Среда, 27.09.2017, 00:47
Добро пожаловать на сайт Xumich.uCoz.ru!
Главная Регистрация Вход
Приветствую Вас, Гость · RSS
Введите логин:


Пароль:





- Заработай на рекламе!
 Каталог статей
Главная » Статьи » Химия

Получение и горение пирофорных металлов
 
Слово «пирофор» происходит от двух греческих слов: руг - огонь и phoros— несущий. Термином пирофоры принято называть вещества, которые в тонкораздробленном виде способны самовоспламеняться на воздухе. Всем знакомое устойчивое в атмосфере воздуха железо можно приготовить таким образом, что оно станет пирофорным, т.е. будет са­мовозгораться. Особым способом можно получить и другие пирофор­ные материалы. Рассмотрим некоторые из них.

Ни в коем случав нельзя получать болев 0,5 г пирофорно­го вещества! Нельзя проводить работы на деревянных или покрытых пластиной столах! Работать в защитных очках!

1. Пирофорное железо можно получить путем разложения оксалата железа (II) FeC2O4 (оксалаты — соли щавелевой кислоты). Для этого приготовьте раствор сульфата железа (II) в воде и постепенно к нему по каплям добавляйте щавелевую кислоту. Выпадает осадок оксалата
железа:

FeSO4 + Н2С2O4 = FeC2O4+ H2SO4.

Если осадок не выпадает, то добавьте немного щелочи для нейтрализации серной кислоты. Затем осадок отфильтруйте и высушите, тщательно разотрите в ступе. Поместите полученный таким образом порошок в пробирку из тугоплавкого стекла и закройте пробкой с газоотводной трубкой.

Сильно прокалите осадок над пламенем спиртовки. При этом сначала испаряется оставшаяся влага, а затем начнет разлагаться оксалат железа (осадок чернеет):

FeC2O4 = Fe + 2CO2.

После полного разложения оксалата дайте пробирке остыть до комнатной температуры. Откройте пробирку и высыпьте полученное пирофорное железо на металлический лист (осторожно!).Вы должны наблюдать яркую вспышку пирофорного железа в воздухе:

3Fe + 2O2 = Fe3O4.

2. Пирофорный свинец получают при разложении виннокислого свинца (тартрата свинца).

Тартрат свинца можно приготовить, если добавить к раствору нитрата свинца раствор виннокислого калия. Осадок отфильтровывают и сильно прокаливают в пробирке из тугоплавкого стекла, закрытой газоотводной трубкой.

Горение пирофорного свинца на воздухе сопровождается яркими красными вспышками:

2Рb + O2 = 2РbО.

Давайте теперь разберемся, почему вещества, полученные в виде очень маленьких частичек, проявляют такую большую активность в химических реакциях (в данном случае при взаимодействии с кислородом воздуха).

Любой начинающий химик знает, что если в реакции участвуют твердые тела, то для увеличения ее скорости необходимо сильнее измельчить компоненты. Это действительно так — с увеличением степени раздробленности вступающих в химическую реакцию веществ скорость последней сильно возрастает. В чем тут дело? Кажется, что ответ прост — с уменьшением размеров частиц (количество вещества постоянно) площадь соприкасающихся поверхностей увеличивается, а значит и скорость реакции тоже должна увеличиться.

Теперь давайте вспомним опыт с пирофорным железом и немного посчитаем: кубик с ребром 1 см имеет площадь боковой поверхности 6 см2. Если этот кубик каким-либо образом расчленить на маленькие кубики с ребром 1мкм, то общая поверхность возрастет в 104 раз и составит 6∙104 см2 (6 м2). Однако из повседневного опыта мы знаем, что железный лист площадью 6 м2 не сгорает на воздухе с такой легкостью как пирофорное железо! В чем же дело?

В наших рассуждениях мы не учли, по крайней мере, еще два очень важных факта. Во-первых, основную роль в протекании реакции между твердыми веществами играет дефектность поверхности, т. е. микроискажения кристаллической решетки (нарушение строгого порядка в кристалле), микротрещины на поверхности частичек вещества, отдельные "угловые", поверхностные атомы, соседнее окружение которых отличается от окружения таких же атомов, но в глубине объема вещества.

Эти дефекты отличаются большей реакционной способностью. Значит, при дроблении вещества увеличивается не только площадь соприкасающихся поверхностей, но и реакционная способность вступающих во взаимодействие компонентов. Во-вторых, если реакция экзотермическая (а в случае окисления большинства металлов это действительно так), то будет выделяться теплота, но отвод из зоны реакции тепла через каскад очень мелких частиц весьма затруднен. Поэтому происходит саморазогрев системы и выделяющаяся теплота тоже способствует увеличению скорости реакции.

Итак, на первый взгляд простая реакция горения пирофора при более детальном рассмотрении оказывается не такой уж простой. Действительно, в химии можно отыскать много каких-то новых интересных фактов и попытаться их объяснить. Научиться это делать - основная задача химика.
 
Все комментарии по данному материалу оставляйте на форуме в разделе "Обсуждение материалов"
 
Категория: Химия | Добавил: Арнольд (27.05.2010)
Просмотров: 2995 | Рейтинг: 5.0/1
A. Zavolgin © 2017
Locations of visitors to this page

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Категории раздела
Химия [15]
Приготовление различных веществ
Разное [2]
Все, что не подходит ни под одну из категорий, но имеет отношение к химии
Электрохимия [5]
Электрохимия и всё, что с ней связано
Пиротехника и ракетостроение [1]
Описание методов изготовления пиротехнических устройств
Домашняя лаборатория [13]