Почему железо катализатор аммиака

[dmr]

Почему железо катализатор в получении аммиака ? !
Это скорее не вопрос,а мое предположение причин,что бы вы подтвердили или опровергли,правильность хода мысли!
Конечно,возможно,то что напишу ниже окажется фигней для вас,а может для вас просто очевидно,типа масло-масленное,но это же для вас,а не для меня!
Катализатор-это вещевство вступающее в промежуточные реакции,тем самым ускоряющее синтез?
НО,железо образует,гидриды,только при очень высоком давлении,а нитриды образует все же с аммиаком,а не с азотом,да и то термически нестойкие. Значит механизм другой
Железо способно к поверхностному растворению азота(поверхностное азотирование упрочнение),и водорода,причем растворимость газов в железе,прямо пропорционально,корню из парциального ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ.Причем ,растворение газов в металле,насколько я читал,происходит АТОМАРНО,а не молекулярно,а атомарный азот и водород,значительно более реакциоспособны,причем,внутри кристаллической решетки,атомы растворенных газов,куда как ПЛОТНО упакованы,чем в газовой сфере. Учитывая,все эти причем,видимо соединение водорода и азота,В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ железа,и происходит,легче и быстрее...

[avor]

Тут у вас сильное преувеличение относительно плотной упаковки, но это не главное. Главное что азот должен встретится с водородом внутри железа, а вот диффузия газов внутри металла весьма медленный процесс. Так что это будет похоже на ингибитор, а не на катализатор.

[Синистр]

Тут у вас сильное преувеличение относительно плотной упаковки, но это не главное. Главное что азот должен встретится с водородом внутри железа, а вот диффузия газов внутри металла весьма медленный процесс. Так что это будет похоже на ингибитор, а не на катализатор.

Легко проверить, какая стадия процесса является лимитирующей: если диффузия в твердом веществе, то, вероятно, описанный механизм верен. Наверняка этим вопросом кто-то когда-то задавался и подобные эксперименты проводил, надо только найти информацию.
Думаю, что внутренняя диффузия не имеет место по описанным в цитате причинам.

[stallker]

атомарный азот и водород,значительно более реакциоспособны

Зачем им глубоко залазить если можно соденятся на верхнем слое.

[dmr]

Тут у вас сильное преувеличение относительно плотной упаковки, но это не главное. Главное что азот должен встретится с водородом внутри железа, а вот диффузия газов внутри металла весьма медленный процесс. Так что это будет похоже на ингибитор, а не на катализатор.

Медленный скорее процесс насыщения,а процесс диффузии быстрый и постоянный(туда-сюда),Кроме того,зависимость скорости диффузии от давления,и дифффузия в атомарном(не молекулярном) виде.
Но по крайней мере,наверняка не механизм промежуточных реакций

[dmr]

Зачем им глубоко залазить если можно соденятся на верхнем слое.

Ну а я о чем?

Железо способно к поверхностному растворению азота(поверхностное азотирование упрочнение),и водорода

Учитывая,все эти причем,видимо соединение водорода и азота,в поверхности железа,и происходит,легче и быстрее...

[dmr]

Легко проверить, какая стадия процесса является лимитирующей: если диффузия в твердом веществе, то, вероятно, описанный механизм верен.

как проверить то?

Наверняка этим вопросом кто-то когда-то задавался и подобные эксперименты проводил, надо только найти информацию.

а Вы что имеете ввиду,что катализаторы,вообще методом тыка подбирают?
При всем уважении к экспериментальной химии,существуют же некоторая теоритическая подоплека-работа,при подборе катализаторов. Например,Эйвор писал,что в ОВР,катализатором,часто являются соли металлов,легко меняющие валентности.Это же логичное объяснение. И здесь должна быть логика!!!

Думаю, что внутренняя диффузия не имеет место по описанным в цитате причинам.

А я и писал о диффузии в поверхностном слое.Что используется например в технологиях поверхностного упрочнения(например режущего инструмента,или саморезов),азотирование,насыщение углем,итдПри этом речь идет об очень тонком слое

[avor]

скорость диффузии в металле, поверхностный там слой или не поверхностный, на несколько порядков меньше чем в жидкости, а про газ вообще помолчу. Реакция идет не в твердом растворе внутри катализатора, а на его поверхности на так называемых активных центрах. А подбор катализатора действительно почти полуэмпирическая вещь.

[dmr]

скорость диффузии в металле, поверхностный там слой или не поверхностный, на несколько порядков меньше чем в жидкости, а про газ вообще помолчу. Реакция идет не в твердом растворе внутри катализатора, а на его поверхности на так называемых активных центрах. А подбор катализатора действительно почти полуэмпирическая вещь.

а что такое активные центры,чем и в чем они активны,каков механизм поверхностного катализа?

[Гесс]

http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_831.html
http://www.ngpedia.ru/id153581p1.html
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/994.html

[dmr]

Спасибо Гесс!,Ваша способность находить нужные ссылки в нэте,достойна восхищения!!! Видимо Вы знаете как все это правильно называется,о чем я пишу "простым,кухонным"языком

http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_831.html
http://www.ngpedia.ru/id153581p1.html
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/994.html

Это цитата из первой ссылки,выделил фразу адсорбция...

реакция протекает обычно на пов-сти твердого кат. и обусловлена активацией молекул реагентов при взаимод. с пов-стью. Поэтому для осуществления гетерогенный катализ необходима адсорбция компонентов реакц. смеси из объемной фазы на пов-сти катализатора.

Возможно я не до конца понимаю разницу терминов адсорбция и диффузия,но по-моему,разница если и есть , то вокруг глубины диффузии,и адсорбции. Насколько большая разница в поверхностном слое,и на поверхности. Дальше идет речь об активации реагентов,я писал,что вычитал о том,что диффузия газа в металл,происходит в атомарной,а не молекулярной форме,налицо активация. ИЛИ НЕТ?

А вот цитата из второй ссылки

Более сложен механизм гетерогенного катализа. В этом случае существенную роль играет поглощение поверхностью к-атализатора реагирующих частиц. Процесс также протекает в несколько стадий. Последний процесс вызывает сближение молекул и повышение их химической активности, при этом под влиянием силового поля поверхностных атомов катализатора изменяется структура электронных оболочек молекул и, как следствие, понижается активационный барьер. В результате на катализаторе происходит реакция. Затем продукты взаимодействия покидают катализатор и, наконец, в результате диффузии переходят в объем

Смысл о том же

и вот из третьей ссылки,т.е понятия слова.адсорбция диффузия,не столь различны

Стадия гетерогенного катализа - Сложная гетерогенно-каталитич. р-ция протекает через последовательность стадий, традиционно считавшихся элементарными: подвод реагентов из объемной фазы к пов-сти катализатора (диффузия), адсорбция, хим. превращение на пов-сти (собственно катализ), десорбция продуктов, их отвод от пов-сти катализатора (диффузия)

[dmr]

Итак к чему,вообще эта тема,да и соседняя тоже?
Если все же,реакция происходит,в результате поверхностной диффузии,адсорбции атомов газов,тем самым активируя атомы к взаимодействию.
То, нельзя ли подобрать сплав,компоненты которого,лучше растворяют(адсорбируют,диффундируют),эти газы. И если внутри сплава,компоненты не потеряют своих свойств растворять газы,то возможно эти атомы газов там и встретятся.
Палладий очень хорошо растворяет водород,даже почти прозрачен для него,и в орг.синтезе частенько используется,для гидрирования,дегидрирования(палладиевая чернь)
Литий(магний,марганец,или их нитриды) очень не плохо вытаскивают азот
Серебро,очень неплохо растворяют кислород.
И в этих примерах скорость диффузий(адсорбций) выше,чем у железа,и не столь сильно зависят от давления(огромного в случае с железом)
И учитывая присутствие благородных металлов,возможно будет стоек к отравлениям.
Как считаете в этом напрвлении мысли,возможен результат?

[avor]

Вот тут
http://www.BiblioFond.ru/view.aspx?id=535520
Написано, что с 1901 по 1919 гг было испытано 4000 катализаторов для синтеза аммиака, правда там нет ссылки на то откуда эта информация, но за прошедшие годы поиски не ослабели я так полагаю.

По поводу, что такое активный центр и сорбция на поверхности. Почитайте что такое поверхность раздела фаз, поверхностная энергия и пверхностное натяжение. И там где вы цитируете текст со словами о диффузии идет речь о диффузии молекул газа в газовой фазе к поверхности и от поверхности твердого катализатора. Часто под поверхностным слоем понимают поверхность раздела фаз, но в этом случае он кардинально отличается от поверхностного слоя азотирования или там карбонизации стали.

[dmr]

Часто под поверхностным слоем понимают поверхность раздела фаз, но в этом случае он кардинально отличается от поверхностного слоя азотирования или там карбонизации стали.

Мэй би,Мэй би(о!я вспомнил английский! )
Вполне возможно,что между поверхностью раздела фаз,и слоем поверхностного азотирования,существует разница.
Но в любом случае,пресловутая поверхность раздела фаз,она же физически не в параллельном мире,она в поверхности твердого катализатора,и имеет некоторые физические размеры,в частности толщину

Толщина и состав поверхности раздела определяются конфигурацией, при которой свободная энтальпия наименьшая. На толщину и состав поверхности раздела большое влияние оказывают примеси, содержащиеся во взаимодействующих фазах, и температура. Примеси, понижающие коэффициент поверхностного натяжения, адсорбируются на границе раздела и, таким образом, увеличивают ее толщину. Если примесь повышает коэффициент поверхностного натяжения, то она будет удаляться с поверхности раздела. С повышением температуры толщина пограничного слоя увеличивается.

Хоть сайт и не прокатализаторы,но понятия используются,те же
Я просто в этой теме хотел предположить,что в поверхностном слое,атомы газов,могли бы быть более активны,по причинам приведенным мною в начале темы,и учитывая,что существуют материалы,лучше контактирующие с газовой сферой,то может есть смысл,подумать в этом направлении.
Но видимо я не сильно разобрался,в сути твердого катализа,или возможно я не смог донести до вас свою логику и направление мысли. Очевидно,что ваши мозги химика более склонны к эмпирике,а я более склонен,к некоторым поискам логики

И еще я думаю,то что пару лет назад,я читал много информации по азотированию,нитроцементации,итд,у меня нынеча,и крутятся мысли,вокруг азота,нитридов,и аммиака

[dmr]

а вот это из вики

В более узком смысле под адсорбцией часто понимают поглощение примеси из газа или жидкости твёрдым веществом (в случае газа и жидкости) или жидкостью (в случае газа) — адсорбентом. При этом, как и в общем случае адсорбции, происходит концентрирование примеси на границе раздела адсорбент-жидкость либо адсорбент-газ.

Так что по моему мы говорим,об одном и том же понятии,возможно о разной толщине границы раздела фаз...
Если внимательно перечитаете мой первый пост,и обратите внимание на все выделения,вдруг найдете логику

[avor]

Нет о разных. Потому что вы не понимаете главного, что поверхность раздела фаз увеличивает энергию гибса и почему это так. Опять же цитата про изменение толщины раздела при адсорбции. Там речь идет об увеличении его толщины со стороны жидкой или или газовой фазы, а не со стороны твердой.

--Так что по моему мы говорим,об одном и том же понятии,возможно о разной толщине границы раздела фаз...

Нет о разных. У вас проблема в неправильном философском подходе к исследованию. У вас есть некая идея и вы вместо того что бы разобраться в том, что люди наделали в этой области до вас и потом попытаться с точки зрения установленных фактов и доказанных теорий подвергнуть свою идею критике и испытанию( а может и модификации или созданию новой гипотезы) пытаетесь притянуть к вашей идее факты, не до конца поняв их и не разобравшись, что означают термины и понятия, с которыми вы сталкиваетесь.

--Если внимательно перечитаете мой первый пост,и обратите внимание на все выделения,вдруг найдете логику.

Гыыы!!! Там все логично, но. Если исходное утверждение ложно, то все выводы нужно менять на противоположные.

Речь об исходных положениях.
--Катализатор-это вещевство вступающее в промежуточные реакции,тем самым ускоряющее синтез?

это практически определение. Но в приложении к твердофазному катализу оно приобретает очень другой смысл(о котором вы, когда писали понятия не имели, а теперь имеете, но искаженные) Далее идут рассуждения скажем так слабо обоснованные, но допустимые. Но вот по отношению к твердофазному катализу полностью не приложимые, но вывод правильный "механизм другой" минус на минус - плюс.

Далее идут рассуждения о растворение газов в металлах вполне справедливые. А дальше идет смешение понятий. Да взаимодействие растворенных газов внутри металла возможно и возможно химические потенциалы становятся более выгодными, но вот создать высокие действующие концентрации высокую скорость диффузии газов внутри металла не реально и это хорошо изученные факты. Так что вывод об существовании внутри металла особого слоя для газов не верный, потому что посыл не верный.

Однако возможно гораздо более простое рассуждение.
Первый посыл. Известно что железо хороший катализатор в реакции синтеза аммиака. В условиях реакции железо является гетерогеным твердым катализатором с развитой поверхностью. Само по себе железо мало активно в реакциях с компонентами реакционной смеси. Но мы знаем что поверхность раздела фаз обладает особым физико-химическим статусом. Поэтом у можно сделать вывод что поверхность железа обладает свойствами, при которых реакция имеет меньшую энергию активации. Те реакция идет на поверхности. При этом диффузия внутри адсорбированного слоя не обязательна, молекулы для образования активированного переходного комплекса, находятся тут же в газовой фазе и легко доступны.

[dmr]

Со всеми словами пока вынужден согласиться,кроме этих

У вас есть некая идея и вы вместо того что бы разобраться в том, что люди наделали в этой области до вас и потом попытаться с точки зрения установленных фактов и доказанных теорий подвергнуть свою идею критике и испытанию( а может и модификации или созданию новой гипотезы) пытаетесь притянуть к вашей идее факты, не до конца поняв их и не разобравшись, что означают термины и понятия, с которыми вы сталкиваетесь.

То есть да есть некоторая идея,гипотеза,но я по мере сил внимательно изучаю

что люди наделали в этой области до вас

И если возникают определенные модификации гипотезы,или вопросы,выношуу это на Ваш строгий суд.
НО У ВАС, ГОСПОДИН СУДЬЯ,ПРИГОВОР СТАБИЛЬНО УЖАСЕН

А В ЛУЧШЕМ СЛУЧАЕ

[dmr]

Ну и с этим тоже не могу согласиться

но вот создать высокие действующие концентрации высокую скорость диффузии газов внутри металла не реально и это хорошо изученные факты.

вот здесь http://www.proserebro.com/svojstva-serebra

Растворимость кислорода в серебре максимальна при +400...450°C (когда 1 объем серебра поглощает до 5 объемов кислорода). Рекомендуется избегать охлаждения серебра, насыщенного кислородом, поскольку выделение этого газа из охлаждаемого серебра может сопровождаться взрывом

и концентрация и вроде скорость диффузии,

Наилучшим металлом для хранения водорода является палладий (Pd). В одном объеме палладия может быть «упаковано» почти 850 объемов водорода

тоже насчет концентрации
НО НАСЧЕТ ЖЕЛЕЗА СОГЛАСЕН!

[avor]

Ищите ищите, чем больше вы ищите про растворимость газов в металлах, тем дальше вы от цели.

[stallker]

Ключевое солово поверхность и ее площадь, много активных центров.
Каталичаторы часто порошковые применяют для увеличения площади.