ВХОД
 
 
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    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Эссе «Одушевление»
Литературная демонстрация общей структуры самоощущения для всех живых существ, обладающих механизмами субъективных абстракций: Эссе «Одушевление».
20-03-2022г.

Суть самоощущения
Просто и ясно показывается сущность явления самоощущения: Суть самоощущения.
23-02-2022г.

Комментарии к статье К.В.Анохина: «Когнитом: в поисках фундаментальной нейронаучной теории сознания»
Комментарии к статье К.В.Анохина: «Когнитом: в поисках фундаментальной нейронаучной теории сознания».
10-02-2022г.

Комментарии к книге Дэвид Иглмен Мозг: «Ваша личная история»
Комментарии к книге Дэвид Иглмен Мозг: «Ваша личная история».
02-02-2022г.

Реализация моделей живых существ
Итоги программной реализации систем индивидуальной адаптивности на основе жизненный параметров: Реализация моделей живых существ.
11-12-2021г.

Анонс религии «Наука»
Анонс религии «Наука»: Вера в науку.
31-10-2021г.

Критические периоды развития у человека и вундеркинды
Делаются определённые обобщения, коррелирующие с моделью представлений об организации механизмов психики МВАП: Критические периоды развития у человека и вундеркинды.
13-12-2020г.

Обобщение материалов исследований сетчатки глаза
Сетчатка: Обобщение материалов исследований сетчатки глаза.
07-11-2020г.

Проблемы академической науки
Безынициативность в отсутствие личного интереса, план по валу статей, все большая коммерческая составляющая и многое другое: Проблемы академической науки.
11-10-2020г.

Ориентировочный рефлекс
Обобщение фактических данных исследований по функции и механизмам ориентировочного рефлекса – границы между рефлексами и сознанием: Ориентировочный рефлекс.
20-09-2020г.

Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:00
вчера:00
Всего:383448