Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Февраля 2012 в 14:05, реферат
Целое столетие отделяет нас от первых опытов выдающегося русского физико-химика Н. Н. Бекетова, изучавшего реакцию взаимодействия водорода с растворами солей металлов при различных давлениях газа. На основании этих опытов Н. Н. Бекетов открыл и впервые сформулировал закон действующих масс.
В настоящее время высокие давления нашли широкое применение в различных химических и смежных с ними производствах (синтез аммиака, метилового спирта и мочевины, гидрогенизация угля и тяжелых нефтяных остатков, гидратация олефинов, многочисленные полимеризационные процессы, получение карбонилов некоторых металлов, гидротермальный синтез кварца и др.)-
Введение
1. Химические реакции при высоких давлениях
1.1. Поведение веществ в условиях высокого давления
1.2. Способы создания высокого давления
2. Синтез алмазов
Заключение
Список использованной лутературы
Динамические давления получают с помощью взрыва, искрового разряда, импульсного изменения магнитного поля и главным образом инерционных методов — торможения сжимаемым телом др. тела, летящего с большой скоростью.
При резком и значительном смещении поверхности тела, вызванном одним из этих способов, возникает ударная волна. Ударное сжатие сопровождается значительным разогревом вещества: температура поваренной соли и свинца, сжатых до 1000 кбар, составляет -Давление высокое 9∙103°C, а меди и вольфрама, соответственно, 1500 и 750°C. При неограниченном возрастании давления степень сжатия за фронтом ударной волны не превосходит некоторого предельного значения. Это обусловлено ростом давления в основном за счёт его «тепловой» составляющей. В изотермическом и изоэнтропийном процессах этого ограничения нет.
Путём динамического сжатия можно достигать давлений в несколько десятков раз большего, чем статическими методами. Однако время действия динамических давлений ограничивается тысячными долями сек., тогда как в случае статического давления его можно удерживать в течение часов и даже дней при заданном температурном режиме.
Статические давления получают механическими или тепловыми методами. В первых используют: а) Насосы и Компрессоры, которыми сжимаемое вещество (жидкость или газ) нагнетается в замкнутый объём или проточную систему; известны конструкции гидравлических компрессоров на давления до 16 кбар; б) аппараты, в которых масса сжимаемого вещества остаётся постоянной (или почти постоянной), а объём, занимаемый этой массой, уменьшается под действием внешних сил; аппараты этого типа позволяют получать максимальные (до Давление высокое 2∙103 кбар) статические давления, принцип их действия весьма прост: большая сила, создаваемая обычно гидравлическим прессом, сосредоточивается на малой площади, на которой и развивается высокое давление.
СИНТЕЗ АЛМАЗОВ
В настоящее время можно
считать наиболее вероятным, что
до 1953 г. ни одна из многочисленных попыток
получения искусственных
Причиной неудач подавляющего большинства исследований, упомянутых в цитированных обзорах, являлось проведение опытов по любому из этих направлений в условиях термодинамической устойчивости графита, а не алмаза. В связи с этим следует отметить, что до самого последнего времени, даже тогда, когда искусственные алмазы уже были получены, имелись существенные разногласия по вопросу о равновесных давлениях в системе графит — алмаз при высоких температурах. Причина этого заключалась в отсутствии данных, необходимых для расчета разности термодинамических потенциалов алмаза и графита при температурах выше 1200° К. В интервале 0—1000° К равновесное давление возрастает с повышением температуры приблизительно с 13000 до 32000 атм, но различные авторы по-разному проводили экстраполяцию разности теплоемкостей графита и алмаза в область более высоких температур.
Лишь в октябре 1959 г. американские авторы опубликовали кривую равновесия графит — алмаз в интервале температур 1500—2700°.
Перейдем теперь к рассмотрению
работ, проведенных в условиях, которые,
по-видимому, отвечали области термодинамической
устойчивости алмаза. Бриджмен не смог
осуществить превращения
Гунтер, Гезелле и Ребентига
безуспешно пытались осуществить превращение
графита в алмаз путем «
Слаусон сделал попытку получить
искусственные алмазы разложением
ацетиленида ртути при
В 1955 г. Бэнди, Холл, Стронг и
Венторф сообщили, что им удалось
получить алмазы из углеродсодержащего
вещества (или смеси веществ). Опыты
Стронга проводились при
Вскоре после этого стало известно, что шведские исследователи Лиандер, Лильеблад, Лундблад и Валлин еще в начале 1953 г. получили искусственные алмазы при давлениях 70 ООО—85 ООО атм и температуре около 3000° К.
Следует отметить, что искусственные алмазы по своей твердости не уступают природным и .вполне пригодны для использования в технике.
В 1959 году в уже цитированной статье были сообщены некоторые весьма интересные данные об исследованиях, приведших к успешному синтезу алмазов.
Авторам не удалось осуществить
полиморфное превращение
Хорошие результаты были получены
при кристаллизации углерода из его
растворов в расплавленных
В литературе неоднократно
обсуждался также вопрос о возможности
так называемого «метастабилы-
Синтез алмазов является не единственным примером, свидетельствующим о возможности получения в условиях высокого давления весьма интересных в практическом отношении веществ, которые не могут быть синтезированы при атмосферном давлении.
Венторф превратил аналог графита — гексагональный нитрид бора BN в дотоле неизвестную кубическую (алмазоподобную) модификацию. Полученные при давлении не ниже 62 000 атм и температуре не ниже 1350° кристаллики кубической формы с решеткой типа цинковой обманки («боразон») оказались по своей твердости примерно равными алмазу, но к тому же обладающими большей термической устойчивостью.
Коэс получил в результате 15-часового нагревания смеси метасиликата натрия и диаммонийфосфата при 35 ООО атм и 750° новую модификацию кварца с высоким удельным весом, устойчивую к действию фтористого водорода даже при повышенной температуре.
По мнению Холла, всякая система, не обладающая кубической или плотной гексагональной упаковкой, заслуживает изучения при более высоких давлениях и температурах с целью получения системы с большей плотностью.
В последних двух примерах
шла речь о получении новых
модификаций известных
Искусственные алмазы применяют
преимущественно для
Синтезирована особая разновидность черных алмазов, называемая карбонадо, которая тверже алмазов, встречающихся в природе. Карбонадо синтезирован методом порошковой металлургии – путем спекания обычного алмазного порошка при давлении 30–80 тыс. атм и температуре 1000° С. Карбонадо позволяет обрабатывать сами алмазы, из него изготавливаются сверхтвердые буровые коронки.
По своей структуре
алмаз отличается от графита более
плотной упаковкой атомов углерода
в кристалле. В 1985 г. была синтезирована
новая разновидность
Фуллероны имеют исключительно
высокую удельную емкость по водороду.
В результате реакции присоединения
водорода по ненасыщенным двойным связям
углерода при высоких давлениях
и температуре можно
Дальнейшие работы привели к созданию не только сферических молекул, но и эллипсоидальных, трубчатых и молекул других конфигураций. Из таких молекул можно создавать материалы невиданной прочности, элементы компьютеров XXI в., получать сита, способные разделять отдельные атомы по размерам.
Несмотря на рост производства искусственных алмазов и их широкое применение, обычные твердые материалы в виде различных карбидов металлов не утратили своей практической значимости. Хотя карбиды металлов менее тверды, чем алмазы, зато они более термостойки.
Сравнительно недавно из нитрида бора синтезирован материал, который тверже алмаза. При давлении 100 000 атм и температуре 2000° С нитрид бора превращается в боразон – материал, пригодный для сверления и шлифования деталей из чрезвычайно твердых материалов при очень высоких температурах.
К настоящему времени налажено промышленное производство не только искусственных алмазов, но и других драгоценных камней: корунда, изумруда и др.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ