Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1 - Вест А.
ISBN 5-03-000056-9
Скачать (прямая ссылка):
Кварц, 4:2 120 1200 Рутил, 6 : 3
и2Мо04 Фепацит, 4:4:3 10 400 Шпинель, 6:4:4
ЫаА102 Упорядоченный 40 400 Упорядоченный ЫаС1
вюртцит 4:4:4 6:6:6
60
2. Препаративные методы
жидкость
другие примеры увеличения координационных чисел в структурах высокого давления приведены в табл. 2.4.
Использование высоких давлений позволяет также стабилизировать некоторые ионы в необычных степенях окисления, например Сг4+, Сгб+, Си3+, №3+ и Ре4+. Так, хром, обычно существующий в виде ионов Сг3+ и Сгв+ в окта-
и тетраэдрической координациях соответственно, при высоких давлениях образует различные фазы со структурой перовскита (РЬСг03, СаСгОз, БгСгОз, ВаСг03), в которых он имеет степень окисления 4+(Сг4+) и находится в октаэдри-ческом окружении.
Вероятно, наиболее важным промышленным применением химии высоких давлений является синтез алмаза из графита. Условия этого превращения определяются в соответствии с Р—Г-диаграммой углерода (рис. 2.19). Основной проблемой при осуществлении этих процессов является низкая скорость превращения, даже в тех случаях, когда давление и температура заведомо отвечают положению системы в поле фазы алмаза.
4000 Т, С
Рис. 2.19. Фазовая диаграмма углерода в координатах давление — температу-ра [5].
Упражнения
2.1. Объясните, почему реакции между твердыми телами в большинстве случаев проходят медленно. Каким образом можно увеличить-скорость таких реакций?
2.2. Считая, что вы не ограничены в выборе исходных реагентов, предложите твердофазные реакции и условия их проведения для получения следующих веществ; a) Na3P04 (4л>1500°С); б) NaA102 (/пл>1500 °С); в) Y3FesOi2 (ИЖГ, гранат с ферримагнитными свойствами, гл. 16); г) RbAg4I5 (твердый электролит, гл. 13); д) Ca3SiOs (цемент, гл. 19); е) Pb(Zr0|5Ti06)03 (сегнето-электрик ЦТС, гл. 15); ж) Y2Si303N4 (сиалоновая керамика, гл. 20).
2.3. Какие факторы следует учитывать при постановке кинетического исследования твердофазной реакции, например, между порошкообразными MgO и А120з, образующими шпинель MgAl204? Какие выводы можно сделать на основании результатов этого эксперимента?
2.4. Предложите путь получения соединения внедрения фтора в графит, (Детальное описание этого синтеза можно найти в журнале [New Scientist, 21, июль, 1983, р. 191].)
2.5. Основываясь на диаграмме состояния углерода (рис. 2.19), опишите условия, необходимые для синтеза алмазов.
2.6. Основываясь на данных, приведенных на рис. 2.12, объясните, как можно синтезировать Р-глииозем с 50%-ным замещением ионов Na+ на следующие ионы: a) Ag+; б) К+; в) Rb+? Как определить достигнутую степень ионного обмена?
2.7. Используя данные, приведенные на рис. 2.1,s, рассчитайте энергию активации взаимодействия NiO с А120з. Сравните ваш результат с приведенным в литературе.
2.8. В электропечах с нагревательными элементами из платины и ее сплавов после длительной эксплуатации часто наблюдаютя налеты из кристалли-
Литература
61
ков платины в более холодных местах печи. Чем это можно объяснить?
2.9. Каковы условия очистки металлов методом газотранспортных реакций?
2.10. Предполагая наличие всех необходимых реагентов и лабораторного оборудования, предложите способы получения следующих материалов: а) кремния высокой чистоты в виде монокристалла, имеющего форму стержня; б) монокристаллической пленки кремния толщиной 1 мкм; в) покрытия из бора на металлическом железе с последующим превращением его в поверхностный слой борида железа; г) Si02 в виде модификации стишовита; д) поликристаллического тиотитаната лития Lio,7Tio,73+TiQ,34+S2; е) монокристалла кварца больших размеров.
Литература
1. Barrer R. M., Hydrothermal Chemistry of Zeolites, Academic Press, 1982.
2. Boldyrev V. V., Bulens M., Delmon В., The Control of the Reactivity of Solids, Elsevier, 1979.
3. Break D. W., Zeolite Molecular Sieves, Structure, Chemistry and Use, Wiley, 1974.
4. Будников П. П., Гистлинг A. M. Реакции в смесях твердых веществ. — М.: Стройиздат, 1971.
5. Bundy F. M., J. Chem. Phys., 38, 631 (1963).
6. Gerand В., Nowogrocki G., Guenot J., Figtarz M., J. Solid State Chem., 29, 429 (1979).
7. Препаративные методы в химии твердого тела./Под ред. П. Хагенмюлле-ра. —М.: Мир, 1976.
8. Honig J M., Rao С. N. R., Preparation and Characterisation of Materials, Academic Press, 1981.
9. Kennedy G. C, Am. J. Sei., 248, 540 (1950).
10. Kinger y W. D., Bowen H. K., Uhlmann D. R., Introduction to Ceramics, Wiley, 1976.
11. Marchand R., Brohan L., Tournaux M., Materials Res. Bull., 15, 1129 (1980).
12. Mroczkowski S., Needs and opportunites in crystal growth, J. Chem. Ed., 57, 537 (1980).
13. Pettit F. S., Randklev Б. FL, Feiten E. /., J. Amer. Ceram. Soc, 49, 199 (1966).
14. Roy R., J. Amer. Ceramic Soc, 60, 350 (1977).
15. Schafer FI., Preparative solid state chemistry: the present position, Angew. Chem. Int'l Ed., 10, 43—50 (1971).
16. Schmalzried H., Solid State Reactions, Verlag Chemie, 1971.
17. Whipple, Wold A., J. Inorganic Nucl. Chem., 24, 23—27 (1962).
18. Wood A., The preparation and characterisation of materials, J. Chem. Ed., 57, 531 (1980).
