Реакция химического переноса - Chemical transport reaction

Кристаллы золота, выращенные химическим транспортом с использованием хлора в качестве агента переноса.
Принципиальная схема процесса вариатора. Точка А - это реакция между исходными материалами и транспортным агентом с образованием летучих промежуточных продуктов. Эти промежуточные продукты затем могут свободно перемещаться по внутренней части трубки посредством диффузии или конвекции (точка B), и когда они достигают точки C, некоторые из газообразных частиц вступают в реакцию с образованием твердых продуктов.

В химии , А химическая реакция , транспорт описывает способ очистки и кристаллизации из не- летучих твердых веществ . Этот процесс также отвечает за определенные аспекты роста минералов из вулканов . Этот метод отличается от химического осаждения из паровой фазы , которое обычно влечет за собой разложение молекулярных предшественников (например, SiH 4 → Si + 2 H 2 ) и дает конформные покрытия. Метод, который популяризировал Харальд Шефер , предполагает обратимое превращение нелетучих элементов и химических соединений в летучие производные. Летучие производные мигрируют по герметичному реактору, обычно по герметичной и вакуумированной стеклянной трубке, нагретой в трубчатой ​​печи . Поскольку трубка находится под температурным градиентом, летучая производная превращается в исходное твердое вещество, а транспортный агент высвобождается на конце, противоположном тому, к которому оно образовалось (см. Следующий раздел). Таким образом, транспортный агент является каталитическим . Этот метод требует, чтобы два конца трубки (которая содержит образец для кристаллизации) поддерживались при разных температурах. Для этого используются так называемые двухзонные трубчатые печи. Этот метод основан на процессе Ван Аркеля де Бура, который использовался для очистки титана и ванадия и использует йод в качестве транспортного агента.

Кристаллы титана, выращенные с использованием процесса Ван Аркеля - де Бура с I 2 в качестве транспортного агента.

Случаи экзотермических и эндотермических реакций транспортирующего агента.

Транспортные реакции классифицируются в соответствии с термодинамикой реакции между твердым веществом и транспортным агентом. Когда реакция является экзотермической , то интересующее твердое вещество транспортируется от более холодного конца (который может быть довольно горячим) реактора к горячему концу, где константа равновесия менее благоприятна и кристаллы растут. Реакция диоксида молибдена с транспортирующим агентом иодом представляет собой экзотермический процесс, поэтому MoO 2 мигрирует из более холодного конца (700 ° C) в более горячий конец (900 ° C):

MoO 2 + I 2 ⇌ MoO 2 I 2 ΔH rxn <0 (экзотермический)

При использовании 10 миллиграммов йода на 4 грамма твердого вещества процесс занимает несколько дней.

В качестве альтернативы, когда реакция твердого вещества и переносящего агента является эндотермической, твердое вещество перемещается из горячей зоны в более холодную. Например:

Fe 2 O 3 + 6 HClFe 2 Cl 6 + 3 H 2 O ΔH rxn > 0 (эндотермический)

Образец оксида железа (III) выдерживают при 1000 ° C, а продукт выращивают при 750 ° C. HCl - транспортный агент. По сообщениям, кристаллы гематита наблюдаются в устьях вулканов из-за химических транспортных реакций, в результате которых вулканический хлористый водород улетучивает оксиды железа (III).

Галогенная лампа

Подобная реакция, как у MoO 2 , используется в галогенных лампах . Вольфрам испаряется из вольфрамовой нити и превращается со следами кислорода и йода в WO 2 I 2 , при высоких температурах около нити это соединение разлагается обратно на вольфрам, кислород и йод.

WO 2 + I 2 ⇌ WO 2 I 2 , ΔH rxn <0 (экзотермический)

Рекомендации