Главная Коллекция "Revolution" Химия Построение моделей, формирующихся при синтезе сульфидных композиционных материалов на основе модифицированного кремнезема

Построение моделей, формирующихся при синтезе сульфидных композиционных материалов на основе модифицированного кремнезема

Направленное регулирование свойств твердофазных материалов. Химическое модифицирование поверхности. Процесс хемосорбции хлоридов на кремнеземе. Реакция электрофильного замещения протона. Взаимодействие молекулярного хлорида с силанолами поверхности.

Рубрика Химия
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 02.12.2018
Размер файла 93,6 K
рефераты на заказ со скидкой

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/

Построение моделей, формирующихся при синтезе сульфидных композиционных материалов на основе модифицированного кремнезема

Бараева Линара Рифатовна

Ахметова Резида Тимерхановна

Юсупова Алсу Ансаровна

Кафедра технологии неорганических веществ и материалов

Казанский государственный технологический университет

г. Казань, Республика Татарстан. Россия

Одним из активно развивающихся подходов в области направленного регулирования свойств твердофазных материалов является химическое модифицирование их поверхности. Изучению процесса хемосорбции хлоридов на кремнеземе посвящены многочисленные исследования [1-5]. Хемосорбция хлоридов на кремнеземе протекает в широком интервале температур преимущественно по реакции электрофильного замещения протона в силанольных группах. В общем виде взаимодействие молекулярного хлорида с силанолами поверхности можно представить схемой:

поверхность хемосорбция электрофильный замещение

?Si-OH + XCln > ?SiO - XCln-1 + HCl

В своей работе мы обрабатывали силикагель хлоридом железа. Процесс проводили при нагревании до 250 oС в течение одного часа для получение наполнителя с заданными свойствами. Такой модифицированный наполнитель служил составной частью сульфидных композиционных материалов (СКМ).

Хлорид железа выступает «мостиком» между силикагелем и серой. Именно благодаря химическому взаимодействию компонентов системы (силикагель, хлорид железа, сера) достигаются высокие эксплуатационные характеристики получаемых материалов.

Целью настоящей работы является построение на основе минимального кластера Si(OH)4 простейших моделей элементсодержащих групп, формирующихся на поверхности кремнезема при его обработке хлоридом железа и последующем взаимодействии модифицированного кремнезема с серой.

Квантово-химические расчеты моделей исходных веществ и продуктов химических реакций проводили с помощью программы Priroda basis.4, включающий релятивистские поправки.

Проведена оценка возможности присоединения серы к модифицированному хлоридом железа силикагелю по донорно-акцепторному механизму за счет вакантных d-орбиталей системы силикагель хлорид железа и неподеленных электронных пар серного бирадикала (рис. 1).

Рис. 1. Схема присоединения серы к поверхности модифицированного силикагеля

Связь Fe-S, образованная одним атомом серы, является наиболее прочной. Далее с увеличением атомов серы в цепи до четырех связь уменьшается (с 290.2 до 145 кДж/моль), а длина связи увеличивается с 198.7 до 215 пм. При дальнейшем наращивании серной цепочки связь Fe-S стабилизируется и составляет ? 170 кДж/моль и 214 пм.

Наблюдается также ослабление связи внутри серных цепочек. Так связь S2-S3 в молекуле с четырьмя атомами серы ослабевает по сравнению со связью S1-S2 на 62 кДж/моль.

Ослабление S2-S3 и S3-S4 при присоединении S5 на 63 и 46.2 кДж/моль по сравнению с S1-S2 и так далее. При этом крайние связи остаются прочными и не уступают ближайшим к железу связям. При присоединении серных циклов S6 и S8 в виде кресла и короны соответственно, происходит ослабление связей внутри цикла. Ближайшие к железу S-S связи удлиняются с 211 до 224 пм и с 210 до 219 пм. Хлорид железа способствует дестабилизации циклов и активирует их разрыв.

При сшивке двух силикагелевых кластеров серой связи внутри серной цепочки остаются достаточно прочными (рис. 2).

Рис. 2. Длины и энергии связей в бирадикальной серной цепи, при сшивке серной цепочки по атому кремния, по атому кислорода и по алюминию

При модифицировании силикагеля хлоридом железа образуются сульфиды переменного состава, содержащие как один-два атома серы, так и полимерные серные цепочки. Однако запуская процесс реорганизации, мы будем способствовать отщеплению внутренних S2, S4, S6 молекул.

Действительно, в подтверждение возможности полимеризации серы в присутствии хлорида железа является исследование влияния данной добавки на серный расплав. В присутствии добавки FeCl3 рост вязкости происходит раньше, чем для чистой серы. То есть в присутствии хлорида железа происходит пластификация серы с образованием полимерной серы, резинопободное состояние линейных цепей сохраняется длительное время. Полимеризация серы является важным фактором улучшения свойств СКМ.

Химическое взаимодействие в рассматриваемой системе силикагель-хлорид железа-сера ведет к созданию монолитного материала, обладающего высокой плотностью, прочностью и устойчивостью к агрессивным средам.

Литература

1. Малыгин А.А. Химическая сборка поверхности твердых тел методом молекулярного наслаивания. Соровский образовательный журнал. 1998. №7. С.58-64.

2. Лисичкин Г.В. Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и хроматографии. М.: Химия. 1986. 248с.

3. Кольцов С.И., Алесковский В.Б. Получение и исследование продуктов взаимодействия Четыреххлористого германия с силикагелем. ЖПХ. 1969. Т.52. №9. С.1950-1954.

4. Тертых В.А., Белякова Л.А. Химические реакции с участием поверхности кремнезема. Киев: Наукова думка. 1991. 264с.

5. Дубровенский С.Д., Кулаков Н.В., Малыгин А.А. ЖПХ. 2006. Т.79. №2. С.177-183.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены