,3 |
|
|
Коричневый - фиолетовый |
149,2 |
59,1 |
|
|
Фиолетовый - синий |
195,7 |
60,8 |
|
|
Синий - голубой |
207,0 |
75,8 |
Существенное изменение энергии активации (в 2-3 раза) в относительно небольшом температурном интервале (200 С) обусловлено большой летучестью МоО3. Возгонка оксида в процессе роста окрашенной пленки увеличивает время достижения эталонного цвета, и поэтому на графике lg - 1/Т при температуре 525 С появляется отклонение от линейности. В данном случае определенное из графика значение энергии активации для температур 525…600 С соответствует сложному соотношению процессов окисления металла и возгонки его высшего оксида.
Объяснение полученных результатов подтверждено измерением скорости возгонки оксидных пленок в атмосфере аргона. Эти измерения показали, что ниже температуры 525 С при изучении процессов роста оксидных пленок на молибдене скоростью возгонки оксида в первом приближении можно пренебречь.
На рис.2 представлены кинетические данные окисления вольфрама в интервале 400…650 С. Опытные результаты достаточно хорошо легли на прямую линию, что дало возможность определить кажущуюся энергию активации. Из графика следует, что переход к более толстым пленкам практически не сказывается на величине энергии активации, среднее значение которой оказалось равным 133,8 кДж/моль. Возгонка оксидной пленки на вольфраме в пределах изученных температур не наблюдалась.
Рис.2. Зависимость времени окисления в пределах эталонных цветов от температуры: 1 - от желтого до коричневого; 2 - от коричневого до фиолетового; 3 - от фиолетового до синего
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие степени окисления элементов в неорганической химии. Получение пленок SiO2 методом термического окисления. Анализ влияния технологических параметров на процесс окисления кремния. Факторы, влияющие на скорость получения и качество пленок SiO2.
реферат [147,2 K], добавлен 03.12.2014Кинетический анализ схемы перекисного окисления нефтяных сульфидов. Влияние способа приготовления катализатора на кинетику перекисного окисления нефтяных сульфидов. Автокатализ в реакции окисления нефтяных сульфидов в присутствии оксида молибдена.
курсовая работа [647,6 K], добавлен 13.01.2015Молибден как один из основных микроэлементов в питании человека и животных. Роль молибдена в организме. Последствия недостатка и избытка молибдена. Области применения молибдена, его физические и химические свойства. Природные соединения молибдена.
реферат [39,2 K], добавлен 09.01.2012Химический элемент с атомным номером 74 в периодической системе. История и происхождение названия. Главные месторождения вольфрама. Процесс получения вольфрама. Очистка и получение монокристаллической формы. Основные химические свойства вольфрама.
презентация [1,3 M], добавлен 11.03.2012История открытия вольфрама. Положение в периодической системе химических элементов. Физико-химические свойства вольфрама и его применение. Некоторые методы отделения и концентрирования. Проведение химических реакций на качественное обнаружение вольфрама.
реферат [34,8 K], добавлен 12.11.2014Анализ вклада в развитие химии и открытие химических элементов А.Л. Лавуазье, Й.Я. Берцелиуса, К.В. Шееле, П.Г. Мюллера, Л.Н. Воклена, Д. Пристли, П. Кюри и М. Склодовской. Особенности применения селена, теллура, полония, хрома, молибдена и вольфрама.
презентация [2,7 M], добавлен 25.06.2010Характерные особенности и химические свойства d-элементов периодической системы. Виды их существования в организмах. Биологическая роль хрома, молибдена, вольфрама, марганца, железа, меди, серебра, золота, цинка, кадмия и ртути. Их применение в медицине.
лекция [1,7 M], добавлен 02.12.2012Механизм электрохимического окрашивания анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах по методу катодного внедрения. Составы электролитов на основе серной, фосфорной и щавелевой кислот и режимы электролиза для нанесения анодных оксидных пленок.
автореферат [1,4 M], добавлен 14.10.2009Общие сведения о свойствах d-элементов. Степени окисления. Комплексообразование, металлопорфирины. Общие сведения о биологической роли d-элементов: железа, меди, кобальта, марганца, молибдена. Колебательные реакции. Методика реакции Бриггса-Раушера.
курсовая работа [704,9 K], добавлен 23.11.2015Свойства молибдена и его соединений. История открытия элемента. Электронная структура атома, его расположение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Химические и физические свойства молибдена, его оксидов и гидроксидов.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 24.06.2008Изучение физических и химических свойств хрома, вольфрама, молибдена. Оксид хрома, как самое устойчивое соединение хрома. Гидроксиды, соли кислородосодержащих кислот элементов шестой Б группы. Пероксиды, карбиды, нитриды, бориды элементов шестой Б группы.
лекция [4,5 M], добавлен 29.06.2011Природа и внутреннее строение ферментов. Рассмотрение кинетических закономерностей односубстратных ферментативных реакций, осложненных ингибированием. Исследование кинетики реакции окисления сукцината натрия в фумарат натрия под действием сукционимидазы.
курсовая работа [407,3 K], добавлен 13.10.2011Классификация реакций окисления. Изучение особенностей теплового эффекта реакций окисления. Гомогенное окисление по насыщенному атому углерода. Гомогенное окисление ароматических и нафтеновых углеводородов. Процессы конденсации по карбонильной группе.
презентация [3,5 M], добавлен 05.12.2023Электронная формула молибдена. Объяснение физического смысла всех индексов у данного химического элемента. Валентные подуровни. Наборы квантовых чисел. Прогноз величины степени окисления. Характеристика соединений с неметаллами. Оксиды. Применение.
курсовая работа [212,1 K], добавлен 24.06.2008Понятие об оксидазном типе окисления. Оксигеназный тип окисления. Роль микросомального окисления. Специфические превращения аминокислот в организме. Обезвреживание чужеродных веществ. Связывание в активном центре цитохрома. Восстановление железа в геме.
презентация [175,5 K], добавлен 10.03.2015Описание взаимодействия органилсиланолятов щелочных металлов с галогенидами металлов, расщепления силоксановой связи оксидами элементов. Синтезирование поливольфрамфенилсилоксанов в водно-ацетоновой среде путем применения фенилсиликонатов натрия.
курсовая работа [274,7 K], добавлен 16.03.2011Открытие химического элемента молибдена, местоположение в периодической системе. Нахождение минерала в природе, его физические и химические свойства. Применение молибдена для легирования сталей и как компонента жаропрочных и коррозионностойких сплавов.
реферат [17,2 K], добавлен 27.12.2013Поэтапное исследование роста пленки на меди в изометрических условиях: зачистка образца, помещение его в печь, выполнение замеров массы через равные промежутки времени, расчет площади меди, построение графиков для определения исходных параметров.
лабораторная работа [123,5 K], добавлен 01.03.2010Молибден — элемент побочной подгруппы шестой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Биологическая роль молибдена, его достоинства и недостатки. Нахождение молибдена в природе, содержание его в земной коре.
презентация [465,2 K], добавлен 11.03.2014Сущность классических вариантов конвертерных процессов получения, реакция окисления углерода, зависимость от параметров дутьевого режима: положения фурмы и расхода кислорода. Способы измерения состава конвертерного газа, образующегося в реакционной зоне.
статья [46,1 K], добавлен 03.05.2014
