Kislorodda yonayotgan vodorodning reaktsiyasi. Vodorodning yonish harorati: Ta'rif va reaktsiya shartlari, mashinalarda qo'llanilishi
Hozirgi muammolardan biri atrof-muhitning ifloslanishi va organik kelib chiqishi cheklangan energiya manbalari. Ushbu muammolarni hal qilishning istiqbolli usuli bu vodoroddan energiya manbai sifatida foydalanishdir. Maqolada vodorod yonishi, haroratning harorati va kimyosi muammosini ko'rib chiqing.
Vodorod nima?
Vodorod yonishi haqidagi savolni ko'rib chiqishdan oldin, bu modda nima ekanligini eslab qolish kerak.
Vodorod faqat bitta proton va bitta elektrondan iborat eng oson kimyoviy elementdir. Oddiy sharoitda (1 ATM, bosim, harorat 0 o c) bu gazsimon holatda mavjud. Uning molekulasi (H 2) ushbu kimyoviy elementning 2 ta atomida hosil bo'ladi. Vodorod sayyoramizdagi elementning 3-darajali tarqalishidir va 1-koinotda (butun moddaning 90%).
Vodorod gazi (H 2) hid, ta'm va ranglar emas. Ammo atmosfera havosidagi tarkibidagi tarkib bir necha foiz bo'lsa, u zaharli emas, shuning uchun kislorod etishmasligi tufayli bir kishi siqilishi mumkin.
Shuni ta'kidlash kerakki, kimyoviy nuqtai nazardan bo'lsa ham, barcha H 2 molekulasi bir xil, ularning fizik xususiyatlari biroz boshqacha. Gap shundaki, barchasi elektronning aylanishi (ular mos ravishda parallel va parallelga qarshi bo'lishi mumkin bo'lgan magnit lahzani paydo bo'lishi uchun javobgardirlar (ular anti-parallel) mos ravishda ortho- va parashododitlar deb ataladi.
Kimyoviy yonish reaktsiyasi
Bu jarayonni kislorod bilan tasvirlaydigan kimyoviy reaktsiyani hisobga olgan holda, biz bu jarayonni tasvirlaydigan kimyoviy reaktsiyani ko'rib chiqamiz: bu reaktsiyada 3 ta molekulasi (ikkita vodorod va bitta kislorod) mavjud va mahsulot ikki suv molekulasi. Ushbu reaktsiya kimyoviy nuqtai nazardan yonishni tavsiflaydi va uni parchalanishdan keyin faqat toza suv chiqarmaydi, bu organik yoqilg'iga (benzin, alkogolni) yoqish paytida yuzaga keladi.
Boshqa tomondan, bu reaktsiya ekzotermikdir, ya'ni suvga qo'shimcha ravishda, mashina va raketalar, masalan, boshqa energiya manbalariga, masalan, boshqa energiya manbalariga o'tish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan bir oz miqdordagi issiqlikni ta'kidlaydi, masalan, boshqa energiya manbalariga, masalan, elektr energiyasi.
Vodorodni yoqish jarayonining mexanizmi
Oldingi paragrafda tasvirlangan kimyoviy javob har qanday o'rta maktab o'quvchisi, ammo bu haqiqatda yuzaga keladigan jarayonning juda qo'pol tavsifi. Shuni ta'kidlash kerakki, o'tgan asrning o'rtalariga qadar insoniyat vodorodning yonishi qanday paydo bo'lishini bilmas edi va 1956 yilda kimyo bo'yicha Nobel mukofoti uni o'rganish uchun topshirildi.
Aslida, agar siz o 2 va H 2 molekulasiga qadam qo'ysangiz, unda reaktsiya bo'lmaydi. Ikkala molekulalar etarli darajada barqaror. Yonish natijasida suv hosil bo'ladi, erkin radikallarning mavjudligi zarur. Xususan, H, O atomlar va OH guruhlari. Quyida vodorodni yoqishda haqiqatda sodir bo'ladigan reaktsiyalar ketma-ketligi:
- H + o 2 \u003d\u003e oh + o;
- Oh + H 2 \u003d\u003e H 2 O + H;
- O + h 2 \u003d oh + H.
Ushbu reaktsiyalardan nimani ko'rish mumkin? Vodorodning yonishi bilan suv hosil bo'ladi, ha, to'g'ri, lekin faqat ikki oy atomlari H 2 molekula bilan sodir bo'ladi. Bundan tashqari, barcha reaktsiyalar erkin radikallarning shakllanishi bilan yuzaga keladi, bu esa yonishning o'z-o'zini taklif qilish jarayoni boshlanadi.
Shunday qilib, ushbu reaktsiya boshlanishining asosiy nuqtasi radikallarni shakllantirishdir. Agar siz kislorod-vodorod aralashmasiga yonayotgan bo'lsangiz, ular paydo bo'ladi yoki agar siz ushbu aralashmani ma'lum bir haroratda qizdirsangiz.
Reaktsiya boshlanishini boshlash
Ta'kidlanganidek, buni ikki usul bilan amalga oshirish mumkin:
- Sparkning yordami bilan atigi 0,02 mj issiqlik bilan ta'minlanishi kerak. Bu juda kichik energiya qiymati, aytaylik, aytaylik, benzin aralashmasi 0,24 mj, metan esa 0,29 mj. Bosimning pasayishi bilan, reaktsiya boshlanishining energiyasi o'sib bormoqda. Shunday qilib, 2 kpada, u allaqachon 0,56 mj. Qanday bo'lmasin, bu juda oz qiymatlar, shuning uchun vodorod-kislorod aralashmasi osonlikcha yonadigan hisoblanadi.
- Haroratni ishlatish. Ya'ni kislorod-vodorod aralashmasi shunchaki qizdirilishi mumkin va bir necha haroratdan yuqori bo'lib qoladi. Bu sodir bo'lganda, gazlarning tazyiqqa va foiz nisbati bog'liq. Atmosfera bosimi bo'yicha keng konsentratsiyada, o'z-o'zini yoqish reaktsiyasi 773-850 k dan yuqori haroratda sodir bo'ladi, ya'ni 500-577 dan yuqori C. bu juda yuqori qiymatlar, bu esa yoqa boshlaydi 300 O C dan past haroratda o'zini targ'ib qilish.
Yonuvchan aralashmadagi gazlar foizi
Havoda vodorodning harorati haqida gapirganda, shuni ta'kidlash kerakki, ushbu gazlarning har bir aralashmasi ko'rib chiqilayotgan jarayonga qo'shilmaydi. Agar kislorod miqdori hajmi 6% dan kam bo'lsa yoki vodorod miqdori hajmi 4% dan kam bo'lsa, unda eksperimentik yo'lga qo'yiladi. Shunga qaramay, yonadigan aralashmaning mavjudligi keng miqyosda keng tarqalgan. Havo uchun vodorod foizi 4,1% dan 74,8% gacha bo'lishi mumkin. E'tibor bering, yuqori qiymat kerakli minimal kislorodga to'g'ri keladi.
Agar sof kislorod ko'rib chiqilsa, unda bu erda cheklovlar yanada kengroq hisoblanadi: 4.1-94%.
Gazlarning bosimini pasaytirish belgilangan chegaralarning pasayishiga olib keladi (pastki chegaralari, yuqori chiqadi).
Shuningdek, vodorodni havoda (kislorod) yoqish jarayonida, yuzaga keladigan reaktsiya mahsulotlari (suv) reaktsiya mahsulotlari, reaktsiyalarning kontsentratsiyasining pasayishiga olib keladi, bu esa reaktivlarning konsentratsiyasining pasayishiga olib keladi, bu esa kimyoviy jarayonni to'xtatishga olib keladi.
Xavfsizlikni yoqish
Bu yonadigan aralash aralashmasining muhim xususiyatidir, chunki bu reaktsiya xotirjam bo'lishi mumkinligini yoki uni boshqarish mumkin, yoki jarayon portlovchi belgiga ega ekanligini yoki bu jarayonning portlovchi belgisi borligini baholashga imkon beradi. Yonayotgan tezlik nimaga bog'liq? Albatta, reaktivlarning kontsentratsiyasi bo'yicha, bosimdan, shuningdek, energiya miqdorida energiya miqdori.
Afsuski, keng kontsentratsiya oralig'ida vodorod portlovchi yonish qobiliyatiga ega. Quyidagi raqamlar adabiyotlarda keltirilgan: havo aralashmasida 18,5,59% vodorod. Bundan tashqari, ushbu chegaraning chetida, har bir birlik hajmining eng katta miqdori portlash natijasida chiqariladi.
Ushbu reaktsiyaning belgilangan xususiyati ushbu reaktsiyani boshqariladigan energiya manbai sifatida ishlatish uchun yanada ko'proq muammo tug'diradi.
Yuvish reaktsiyasining harorati
Endi biz to'g'ridan-to'g'ri vodorodning yonishi eng past harorati bilan javob berdik. Bu 19,6% H 2 bilan aralashmasi uchun 2321 yoki 2048 OI. Ya'ni, havodagi vodorodning yonish harorati 2000 OF dan yuqori (boshqa konsentratsiyalar uchun) va benzin aralashmasi bilan taqqoslaganda, bu juda katta raqam (benzin 800 O C) . Agar siz vodorodni toza kislorodda kuysangiz, alanga harorati yanada yuqori bo'ladi (2800 O C gacha).
Bunday yuqori alangali harorat ushbu reaktsiyadan energiya manbai sifatida foydalanishda boshqa muammoni anglatadi, chunki hozirgi paytda bunday ekstremal sharoitda uzoq vaqt ishlashi mumkin bo'lgan qotishmalar mavjud emas.
Albatta, bu muammo yaxshi o'ylangan kamera sovutish tizimidan foydalansa, vodorod yoqadi.
Issiqlik soni
Vodorod yonishi haroratining bir qismi sifatida, shuningdek, ushbu reaktsiya paytida ajratilgan energiya miqdori to'g'risida ma'lumot berish qiziq. O'rnatish aralashmasining turli sharoitlari va kompozitsiyalari uchun qiymatlar 119 Mj / kg dan 141 Mj / kg gacha olindi. Uning qancha ekanligini tushunish uchun biz benzin aralashmasiga o'xshash qiymat 40 mj / kg.
Vodorod aralashmasining energiya miqdori benzin uchun ancha yuqori, bu esa ichki yonilg'i dvigatellari uchun yoqilg'idir. Biroq, va bu unchalik oddiy emas. Bularning barchasi vodorod zichligi haqida, bu atmosfera bosimi ostida juda past. Shunday qilib, ushbu gazning 1 m 3 og'irligi atigi 90 gramm. Agar u bu 1 m 3 H 2 bo'lsa, taxminan 10-11 mj issiqlik mavjud bo'lib, ular 1 kg benzinni yoqish (1 litrdan ozroq) ni yoqib yuborgandan keyin 4 baravar kam.
Yuqoridagi raqamlar, vodorod yonish reaktsiyasidan foydalanishni taklif qiladi, bu gazni yuqori bosimli ballonlarda qanday saqlashni va xavfsizlik nuqtai nazaridan qo'shimcha qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi.
Mododikadagi vodorod yonib turadigan aralashmadan foydalanish: muammolar
Shu zahotiyki, hozirgi paytda vodorod yonadigan aralash aralashma inson faoliyatining ba'zi sohalarida allaqachon ishlatilganligini aytish kerak. Masalan, kosmik raketalar uchun qo'shimcha yoqilg'i sifatida, shuningdek, elektr energiyasini ishlab chiqaradigan va zamonaviy avtomobillarning eksperimental modellarida. Biroq, ushbu ilovaning miqyosi organik yoqilg'iga nisbatan kamroq va, qoida tariqasida tajriba eksperimental hisoblanadi. Buning sababi nafaqat reaktsiyani boshqarish, balki saqlash, transport va ishlab chiqarishda ham qiyinchiliklar.
Yerdagi vodorod uning sof shaklida deyarli mavjud emas, shuning uchun uni har xil birikmalardan olish kerak. Masalan, suvdan tashqarida. Bu hozirgi paytda elektr toki orqali olib boriladigan juda mashhur usul, bu butun muammo shundan iboratki, shundan ko'ra ko'proq energiya sarflaydi, shundan ko'ra ko'proq energiya sarflashi mumkin.
Yana bir muhim muammo - bu vodorodni tashish va saqlash. Gap shundaki, bu gaz uning molekulalarining kichik o'lchamlari tufayli har qanday konteynerlardan "ketsa". Bundan tashqari, qotishmalarning metall panjarasiga tushib, bu ularning quchoqlashiga olib keladi. Shu sababli, Saqlashning eng samarali usuli - bu "subleksiya" gazni kuchaytiradigan uglerod atomlaridan foydalanish.
Shunday qilib, vodoroddan yoqilg'i sifatida foydalanish, elektr energiyasining "saqlash" sifatida foydalanilgan bo'lsa (masalan, suvning elektrolizi yordamida shamol va quyosh energiyasini vodorodga tarjima qiling) yoki agar o'rgansangiz Fornadan H 2-ni etkazib berish uchun (bu erda juda ko'p narsa) erga.
Qorong'ilikni la'natlashdan ko'ra
hech bo'lmaganda yorug'lik yaxshiroq
bitta kichik sham.
Konfutsiy
Boshida
Yonuvchan mexanizmni tushunishga qaratilgan birinchi urinishlar Frantsiya Antuan Laurent Lavauzer va Rossiyaning Mixail Vasilyevich Lomonosovning inglizcha Boyll boyligining ismlari bilan bog'liq. Ma'lum bo'lishicha, bu narsa bir marta ishongan va boshqa moddalarga aylanadi, asosan gazsimon va shuning uchun ko'rinmas. 1774 yilda Lavasier birinchi navbatda havodan yonish uning beshdan bir qismi ekanligini ko'rsatdi. XIX asrda olimlar yonish bilan birga jismoniy va kimyoviy jarayonlarni o'rganishdi. Bunday ishning ehtiyojlari asosan minalarda yong'inlar va portlashlar natijasida yuzaga keldi.
Ammo yigirmanchi asrning oxirgi choragida yonayotgan asosiy kimyoviy reaktsiyalar aniqlandi va bugungi kunda kimyo sharoitida juda ko'p qora dog'lar qoldi. Ular ko'plab laboratoriyalarda eng zamonaviy usullar bilan o'rganilmoqda. Ushbu tadqiqotlar bir nechta maqsadlarga ega. Bir tomondan, HTP pechlari va ichki yonish dvigatellarining silindrlarida yonish jarayonlarini optimallashtirish kerak, portlashning oldini olish (portlash) da beninfin aralashmasi silindrini siqib chiqaradi. Boshqa tomondan, yonish jarayonida hosil bo'lgan zararli moddalarning miqdorini kamaytirish, shu bilan birga - yong'inni o'chirish uchun yanada samarali vositalarni izlash kerak.
Olovning ikki turi mavjud. Yoqilg'i va oksidlovchi vositasi (ko'pincha kislorod) majburiy bo'lishi mumkin yoki o'z-o'zidan o'z-o'zidan o'z-o'zidan alangada aralashtirish va alangada aralashtirish mumkin. Va oldindan aralashtirish mumkin - bunday aralashmalar havo yo'qligida yoqish yoki hatto portlashi mumkin, masalan, otashinlar uchun, masalan, chang, pirotexnika aralashmalari, raketa yoqilgan yoqilg'idir. Yuvish yonish zonasini havo bilan kirib, oksidlanayotgan moddada tuzilgan kislorodni va kislorod yordamida sodir bo'lishi mumkin. Ushbu moddalardan biri - Bertolet tuzi (kaliy chlakali kclo 3); Bu modda osonlikcha kislorod beradi. Kuchli oksidlovchi vosita - nitrat kislota HNO 3: Uning sof shaklida bu ko'plab organik moddalarni rad etadi. Nitratlar, nitrat kislota tuzlari (masalan, o'g'it shaklida - kaliy yoki ammiakli selitra) yonuvchan moddalar bilan aralashtirilgan bo'lsa, osongina yonadi. Yana bir kuchli oksidlant, nitroksid azoti - 4 - raketa yoqiladigan yoqaligi. Kislorod xlor kabi kuchli oksidlovchi moddalarni o'rnini bosadi, unda ko'p moddalar yonayotgan yoki florin. Sof ftor bu eng kuchli oksidlanishlardan biri bo'lib, uning reaktivida suv kuymoqda.
Zanjir reaktsiyalari
O'tgan asrning 20-yillari oxirida yonish va alanga tarqalish nazariyasining asoslari yotqizilgan. Ushbu tadqiqotlar natijasida filiallar zanjiri reaktsiyalari aniqlandi. Ushbu kashfiyot, ichki fizikochik Nikolay Nikolaevich Semenov va ingliz tili tadqiqotchisi Suril Xinchelvud 1956 yilda Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi. 1913 yilda ochilgan yanada sodda zanjir reaktsiyalari, nemis kimyogar fakeenshtteyn xlor bilan vodorod reaktsiyasidan o'rnakdir. Umumiy reaktsiya oddiy tenglama H 2 + CL 2 \u003d 2hcl bilan ifodalanadi. Aslida, u erkin radikallar - deb ataladigan molekulalarning juda faol bo'laklari ishtirok etish bilan birga keladi. Ultrabinafsha va spektrning ko'k joylarida yoki yuqori haroratda ko'k rangdagi yoki yuqori haroratda, xlor molekulasi o'zgarishlarni boshlaydigan atomlarga ajratiladi; Ushbu o'zgarishlarning har biri boshlang'ich reaktsiya deb ataladi:
Cl + H 2 → HCL + H,
H + c Cl → HCL + CL va boshqalar.
Har bir bosqichda (reaktsiya havolasi), bitta faol markazning yo'qolishi (vodorod yoki xlorning atomining yo'qolishi va bir vaqtning o'zida yangi faol markaz paydo bo'ladi, bu zanjirni davom ettiradi. Zanjirlar ikki faol zarralar topilganda singan, masalan Cl + Club → CL 2. Har bir zanjir juda tez tarqaladi, shuning uchun siz yuqori tezlikda "boshlang'ich" faol zarralarni yaratsangiz, reaktsiya shu qadar tez ketadi, bu esa portlashga olib kelishi mumkin.
N. Semenov va Xinchelvud fosfor va vodorod bug 'bilan yonish reaktsiyasi har xil ekanligini aniqladilar: eng kichik uchqun yoki ochiq alanga xona haroratida ham portlashga olib kelishi mumkin. Ushbu reaktsiyalar tarqalgan zanjirlar: reaktsiya paytida faol zarralar "ko'paying", ya'ni bitta faol zarrachining yo'q bo'lib ketishi, ikki yoki uch ko'rinishi bilan. Masalan, vodorod va kislorod aralashmasida, agar tashqi ta'sirlar bo'lmasa, tashqi ta'sir ko'rsatadigan sabab bo'lsa, bunday jarayon tomonidan bunday sabab paydo bo'lishi:
H + o 2 → Oh + o,
O + H 2 → Oh + H.
Shunday qilib, ahamiyatsiz vaqt davomida bitta faol zarracha (ATOM H) uchta (vodorod atomi va ikkita gidroksil OH radikallar), ular allaqachon emas, balki uchta zanjirga aylantiriladi. Natijada, zanjirlar soni ko'chkiga o'xshash o'sayotgan bo'lib, u asosan vodorod va kislorod aralashmasining portlashiga olib keladi, chunki bu reaktsiyada ko'plab issiqlik energiyasi chiqariladi. Kislorod atomlari alangada va boshqa moddalarning yonishi bilan mavjud. Ularni agar siqilgan alanganing tepasida siqilgan havo oqimini yo'naltirsangiz, ularni topish mumkin. Bunday holda, ozonda ozonning xarakterli hidi topiladi - ular sovuq havo bilan bir alangalangan alangadan tayyorlangan kislorod molekulalariga "yopishadi".
Kislorod (yoki havo) aralashmasining portlashi ehtimoli - vodorod uglerod oksidi, metanik, atsetilen aralashmaning harorati, tarkibi va bosimi ta'siriga bog'liq. Shunday qilib, oshxonada maishiy gazning oqishi natijasida (u asosan metandan iborat). Uning havodagi tarkibi 5% dan oshadi, shunda aralashmalar olov yoki yoritgichlarning alangasidan va hatto yopishtirilgan kichik uchqunlardan. Yengil yonish paytida almashtirish. Zanjirlar filialga qaraganda tezroq buzilgan bo'lsa, portlash bo'lmaydi. Shuning uchun konchilar uchun xavfsizroq chiroq bor edi, ingliz kimyogari Xamphrey Devy 1816 yilda rivojlangan bo'lsa, olov kimyosi haqida hech narsa bilmaydi. Ushbu chiroqda ochiq yong'in tashqi muhitdan (portlovchi bo'lishi mumkin) tez-tez metall panjara panjara oldi. Metall sirtida faol zarralar samarali yo'q bo'lib, barqaror molekulalarga aylanib, tashqi muhitga kira olmaydi.
Tarmoqli zanjir reaktsiyalarining to'liq mexanizmi juda murakkab va yuzlab boshlang'ich reaktsiyalarni o'z ichiga olishi mumkin. Filiallangan zanjirda noorganik va organik birikmalarning ko'plab oksidlanish va yonish reaktsiyalarini o'z ichiga oladi. Bu, shuningdek, kimyoviy reaktsiyalardagi faol zarralar mavjud bo'lgan neytronlar ta'siri ostida og'ir elementlarning yodgorliklarini ajratish reaktsiyasi bo'ladi. Og'ir elementning yadrosiga kirib boradigan neytronlar uning yuqori energiya chiqarilishi bilan birga keladigan bo'linishiga olib keladi; Shu bilan birga, yangi neytronlar qo'shni yadrolarni chiqarishiga olib keladigan yadrodan chiqib ketmoqda. Kimyoviy va yadro filiallari - shunga o'xshash matematik modellar tomonidan tasvirlangan.
Nima boshlanadi
Yonishni yoqish uchun siz bir nechta shartlarni bajarishingiz kerak. Avvalo, yonuvchan moddaning harorati yonuvchanlik harorati deb ataladigan ma'lum chegara qiymatidan oshishi kerak. Ushbu harorat (233 ° C) Qog'oz yuqoriga (233 ° C) taniqli Rim Roman Roman Roman Roman Roman Roman Roman Roman Romanning "451 daraja" deb nomlanadi. Bu "yonuvchan harorat", yuqoridagi qattiq yoqilg'i yonuvchan juftliklar yoki gazsimon chiroqlar yoki ularning barqaror yonishlari uchun etarli miqdorda gazikali parchalanish mahsulotlarini aks ettiradi. Taxminan bir xil yallig'lanishning harorati va quruq qarag'ay yog'ochlari.
Olovli harorat yonuvchan moddaning va yonish sharoitlariga bog'liq. Shunday qilib, metan alangaidagi harorat 1900 ° C ga etib boradi va kislorod bilan yonayotganda - 2700 ° C. Tez kislorod vodorodida (2800 ° C) va atsetilen (3000 ° C) da yaqinroq olovni yanada ko'proq beriladi. Asetilenning yonishining alangasi deyarli deyarli har qanday metallni kesib tashlaydi. Eng yuqori harorat, taxminan 5000 ° C (Ginnesning rekordlari kitobida o'rnatildi), u kislitidda engil qaynashi o'rnatadi - u karbonat sarxi C 4 N 2 bor (bu modda dumini dumini o'rnatgan C \u003d c-cn). Va ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, uni ozon muhitiga birlashtirganda, harorat 5700 ° C ga yetishi mumkin. Agar bu suyuqlik havoga o't qo'ygan bo'lsa, u yashil-binafsha chegarasi bilan qizil dudlangan alanga yonadi. Boshqa tomondan, sovuq alanga ham ma'lum. Shunday qilib, masalan, ular fosfor juftliklarining past bosimi bilan yonadi. Nisbatan sovuq olov uglerod va engil uglevodorodlarning muayyan sharoitida oksidlanish natijasida olingan; Masalan, propan 260-20 ° C dan oshiq bosim va haroratning pasayishi sovuq alanga beradi.
Yigirmanchi asrning so'nggi choragida ko'plab yonuvchan moddalarning alangasida sodir bo'lgan jarayonlar mexanizmini aniqlay boshladi. Ushbu mexanizm juda murakkab. Boshlang'ich molekulalar odatda kislorodga javob berish uchun juda katta, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya mahsulotlariga aylanadi. Masalan, Oktanning yonishi benzinning tarkibiy qismlaridan biri, 2C 8 H 18o 2 \u003d 16O 2 \u003d 16 + 2 + 25o 2 \u003d O. Ammo okananing barcha 8 uglerod atomlari va 18 vodorod atomlari Molekula bir vaqtning o'zida 50 kislorod atomlari bilan ulana olmaydi. Buning uchun ko'plab kimyoviy aloqalarni sindirish va ko'plab yangilar. Yengil reaktsiya ko'p bosqichli bo'lib, har bir bosqichda ozgina miqdordagi kimyoviy obligatsiyalar va jarayon doimiy ravishda yuzaga keladigan boshlang'ich reaktsiyalarning juda ko'pchiligidan iborat bo'lib, ularning kombinatsiyasi ham alanga sifatida ifodalanadi. Boshlang'ich reaktsiyalarni birinchi navbatda o'rganish qiyin, chunki alangada reaktiv vosita zarralarining kontsentratsiyasi juda oz.
Olov ichida
Olovning turli qismlarini lazerlar yordamida optik his qilish, u erda mavjud bo'lgan faol zarralarning sifatini va miqdoriy tarkibi - yonadigan molekulalarning bo'laklarini ajratishga imkon berdi. Axir, hatto vodorod yonishi reaktsiyasini kislorod 2, h 2, o 3, soat 2, h 2 O 2, h 2 o, Faol tortilgan zarralar n, oh, u, lekin 2. Masalan, masalan, Kenne Beylning ingliz kimyogarini 1937 yilda yozgan: "Vodorod aralashmasi bilan kislorod bilan reaktsiyani tenglashtirish eng yangi kapital - bu eng yangi boshlanuvchilar kimyatni o'rganish uchun birinchi tenglama. Bu reaktsiya ularga juda sodda ko'rinadi. Ammo hatto professional kimyogarlar ham 1934 yilda Hinshelever va Uilyamson tomonidan nashr etilgan yuz sahifada "kislorod bilan reaktsiya" deb nomlangan bir kitobni ko'rib, biroz hayratlanarli. Buning mumkinki, 1948 yilda monografiya hajmi, A. B. Nalbandyan va V. V Vowodskiy "vodorodning mexanizmi" deb atashadi.
Zamonaviy tadqiqotlar usullari bizga bunday jarayonlarning individual bosqichlarini o'rganishga imkon berdi, turli xil haroratda turli xil haroratda turli xil faol molekulalar bilan reaktiv reaktsiyaga ega bo'ladi. Jarayonning individual bosqichlari mexanizmini bilish, siz gulchambar va butun jarayonni, ya'ni alangani taqlid qilishingiz mumkin. Bunday modellashtirishning murakkabligi nafaqat boshlang'ich kimyoviy reaktsiyalar majmuasini o'rganish, balki alangada zarrachalar, issiqlik uzatish va konvektsiya oqimlarini hisobga olish kerak (bu kostyum yonayotgan gulxanlarning qiziqarli o'yinlari).
Hamma narsadan olingan joyda
Zamonaviy sanoatning asosiy yoqilg'i eng oddiy, metandan, yoqilg'i moyidan iborat og'ir uglevodorodlar bilan tugaydigan uglevodorod hisoblanadi. Hatto eng oddiy uglevodorod - hatto eng oddiy uglevodorod - metanning yuz boshlang'ich reaktsiyalariga kiritilishi mumkin. Shu bilan birga, ularning hammasi ham etarlicha tafsilotlarda o'rganmagan. Yaqinda uglevodorodlar yonayotganda, masalan, ular kerosin bilan bog'liq, molekulalar yonayotgan zonaga etib borolmaydi, butun sonni qolgan. Hatto olovga yaqinlashganda ham, ular yuqori harorat tufayli parchalarga bo'linadi. Shu bilan birga, ikkita uglerod atomlarini o'z ichiga olgan guruhlar odatda molekulalardan, masalan 8 H 18 → C 2 H 5 + C 6 H 13. Teng bir nechta uglerod atomlari bo'lgan faol zarralar vodorod atomlarini yo'q qilish, ikki marta C \u003d C va uch skakol ulanishlar bilan biriktiriladi. Araamda bunday aralashmalar ilgari kimyogarlarga ma'lum bo'lmagan reaktsiyalarga kirish mumkinligi aniqlandi, chunki ular bormaydigan olovda, masalan, 2 H 2 + O → Ch 2 + C Co, Ch 2 + O 2 → CO 2 + N + N.
Vodorodning asta-sekin yo'qolishi uglerod aktsiyalarining ko'payishiga olib keladi, y 2 H 2 zarralari hosil bo'ladi, 2 soat 2 dan. Ko'k-ko'k alanga zonasi 2 va ch tarqalayotgan zarrachalar zonasida porlashi bilan bog'liq. Agar kislorod yonayotgan zonaga kirish cheklangan bo'lsa, bu zarralar oksidlanadi, ammo C 2 H + C 2 H 2 (c 4 H + C 2 H, C 2 H) + C 4 H 2 → C 6 2 + N va boshqalar.
Natijada deyarli uglerod atomlaridan deyarli faqat ekskursiya qilingan tovush zarralari hosil bo'ladi. Ularning diametri 10,1 mikrometrning diametri bo'lgan mayda to'plarning shakli bor, ularda taxminan millionga yaqin uglerod atomlari mavjud. Yuqori haroratdagi bunday zarralar yaxshi yorqin sariq olovni beradi. Shamning olovining yuqori qismida, bu zarralar yoqilgan, shuning uchun sham chekmaydi. Agar ushbu aerozol zarralarining keyingi yopishtirilishi yuzaga kelsa, u ko'proq tarozning katta zarralari hosil bo'ladi. Natijada, olov (masalan, kauchuk) qora tutunni beradi. Agar uglerodning ulushi vodorodga nisbatan dastlabki yoqilg'ida ko'tarilgan bo'lsa, bunday tutun ko'rinadi. Misol - bu turpentin - C 10 H 16 (C n 2n-4), Benzol C 6 H 6 (c n 2n-6), vodorodning noqulayligi - barchasi ular smoilni yoqishganda. Kohsovy va yorqin yorqin olovni havo yonib turgan atsetilen c 2 H 2 (c n 2n-2) beradi; Ushbu alangada konsetilen chiroqlarida velosipedlar va mashinalarda ushlab o'rnatilgan lampalarda o'rnatilgan. Aksincha: vodorodning yuqori tarkibiga ega uglevodorod - metane C 2 H 6, butan C 4 H 10) - deyarli a bilan etarli havolanish bilan kirish rangsiz olov. Past bosim ostida suyuqlik shaklida propan va butan aralashmasi, shuningdek, yo'l-yo'riqlar va sayyohlar tomonidan ishlatiladigan silindrlarda; Xuddi shu silindrlar gaz ishlaydigan avtomobillarda o'rnatilgan. Yaqinda yaqinda 60 uglerod atomlaridan iborat sferik molekulalar ko'pincha yostiqda mavjud. Ularga to'liq urildi va ushbu yangi uglerod shaklining topilishi 1996 yilda kimyo bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.
Vodorod taxminan 140 mj / kg (yuqori) yoki 120 mj / kg (pastki), bu uglevodorod yoqilg'isining yonishi uchun ma'lum bir issiqlikdan bir necha baravar yuqori (metan - taxminan 50 mj / kg).
Qattiqlash gaz atmosfera bosimi va 510 ° C haroratda o'z-o'zini taklif qilmoqda. Xona haroratida yonish manbalarida (Spark, ochiq alanga) uzoq vaqt davomida noma'lum gazni cheksiz saqlash mumkin, ammo portlashning boshlanishiga etarlicha portlashi mumkin 17 mikrodhulasning energiyasi bilan uchqun Vodorod saqlanadigan tomirlarning devorlariga kirib borishi, masalan, gaz tsilindrining metall devorlari orqali tarqalishi va biron bir hidga ega emasligini hisobga olgan holda, u bilan ishlash kerak juda ehtiyot bo'ling.
Qo'lga kiritmoq
Rasmda ko'rsatilganidek, tanqidiy bosim va harorat o'rtasidagi munosabatlar egri chiziq, rasmda ko'rsatilgandek z-shakllangan shaklga ega. Ushbu egri chiziqning pastki, o'rta va yuqori novdalari ateşing birinchi, ikkinchi va uchinchi chegarasiga ko'ra, deyiladi. Agar birinchi ikkita cheklovlar ko'rib chiqilsa, egri yarim orolning shakliga ega va an'anaviy ravishda bu ko'rsatkich yarimorolning yallig'lanishiga chaqiriladi.
Murakkab nazariya
60-yillarda amerikalik Uilyam Rolar (Uilyam Roase) yulli jigarrang tomonidan ushlab turadigan suvni "yangi shakl" ni ochdi, Bolgariyalik fizik Avstraliyaga hijrat qildi. "Jigarrang gaz", ya'ni suv elektrik apparatida olingan kislorod va vodorod aralashmasi radioaktiv chiqindilarni tozalash, yoqilg'i, dam olish mushaklari singari kuyish va urug'larni yoqish kabi. Keyinchalik, italiyalik fiziklar RujSero Sansilti (HHO GAF), ya'ni kimyoviy tarkibi shaklida suvning yangi shakli yangi suvning mavjudligi (HH × H - - O), qaerda "×" gipotetik ulanish va "-" - oddiy kovalent aloqasi. Nakroriy hakam jurnali jurnali jurnalida nashr etilgan "Santili" maqolasi Santili haqidagi ayblovlarni ayamadi, ammo ba'zi olimlar Santilli tomonidan qo'llab-quvvatlandi.
Qaydlar
- , dan. 85,196.
- , dan. 311.
- KNNOV A. A. Vodorod yonishi // yonish va alangalanishning kinetik mexanizmida noaniqliklar. - Elsevier, 2008 yil. 152, № 4. - 507-528. - DOI: 10.1016 / J.NuBOBSTFFFULAME.2007.10.024.
- Shimizu K., Hibi A., KOSHI M., Morii Y., Tsuboy N. Yuqori bosimli vodorod yonishi uchun yangilangan kinetik mexanizm // propulyatsiya va quvvat jurnali. - Amerika Aeronavtika va astronavtika instituti, 2011 yil. 27, № 2. - 383-395. - DOI: 10.2514 / 1.48553.
- Burke M. P., Xaos M., Ju Y., Quritgich F. L., Klippenshteyn S. J. Yuqori bosimli yonish uchun H 2 / O 2 kinetik modeli // kimyoviy kinetika bo'yicha xalqaro jurnal. - Wiley davriy nashrlari, 2012 yil. 44, № 7. - 444-474. - DOI: 10.1002 / Kin.20603.
- , dan. 35
- To'p, Filipp. Yadro chiqindilari yulduzni olishadi (Inglizcha) // Tabiat: Jurnal. - 2006. - ISSN 1744-7933. - DOI: 10.1038 / Yangiliklar060731-13.
- Rugero Mariya Santiliti. Yangi gazsimon va yonuvchan suvning yonishi // Xalqaro vodorod energiyasining xalqaro jurnali: Jurnal. - 2006. - VOL. 31, Yo'q. to'qqizta. 1113-1128-bet. - DOI: 10.1016 / JijyDene.2005.11.006.
- J. M. CHOO.
T \u003d 1,5 · 10 7 K. Har bir reaktsiya uchun energiya chiqaradi (reaktsiya energiyasi Q) beriladi.
Zanjirdagi birinchi reaktsiya ikki vodorod yadrosining Deuter, pozron va neytrino shakllanishi bilan o'zaro ta'siridir. Ushbu reaktsiya kuchsiz shovqin natijasida yuzaga keladi va butun PP zanjirining tezligini (T \u003d 5.800 yil) tezligini belgilaydi. Ikkinchi bosqichda, hosil bo'lgan Deuteronning vodorodli vodorod bilan o'zaro ta'siri natijasida u emissiya-foduce-ga olib keladigan 3 ta hosil bo'lishi mumkin. Keyin ikkita imkoniyatdan birini amalga oshirish mumkin. 69% ehtimoli bilan reaktsiya ro'y beradi:
ro'yxatdan o'tish uchun yuqori energiya neytrinolari oqimini berish. To'liq energiya (umumiy reaktsiya energiyasi), u 4 protonni izotopi 4,7 MEV - PPI zanjiri, PPI va 25,7 mev. Sintez davomida hosil bo'lgan pozitronlar yo'q qilinadi, barcha zanjirlar uchun energiya chiqarilishini 26,7 mln.
Yorliqda. 8 ta pp - tsikl reaktsiyalari va tegishli koeffitsientlar qiymatlari hisob-kitoblariga ko'ra noaniqlik va noaniqlik uchun koeffutsiyaning koeffitsienti qiymatlarini ko'rsatadi.
8-jadval.
PP-tsikl reaktsiyalarida I iJ koeffitsientining qiymatlarining qiymati
Qadriyatlar s ij, mev · MB |
|||
p + p → d + E + n |
|||
| 3 U + 3 → 4 u + 2p |
|||
3 u + 4 u → 7 |
|||
7 Be + P → 8 B + |
IJ-ning qadriyatlari va jadvalda ko'rsatilgan noaniqliklar yulduzlarga yadroviy reaktsiyalarni hisoblashning murakkabligi va bugungi kun erishgan aniqligi haqida tasavvurga ega bo'lishingizga imkon beradi.
Vodorod tsikli reaktsiyadan boshlanishi mumkin:
Quyoshdan katta bo'lgan yulduzlarda, HP - zanjir asosiy energiyaning asosiy manbai emas.
Ikkinchi avlod yulduzlarining mohiyati, vodorod va geliy, vodorod yonishi reaktsiyalari va geliyga, geliyga, geliy, geliy, geligen, uglerod, neon va boshqalarni o'z ichiga oladi. Ushbu elementlar vodorodni yoqish reaktsiyalarida katalizatorlarning rolini o'ynaydi.
Yulduzning markazidagi harorat 20 millionga yaqinlashganda, yulduzlarda yadro reaktsiyalari zanjiri boshlang'ich, uglerod yadroviy reaktsiyalar bir qator konvertatsiyalar va geliy vodoroddan hosil bo'ladi. Ushbu reaktsiyalar zanjiri deb ataladi CNO - tsikl.
