Hidrid hidrogen saxlama sistemi. Keçid elementi hidridləri Tipik intermetal hidridlər

Plitə tektonikası nəzəriyyəsi öz “qələbəsini” qeyd etdiyi halda, eyni zamanda yerin təkinin strukturunun sonrakı tədqiqi zamanı çatışmazlıqlar qazanaraq onun dağılmasına doğru irəlilədiyi halda, Yerin genişlənməsi nəzəriyyəsi özünün iki əsas problemini həll etdi və eyni zamanda - belə bir genişləndirmə mexanizminin bir versiyası tapıldı, bu da eyni vaxtda nüvədəki "həddən artıq" təzyiqlərlə bütün sualları aradan qaldırır.

Uzun çıxılmaz vəziyyətdən çıxış yolunu təxminən otuz il əvvəl sovet alimi Vladimir Larin (indi geologiya elmləri doktoru) təklif etdi, o, tez-tez olduğu kimi, bu problemə tamamilə fərqli bucaqdan yanaşdı.

düyü. 69. Metal və hidrogen atomlarının diaqramı

Əvvəla, hidrogenin metalda əriməsi onu sadəcə olaraq metal atomları ilə qarışdırmaq deyil - bu halda hidrogen özündə yalnız bir olan elektronunu məhlulun ümumi xəzinəsinə verir və tamamilə “çılpaq” olaraq qalır. ” proton. Protonun ölçüləri isə istənilən atomun ölçülərindən 100 min dəfə (!) kiçikdir ki, bu da son nəticədə (protonun yük və kütləsinin böyük konsentrasiyası ilə birlikdə) hətta digər atomların elektron qabığına belə dərindən nüfuz etməyə imkan verir. (çılpaq bir protonun bu qabiliyyəti artıq eksperimental olaraq sübut edilmişdir).

Ancaq başqa bir atomun içərisinə nüfuz edən bir proton, bu atomun nüvəsinin yükünü artırır, elektronların ona cazibəsini artırır və beləliklə, atomun ölçüsünü azaldır. Buna görə də, hidrogenin metalda həlli, nə qədər paradoksal görünsə də, belə bir məhlulun boşalmasına deyil, əksinə, orijinal metalın sıxılması. Normal şəraitdə (yəni normal atmosfer təzyiqində və otaq temperaturunda) bu təsir əhəmiyyətsizdir, lakin yüksək təzyiq və temperaturda kifayət qədər əhəmiyyətlidir.

Beləliklə, Yerin xarici maye nüvəsinin əhəmiyyətli miqdarda hidrogen ehtiva etdiyi fərziyyəsi, birincisi, onunla ziddiyyət təşkil etmir. kimyəvi xassələri; ikincisi, filiz yataqları üçün hidrogenin dərin anbarı problemini artıq həll edir; üçüncüsü, bizim üçün daha vacib olan, bir maddənin içindəki təzyiqin eyni dərəcədə əhəmiyyətli dərəcədə artması olmadan əhəmiyyətli dərəcədə sıxılmasına imkan verir.

“Moskva Universitetində onlar... intermetallik birləşmə (lantan və nikel ərintisi) əsasında silindr yaratdılar. Kranı çevirin və bir litr silindrdən min litr hidrogen ayrılsın!” (M. Kuryaçaya, “Olmayan hidridlər”).

Amma belə çıxır ki, bunların hamısı “toxum”dur...

Metal hidridlərdə, yəni bir metalın hidrogenlə kimyəvi birləşmələrində - fərqli mənzərəmiz var: elektrondan imtina edən hidrogen deyil (ümumi, kifayət qədər boş elektron donuz bankına), metal xarici elementdən xilas olur. hidrogen ilə sözdə ion bağı meydana gətirən elektron qabıq. Eyni zamanda, artıq olduğu elektronun fırlandığı orbitə əlavə bir elektron qəbul edən hidrogen atomu praktiki olaraq ölçüsünü dəyişmir. Lakin metal atom ionunun, yəni xarici elektron qabığı olmayan atomun radiusu atomun özünün radiusundan əhəmiyyətli dərəcədə kiçikdir. Dəmir və nikel üçün ion radiusu neytral atomun təxminən 0,6 radiusuna bərabərdir və bəzi digər metallar üçün bu nisbət daha da təsir edicidir. Metal ionlarının ölçülərinin belə kiçilməsi onları hidrid şəklində bir neçə dəfə sıxışdırmağa imkan verir ki, bu cür sıxılma nəticəsində təzyiq artmadan!..

Üstəlik, hidrid hissəciklərinin qablaşdırılmasını hiper sıxlaşdırmaq qabiliyyəti hətta adi normal şəraitdə də eksperimental olaraq aşkar edilir (Cədvəl 1-ə baxın) və yüksək təzyiqlərdə daha da artır.

Sıxlıq, q/sm

Metal

Hidrid

Sıxılma, %

Cədvəl 1. Bəzi hidridlərin sıxlığı (normal şəraitdə)

Bundan əlavə, hidridlərin özləri də əlavə hidrogeni həll etməyə qadirdirlər. Bir vaxtlar hətta bu qabiliyyətdən yanacağın saxlanması üçün hidrogen avtomobil mühərriklərinin hazırlanmasında istifadə etməyə çalışdılar.

“...məsələn, bir kub santimetr maqnezium hidriddə bir kub santimetr maye hidrogenin tərkibində olduğundan bir yarım dəfə, yüz əlli atmosferə sıxılmış qazdan isə yeddi dəfə çox hidrogen var! ” (M. Kuryaçaya, “Olmayan hidridlər”).

Bir problem, normal şəraitdə hidridlərin çox qeyri-sabit olmasıdır...

Ancaq normal şərtlərə ehtiyacımız yoxdur, çünki biz onların planetin bağırsaqlarının dərinliklərində - təzyiqin əhəmiyyətli dərəcədə yüksək olduğu yerlərdə mövcud olma ehtimalından danışırıq. Və artan təzyiqlə hidridlərin sabitliyi əhəmiyyətli dərəcədə artır.

Hal-hazırda, bu xüsusiyyətlərin eksperimental təsdiqi əldə edilmişdir və getdikcə daha çox geoloqlar hidrid nüvəsinin modelinin əvvəlki dəmir-nikel modelindən daha reallığa daha yaxın ola biləcəyinə inanmağa meyllidirlər. Üstəlik, planetimizin bağırsaqlarındakı şəraitin dəqiq hesablamaları onun nüvəsinin "təmiz" dəmir-nikel modelinin qeyri-qənaətbəxş təbiətini ortaya qoyur.

Seysmoloji ölçmələr göstərir ki, Yerin həm daxili (bərk), həm də xarici (maye) nüvələri eyni fiziki-kimyəvi parametrlər altında yalnız metal dəmirdən ibarət nüvə modeli əsasında əldə edilən dəyərlə müqayisədə daha aşağı sıxlıqla xarakterizə olunur. .

Nüvədə hidrogenin olması uzun müddətdir ki, atmosfer təzyiqində dəmirdə az həll olduğu üçün müzakirə mövzusu olmuşdur. Bununla belə, son təcrübələr müəyyən etdi ki, dəmir hidrid FeH yüksək temperatur və təzyiqlərdə əmələ gələ bilər və daha dərinə endikdə 62 GPa-dan çox təzyiqdə sabitdir ki, bu da ~1600 km dərinliyə uyğundur. Bu baxımdan, nüvədə əhəmiyyətli miqdarda (40 mol.%-ə qədər) hidrogenin olması olduqca məqbuldur və sıxlığını seysmoloji məlumatlara uyğun dəyərlərə endirir"(Yu. Puşçarovski, "Yer mantiyasının tektonikası və geodinamiği").

Ancaq ən vacibi odur ki, müəyyən şərtlərdə - məsələn, təzyiq azaldıqda və ya qızdırıldıqda - hidridlər öz komponentlərinə parçalanmağa qadirdirlər. Metal ionları bütün sonrakı nəticələrlə atom vəziyyətinə çevrilir. Kütləni dəyişmədən, yəni maddənin saxlanma qanununu pozmadan maddənin həcminin əhəmiyyətli dərəcədə artdığı proses baş verir. Bənzər bir proses hidrogenin bir metaldakı məhluldan ayrıldığı zaman baş verir (yuxarıya bax).

Və bu artıq planetin ölçüsünü artırmaq üçün tamamilə başa düşülən mexanizm təmin edir!!!

“İlkin hidrid olan Yer fərziyyəsinin əsas geoloji və tektonik nəticəsi geoloji tarix boyu əhəmiyyətli, bəlkə də çoxsaylıdır. həcmini artırır, bu, hidrogenin deqazasiyası və hidridlərin metallara keçidi zamanı planetin daxili hissəsinin qaçılmaz dekompressiyasından irəli gəlir” (V. Larin, “Hypothesis of an hydride Earth”).

Beləliklə, Larin nəinki filiz yataqlarının bəzi problemlərini həll edən və Yer kürəsinin tarixində bir sıra prosesləri izah edən (biz ona qayıdacağıq), həm də bizim filiz yataqlarının genişlənməsi fərziyyəsinə ciddi əsas verən nəzəriyyə təklif etdi. planet - yan nəticə kimi.

Larin ən vacib şeyi etdi - o, Yerin genişlənməsi nəzəriyyəsinin bütün əsas problemlərini aradan qaldırdı!..

Qalan yalnız “texniki detallar”dır.

Məsələn, planetimizin mövcud olduğu bütün dövr ərzində nə qədər artdığı və genişlənməsinin dəqiq hansı sürətlə baş verdiyi tam aydın deyil. Müxtəlif tədqiqatçılar bir-birindən çox fərqli olan təxminlər verdilər, əlavə olaraq, barmağın sadə bir əmilməsini güclü şəkildə xatırladan.

“...Paleozoyda, bu fərziyyəyə görə, Yerin radiusu müasirdən təxminən 1,5-1,7 dəfə az idi və buna görə də o vaxtdan bəri Yerin həcmi təxminən 3,5-5 dəfə artmışdır” (O. Soroxtin, "Genişləyən Yerin Fəlakəti").

“Mənə ən çox ehtimal olunan fikirlər Yerin nisbətən mülayim genişlənməsi miqyası ilə bağlı görünür ki, burada erkən Arxeydən (yəni 3,5 milyard ildən çox) onun radiusu bir yarım-iki dəfədən çox arta bilməzdi. , son proterozoydan (yəni 1,6 milyard ildən çox) - 1,3 - 1,5 dəfədən çox deyil, mezozoyun əvvəlindən isə (yəni son 0,25 milyard il ərzində) 5-dən çox olmayaraq, maksimum 10 faiz” (E.Milanovski, “Yer genişlənirmi? Yer pulsasiya edirmi?”).

vay. Larinin fərziyyəsi də bu suala birbaşa cavab vermir.

Üstəlik, bütün tədqiqatçılar prosesin Yer kürəsinin yaranmasının lap əvvəlindən az-çox bərabər şəkildə getdiyindən çıxış edirdilər (hidrid nəzəriyyəsinin müəllifi V.Larin də bu fərziyyəyə sadiqdir). Və bu, o qədər aşağı genişlənmə dərəcələrinə gətirib çıxarır ki, müasir alətlərlə onu aşkar etmək demək olar ki, mümkün deyil. Və nəzəriyyənin etibarlılığını yoxlamaq yalnız uzaq gələcəyin işi kimi görünür.

Bütün digər metalların hidrogen törəmələri ilə müqayisədə hidrogenin toriumla qarşılıqlı təsirinin məhsulunun tərkibində ən böyük rəqəm hidrogen və tərkibində ThH 3.75 nisbətinə uyğundur, yəni IV qrup elementlərinin maksimum valentliyinə uyğun olan tərkibə yaxınlaşır. Hidrogen tərkibli toriumun sıxlığı metalın sıxlığından demək olar ki, 30% azdır, titan alt qrupunun digər elementləri üçün hidrogenlə qarşılıqlı əlaqə zamanı sıxlığın dəyişməsi təxminən 15% təşkil edir.

Karbon alt qrupunun elementlərinin ən sadə hidridləri - karbon, silisium, germanium, qalay, qurğuşun - tetravalentdir və MeH 4 ümumi düsturuna uyğundur. IV qrup elementlərin hidridlərinin istilik dayanıqlığı bu elementlərin atom çəkisi və atom radiusunun artması ilə tədricən azalır.

Vanadium alt qrupu V qruplar . Hidrogenin vanadium, niobium və tantal ilə qarşılıqlı təsiri əsasən oxşardır. Bu sistemlərdə dəqiq stoxiometrik tərkibə malik kimyəvi birləşmələr tapılmadı. Hidrogenin udulması və desorbsiyası metal tantalın strukturunda geri dönməz dəyişikliklərə səbəb olduğundan, ola bilsin ki, tantal-hidrogen sistemində və görünür, niobium-hidrogen sistemində aralıq tipli kimyəvi bağların müəyyən bir hissəsi mümkündür.

Azot, fosfor, arsen, sürmə və vismutun sadə hidridləri var. ümumi formula MeH3. V qrup elementlərinin hidridləri IV və VI qrup elementlərinə nisbətən daha az dayanıqlıdır. V qrupunun əksər elementləri, NH 3 kimi sadə hidridlərdən əlavə, hidrogenlə daha mürəkkəb birləşmələr də əmələ gətirir.

Xrom alt qrupunun elementlərindən VI qrup - xrom, molibden, volfram və uran, yalnız uran hidrid UH 3 tədqiq edilmişdir. Bu birləşmədəki kimyəvi bağ, ehtimal ki, hidrogen körpülərinin olması ilə izah olunur, lakin kovalentliklə deyil, UH 3 xüsusiyyətlərinə uyğundur. Uran hidridinin əmələ gəlməsi uranın sıxlığının kəskin (demək olar ki, 42%) azalması ilə müşayiət olunur. Sıxlığın bu azalması dərəcəsi metalların tədqiq edilmiş hidrogen törəmələri arasında maksimumdur və böyüklük sırasına görə I qrup qələvi metal hidridlərinin əmələ gəlməsi zamanı müşahidə olunan sıxlığın artmasına uyğundur. Hidrogenin xrom, molibden və volfram ilə qarşılıqlı təsiri ilə dəqiq stoxiometrik tərkibli kimyəvi birləşmələrin istehsalı haqqında etibarlı məlumat yoxdur.

Bu qrupun elementlərinin hidridləri elementlərin hidrogenlə birbaşa qarşılıqlı təsiri ilə əldə edilə bilər. H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te və H 2 Ro seriyalarında hidridlərin istilik dayanıqlığı sürətlə azalır.

Hidrogenin elementlərlə kimyəvi qarşılıqlı təsirinə gəldikdə VIII qrup dövri cədvəl - dəmir, nikel və kobalt - ədəbiyyatda ziddiyyətli məlumatlar var. Təbii ki, bu elementlərin hidridlərinin real mövcudluğuna şübhələr yaranır. Yüksək temperaturda hidrogenin dəmir, kobalt və nikel ilə qarşılıqlı təsiri ümumi qəbul edilmiş mənada kimyəvi proses deyil. Lakin bu hələ bu elementlərin hidridlərinin mövcudluğunun mümkünsüzlüyünü sübut etmir.

Bir çox tədqiqatçılar hidrid olduğuna inandıqları məhsullar əldə etdiklərini bildirdilər. Beləliklə, 150 ° C-dən aşağı temperaturda sabit olan, yuxarıda parçalanan FeH, FeH 2 və FeH 3 - dəmir hidridlərinin dolayı istehsalı haqqında məlumat var. Nikel və kobalt hidridlərinin istehsalı haqqında da məlumat verilmişdir. Nəticədə məhsullar qaranlıq, incə dispers pirofor tozları idi. Bəzi müəlliflərin fikrincə, bu tip maddələr, əslində, hidridlər deyil, səthdə fiziki olaraq adsorbsiya edilmiş əhəmiyyətli miqdarda hidrogen ehtiva edən incə dispers reduksiya edilmiş metallardır. Digərləri adsorbsiya edilmiş hidrogenin atom halında və əmələ gələn metalın səthində olduğuna inanırlar kimyəvi bağ metal atomları ilə.

Hidrogenin VIII qrupun digər elementləri (palladium istisna olmaqla) ilə kimyəvi qarşılıqlı əlaqəsi haqqında çox az ardıcıl məlumatlar mövcuddur.

Cədvəldə Cədvəl 5-də hidrogenlə qarşılıqlı əlaqə zamanı metalların sıxlığının dəyişməsi haqqında mövcud məlumatlar verilmişdir.

Enjeksiyon birləşmələrinin tərkibi ilə başlayaq. Keçid elementlərinin hidridləri nümunəsindən istifadə edərək bu məsələni nəzərdən keçirək. Əgər interstisial fazanın formalaşması zamanı hidrogen atomları yalnız metal qəfəsdə tetraedral boşluqlara düşürsə, onda belə birləşmədə məhdudlaşdırıcı hidrogen tərkibi MeH 2 düsturuna uyğun olmalıdır (burada Me atomları sıx bir qablaşdırma təşkil edən bir metaldır). ). Axı, qəfəsdə sıx bir qablaşdırma meydana gətirən atomlardan iki dəfə çox tetraedral boşluq var. Hidrogen atomları yalnız oktaedral boşluqlara düşürsə, eyni mülahizələrdən belə çıxır ki, məhdudlaşdırıcı hidrogen tərkibi MeH düsturuna uyğun olmalıdır - sıx qablaşdırmada bu qablaşdırmanı təşkil edən atomların sayı qədər oktaedral boşluq var.

Tipik olaraq, keçid metal birləşmələri hidrogenlə əmələ gəldikdə, ya oktaedral, ya da tetrahedral boşluqlar doldurulur. Başlanğıc materialların xarakterindən və proses şərtlərindən asılı olaraq tam və ya qismən doldurulma baş verə bilər. Sonuncu halda, birləşmənin tərkibi tam düsturdan kənara çıxacaq və qeyri-müəyyən olacaq, məsələn, MeH 1-x; Men 2-x. Tətbiq əlaqələri, buna görə də, təbiətinə görə olmalıdır dəyişkən tərkibli birləşmələr, yəni, onların hazırlanması və sonrakı emal şərtlərindən asılı olaraq tərkibi kifayət qədər geniş hüdudlarda dəyişənlər.

Hidrogenlə birləşmələr nümunəsindən istifadə edərək interstisial fazaların bəzi tipik xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirək. Bunun üçün bəzi keçid elementlərinin hidridlərini hidridlə müqayisə edin qələvi metal(litium).

Litium hidrogenlə birləşdikdə müəyyən tərkibli LiH maddəsi əmələ gəlir. By fiziki xassələri onun orijinal metal ilə heç bir əlaqəsi yoxdur. Litium elektrik cərəyanını keçirir, metal parıltıya, plastikliyə, bir sözlə bütün kompleksə malikdir. metal xassələri. Litium hidrid bu xüsusiyyətlərin heç birinə malik deyil. Bu, metala heç də bənzəməyən rəngsiz duza bənzər bir maddədir. Digər qələvi və qələvi torpaq metal hidridləri kimi, litium hidrid də tipik bir ion birləşməsidir, burada litium atomu əhəmiyyətli müsbət yükə malikdir və hidrogen atomu eyni dərəcədə mənfi yükə malikdir. Litiumun sıxlığı 0,53 q/sm 3, litium hidridinin sıxlığı isə 0,82 q/sm 3 - baş verir. sıxlığın nəzərəçarpacaq dərəcədə artması. (Eyni şey digər qələvi və qələvi torpaq metallarının hidridlərinin əmələ gəlməsi zamanı da müşahidə olunur).

Palladium (tipik keçid elementi) hidrogenlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda tamamilə fərqli çevrilmələrə məruz qalır. Yaxşı tanınır nümayiş təcrübəsi, burada bir tərəfi qaz keçirməyən lak ilə örtülmüş palladium lövhəsi hidrogenlə üfürüldükdə əyilir.

Bu, yaranan palladium hidridinin sıxlığının azalması səbəbindən baş verir. Bu hadisə yalnız metal atomları arasındakı məsafə artdıqda baş verə bilər. Təqdim olunan hidrogen atomları kristal qəfəsin xüsusiyyətlərini dəyişdirərək metal atomlarını "itələyir".

İnterstisial fazaların meydana gəlməsi ilə hidrogenin udulması ilə metalların həcminin artması o qədər nəzərə çarpır ki, hidrogenlə doymuş metalın sıxlığı orijinal metalın sıxlığından əhəmiyyətli dərəcədə aşağı olur (Cədvəl 2-ə baxın).

Düzünü desək, hidrogenin bu metal tərəfindən udulmasından sonra metal atomlarının əmələ gətirdiyi qəfəs adətən tamamilə dəyişməz qalmır. Hidrogen atomu nə qədər kiçik olsa da, yenə də qəfəsə təhriflər gətirir. Bu halda adətən qəfəsdəki atomlar arasındakı məsafələrdə mütənasib artım deyil, həm də onun simmetriyasında müəyyən dəyişiklik baş verir. Buna görə də, tez-tez yalnız sadəlik üçün deyilir ki, hidrogen atomları sıx bir qablaşdırmada boşluqlara daxil edilir - hidrogen atomları daxil olduqda metal atomlarının sıx qablaşdırılması hələ də pozulur.

Cədvəl 2 Hidrogenlə interstisial fazaların əmələ gəlməsi zamanı bəzi keçid metallarının sıxlığının dəyişməsi.

Bu, tipik və keçid metallarının hidridləri arasındakı yeganə fərqdən uzaqdır.

İnterstisial hidridlərin əmələ gəlməsi zamanı metalların metal parıltısı və elektrik keçiriciliyi kimi tipik xüsusiyyətləri saxlanılır. Düzdür, onlar ana metallara nisbətən daha az ifadə edilə bilər. Beləliklə, interstisial hidridlər qələvi və qələvi torpaq metal hidridlərindən daha çox ana metallara bənzəyir.

Plastiklik kimi bir xüsusiyyət daha çox dəyişir - hidrogenlə doymuş metallar kövrək olur, çox vaxt orijinal metalları toz halına gətirmək çətindir, lakin eyni metalların hidridləri ilə bu daha asandır.

Nəhayət, interstisial hidridlərin çox vacib bir xüsusiyyətini qeyd etməliyik. Keçid metalları hidrogenlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, metal nümunəsi məhv edilmir. Üstəlik, orijinal formasını saxlayır. Eyni şey tərs proses zamanı baş verir - hidridlərin parçalanması (hidrogenin itirilməsi).

Təbii sual yarana bilər: interstisial fazaların formalaşması prosesi sözün tam mənasında kimyəvi hesab edilə bilərmi? Sulu məhlulların əmələ gəlməsi mümkündürmü - daha çox "kimya" olan bir proses?

Cavab vermək üçün kimyəvi termodinamikadan istifadə etməliyik.

Məlumdur ki, sadə maddələrdən (eləcə də digər kimyəvi proseslərdən) kimyəvi birləşmələrin əmələ gəlməsi adətən nəzərə çarpan enerji effektləri ilə müşayiət olunur. Çox vaxt bu təsirlər ekzotermikdir və nə qədər çox enerji ayrılsa, yaranan əlaqə bir o qədər güclü olar.

İstilik effektləri təkcə maddələrin qarışmasının deyil, həm də kimyəvi reaksiyanın baş verdiyini göstərən ən mühüm əlamətlərdən biridir. Sistemin daxili enerjisi dəyişdikdən sonra yeni əlaqələr yaranır.

İndi görək interstisial hidridlərin əmələ gəlməsinin hansı enerji effektləri yaranır. Belə çıxır ki, burada yayılma kifayət qədər böyükdür. Dövri sistem qruplarının III, IV və V yan yarımqruplarının metallarında interstisial hidridlərin əmələ gəlməsi 30-50 kkal/mol (litium hidrid sadə maddələrdən əmələ gəldikdə) əhəmiyyətli dərəcədə istilik ayrılması ilə müşayiət olunur. , təxminən 21 kkal/mol ayrılır). Etiraf etmək olar ki, interstisial hidridlər, ən azı göstərilən alt qrupların elementləri olduqca "realdır" kimyəvi birləşmələr. Bununla belə, qeyd etmək lazımdır ki, hər bir keçid seriyasının ikinci yarısında yerləşən bir çox metallar üçün (məsələn, dəmir, nikel, mis) interstisial hidridlərin əmələ gəlməsinin enerji effektləri kiçikdir. Məsələn, təxmini FeH 2 tərkibli hidrid üçün istilik effekti cəmi 0,2 kkal/mol təşkil edir. .

Belə hidridlərin DN-nin kiçik dəyəri onların hazırlanması üsullarını diktə edir - metalın hidrogenlə birbaşa qarşılıqlı əlaqəsi deyil, dolayı yolla.

Gəlin bir neçə nümunəyə baxaq.

Tərkibi NiH 2-yə yaxın olan nikel hidrid, nikel xloridin efir məhlulunu H 2 axınında fenilmaqnezium bromid ilə müalicə etməklə əldə edilə bilər:

Bu reaksiya nəticəsində əldə edilən nikel hidrid qara tozdur və asanlıqla hidrogeni buraxır (ümumiyyətlə bu, interstisial hidridlərə xasdır), oksigen atmosferində bir qədər qızdırıldıqda alovlanır.

Eyni şəkildə, nikelin qonşularının hidridləri əldə edilə bilər. Dövri Cədvəl- kobalt və dəmir.

Keçid hidridlərinin hazırlanması üçün başqa bir üsul litium alanat LiAlH istifadəsinə əsaslanır.Müvafiq metalın xloridinin efir məhlulunda LiAlH 4 ilə reaksiyaya girməsi zamanı bu metalın alanatı əmələ gəlir:

MeCl 2 +LiAlH 4 >Mən (AlH 4 ) 2 +LiCl(5)

Bir çox metallar üçün alanatlar temperatur artdıqda parçalanan kövrək birləşmələrdir.

Mən (AlH 4 ) 2 >MeH 2 + Al + H 2 (6)

Ancaq ikinci dərəcəli alt qrupların bəzi metalları üçün fərqli bir proses baş verir:

Mən (AlH 4 ) 2 >MeH 2 +AlH 3 (7)

Bu zaman hidrogen və alüminium qarışığı əvəzinə efirdə həll olunan alüminium hidrid əmələ gəlir. Reaksiya məhsulunu efirlə yumaqla, qalıq kimi təmiz keçid metal hidridi əldə etmək olar. Bu yolla, məsələn, sink, kadmium və civənin aşağı dayanıqlı hidridləri alınmışdır.

Belə nəticəyə gəlmək olar ki, yan altqrupların elementlərinin hidridlərinin hazırlanması qeyri-üzvi sintezin tipik üsullarına əsaslanır: mübadilə reaksiyaları, müəyyən şəraitdə kövrək birləşmələrin termik parçalanması və s.Bu üsullarla demək olar ki, bütün keçid elementlərinin hidridləri, hətta çox kövrək olanlar əldə edilmişdir. Yaranan hidridlərin tərkibi adətən stoxiometrikə yaxındır: FeH 2, CoH 2, NiH 2 ZnH 2, CdH 2, HgH 2. Göründüyü kimi, stoxiometriyanın əldə edilməsinə bu reaksiyaların aparıldığı aşağı temperatur kömək edir.

İndi reaksiya şəraitinin yaranan interstisial hidridlərin tərkibinə təsirini araşdıraq. Bu, birbaşa Le Şatelyenin prinsipindən irəli gəlir. Hidrogen təzyiqi nə qədər yüksək və temperatur nə qədər aşağı olarsa, metalın hidrogenlə doyması məhdudlaşdırıcı dəyərə bir o qədər yaxındır. Başqa sözlə, hər bir müəyyən temperatur və hər bir təzyiq dəyəri metalın hidrogenlə müəyyən doyma dərəcəsinə uyğundur. Əksinə, hər bir temperatur metal səthi üzərində hidrogenin müəyyən tarazlıq təzyiqinə uyğundur.

Keçid elementi hidridlərinin mümkün tətbiqlərindən biri də buradan qaynaqlanır. Deyək ki, bəzi sistemlərdə ciddi şəkildə müəyyən edilmiş hidrogen təzyiqi yaratmaq lazımdır. Belə bir sistemə hidrogenlə doymuş metal yerləşdirilir (təcrübələrdə titan istifadə edilmişdir). Onu müəyyən bir temperatura qədər qızdırmaqla, sistemdə lazımi hidrogen qazının təzyiqini yarada bilərsiniz.

Hər hansı bir birləşmə sinfi özünəməxsus şəkildə maraqlıdır kimyəvi təbiət, onun təşkil etdiyi hissəciklərin tərkibi və quruluşu və bu hissəciklər arasındakı əlaqənin xarakteri. Kimyaçılar öz nəzəri və təcrübi işlərini buna həsr edirlər. Onlar icra mərhələsindən istisna deyillər.

İnterstisial hidridlərin təbiəti ilə bağlı hələlik qəti fikir yoxdur. Çox vaxt fərqli, bəzən bir-birinə zidd olan nöqteyi-nəzərlər eyni faktları uğurla izah edir. Başqa sözlə desək, interstisial birləşmələrin quruluşu və xassələri haqqında vahid nəzəri baxışlar hələ mövcud deyil.

Bəzi eksperimental faktları nəzərdən keçirək.

Hidrogenin palladium tərəfindən udulması prosesi ən ətraflı şəkildə öyrənilmişdir. Bu keçid metalı üçün xarakterikdir ki, sabit bir temperaturda həll olunan hidrogen konsentrasiyası xarici hidrogen təzyiqinin kvadrat kökü ilə mütənasibdir.

İstənilən temperaturda hidrogen müəyyən dərəcədə sərbəst atomlara ayrılır, buna görə də tarazlıq yaranır:

Bu tarazlığın sabiti:

Harada R N -- atom hidrogeninin təzyiqi (konsentrasiyası).

Buradan (11)

Görünür ki, qaz fazasında atom hidrogeninin konsentrasiyası molekulyar hidrogenin təzyiqinin (konsentrasiyasının) kvadrat kökü ilə mütənasibdir. Lakin palladiumdakı hidrogenin konsentrasiyası da eyni dəyərlə mütənasibdir.

Buradan belə nəticəyə gəlmək olar ki, palladium hidrogeni ayrı-ayrı atomlar şəklində həll edir.

Beləliklə, palladium hidriddəki bağın təbiəti nədir? Bu suala cavab vermək üçün bir sıra təcrübələr aparıldı.

Keçən zaman məlum olub elektrik cərəyanı hidrogenlə doymuş palladium vasitəsilə qeyri-metal atomları katoda keçir. Güman etmək lazımdır ki, metal qəfəsdə tapılan hidrogen tamamilə və ya qismən protonlara (yəni H + ionlarına) və elektronlara ayrılır.

Haqqında məlumat elektron quruluş maqnit xassələri öyrənilərək palladium hidrid əldə edilmişdir. Quruluşa daxil olan hidrogenin miqdarından asılı olaraq hidridin maqnit xassələrinin dəyişməsi öyrənilmişdir. Maddənin maqnit xassələrinin tədqiqinə əsaslanaraq, bu maddənin ibarət olduğu hissəciklərin tərkibində olan qoşalaşmamış elektronların sayını təxmin etmək mümkündür. Orta hesabla palladium atomunda təxminən 0,55 qoşalaşmamış elektron var. Palladium hidrogenlə doyduqda qoşalaşmamış elektronların sayı azalır. PdH 0,55 tərkibli bir maddədə, demək olar ki, qoşalaşmamış elektronlar yoxdur.

Bu məlumatlara əsasən belə bir nəticəyə gələ bilərik: palladiumun qoşalaşmamış elektronları hidrogen atomlarının qoşalaşmamış elektronları ilə cütlər əmələ gətirir.

Bununla belə, interstisial hidridlərin (xüsusən, elektrik və maqnit) xüsusiyyətləri də əks fərziyyə əsasında izah edilə bilər. Güman etmək olar ki, interstisial hidridlərdə metal qəfəsdə mövcud olan yarı-sərbəst elektronların bir hissəsinin hidrogen atomları tərəfindən tutulması nəticəsində əmələ gələn H - ionları var. Bu halda, metaldan alınan elektronlar da hidrogen atomlarında mövcud olan elektronlarla cütlər meydana gətirər. Bu yanaşma maqnit ölçmələrinin nəticələrini də izah edir.

Mümkündür ki, hər iki növ ion interstisial hidridlərdə bir yerdə yaşayır. Metal elektronlar və hidrogen elektronları cütlər əmələ gətirir və buna görə də a kovalent bağ. Bu elektron cütləri bu və ya digər dərəcədə atomlardan birinə - metal və ya hidrogenə doğru sürüşə bilər.

Elektron cütü palladium və ya nikel hidridləri kimi elektron vermə ehtimalı az olan metalların hidridlərində metal atomuna daha çox meyllidir. Ancaq skandium və uran hidridlərində, görünür, elektron cütü güclü şəkildə hidrogenə doğru sürüşür. Buna görə də lantanidlərin və aktinidlərin hidridləri bir çox cəhətdən qələvi torpaq metallarının hidridlərinə bənzəyir. Yeri gəlmişkən, lantan hidridi LaH 3 tərkibinə çatır. Tipik interstisial hidridlər üçün, indi bildiyimiz kimi, hidrogen tərkibi MeH və ya MeH 2 düsturlarına uyğun gələndən yüksək deyil.

Başqa bir eksperimental fakt interstisial hidridlərdə əlaqənin xarakterini təyin etməyin çətinliklərini göstərir.

Hidrogen aşağı temperaturda palladium hidriddən çıxarılarsa, hidrogenlə doymuş palladiumun pozulmuş (“genişlənmiş”) qəfəsini saxlamaq mümkündür. Belə palladiumun maqnit xassələri (bunu qeyd edin), elektrik keçiriciliyi və sərtliyi ümumiyyətlə hidridin xüsusiyyətləri ilə eynidir.

Buradan belə çıxır ki, interstisial hidridlərin əmələ gəlməsi zamanı xassələrin dəyişməsi təkcə onların tərkibində hidrogenin olması ilə deyil, həm də sadəcə qəfəsdə atomlararası məsafələrin dəyişməsi ilə baş verir.

Etiraf etməliyik ki, interstisial hidridlərin təbiəti məsələsi çox mürəkkəbdir və nəhayət həll olunmaqdan uzaqdır.

Bəşəriyyət həmişə onunla məşhur olmuşdur ki, hər hansı bir hadisənin bütün tərəflərini tam bilmədən belə, bu hadisələrdən praktiki olaraq istifadə edə bilmişdir. Bu tam olaraq interstisial hidridlərə aiddir.

İnterstisial hidridlərin əmələ gəlməsi bəzi hallarda praktikada qəsdən istifadə olunur, digər hallarda, əksinə, bundan qaçmağa çalışırlar.

İnterstisial hidridlər qızdırıldıqda və bəzən aşağı temperaturda nisbətən asanlıqla hidrogen verir. Bu əmlakdan harada istifadə edə bilərəm? Təbii ki, redoks proseslərində. Üstəlik, interstisial hidridlər tərəfindən buraxılan hidrogen prosesin bəzi mərhələsində atom vəziyyətindədir. Bu, yəqin ki, interstisial hidridlərin kimyəvi fəaliyyəti ilə bağlıdır.

Məlumdur ki, səkkizinci qrup metallar (dəmir, nikel, platin) hidrogenin hər hansı bir maddəyə bağlandığı reaksiyalar üçün yaxşı katalizatorlardır. Bəlkə də onların katalitik rolu qeyri-sabit interstisial hidridlərin aralıq formalaşması ilə bağlıdır. Daha da dissosiasiya edərək, hidridlər reaksiya sistemini müəyyən miqdarda atom hidrogeni ilə təmin edir.

Məsələn, incə dağılmış platin (sözdə platin qara) hidrogenin oksigenlə oksidləşməsini katalizləyir - onun iştirakı ilə bu reaksiya otaq temperaturunda belə nəzərə çarpan sürətlə davam edir. Platin qaranın bu xüsusiyyəti yanacaq hüceyrələrində - cihazlarda istifadə olunur kimyəvi reaksiyalar istilik enerjisi istehsalını (yanma mərhələsi) keçərək birbaşa elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə olunur. Məhlulların elektrokimyəvi xassələrinin öyrənilməsi üçün vacib vasitə olan hidrogen elektrodu adlanan, incə disperslənmiş platinin eyni xassəsinə əsaslanır.

İnterstisial hidridlərin əmələ gəlməsi yüksək təmiz metal tozlarının alınması üçün istifadə olunur. Uran metalı və digər aktinidlər, həmçinin çox təmiz titan və vanadium çevikdir və buna görə də metalı üyüdərək onlardan toz hazırlamaq praktiki olaraq mümkün deyil. Metalı çevikliyindən məhrum etmək üçün hidrogenlə doyurulur (bu əməliyyat metalın "kövrəkləşməsi" adlanır). Yaranan hidrid asanlıqla toz halına salınır. Bəzi metallar, hətta hidrogenlə doymuş olduqda belə, özləri toz halına (urana) çevrilirlər. Sonra vakuumda qızdırıldıqda, hidrogen çıxarılır və qalan təmiz metal tozudur.

Bəzi hidridlərin (UH 3, TiH 2) termal parçalanmasından təmiz hidrogen əldə etmək olar.

Titan hidridin ən maraqlı tətbiq sahələri. Köpük metallarının (məsələn, alüminium köpük) istehsalı üçün istifadə olunur. Bunun üçün hidrid ərimiş alüminiuma daxil edilir. Yüksək temperaturda o, parçalanır və meydana gələn hidrogen qabarcıqları maye alüminiumu köpükləndirir.

Titan hidrid bəzi metal oksidləri üçün azaldıcı vasitə kimi istifadə edilə bilər. Metal hissələrin birləşdirilməsi üçün lehim kimi və toz metallurgiyasında metal hissəciklərinin sinterləmə prosesini sürətləndirən bir maddə kimi xidmət edə bilər. Son iki halda onlar da istifadə olunur bərpaedici xüsusiyyətlər hidrid. Adətən metal hissəciklərin və metal hissələrin səthində oksidlər təbəqəsi əmələ gəlir. Metalın bitişik hissələrinin yapışmasının qarşısını alır. Qızdırıldıqda, titan hidrid bu oksidləri azaldır və bununla da metal səthini təmizləyir.

Titan hidrid bəzi xüsusi ərintilər istehsal etmək üçün istifadə olunur. Mis məhsulunun səthində parçalanırsa, mis-titan ərintisi nazik bir təbəqə meydana gəlir. Bu təbəqə məhsulun səthinə xüsusi mexaniki xüsusiyyətlər verir. Beləliklə, bir məhsulda bir neçəsini birləşdirə bilərsiniz mühüm xassələri(elektrik keçiriciliyi, gücü, sərtliyi, aşınma müqaviməti və s.).

Nəhayət, titan hidrid neytronlardan, qamma şüalarından və digər sərt radiasiyadan qorunmaq üçün çox təsirli bir vasitədir.

Bəzən, əksinə, interstisial hidridlərin meydana gəlməsinə qarşı mübarizə aparmaq lazımdır. Metallurgiya, kimya, neft və digər sənaye sahələrində hidrogen və ya onun birləşmələri təzyiq altında və yüksək temperaturda olur. Belə şəraitdə hidrogen qızdırılan metal vasitəsilə nəzərəçarpacaq dərəcədə yayıla və sadəcə avadanlıqdan “tərk edə” bilər. Bundan əlavə (və bu bəlkə də ən vacibdir!), interstisial hidridlərin meydana gəlməsi səbəbindən metal avadanlıqların gücü çox azaldıla bilər. Bu isə artıq yüksək təzyiqlərlə işləyərkən ciddi təhlükə yaradır.

Hidrogeni hidrid şəklində saxlamaqla sıxılmış hidrogen qazının saxlanması zamanı həcmli və ağır silindrlərə və ya maye hidrogeni saxlamaq üçün istehsalı çətin və bahalı qablara ehtiyac qalmır. Hidrogeni hidridlər şəklində saxlayarkən, sistemin həcmi silindrlərdə saxlama həcmi ilə müqayisədə təxminən 3 dəfə azalır. Hidrogenin nəqli sadələşdirilmişdir. Hidrogenin çevrilməsi və mayeləşdirilməsi üçün heç bir xərc yoxdur.

Hidrogen metal hidridlərdən iki reaksiya ilə əldə edilə bilər: hidroliz və dissosiasiya:

Hidroliz yolu ilə hidriddə mövcud olduğundan iki dəfə çox hidrogen əldə etmək mümkündür. Lakin bu proses praktiki olaraq geri dönməzdir. Hidridin termal dissosiasiyası ilə hidrogenin alınması üsulu hidrogen akkumulyatorlarını yaratmağa imkan verir ki, bunun üçün sistemdə temperatur və təzyiqdə cüzi dəyişiklik hidrid əmələ gəlməsi reaksiyasının tarazlığında əhəmiyyətli dəyişikliyə səbəb olur.

Hidrogenin hidridlər şəklində saxlanması üçün stasionar cihazlarda kütlə və həcmdə ciddi məhdudiyyətlər yoxdur, buna görə də müəyyən bir hidrid seçməkdə məhdudlaşdırıcı amil, ehtimal ki, onun dəyəri olacaqdır. Bəzi tətbiqlər üçün vanadium hidrid faydalı ola bilər, çünki 270 K-ə yaxın temperaturda yaxşı dissosiasiya olunur. Maqnezium hidrid nisbətən ucuzdur, lakin nisbətən yüksək dissosiasiya temperaturu 560-570 K və formalaşma istiliyinə malikdir. Dəmir-titan ərintisi nisbətən ucuzdur və onun hidridi aşağı formalaşma istiliyi ilə 320-370 K temperaturda dissosiasiya olunur.

Hidridlərin istifadəsi əhəmiyyətli təhlükəsizlik üstünlüklərinə malikdir. Zədələnmiş hidrogen hidrid gəmisi zədələnmiş maye hidrogen çəni və ya hidrogenlə doldurulmuş təzyiqli qabdan əhəmiyyətli dərəcədə az təhlükə yaradır.

Hidrogenin bir metala bağlanmasının istiliyin sərbəst buraxılması ilə baş verməsi vacibdir. Metalın M hidrogenindən hidridin əmələ gəlməsinin ekzotermik prosesi (yükləmə) və hidrogenin hidriddən ayrılması (boşaltma) endotermik prosesi aşağıdakı reaksiyalar şəklində təqdim edilə bilər:

Hidridlərin texniki istifadəsi üçün hidriddə hidrogen dissosiasiya təzyiqinin 0,1 MPa-dan yuxarı dəyərlərə çatdığı temperaturlar xüsusi maraq doğurur. Suyun donma nöqtəsindən aşağı temperaturda dissosiasiya təzyiqinin 0,1 MPa-dan yuxarı olduğu hidridlərə aşağı temperatur deyilir. Bu təzyiq suyun qaynama nöqtəsindən yuxarı bir temperaturda əldə edilirsə, belə hidridlər yüksək temperatur hesab olunur.

Avtomobil nəqliyyatının ehtiyacları üçün nəzəri olaraq 1 m 3 metal hidriddə 130-140 kq-a qədər hidrogen ola bilən hidridlər yaradılır. Bununla belə, reallaşdırılan hidrid tutumunun 80 kq/m3-dən çox olması ehtimalı azdır. Lakin hətta 130 dm 3 tutumlu bir çəndəki bu hidrogen miqdarı 400 km avtomobil yürüşü üçün kifayətdir. Bunlar istifadə üçün real göstəricilərdir, lakin hidridlə doldurulmuş tankın kütləsinin artması nəzərə alınmalıdır. Məsələn, latan-nikel hidridinin kütləsi 1 tona, maqnezium hidridin isə 400 kq-a çatır.

Bu günə qədər geniş xassələrə malik olan metal hidridlər sintez edilmiş və tədqiq edilmişdir. Sənaye istifadəsi üçün ən çox maraq doğuran bəzi hidridlərin xassələri haqqında məlumatlar Cədvəldə verilmişdir. 10.3 və 10.4. Cədvəldən göründüyü kimi. 10.3, məsələn, maqnezium hidrid 1 kq hidrid kütləsi üçün 77 q H2 saxlamağa imkan verir, halbuki 20 MPa təzyiq altında bir silindrdə 1 kq konteynerə yalnız 14 q var. Maye hidrogen vəziyyətində, 1 kq konteyner üçün 500 q saxlaya bilərsiniz.

Hidrogen Enerjisi və Yanacaq Hüceyrələri üzrə Axtarış, Tədqiqat və İnkişaf İşinin Kompleks Proqramı palladiumu öyrənməyi planlaşdırır. Platin qrupu metal palladium yanacaq hüceyrələri və bütün hidrogen enerjisi üçün əsas materiallardan biridir. Onun əsasında katalizatorlar, təmiz hidrogen istehsalı üçün membran qurğuları və materialları artırılır funksional xüsusiyyətlər, yanacaq elementləri, elektrolizatorlar, hidrogen təyini üçün sensorlar. Palladium hidrogeni, xüsusilə palladium nanotozunu effektiv şəkildə toplaya bilir.

Hidrogen enerjisinə əlavə olaraq, palladium adi avtomobillərin işlənmiş qazlarının sonrakı təmizlənməsi üçün katalizatorlarda istifadə olunur; suyu parçalayaraq hidrogen və oksigen əldə etmək üçün elektrolizatorlar; portativ yanacaq elementləri, xüsusən metanol; palladium əsaslı elektrodları olan bərk oksid elektrolizatorları; havadan oksigen almaq üçün cihazlar, o cümlədən tibbi məqsədlər üçün; mürəkkəb qaz qarışıqlarının təhlili üçün sensorlar.

Qeyd etmək vacibdir ki, hidrogen istehsalı üçün lazım olan bu metalın dünya istehsalının təxminən 50%-nə ölkəmiz nəzarət edir. Hazırda Rusiya Elmlər Akademiyasının Çernoqolovkadakı Kimya Fizika İnstitutunda metal hidridlər əsasında hidrogen akkumulyatorlarının yaradılması üzrə işlər aparılır.

Bəzi hidridlərin xassələri

Cədvəl 10.3

Hidrid sistemlərində istifadə olunan materialların bir neçə fərqli xüsusiyyətlərini adlandıraq.

1) HY-STOR ticarət nişanını daşıyan bütün ərintilər Energies, Inc. Bu paraqrafda verilən məlumatların çoxu Huston və Sandrokun işindən götürülmüşdür. Kimyəvi düsturlarda M simvolu mischmetal deməkdir, adətən monazit tozundan əldə edilən nadir torpaq metallarının qarışığıdır. Mişmetalın plato təzyiqinə təsiri bu metal qarışığındakı serium və lantan miqdarının nisbətindən çox asılıdır.

Yayla yamacı

Növbəti paraqrafda təsvir edilən hidrid sisteminin sadələşdirilmiş termodinamik modelinə uyğun olaraq tarazlıq asılılığında yayla | konsentrasiyadan gələn təzyiq üfüqi olmalıdır. Lakin praktikada; bərk fazada hidrogen konsentrasiyasının artması ilə platoda təzyiq bir qədər artır.

Yaylanın yamacını kəmiyyətcə yamac əmsalı d n(pd)/d(H, M) ilə xarakterizə etmək olar, burada pd desorbsiya izotermi üzərindəki yaylada təzyiqdir. Şəkildə. 9.7, 25 °C-yə uyğun gələn desorbsiya izotermindən keçən nöqtəli xətt pd = 9,1 atm nöqtəsində H/M = 0 şaquli xətti və pd = 14,8 atm nöqtəsində H/M = 1,2 xətti ilə kəsişir. Sonra

dlnpd 14.8-də 9.1

M) 1.2 ' ■ U '

Bu əmsalın qiyməti məqbuldur.Məsələn, TiFe ərintisi üçün tarazlıq təzyiqi platosunun maillik parametri sıfırdır, bəzi kalsium ərintiləri üçün isə bu parametrin qiyməti üçü keçir. Alaşım qatılaşdıqda (istehsal mərhələsində) seqreqasiya meyli var, yəni ərintini təşkil edən bəzi elementlərin sərbəst buraxılması. Göründüyü kimi, bu fenomen yayla yamacının yaranmasının əsas səbəbidir, çünki termodinamika nöqteyi-nəzərindən ideal homojen bir ərinti üçün tarazlıq təzyiqinin hidrogen konsentrasiyasından asılılığı üfüqi bir yaylaya sahib olmalıdır. Materialı üyütməzdən əvvəl yumşaltmaq yaylanın yamacını azalda bilər. Yamac əmsalının və bəzi digər xüsusiyyətlərin dəyərləri cədvəldə verilmişdir. 9.4, 9.5 və 9.6.

Absorbsiya-desorbsiya histerisisi

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, udma zamanı plato təzyiqi adətən desorbsiya zamanı olduğundan bir qədər yüksək olur. Başqa sözlə, ərintinin tsiklik yüklənməsi və boşaldılması zamanı udma və desorbsiya proseslərinin histerezisi müşahidə olunur (bax. Şəkil 9.7,

9.8, 9.10 və 9.11).

Cədvəl 9.4. Bəzi metal hidridlərin termodinamik xassələri Ərinti HY STOR*> AHj, MJ/kmol H2 D Sf, kJDK-kmol H2) M^H,15РЄ0.85

		Yayla yamacı8*, ^	Histerezis əmsalı Pa/Pd

Cədvəl 9.6. Bəzi metal hidridlərin maksimum hidrogen tərkibi və istilik tutumu Maksimum hidrogen tərkibi İstilik tutumu JDkg - K) kütlə payı, %

Histerezis fenomeni kristal qəfəsin plastik deformasiyası, yəni hidrogenin desorbsiyası zamanı udulma və sıxılma zamanı genişlənməsi səbəbindən istilik buraxılmasının dönməz prosesi ilə əlaqələndirilir.

Histerezis fenomeni kəmiyyətcə AHM = 0,5 və adətən 25 ° C temperaturda udma və desorbsiya zamanı hidrogenin tarazlıq təzyiqi dəyərlərinin nisbəti ilə xarakterizə olunur. Bu nisbətin temperaturdan asılı olmadığı ümumiyyətlə qəbul edilir.

Faydalı tutum, təzyiqin yayla təzyiqinin 10 qat dəyərindən 0,1 yayla təzyiqi dəyərinə dəyişdiyi zaman hidriddə bir metal atomu üçün udulmuş hidrogen atomlarının sayının dəyişməsi, N/M kimi müəyyən edilir. Faydalı gücü təyin etməyin bu üsulu bir qədər çox qiymətləndirilmiş dəyərlər verir. Təzyiq diapazonu əhəmiyyətli dərəcədə daraldıqda daha real dəyər əldə edilir.

Şəkildə. 9.9 (Fe0 8ІЧІ(| 2Ті) ərintisi) 70 °C temperaturda yaylada təzyiq təqribən 0.9 atm. Göstərilən dəyərdən 10 dəfə böyük təzyiqdə N/M nisbəti 0.65, təzyiqdə isə Yaylada təzyiqdən 10 dəfə az, N/M = 0,02.Beləliklə, fərq A(N/M) = 0,63. Başqa sözlə, 1 kmol hidriddən 0,63 kmol atom hidrogenini (0,63 kq) almaq olar.

FeTi ərintisi (bax. Şəkil 9.4)

İstilik tutumu

Hidrid sistemləri temperaturun dəyişməsi ilə işə salınır. Belə sistemləri layihələndirmək üçün müxtəlif ərintilərin istilik tutumu haqqında məlumatlara malik olmaq lazımdır. Bir sıra ərintilər üçün istilik tutumunun dəyərləri Cədvəldə verilmişdir. 9.6.