Nasusunog ba ang aluminyo sa isang bukas na apoy? Paano makakuha ng pantay na kulay ng apoy? Pagkasunog ng mga aluminyo-magnesium na haluang metal sa hangin

Hindi mahirap hulaan na ang kulay ng isang apoy ay tinutukoy ng mga kemikal na nasusunog dito, kung ang pagkakalantad sa mataas na temperatura ay naglalabas ng mga indibidwal na atomo ng mga nasusunog na sangkap, na nagbibigay kulay sa apoy. Upang matukoy ang epekto ng mga sangkap sa kulay ng apoy, iba't ibang mga eksperimento ang isinagawa, na tatalakayin natin sa ibaba.

Mula noong sinaunang panahon, sinubukan ng mga alchemist at siyentipiko na alamin kung anong mga sangkap ang nasusunog, depende sa kulay na nakukuha ng apoy.

Ang apoy ng mga gas water heater at kalan, na magagamit sa lahat ng bahay at apartment, ay may asul na tint. Kapag nasunog, ang lilim na ito ay ginawa ng carbon, carbon monoxide. Ang dilaw-kahel na kulay ng apoy ng apoy na nakasindi sa kagubatan, o ng mga posporo sa bahay, ay dahil sa mataas na nilalaman ng mga sodium salt sa natural na kahoy. Higit sa lahat salamat dito - pula. Ang apoy ng isang gas stove burner ay magkakaroon ng parehong kulay kung iwiwisik mo ito ng ordinaryong table salt. Kapag nasunog ang tanso, magiging berde ang apoy. Sa palagay ko napansin mo na kapag nagsuot ka ng singsing o chain na gawa sa ordinaryong tanso na hindi pinahiran ng protective compound sa mahabang panahon, ang balat ay nagiging berde. Ang parehong bagay ay nangyayari sa panahon ng proseso ng pagkasunog. Kung mataas ang nilalaman ng tanso, magaganap ang napakatingkad na berdeng ilaw, halos kapareho ng puti. Ito ay makikita kung magwiwisik ka ng tansong pinagkataman sa isang gas burner.

Maraming mga eksperimento ang isinagawa gamit ang isang ordinaryong gas burner at iba't ibang mineral. Sa ganitong paraan natukoy ang kanilang komposisyon. Kailangan mong kunin ang mineral gamit ang mga sipit at ilagay ito sa apoy. Ang kulay ng apoy ay maaaring magpahiwatig ng iba't ibang mga dumi na nasa elemento. Ang berdeng apoy at ang mga kulay nito ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng tanso, barium, molibdenum, antimony, at posporus. Ang Boron ay gumagawa ng asul-berde na kulay. Ang selenium ay nagbibigay sa apoy ng isang asul na tint. Ang apoy ay kulay pula sa pagkakaroon ng strontium, lithium at calcium, at violet - potasa. Ang dilaw-kahel na kulay ay nalilikha kapag nasusunog ang sodium.

Ang mga pag-aaral ng mga mineral upang matukoy ang kanilang komposisyon ay isinasagawa gamit ang isang Bunsen burner. Ang kulay ng apoy nito ay pantay at walang kulay; hindi ito nakakasagabal sa kurso ng eksperimento. Inimbento ni Bunsen ang burner noong kalagitnaan ng ika-19 na siglo.

Nakagawa siya ng isang pamamaraan na nagpapahintulot sa isa na matukoy ang komposisyon ng isang sangkap sa pamamagitan ng lilim ng apoy. Sinubukan ng mga siyentipiko na magsagawa ng mga katulad na eksperimento bago siya, ngunit wala silang Bunsen burner, ang walang kulay na apoy na hindi nakagambala sa pag-unlad ng eksperimento. Inilagay niya ang iba't ibang elemento sa isang platinum wire sa apoy ng burner, dahil kapag idinagdag ang metal na ito, ang apoy ay hindi nagiging kulay. Sa unang sulyap, ang pamamaraan ay tila mabuti; ang labor-intensive chemical analysis ay maaaring ibigay. Kailangan mo lamang dalhin ang elemento sa apoy at tingnan kung ano ang binubuo nito. Ngunit ang mga sangkap sa kanilang dalisay na anyo ay maaaring matagpuan nang napakabihirang sa kalikasan. Karaniwang naglalaman ang mga ito ng malalaking dami ng iba't ibang mga dumi na nagbabago sa kulay ng apoy.

Sinubukan ni Bunsen na i-highlight ang mga kulay at shade gamit ang iba't ibang pamamaraan. Halimbawa, gamit ang kulay na salamin. Sabihin nating kung titingnan mo ang asul na salamin, hindi mo makikita ang dilaw na kulay na lumiliko ang apoy kapag sinusunog ang mga pinakakaraniwang sodium salt. Pagkatapos ay ang lilac o crimson shade ng nais na elemento ay nagiging makikilala. Ngunit kahit na ang gayong mga trick ay humantong sa tamang pagpapasiya ng komposisyon ng isang kumplikadong mineral sa napakabihirang mga kaso. Ang teknolohiyang ito ay hindi makakamit ng higit pa.

Sa ngayon, ang gayong tanglaw ay ginagamit lamang para sa paghihinang.

May iba't ibang kulay ang apoy. Tumingin sa fireplace. Sumasayaw ang dilaw, orange, pula, puti at asul na apoy sa mga troso. Ang kulay nito ay depende sa temperatura ng pagkasunog at sa nasusunog na materyal. Upang mailarawan ito, isipin ang spiral ng isang electric stove. Kung ang tile ay naka-off, ang spiral turns ay malamig at itim. Sabihin nating nagpasya kang painitin ang sopas at buksan ang kalan. Sa una ang spiral ay nagiging madilim na pula. Ang mas mataas na temperatura ay tumataas, mas maliwanag ang pulang kulay ng spiral. Kapag naabot ng tile ang pinakamataas na temperatura nito, nagiging orange-red ang coil.

Naturally, ang spiral ay hindi nasusunog. Hindi mo nakikita ang apoy. Ang hot niya lang talaga. Kung painitin mo pa ito, magbabago ang kulay. Una, ang kulay ng spiral ay magiging dilaw, pagkatapos ay puti, at kapag ito ay uminit pa, isang asul na glow ang magmumula dito.

May katulad na nangyayari sa apoy. Kunin natin ang isang kandila bilang isang halimbawa. Ang iba't ibang lugar ng apoy ng kandila ay may iba't ibang temperatura. Ang apoy ay nangangailangan ng oxygen. Kung tinakpan mo ng isang basong garapon ang kandila, mamamatay ang apoy. Ang gitnang bahagi ng apoy ng kandila na katabi ng mitsa ay kumukonsumo ng kaunting oxygen at lumilitaw na madilim. Ang mga bahagi sa itaas at gilid ng apoy ay tumatanggap ng mas maraming oxygen, kaya ang mga lugar na ito ay mas maliwanag. Habang ang apoy ay gumagalaw sa mitsa, ang waks ay natutunaw at pumuputok, na nasira sa maliliit na particle ng carbon. (Ang karbon ay binubuo rin ng carbon.) Ang mga particle na ito ay dinadala paitaas ng apoy at paso. Ang mga ito ay napakainit at kumikinang tulad ng spiral ng iyong tile. Ngunit ang mga particle ng carbon ay mas mainit kaysa sa coil ng pinakamainit na tile (ang temperatura ng carbon combustion ay humigit-kumulang 1,400 degrees Celsius). Samakatuwid, ang kanilang glow ay dilaw. Malapit sa nasusunog na mitsa, ang apoy ay mas mainit at kumikinang na asul.

Ang mga apoy ng isang tsiminea o apoy ay halos motley sa hitsura. Ang kahoy ay nasusunog sa mas mababang temperatura kaysa sa mitsa ng kandila, kaya ang kulay ng base ng apoy ay orange kaysa dilaw. Ang ilang mga particle ng carbon sa apoy ng apoy ay may medyo mataas na temperatura. May iilan sa kanila, ngunit nagdaragdag sila ng madilaw-dilaw na tint sa apoy. Ang mga pinalamig na particle ng mainit na carbon ay soot na naninirahan sa mga chimney. Ang nasusunog na temperatura ng kahoy ay mas mababa kaysa sa nasusunog na temperatura ng kandila. Ang kaltsyum, sodium at tanso, kapag pinainit sa mataas na temperatura, kumikinang sa iba't ibang kulay. Ang mga ito ay idinagdag sa rocket powder upang kulayan ang mga ilaw ng holiday fireworks.

Kulay ng apoy at komposisyon ng kemikal

Ang kulay ng apoy ay maaaring mag-iba depende sa mga kemikal na dumi na nakapaloob sa mga log o iba pang nasusunog na sangkap. Ang apoy ay maaaring maglaman, halimbawa, ng mga dumi ng sodium.

Kahit noong sinaunang panahon, sinubukan ng mga siyentipiko at alchemist na maunawaan kung anong uri ng mga sangkap ang nasusunog sa apoy, depende sa kulay ng apoy.

• Ang sodium ay isang bahagi ng table salt. Kapag ang sodium ay pinainit, ito ay nagiging maliwanag na dilaw.
• Maaaring mailabas ang calcium sa apoy. Alam nating lahat na ang gatas ay naglalaman ng maraming calcium. Ito ay metal. Ang mainit na calcium ay nagiging maliwanag na pula.
• Kung ang posporus ay nasusunog sa apoy, ang apoy ay magiging maberde. Ang lahat ng mga elementong ito ay maaaring nasa kahoy o pumasok sa apoy kasama ng iba pang mga sangkap.
• Halos lahat ng tao sa bahay ay may mga gas stoves o mga pampainit ng tubig, na ang apoy nito ay kulay asul. Ito ay dahil sa nasusunog na carbon, carbon monoxide, na nagbibigay ng lilim na ito.

Ang paghahalo ng mga kulay ng apoy, tulad ng paghahalo ng mga kulay ng bahaghari, ay maaaring makagawa ng puti, kaya naman ang mga puting bahagi ay makikita sa apoy ng apoy o fireplace.

Temperatura ng apoy kapag nasusunog ang ilang mga sangkap:

Paano makakuha ng pantay na kulay ng apoy?

Upang pag-aralan ang mga mineral at matukoy ang kanilang komposisyon, ginagamit ito Bunsen burner, na nagbibigay ng pantay, walang kulay na kulay ng apoy na hindi nakakasagabal sa takbo ng eksperimento, na naimbento ni Bunsen sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo.

Si Bunsen ay isang masigasig na tagahanga ng elemento ng apoy at madalas na naglalagablab. Ang kanyang libangan ay glassblow. Sa pamamagitan ng pag-ihip ng iba't ibang tusong disenyo at mekanismo mula sa salamin, hindi napansin ni Bunsen ang sakit. May mga pagkakataon na nagsimulang umusok ang kanyang mga kalyo na daliri mula sa mainit at malambot pa ring salamin, ngunit hindi niya ito pinansin. Kung ang sakit ay lumampas na sa threshold ng sensitivity, pagkatapos ay nailigtas niya ang kanyang sarili gamit ang kanyang sariling pamamaraan - mahigpit niyang pinindot ang kanyang earlobe gamit ang kanyang mga daliri, na nakakaabala sa isang sakit sa isa pa.

Siya ang nagtatag ng paraan ng pagtukoy ng komposisyon ng isang sangkap sa pamamagitan ng kulay ng apoy. Siyempre, bago sa kanya, sinubukan ng mga siyentipiko na magsagawa ng gayong mga eksperimento, ngunit wala silang Bunsen burner na may walang kulay na apoy na hindi nakakasagabal sa eksperimento. Ipinakilala niya ang iba't ibang elemento sa platinum wire sa apoy ng burner, dahil ang platinum ay hindi nakakaapekto sa kulay ng apoy at hindi nagpapakulay nito.

Tila na ang pamamaraan ay mabuti, hindi na kailangan para sa kumplikadong pagsusuri ng kemikal; dalhin ang elemento sa apoy at ang komposisyon nito ay makikita kaagad. Ngunit wala ito doon. Napakabihirang ang mga sangkap ay matatagpuan sa kalikasan sa kanilang dalisay na anyo; kadalasang naglalaman ang mga ito ng isang malaking hanay ng iba't ibang mga dumi na nagbabago ng kulay.

Sinubukan ni Bunsen ang iba't ibang paraan ng paghihiwalay ng mga kulay at mga shade nito. Halimbawa, sinubukan kong tumingin sa may kulay na salamin. Sabihin nating, pinapatay ng asul na salamin ang dilaw na kulay na ginawa ng mga pinakakaraniwang sodium salt, at maaaring matukoy ng isa ang isang pulang-pula o lilang kulay ng katutubong elemento. Ngunit kahit na sa tulong ng mga trick na ito, posible na matukoy ang komposisyon ng isang kumplikadong mineral nang isang beses lamang sa isang daan.

Ito ay kawili-wili! Dahil sa pag-aari ng mga atomo at molekula na naglalabas ng liwanag ng isang tiyak na kulay, isang paraan ang binuo para sa pagtukoy ng komposisyon ng mga sangkap, na tinatawag na parang multo na pagsusuri. Pinag-aaralan ng mga siyentipiko ang spectrum na inilalabas ng isang substance, halimbawa, kapag nasusunog ito, ihambing ito sa spectra ng mga kilalang elemento, at sa gayon ay matukoy ang komposisyon nito.

Pagsunog ng aluminyo

Aluminum nasusunog sa hangin

Hindi tulad ng magnesiyo, ang mga solong particle ng aluminyo ay hindi nag-aapoy kapag pinainit sa hangin o singaw ng tubig sa 2100 K. Ang nasusunog na mga particle ng magnesium ay ginamit upang mag-apoy ng aluminyo. Ang huli ay inilagay sa ibabaw ng elemento ng pag-init, at ang mga particle ng aluminyo ay inilagay sa dulo ng karayom ​​sa layo na 10-4 m sa itaas ng dating.

Kapag ang mga particle ng aluminyo ay nag-apoy, ang pag-aapoy ay nangyayari sa yugto ng singaw, at ang intensity ng glow zone na lumilitaw sa paligid ng particle ay dahan-dahang tumataas. Ang nakatigil na pagkasunog ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang glow zone, na hindi nagbabago sa laki nito hanggang sa halos ganap na masunog ang metal. Ang ratio ng mga sukat ng glow zone at ang particle ay 1.6-1.9. Sa glow zone, ang mga maliliit na droplet ng oksido ay nabuo, na nagsasama sa pagbangga.

Ang nalalabi pagkatapos ng pagkasunog ng butil ay isang guwang na shell na walang metal sa loob. Ang pagtitiwala sa oras ng pagsunog ng isang particle sa laki nito ay ipinahayag ng formula (symmetrical combustion).

Pagkasunog ng aluminyo sa singaw ng tubig

Ang pag-aapoy ng aluminyo sa singaw ng tubig ay nangyayari nang magkakaiba. Ang hydrogen na inilabas sa panahon ng reaksyon ay nakakatulong sa pagkasira ng oxide film; sa kasong ito, ang likidong aluminyo oksido (o hydroxide) ay na-spray sa anyo ng mga droplet na may diameter na hanggang 10-15 microns. Ang ganitong pagkasira ng shell ng oxide ay paulit-ulit na paulit-ulit. Ito ay nagpapahiwatig na ang isang makabuluhang bahagi ng metal ay nasusunog sa ibabaw ng butil.

Sa simula ng pagkasunog, ang ratio ay rsv /r 0 ay katumbas ng 1.6-1.7. Sa panahon ng proseso ng pagkasunog, ang laki ng butil ay bumababa, at ang gs/?o ratio ay tumataas sa 2.0-3.0. Ang rate ng pagkasunog ng isang particle ng aluminyo sa singaw ng tubig ay halos 5 beses na mas malaki kaysa sa hangin.

Pagkasunog ng mga haluang metal na aluminyo-magnesium

Pagkasunog ng mga aluminyo-magnesium na haluang metal sa hangin

Ang pag-aapoy ng mga particle ng aluminyo-magnesium alloys ng variable na komposisyon sa hangin, oxygen-argon mixtures, singaw ng tubig at carbon dioxide ay nagpapatuloy, bilang panuntunan, katulad ng pag-aapoy ng mga particle ng magnesium. Ang simula ng pag-aapoy ay nauuna sa pamamagitan ng mga reaksiyong oxidative na nagaganap sa ibabaw.

Ang pagkasunog ng mga haluang metal na aluminyo-magnesium ay naiiba nang malaki mula sa pagkasunog ng parehong aluminyo at magnesiyo at lubos na nakasalalay sa ratio ng mga sangkap sa haluang metal at sa mga parameter ng kapaligiran ng oxidizing. Ang pinakamahalagang katangian ng pagkasunog ng mga particle ng haluang metal ay ang proseso ng dalawang yugto (Larawan 2.6). Sa unang yugto, ang butil ay napapalibutan ng isang hanay ng mga sulo, na bumubuo ng isang hindi pare-parehong zone ng luminescence ng mga produkto ng reaksyon. Ang paghahambing ng kalikasan at laki ng maliwanag na zone na nakapalibot sa haluang metal na particle sa unang yugto ng pagkasunog sa likas na katangian at laki ng maliwanag na zone sa paligid ng nasusunog na particle ng magnesium (tingnan ang Fig. 2.4), maaari nating tapusin na sa yugtong ito, pangunahin ang magnesium nasusunog mula sa butil.

kanin. 2.6. Pagkasunog ng isang haluang metal na particle ng 30% Al + 70% Mg sa normal na presyon ng atmospera sa isang halo na naglalaman ng 15% O sa dami 2at 85% Ar:

1, 2 – pagkasunog ng magnesiyo; 3-6 – pagkasunog ng aluminyo

Ang isang tampok ng unang yugto ng pagkasunog ng haluang metal ay ang pare-pareho ng laki ng butil at flame zone. Nangangahulugan ito na ang likidong patak ng haluang metal ay nakapaloob sa loob ng isang solidong oxide shell. Ang oxide film ay pinangungunahan ng magnesium oxide. Sa pamamagitan ng mga depekto sa pelikula, ang magnesiyo ay umaagos palabas, nasusunog sa isang vapor-phase diffusion flame.

Sa pagtatapos ng unang yugto, ang paglitaw ng mga heterogenous na reaksyon ay tumataas, bilang ebidensya ng paglitaw ng foci ng maliwanag na luminescence sa ibabaw ng butil. Ang init na inilabas sa panahon ng mga heterogenous na reaksyon ay nakakatulong sa pag-init ng butil sa punto ng pagkatunaw ng oksido at sa simula ng ikalawang yugto ng pagkasunog.

Sa ikalawang yugto ng pagkasunog, ang particle ay napapalibutan ng isang uniporme, mas maliwanag na glow zone, na bumababa habang nasusunog ang metal. Ang homogeneity at sphericity ng flame zone ay nagpapahiwatig na ang oxide film sa ibabaw ng particle ay natunaw. Ang pagsasabog ng metal sa pamamagitan ng pelikula ay sinisiguro ng mababang diffusion resistance ng liquid oxide. Ang laki ng flame zone ay makabuluhang lumampas sa laki ng butil, na nagpapahiwatig ng pagkasunog ng metal sa bahagi ng singaw. Ang paghahambing ng likas na katangian ng ikalawang yugto ng pagkasunog sa kilalang pattern ng pagkasunog ng aluminyo ay nagpapahiwatig ng isang mahusay na pagkakapareho; malamang na ang aluminyo ay nasusunog sa yugtong ito ng proseso. Habang nasusunog ito, ang laki ng apoy at, dahil dito, bumababa ang nasusunog na patak. Ang nasunog na butil ay kumikinang sa mahabang panahon.

Ang pagbabago ng laki ng glow zone ng isang particle na nasusunog alinsunod sa inilarawan na mekanismo ay kumplikado (Larawan 2.7). Pagkatapos ignition ang halaga r St. /r 0 nang mabilis (sa -0.1 ms) na umabot sa pinakamataas na halaga (seksyon ab). Dagdag pa, sa panahon ng pangunahing oras ng unang yugto ng pagkasunog, ang ratio r St/ r 0 ay nananatiling pare-pareho (seksyon bv). Kapag natapos na ang magnesium burnout, r cv/ r 0 ay nabawasan sa pinakamababa (point G), at pagkatapos, sa simula ng pagkasunog ng aluminyo, tumataas ito (seksyon gd). Sa wakas, ngunit habang ang aluminyo ay nasusunog r St. /r 0 ay bumababa nang monotonically (seksyon de) sa isang panghuling halaga na tumutugma sa laki ng nabuong oxide.

kanin. 2.7.:

1 – haluang metal 30% Al + 70% Mg, hangin; 2 – haluang metal 30% A1 + 70% Mg, pinaghalong 15% O2 + 85% Ar; 3 – haluang metal 50% A1 + 50% Mg, hangin

Ang mekanismo at mga parameter ng proseso ng pagkasunog ng mga aluminyo-magnesium na haluang metal ay makabuluhang nakasalalay sa komposisyon ng haluang metal. Sa pagbaba ng nilalaman ng magnesiyo sa haluang metal, ang laki ng glow zone sa unang yugto ng pagkasunog at ang tagal ng yugtong ito ay bumababa. Kapag ang nilalaman ng magnesiyo sa haluang metal ay mas mababa sa 30%, ang proseso ay nananatiling isang dalawang yugto na proseso, ngunit nagiging pasulput-sulpot. Sa pagtatapos ng unang yugto, ang glow zone ay nabawasan sa laki ng particle mismo, ang proseso ng pagkasunog ay huminto, at ang aluminyo ay nasusunog lamang pagkatapos na muling nag-apoy ang particle. Ang mga particle na hindi na muling nag-aapoy ay guwang, porous na mga shell ng oksido na naglalaman ng mga patak ng hindi pa nasusunog na aluminyo sa loob.

Ang pag-asa ng oras ng pagsunog ng mga particle sa kanilang paunang diameter ay ipinahayag ng mga sumusunod na empirical formula:

Pagkasunog ng mga haluang metal na aluminyo-magnesium sa mga pinaghalong oxygen na may argon, sa singaw ng tubig at sa carbon dioxide.

Ang likas na katangian ng pagkasunog ng mga particle ng aluminum-magnesium alloys sa oxygen-argon mixtures ay pareho sa hangin. Sa pagbaba ng nilalaman ng oxygen, ang laki ng glow zone sa panahon ng magnesium burnout ay kapansin-pansing bumababa. Ang pag-asa ng oras ng pagkasunog ng mga particle ng 50% Al + 50% Mg haluang metal sa laki ng butil at nilalaman ng oxygen sa pinaghalong sa porsyento ng volume ay ipinahayag ng formula

Ang pagkasunog ng mga haluang metal sa singaw ng tubig ay makabuluhang naiiba (Larawan 2.8). Ang oxide film na nabuo sa unang yugto ay sinisira ng hydrogen, at ang particle ay kumukuha ng hitsura ng coral. Ang aluminyo na natitira sa coral ay nagniningas lamang ng 1-10 ms pagkatapos ng pagtatapos ng unang yugto. Ang ganitong intermittency ng proseso ay tipikal para sa mga haluang metal ng anumang komposisyon.

kanin. 2.8. Pagkasunog ng mga particle ng aluminyo-magnesium alloy (50:50) spherical(A) at mali(b) nabubuo sa singaw ng tubig sa normal na presyon ng atmospera:

1 - paunang butil; 2 - butil bago mag-apoy; 3 – pagkasunog ng magnesiyo; 4 – pagkasunog ng aluminyo; 5 - nabuo ang coral pagkatapos ng butil

Kapag ang mga aluminyo-magnesium na haluang metal ay nasusunog sa carbon dioxide, ang magnesiyo lamang ang nasusunog mula sa particle, pagkatapos nito ay huminto ang proseso ng pagkasunog.

Pagsunog ng mga aluminyo-magnesium na haluang metal sa isang mataas na temperatura na apoy

Upang pag-aralan ang proseso ng pagkasunog ng mga particle ng metal sa mataas na temperatura, ang isang pinindot na tablet ng mga mixtures ng ammonium perchlorate at hexamine, na kinakalkula ang temperatura ng pagkasunog na 2500, 2700 at 3100 K, ay sinunog sa ilalim ng isang particle na naka-mount sa dulo ng isang karayom.

Ang pagkasunog ng mga particle ng aluminyo-magnesium na haluang metal sa ilalim ng mga kondisyong ito ay nangyayari, bilang panuntunan, na may pagsabog. Ang pagkakaroon ng pagsabog ay tipikal para sa mga particle ng lahat ng komposisyon. Bilang resulta ng pagsabog, nabuo ang isang makabuluhang luminescence zone, na isang tanda ng pamamayani ng vapor-phase combustion. Mga larawan ng isang nasusunog na butil sa simula ng pagkasunog (Larawan 2.9, A) ay nagpapakita na ang mga heterogenous na reaksyon ay nangyayari sa buong ibabaw ng shell ng oxide. Dahil sa init ng mga heterogenous na reaksyon, nangyayari ang mabilis na pagsingaw ng metal (Larawan 2.9, b), nagpo-promote ng pagkalagot ng shell ng oxide at pag-splash ng hindi na-vaporated na patak (Larawan 2.9, V).

kanin. 2.9. Pagkasunog ng 95% Al alloy na particle na may 5% Mg sa oxidizing flame (temperatura 2700 K):

A- paunang yugto ng pagkasunog; b- nakatigil na pagkasunog; V- paghihiwalay

Ayon kay B. G. Lrabey, S. E. Salibekov at Yu. V. Leninsky, ang pagdurog ng mga particle ng aluminum-magnesium alloys ay sanhi ng napakalaking pagkakaiba sa kumukulong temperatura ng magnesium at aluminum, bilang isang resulta kung saan ang pagkulo ng magnesium kapag ang particle ay nasa isang high-temperature zone ay sumasabog at humahantong sa pagdurog ng natitirang aluminyo. Ang temperaturang 2500 K ay sapat na para mangyari ang paputok na pagkasunog, na medyo natural, dahil ang temperaturang ito ay lumampas sa kumukulong punto ng parehong bahagi.

• Arabey B. G., Salibekov S. E., Levinsky Yu. V. Ang ilang mga katangian ng pag-aapoy at pagkasunog ng alikabok ng metal // Metallurgy ng pulbos. 1964. Bilang 3. P. 109-118.

Upang bumalangkas ng mga batas ng patuloy na proseso, maaari nating limitahan ang ating sarili sa pagsasaalang-alang ng mga kation at ibukod ang mga anion, dahil sila mismo ay hindi nakikilahok sa reaksyon. (Gayunpaman, ang rate ng deposition ay naaapektuhan ng uri ng mga anion.) Kung, para sa pagiging simple, ipinapalagay namin na pareho ang inilabas at natunaw na mga metal ay divalent, maaari naming isulat:

Ako 1 + Ako 2 2+ => Ako 1 2+ + Ako 2

Bukod dito, para sa unang eksperimento Me 1 = Fe, Me 2 = Cu. Kaya, ang proseso ay binubuo ng pagpapalitan ng mga singil (mga electron) sa pagitan ng mga atomo at mga ion ng parehong mga metal. Kung hiwalay nating isaalang-alang (bilang mga intermediate na reaksyon) ang pagkatunaw ng bakal o ang pag-ulan ng tanso, makukuha natin:

Fe => Fe 2+ + 2е -
Сu 2+ + 2е - => Сu

Ngayon isaalang-alang ang kaso kapag ang isang metal ay nahuhulog sa tubig o sa isang solusyon ng asin, na may isang kasyon kung saan imposible ang palitan dahil sa posisyon nito sa serye ng stress. Sa kabila nito, ang metal ay may posibilidad na pumunta sa solusyon sa anyo ng isang ion. Sa kasong ito, ang metal na atom ay nagbibigay ng dalawang electron (kung ang metal ay divalent), ang ibabaw ng metal na nahuhulog sa solusyon ay nagiging negatibong sisingilin na may kaugnayan sa solusyon, at isang double electric layer ay nabuo sa interface. Ang potensyal na pagkakaiba na ito ay pumipigil sa karagdagang paglusaw ng metal, upang ang proseso ay huminto sa lalong madaling panahon. Kung ang dalawang magkaibang mga metal ay nahuhulog sa isang solusyon, pareho silang sisingilin, ngunit ang hindi gaanong aktibo ay magiging medyo mahina, dahil sa katotohanan na ang mga atomo nito ay mas madaling mawalan ng mga electron. Ikonekta natin ang parehong mga metal sa isang konduktor. Dahil sa potensyal na pagkakaiba, ang daloy ng mga electron ay dadaloy mula sa mas aktibong metal patungo sa hindi gaanong aktibo, na bumubuo sa positibong poste ng elemento. Ang isang proseso ay nangyayari kung saan ang mas aktibong metal ay napupunta sa solusyon, at ang mga kation mula sa solusyon ay inilabas sa mas marangal na metal.

Ang kakanyahan ng isang galvanic cell

Ilarawan natin ngayon sa ilang mga eksperimento ang medyo abstract na pangangatwiran na ibinigay sa itaas (na, bukod dito, ay kumakatawan sa isang gross simplification).

Una, punan ang isang 250 ml beaker sa gitna ng isang 10% na solusyon ng sulfuric acid at isawsaw ang hindi masyadong maliliit na piraso ng zinc at tanso dito. Naghinang o nag-rivet kami ng tansong wire sa parehong mga electrodes, ang mga dulo nito ay hindi dapat hawakan ang solusyon.

Hangga't ang mga dulo ng kawad ay hindi konektado sa isa't isa, makikita natin ang paglusaw ng zinc, na sinamahan ng paglabas ng hydrogen. Ang zinc, tulad ng mga sumusunod mula sa serye ng boltahe, ay mas aktibo kaysa sa hydrogen, kaya maaaring ilipat ng metal ang hydrogen mula sa ionic na estado. Ang isang de-koryenteng double layer ay nabuo sa parehong mga metal. Ang pinakamadaling paraan upang makita ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga electrodes ay gamit ang isang voltmeter. Kaagad pagkatapos ikonekta ang aparato sa circuit, ang arrow ay magpapahiwatig ng humigit-kumulang 1 V, ngunit pagkatapos ay mabilis na bumaba ang boltahe. Kung ikinonekta mo ang isang maliit na bombilya na kumonsumo ng 1 V sa elemento, ito ay sisindi - sa una ay medyo malakas, at pagkatapos ay ang glow ay magiging mahina.

Batay sa polarity ng mga terminal ng aparato, maaari nating tapusin na ang tansong elektrod ay ang positibong poste. Ito ay mapapatunayan nang walang aparato sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa electrochemistry ng proseso. Maghanda tayo ng puspos na solusyon ng table salt sa isang maliit na beaker o test tube, magdagdag ng humigit-kumulang 0.5 ML ng solusyon sa alkohol ng phenolphthalein indicator at isawsaw ang parehong mga electrodes na sarado na may wire sa solusyon. Ang isang mahinang mapula-pula na kulay ay makikita malapit sa negatibong poste, na sanhi ng pagbuo ng sodium hydroxide sa katod.

Sa iba pang mga eksperimento, ang isa ay maaaring maglagay ng iba't ibang mga pares ng mga metal sa isang cell at matukoy ang nagresultang boltahe. Halimbawa, ang magnesiyo at pilak ay magbibigay ng isang partikular na malaking potensyal na pagkakaiba dahil sa makabuluhang distansya sa pagitan ng mga ito at isang serye ng mga boltahe, habang ang zinc at iron, sa kabaligtaran, ay magbibigay ng isang napakaliit, mas mababa sa isang ikasampu ng isang bolta. Sa pamamagitan ng paggamit ng aluminyo, hindi kami makakatanggap ng halos anumang kasalukuyang dahil sa pagiging pasibo.

Ang lahat ng mga elementong ito, o, gaya ng sinasabi ng mga electrochemist, mga circuit, ay may kawalan na kapag sinusukat ang kasalukuyang, ang boltahe sa kanila ay bumaba nang napakabilis. Samakatuwid, palaging sinusukat ng mga electrochemist ang tunay na halaga ng boltahe sa isang de-energized na estado gamit ang pamamaraan kabayaran sa boltahe, iyon ay, paghahambing nito sa boltahe ng isa pang kasalukuyang pinagmumulan.

Isaalang-alang natin ang mga proseso sa elemento ng tanso-sink nang mas detalyado. Sa cathode, ang zinc ay napupunta sa solusyon ayon sa sumusunod na equation:

Zn => Zn 2+ + 2е -

Ang mga hydrogen ions ng sulfuric acid ay pinalabas sa tansong anode. Nag-attach sila ng mga electron na dumarating sa wire mula sa zinc cathode at bilang isang resulta, ang mga bula ng hydrogen ay nabuo:

2Н + + 2е - => Н 2

Pagkatapos ng maikling panahon, ang tanso ay tatakpan ng isang manipis na layer ng mga bula ng hydrogen. Sa kasong ito, ang tansong elektrod ay magiging isang hydrogen, at ang potensyal na pagkakaiba ay bababa. Ang prosesong ito ay tinatawag na polariseysyon elektrod. Ang polariseysyon ng tansong elektrod ay maaaring alisin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng kaunting potassium dichromate solution sa cell pagkatapos ng pagbaba ng boltahe. Pagkatapos nito, ang boltahe ay tataas muli, dahil ang potassium dichromate ay mag-oxidize ng hydrogen sa tubig. Ang potasa bichromate ay kumikilos sa kasong ito bilang depolarizer

Sa pagsasagawa, ginagamit ang mga galvanic circuit na ang mga electrodes ay hindi polarized, o mga circuit na ang polarization ay maaaring alisin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga depolarizer.

Bilang halimbawa ng isang elementong hindi napolarize, isaalang-alang ang elementong Daniel, na kadalasang ginagamit noong nakaraan bilang kasalukuyang pinagmumulan. Ito rin ay isang elemento ng tanso-sinc, ngunit ang parehong mga metal ay nahuhulog sa iba't ibang mga solusyon. Ang zinc electrode ay inilalagay sa isang porous clay cell na puno ng dilute (mga 20%) sulfuric acid. Ang clay cell ay nasuspinde sa isang malaking baso na naglalaman ng isang puro solusyon ng tansong sulpate, at sa ibaba ay may isang layer ng tansong sulpate na kristal. Ang pangalawang elektrod sa sisidlan na ito ay isang silindro na gawa sa copper sheet.

Ang elementong ito ay maaaring gawin mula sa isang glass jar, isang komersyal na magagamit na clay cell (sa matinding mga kaso, gumagamit kami ng isang flower pot, pagsasara ng butas sa ibaba) at dalawang electrodes ng angkop na laki.

Sa panahon ng operasyon ng cell, ang zinc ay natutunaw upang bumuo ng zinc sulfate, at ang metal na tanso ay inilabas sa tansong elektrod. Ngunit sa parehong oras, ang tansong elektrod ay hindi polarized at ang elemento ay gumagawa ng isang boltahe ng tungkol sa 1 V. Sa totoo lang, theoretically, ang boltahe sa mga terminal ay 1.10 V, ngunit kapag ang pagkolekta ng kasalukuyang sinusukat namin ang isang bahagyang mas mababang halaga dahil sa electrical paglaban ng cell.

Kung hindi natin aalisin ang kasalukuyang mula sa elemento, kailangan nating alisin ang zinc electrode mula sa sulfuric acid solution, dahil kung hindi man ito ay matutunaw upang bumuo ng hydrogen.

Ang isang diagram ng isang simpleng cell na hindi nangangailangan ng porous partition ay ipinapakita sa figure. Ang zinc electrode ay matatagpuan sa tuktok ng garapon ng salamin, at ang tansong elektrod ay matatagpuan malapit sa ibaba. Ang buong cell ay puno ng isang puspos na solusyon ng table salt. Maglagay ng isang dakot ng tansong sulpate na kristal sa ilalim ng garapon. Ang nagreresultang puro copper sulfate na solusyon ay mahahalo sa table salt solution nang napakabagal. Samakatuwid, kapag ang cell ay nagpapatakbo, ang tanso ay ilalabas sa tansong elektrod, at ang zinc ay matutunaw sa anyo ng sulfate o chloride sa itaas na bahagi ng cell.

Ngayon ang mga ito ay ginagamit halos eksklusibo para sa mga baterya. mga tuyong elemento, na mas maginhawang gamitin. Ang kanilang ninuno ay ang elemento ng Leclanche. Ang mga electrodes ay isang zinc cylinder at isang carbon rod. Ang electrolyte ay isang paste na pangunahing binubuo ng ammonium chloride. Ang zinc ay natutunaw sa paste, at ang hydrogen ay inilabas sa karbon. Upang maiwasan ang polariseysyon, ang carbon rod ay inilubog sa isang linen na bag na naglalaman ng pinaghalong coal powder at pyrolusite. Ang carbon powder ay nagdaragdag sa ibabaw ng elektrod, at ang pyrolusite ay kumikilos bilang isang depolarizer, na dahan-dahang nag-oxidize ng hydrogen. Totoo, ang depolarizing na kakayahan ng pyrolusite ay mas mahina kaysa sa naunang nabanggit na potassium bichromate. Samakatuwid, kapag ang kasalukuyang ay natanggap sa mga tuyong elemento, ang boltahe ay mabilis na bumababa, sila ay "gulong" dahil sa polariseysyon. Pagkatapos lamang ng ilang oras ang oksihenasyon ng hydrogen ay nangyayari sa pyrolusite. Kaya, ang mga elemento ay "nagpapahinga" kung walang kasalukuyang naipasa sa loob ng ilang oras. Suriin natin ito sa isang baterya ng flashlight kung saan ikinonekta natin ang isang bumbilya. Ikinonekta namin ang isang voltmeter parallel sa lampara, iyon ay, direkta sa mga terminal. Sa una, ang boltahe ay magiging tungkol sa 4.5 V. (Kadalasan, ang mga naturang baterya ay may tatlong mga cell na konektado sa serye, bawat isa ay may teoretikal na boltahe na 1.48 V.) Pagkaraan ng ilang oras, ang boltahe ay bababa at ang glow ng ilaw na bombilya ay mawawala. humina. Batay sa mga pagbabasa ng voltmeter, maaari nating hatulan kung gaano katagal kailangang magpahinga ang baterya.

Ang isang espesyal na lugar ay inookupahan ng mga regenerating na elemento na kilala bilang mga baterya. Sumasailalim ang mga ito sa mga reversible reaction at maaaring ma-recharge pagkatapos ma-discharge ang cell sa pamamagitan ng pagkonekta sa isang panlabas na pinagmulan ng DC.

Sa kasalukuyan, ang mga lead-acid na baterya ang pinakakaraniwan; Ang electrolyte sa kanila ay dilute sulfuric acid, kung saan ang dalawang lead plate ay nahuhulog. Ang positibong elektrod ay pinahiran ng lead peroxide PbO 2 (modernong pangalan ay lead dioxide), ang negatibong elektrod ay metallic lead. Ang boltahe sa mga terminal ay humigit-kumulang 2.1 V. Kapag naglalabas, ang lead sulfate ay nabuo sa parehong mga plato, na muling nagiging metallic lead at lead peroxide kapag nagcha-charge.