Поиск по сайту
Главная книга сайта Форнит: «Мировоззрение».
Другие книги: «Познай себя», «Основы адаптологии» и «Вне привычного».
Короткий адрес страницы: fornit.ru/2067
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://elementy.ru/news/430129.

Переходные металлы обладают скрытой способностью окисляться

Автор: Игорь Иванов
Американский химик Чарльз Кэмпбелл показал и теоретически обосновал, что переходные металлы способны окисляться в гораздо более мягких условиях, чем считалось ранее. Правда, такое окисление ограничивается лишь тонким слоем на поверхности металла, но оказывает существенное влияние на его каталитические свойства.
Переходные металлы — не особо активные элементы, и для окисления некоторых из них (меди, серебра, платины) требуется довольно высокая концентрация кислорода. Если же эта концентрация ниже определенного значения, то образование оксида оказывается невыгодным (то есть идет с затратой энергии), и металл преспокойно существует в чистом виде.
Кстати, это одна из причин, почему переходные металлы широко используются в качестве катализаторов, например в автомобилях для «дожигания» выхлопных газов. На поверхности пластины из такого металла активно происходят химические реакции, которые в выхлопном газе идут с трудом, но сам металл при этом не окисляется. (С различными аспектами катализа можно познакомиться в популярных статьях рубрики «Катализ» из Соросовского образовательного журнала.)
В последние годы, однако, появились подозрения, что даже при очень малой концентрации кислорода на самой поверхности такой пластины возникает тончайший слой окисла. И это при том, что из простейших термодинамических расчетов следует, что его образование энергетически невыгодно.
В принципе, ученые предполагали, что это должно быть связано с поверхностной энергией металла, но конкретных расчетов этого явления до сих пор никто не проводил. Этот пробел был восполнен в статье американского химика Чарльза Кэмпбелла (Ch. Campbell, Physical Review Letters, 96, 066106,14 February 2006), который дал теоретическое объяснение этого эффекта и подчеркнул его крайнюю важность для технических приложений, в частности для катализа.
Действительно, пишет Кэмпбелл, при низкой концентрации кислорода энергетически невыгодное окисление всей пластины не происходит. Однако тонкий слой окисла создать вполне возможно: энергия, требуемая для окисления металла, с лихвой компенсируется тем, что при этом устраняется энергетически невыгодная свободная поверхность металла. Конечно, при этом создаются две новые границы раздела (воздух—окисел и окисел—металл), но, согласно экспериментальным данным, они вовсе не столь энергоемки. Можно сказать, что поверхность свободного металла играет роль источника энергии для этого процесса.
Как показывают расчеты на примере серебра, в результате этого эффекта поверхностное окисление может начинаться при концентрации кислорода в тысячи раз (!) меньшей, чем считалось ранее. Но даже тончайшая пленка окисла толщиной в несколько молекул сможет сильно повлиять на способность пластины осаждать на себе молекулы газа, а значит, изменит и каталитические свойства образца. Конструкцию катализаторов, использующих такие «опасные» металлы, потребуется, очевидно, пересмотреть.
Автор резонно замечает, что описанный эффект вовсе не обязан ограничиваться оксидами, то есть соединением металла с кислородом. Те же самые аргументы в определенных ситуациях применимы и к тонким пленкам нитридов, гидридов и т. д. Удивительно, но ни одна из этих возможностей с нужной степенью подробности ранее не изучалась.
Стоит добавить, что это явление очень напоминает эффект поверхностного плавления. Например, обычный лед на самом деле начинает таять при температуре около –70°C, правда не целиком, а лишь в тонком приповерхностном слое. В целом же, оба эти явления прекрасно иллюстрируют тот факт, что термодинамические и химические превращения на поверхности тел могут сильно отличаться от привычных нам «трехмерных» законов.

Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей сайтов-участников    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Здоровье и счастливое долголетие
В статье кратко, но достаточно основательно обозначено то, от чего зависит здоровье и эффективная жизнь и то, как поддерживать этот оптимальный тонус физически и психически: Здоровье и счастливое долголетие.
09-02-2018г.

Понимание произвольности
Про абстрактную суть сознания, реализующего произвольность отвлечения от привычного. Попытаемся представить себе наглядно суть самоощущения своего Я: Понимание произвольности.
28-01-2018г.

Рекомендованные научно-популярные каналы на youtube
Рекомендованные каналы заключают просто гигантский потенциал популяризации с разных точек зрения: Рекомендованные научно-популярные каналы на youtube.
23-01-2018г.

Преступность и культура
О том, чем обусловлены этические границы допустимого и как возникают субкультуры, в которых эти границы значительно различаются: Преступность и культура.
17-01-2018г.

Обновление важных статей сайта
Обновлены статьи сайта: Эго и Базовое самоощущение.
10-01-2018г.

Как объяснить, что такое ложка?
Почему словари не дают верное представление, требуя личной интерпретации? Как сделать определение максимально понятным? Различие сведений и знаний. Метод определений, отражающий организацию субъективной адаптивности: Как объяснить, что такое ложка?
01-01-2018г.

Критерии полноты и верности теории
Об эффективности системного мышления: Критерии полноты и верности теории.
11-12-2017г.

Книга «Мировоззрение»
Обобщены мировоззренческие материалы сайта Форнит в виде электронной Достижения и недостатки при Путине.
03-11-2017г.

Системное мышление и формализация
В статье показано, что такое системная модель и почему не системное исследование дает бессмысленные результаты:
Системное мышление и формализация.
24-09-2017г.

Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:22
вчера:11
Всего:242293