Термодинамические расчеты вероятности образования свободной сажи в составе синтезируемого цианамида кальция | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 сентября, печатный экземпляр отправим 2 октября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Физика

Опубликовано в Молодой учёный №49 (235) декабрь 2018 г.

Дата публикации: 11.12.2018

Статья просмотрена: 15 раз

Библиографическое описание:

Панжиев О. Х., Бегамов Ш. Т. Термодинамические расчеты вероятности образования свободной сажи в составе синтезируемого цианамида кальция // Молодой ученый. — 2018. — №49. — С. 8-10. — URL https://moluch.ru/archive/235/54720/ (дата обращения: 15.09.2019).



При получении цианамида кальция бескарбидным методом, образование в его составе свободного углерода или сажи имеет отрицательные последствия. Такой цианамид кальция в качестве дефолианта загрязняет хлопок — сырец сажей, что приводит к значительному усложнению процесса переработки хлопкового волокна, распространению сажи в окружающей среде и вредному влиянию на здоровье населения. Также усложняется производство из цианамида кальция свободного цианамида и других производных, т. к. необходимо дополнительно организовывать отделение фильтрации для очистки продуктов от сажи, что, в свою очередь, создает экологические проблемы.

В связи с вышеизложенным, изучение возможности образования свободного углерода, в составе цианамида кальция, имеет большое значение.

Поэтому нами были проведены термодинамические расчеты вероятности образования свободного углерода в процессе синтеза цианамида кальция воздействием на оксид кальция исходной газовой смесью диоксида углерода и аммиака. Мы исходили из того, что образование свободного углерода может протекать по следующей химической реакции:

2NH3 + CO2 = C + N2 +2H2O +H2 + Q

Термодинамические расчеты были выполнены для исходной газовой смеси со стехнометрическим соотношением в температурном интервале 873–13730К с шагом 1000К.

В соответствии с законом Гесса при постоянном давлении для вышеприведенной химической реакции в стандартных условиях вычислили значение теплового эффекта по уравнению:

ΔHо298=ΣΔHoпр — ΣΔHoис

В этой формуле ΣΔHoпр — алгебраическая сумма теплот продуктов, образующихся в результате химической реакции при стандартных условиях, кал/моль.

ΣΔHoис — алгебраическая сумма теплот образования исходных компонентов при стандартных условиях, кал/моль.

В результате проведенных расчетов, установлено, что ΔН0298=2257,2 кал/моль. Это доказывает эндотермичность исследуемой реакции при стандартных условиях.

Изменение энтропии (ΔS0298) вышеприведенной реакции оказалось равно 106,28 кил/моль* град. Следовательно, исследуемая реакция является обратимой.

Расчет изменения энергии Гиббса (ΔG0298) показал, что оно равно 29413,19 кал/моль. Полученный результат показывает о термодинамической вероятности реакции.

Однако, проведенные нами в стандартных условиях экспериментальные исследования не подтвердили данного вывода и в связи с этим было решено в последующих термодинамических расчетах изучать реакцию при высоких температурах.

Для этого, пользуясь уравнением Кирхгоффа, была выведена зависимость теплоемкости от температуры. На основании этой зависимости были произведены расчеты термодинамических параметров реакции в зависимости от температуры, результаты которых приведены в табл.1.

Таблица 1

Зависимость термодинамических параметров реакции образования свободного углерода от температуры

Т.к.

873

973

1073

1173

1273

1373

ΔНт0, кал/моль

25406

25979

26240

26313

26675

26573

ΔGт0 кал/моль

25962

23598

20624

17100

13050

8477

Из приведенных данных видно, что во всем изученном температурном интервале (873–13730К) тепловые эффекты реакции являются эндотермичными.

С увеличением температуры до 11730К тепловые эффекты реакции уменьшаются, а затем они несколько увеличиваются.

В дальнейших расчетах нами были определены значения изменения энергии Гиббса. Полученные данные показывают, что абсолютные значения изменения энергии Гиббса с повышением температуры уменьшаются.

Из этого следует, что исследуемая реакция с термодинамической точки зрения является невозможной, т. е. свободного углерода не образуется.

При вышеприведенных температурах были проведены эксперименты по получению цианамида кальция воздействием газовой смеси диоксида углерода и аммиака на оксид кальция. Синтезированный продукт был белого цвета, что подтвердило отсутствие свободного углерода.

Таким образом, термодинамическими расчетами и экспериментально доказано, что при синтезе цианамида кальция из аммиака, диоксида углерода и оксида кальция в температурном интервале 873–13730К свободного углерода не образуется.

Литература:

  1. Панжиев О. Х., Яқубов Ш. А. Синтез цианамида кальция на базе местного сырья и отходов промышленности. //Международная конференция «Отходы — 2000». часть II.- Уфа, 2000. -С. 128–129.
  2. Яқубов Ш. А., Панжиев О. Х. Кальций цианамиди хосил бўлиш реакциясини аммиак бўйича тартибини аниқлаш. //Ўзбекистон кимё журнали. — Тошкент, 2001. — № 1. — Б. 17–20.
Основные термины (генерируются автоматически): свободный углерод, исследуемая реакция, оксид кальция, алгебраическая сумма, температурный интервал, химическая реакция, тепловой эффект реакции, получение цианамида кальция, кал, цианамид кальция.


Похожие статьи

О возможности получения металлического кальция различными...

Исследована возможность получения металлического кальция различными термическими методами, а именно — методом диссоциации карбида кальция в вакууме, с помощью газовых восстановителей и металлотермическим восстановлением оксида кальция.

Влияние объемной скорости исходной газовой смеси на выход...

В статье приведены результаты изучения влияния объемной скорости исходной газовой смеси на выход цианамида кальция при различных температурах. Показано, что в исследованном интервале объемных скоростей и соотношений CO2:NH3 оптимальная температура синтеза...

О возможности комплексного использования доломитов...

В настоящее время оксиды магния и кальция применяются в различных отраслях промышленности: металлургической, строительной, химической, шинной, электротехнической, теплотехнической, пищевой, а также в медицине. Смесь оксидов магния и кальция в...

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа...

Автором статьи доказывается необходимость расчета тепловых эффектов реакции между вольфраматом железа, нитратом натрия и карбонатом натрия, для выявления возможности проведения высокотемпературного синтеза (СВС) и определение оптимальных соотношений...

Изучение влияния температуры на конверсию сульфата калия

Все действующие технологии по получению сульфата калия рассчитаны на использование безводного сульфата натрия в качестве сырья, и процесс конверсии проводился при 25 ºС. В этих технологиях приходилось извлечь получившуюся глауберовую (сульфат натрия.

Получение соединений магния и кальция из их нитратного...

Ранее нами было показано, что целестиновые руды Арикского месторождения Туркменистана состоят в основном из целестина – природного сульфата стронция (SrSO4) и доломита (CaCO3∙MgCO3).

Исследование процесса конверсии хлорида калия с нитратом...

Для экспериментов использовали хлорид калия Тюбегатанского месторождения и нитрат кальция, полученного из промышленных отходов азотно-туковых заводов [1 и 2]. Опыты по конверсии нитрата калия из хлорида калия и нитрата кальция проводили в лабораторной...

Технология получения ферратов, предусматривающая...

Приведен литературный обзор первых работ по получению ферратов. Показано, что ферраты могут быть получены тремя основными группами методов: высокотемпературным окислением, химическим окислением и электрохимическим окислением.

Формамидные координационные соединения ацетата кальция

Синтезированы формамидные координационные соединения ацетата цинка. Установлены состав, индивидуальность, способы координации ацетатных фрагментов и молекул формамида, нитрокарбамида, никотинамида и изучено термическое поведение полученных комплексов.

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Реакция сильно экзотермическая, проводится в газовой фазе на катализаторе, которым

При пуске охладитель предварительно подогревается во избежание излишних температурных

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа при обработке нитратом...

Похожие статьи

О возможности получения металлического кальция различными...

Исследована возможность получения металлического кальция различными термическими методами, а именно — методом диссоциации карбида кальция в вакууме, с помощью газовых восстановителей и металлотермическим восстановлением оксида кальция.

Влияние объемной скорости исходной газовой смеси на выход...

В статье приведены результаты изучения влияния объемной скорости исходной газовой смеси на выход цианамида кальция при различных температурах. Показано, что в исследованном интервале объемных скоростей и соотношений CO2:NH3 оптимальная температура синтеза...

О возможности комплексного использования доломитов...

В настоящее время оксиды магния и кальция применяются в различных отраслях промышленности: металлургической, строительной, химической, шинной, электротехнической, теплотехнической, пищевой, а также в медицине. Смесь оксидов магния и кальция в...

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа...

Автором статьи доказывается необходимость расчета тепловых эффектов реакции между вольфраматом железа, нитратом натрия и карбонатом натрия, для выявления возможности проведения высокотемпературного синтеза (СВС) и определение оптимальных соотношений...

Изучение влияния температуры на конверсию сульфата калия

Все действующие технологии по получению сульфата калия рассчитаны на использование безводного сульфата натрия в качестве сырья, и процесс конверсии проводился при 25 ºС. В этих технологиях приходилось извлечь получившуюся глауберовую (сульфат натрия.

Получение соединений магния и кальция из их нитратного...

Ранее нами было показано, что целестиновые руды Арикского месторождения Туркменистана состоят в основном из целестина – природного сульфата стронция (SrSO4) и доломита (CaCO3∙MgCO3).

Исследование процесса конверсии хлорида калия с нитратом...

Для экспериментов использовали хлорид калия Тюбегатанского месторождения и нитрат кальция, полученного из промышленных отходов азотно-туковых заводов [1 и 2]. Опыты по конверсии нитрата калия из хлорида калия и нитрата кальция проводили в лабораторной...

Технология получения ферратов, предусматривающая...

Приведен литературный обзор первых работ по получению ферратов. Показано, что ферраты могут быть получены тремя основными группами методов: высокотемпературным окислением, химическим окислением и электрохимическим окислением.

Формамидные координационные соединения ацетата кальция

Синтезированы формамидные координационные соединения ацетата цинка. Установлены состав, индивидуальность, способы координации ацетатных фрагментов и молекул формамида, нитрокарбамида, никотинамида и изучено термическое поведение полученных комплексов.

Усовершенствование процесса получения цианистого натрия

Реакция сильно экзотермическая, проводится в газовой фазе на катализаторе, которым

При пуске охладитель предварительно подогревается во избежание излишних температурных

Тепловые эффекты в реакциях окисления вольфрамата железа при обработке нитратом...

Задать вопрос