4. Влияние температуры на скорость химических реакций
Из качественных соображений понятно, что скорость реакций должна увеличиваться с ростом температуры, т.к. при этом возрастает энергия сталкивающихся частиц и повышается вероятность того, что при столкновении произойдет химическое превращение. Для количественного описания температурных эффектов в химической кинетике используют два основных соотношения - правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса.
Правило Вант-Гоффа заключается в том, что при нагревании на 10 оС скорость большинства химических реакций увеличивается в 2div.gif (55 bytes) 4 раза. Математически это означает, что скорость реакции зависит от температуры степенным образом:
, (4.1)
где gamma.lc.gif (54 bytes) - температурный коэффициент скорости (gamma.lc.gif (54 bytes) = 2div.gif (55 bytes)4). Правило Вант-Гоффа является весьма грубым и применимо только в очень ограниченном интервале температур.
Гораздо более точным является уравнение Аррениуса, описывающее температурную зависимость константы скорости:
, (4.2)
где R - универсальная газовая постоянная; A - предэкспоненциальный множитель, который не зависит от температуры, а определяется только видом реакции; EA - энергия активации, которую можно охарактеризовать как некоторую пороговую энергию: грубо говоря, если энергия сталкивающихся частиц меньше EA, то при столкновении реакция не произойдет, если энергия превышает EA, реакция произойдет. Энергия активации не зависит от температуры.
Ангидритовый цемент — это высокообжиговое воздушное вядущее, состоящее преимущественно из безводного сульфата кальция. Его получают обжигом природного двуводного гипса в шахтных или вращающихся печах при температуре 600-700 °С. Продукт обжига измельчают совместно с добавками - катализаторами твердения.
В качестве активаторов применяют растворимые сульфаты некоторых металлов (NaSО4, NaHSО4, K2SO4, FeSО4 и др) в количестве 0,5-1,0 %, а также известь, обожженный доломит и другие добавки, содержащие свободный оксид кальция в количестве 2—5 %.
Ангидритовый цемент можно изготавливать также из природного ангидрита, который без предварительного обжига измельчается с добавками-катализаторами. Для улучшения природный ангидрит сушат при температуре 170-180 °С.
Ангидритовый цемент - это медленнотвердеющее вяжущее вещество со сроками схватывания от 30 мин до 24 ч. Тонкость его характеризуется остатком на сите № 008 - не более 15 %. Водопотребность составляет 30-35 % от массы вяжущего.
Строительными нормами и правилами ангидритовый цемент разделяют на марки 50, 100, 150 и 200. Марку вяжущего устанавливают по результатам испытаний образцов-кубиков, изготовленных из раствора состава 1 : 3 (по массе с песком), в семисуточном возрасте. При насыщении водой прочность его понижается, но при последующем высыхании вновь восстанавливается. Строительные растворы из ангидритового цемента выдерживают более 15 циклов замораживания и оттаивания без видимых признаков разрушения.
Ангидритовый цемент применяют для устройства бесшовных полов и подготовки под линолеум, для штукатурных и кладочных растворов, легких бетонов, а также для получения искусственного мрамора.
Эстрихгипс получают путем обжига природного двуводного гипса или природного ангидрита при температуре не ниже 900 °С с последующим обожженного продукта. Для получения эстрихгипса более высокого качества обжиг ведут, как правило, при температурах 1 200-1 300 °С. При обжиге указанных сырьевых материалов выше 900 °С сернокислый кальций начинает частично разлагаться, выделяя оксид кальция, который действует как каталитическая добавка подобно ангидритовому цементу.
Чем выше содержание оксида кальция в эстрихгипсе, тем выше его прочность при твердении. По данным, приведенным В. В. Киндом, содержание СаО составляет 2,9—3,1 % в эстрихгипсе, обожженном при температуре соответственно 1 180-1 300 °С. Твердение эстрихгипса объясняется, с одной стороны, переходом СаО в гидроксид с последующим образованием СаСО3, а с другой - гидратацией безводного гипса в двуводный, как у ангидритового цемента. Указанный гипс отличается от строительного гипса:
- низкой водопотребностью, 30-35 %;
- медленным схватыванием. Начало не ранее 2 ч, конец через 6-8 ч. Начавшее схватываться тесто представляет рыхлую массу и в отличие от строительного гипса, хотя и незначительно, но уменьшается в объеме;
- прочностью. Твердение эстрихгипса также происходит медленно, но с течением времени он достигает прочности при сжатии в 28-суточном возрасте 34,5 МПа; - более высокой водоустойчивостью и кислотоупорностью; - небольшой истираемостью.
Благодаря своим свойствам эстрихгипс используется для кладочных и штукатурных растворов, устройства мозаичных полов, выработки изделий из искусственного мрамора и др.
1)Оксид железа: νFe2O3 = mFe2O3 / МFe2O3 = 10 / 160 ≈ 0,0625 моль. Монооксид углерода: νСО / νFe2O3 = 3 / 1 и νСО = 3 * νFe2O3 = 3 * 0,0625 = 0,1875 моль.
2) Необходимый объем монооксида углерода: VСО = νСО * Vm = 0,1875 * 22,4 = 4,2 л.
Объяснение: