Մետաղների հիդրիդները և դրանց հատկությունները. Երկաթի հիդրիդ Նիկել-մետաղական հիդրիդ բնորոշ մարտկոցներ

Ջրածին-մետաղ համակարգերը հաճախ նախատիպեր են մի շարք հիմնարար ֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրության մեջ: Էլեկտրոնային հատկությունների ծայրահեղ պարզությունը և ջրածնի ատոմների ցածր զանգվածը հնարավորություն են տալիս վերլուծել երեւույթները մանրադիտակային մակարդակով։ Դիտարկվում են հետևյալ առաջադրանքները.

• Էլեկտրոնների խտության վերակառուցում պրոտոնի մոտ ջրածնի ցածր կոնցենտրացիաներով համաձուլվածքում, ներառյալ ուժեղ էլեկտրոն-իոն փոխազդեցությունը
• Մետաղական մատրիցայում անուղղակի փոխազդեցության որոշում «էլեկտրոնային հեղուկի» խանգարման և բյուրեղային ցանցի դեֆորմացիայի միջոցով:
• Ջրածնի բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում առաջանում է ոչ ստոյխիոմետրիկ կազմով համաձուլվածքներում մետաղական վիճակի առաջացման խնդիր։

Ջրածին - մետաղական համաձուլվածքներ

Մետաղական մատրիցայի միջանցքներում տեղայնացված ջրածինը մի փոքր աղավաղում է բյուրեղյա վանդակը: Վիճակագրական ֆիզիկայի տեսանկյունից իրականացվում է փոխազդող «ցանցային գազի» մոդել։ Առանձնակի հետաքրքրություն է ներկայացնում ֆազային անցման կետերի մոտ թերմոդինամիկական և կինետիկ հատկությունների ուսումնասիրությունը։ Ցածր ջերմաստիճաններում ձևավորվում է զրոյական կետային տատանումների մեծ էներգիայով և մեծ տեղաշարժի ամպլիտուդի քվանտային ենթահամակարգ։ Սա հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել քվանտային ազդեցությունները փուլային փոխակերպումների ժամանակ։ Մետաղում ջրածնի ատոմների բարձր շարժունակությունը հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել դիֆուզիոն գործընթացները։ Հետազոտության մեկ այլ ոլորտ է ջրածնի մետաղների հետ փոխազդեցության մակերեսային երևույթների ֆիզիկան և ֆիզիկական քիմիան՝ ջրածնի մոլեկուլի տարրալուծումը և մակերևույթի վրա ատոմային ջրածնի կլանումը: Առանձնահատուկ հետաքրքրություն է ներկայացնում այն ​​դեպքը, երբ ջրածնի սկզբնական վիճակը ատոմային է, իսկ վերջնական վիճակը՝ մոլեկուլային։ Սա կարևոր է մետաղ-ջրածնային մետակայուն համակարգեր ստեղծելիս:

Ջրածնային-մետաղական համակարգերի կիրառում

• Ջրածնի մաքրում և ջրածնի զտիչներ
• Մետաղների հիդրիդների օգտագործումը միջուկային ռեակտորներում որպես մոդերատորներ, ռեֆլեկտորներ և այլն:
• Իզոտոպային տարանջատում
• Ֆյուզիոն ռեակտորներ - լիթիումից տրիտիումի արդյունահանում
• Սարքեր ջրի տարանջատման համար
• Էլեկտրոդներ վառելիքի բջիջների և մարտկոցների համար
• Մետաղական հիդրիդների վրա հիմնված ավտոմոբիլային շարժիչների ջրածնի պահեստավորում
• Ջերմային պոմպեր, որոնք հիմնված են մետաղական հիդրիդների վրա, ներառյալ օդորակիչներ մեքենաների և տների համար
• ՋԷԿ-երի էներգիայի փոխարկիչներ

Միջմետաղական մետաղների հիդրիդներ

Արդյունաբերության մեջ լայնորեն կիրառվում են միջմետաղական միացությունների հիդրիդները։ Վերալիցքավորվող մարտկոցների և կուտակիչների մեծ մասը, օրինակ՝ բջջային հեռախոսների, շարժական համակարգիչների (նոութբուքերի), ֆոտո և տեսախցիկների համար, պարունակում է մետաղական հիդրիդ էլեկտրոդ: Նման մարտկոցները էկոլոգիապես մաքուր են, քանի որ դրանք կադմիում չեն պարունակում:

Տիպիկ նիկել մետաղական հիդրիդային մարտկոցներ

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ.

Տեսեք, թե ինչ են «մետաղների հիդրիդները» այլ բառարաններում.

Ջրածնի միացությունները մետաղների և ոչ մետաղների հետ, որոնք ունեն ավելի քիչ էլեկտրաբացասականություն, քան ջրածինը: Երբեմն ջրածնի հետ բոլոր տարրերի միացությունները համարվում են հիդրիդներ։ Դասակարգում Կախված ջրածնային կապի բնույթից՝ առանձնացնում են... ... Վիքիպեդիա

Ջրածնի միացությունները մետաղների կամ ոչ մետաղների հետ ավելի քիչ էլեկտրաբացասական են, քան ջրածինը: Երբեմն Գ.-ն հիշատակվում է որպես կոն. բոլոր քիմ. տարրեր ջրածնով. Կան պարզ կամ երկուական հիդրիդներ, բարդ (տես, օրինակ, Ալյումինի հիդրիդներ, Մետաղական բորոհիդրիդներ ... Քիմիական հանրագիտարան

Ջրածնի միացություններ այլ տարրերի հետ. Կախված ջրածնային կապի բնույթից՝ առանձնանում են ջրածնի երեք տեսակ՝ իոնային, մետաղական և կովալենտ։ Իոնային (աղանման) գազերը ներառում են ալկալային և հողալկալիական մետաղների գազերը։ Այս……

- (մետաղներ), ունեն մետաղական հատկություններ: Սուրբ դուք, մասնավորապես էլեկտրական. հաղորդունակությունը, որը պայմանավորված է մետաղական. քիմիայի բնույթը հաղորդակցություններ. Մ.-ին. ներառել կապ. մետաղներ միմյանց հետ, միջմետաղիդներ և շատ ուրիշներ։ միաբանություն մետաղներ (հիմնականում անցումային մետաղներ) ոչ մետաղներով... ... Քիմիական հանրագիտարան

Բորի հիդրիդներ, բորաններ, բոր-ջրածնային միացություններ։ Հայտնի է, որ B. պարունակում է 2-ից 20 բորի ատոմ յուրաքանչյուր մոլեկուլում։ Ամենապարզ B.՝ BH3-ը գոյություն չունի ազատ վիճակում, այն հայտնի է միայն ամինների, եթերների և այլնի հետ բարդույթների տեսքով։ Բնավորություն…… Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

Պարզ նյութեր, որոնք նորմալ պայմաններում ունեն բնորոշ հատկություններ՝ բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն, էլեկտրական հաղորդունակության բացասական ջերմաստիճանի գործակից, էլեկտրամագնիսական ալիքները լավ արտացոլելու ունակություն... ... Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

ԵՆԹԱԽՈՒՄԲ Վ.Ա. ՖՈՍՖՈՐ ԱԶՈՏԻ ԸՆՏԱՆԻՔ Հատկությունների փոփոխությունների միտումը ոչ մետաղից դեպի մետաղական, որը հայտնաբերվել է IIIA և IVA ենթախմբերում, նույնպես բնորոշ է այս ենթախմբին: Անցումը դեպի մետաղականություն (թեև լղոզված) սկսվում է մկնդեղից,... ... Collier's Encyclopedia

- (լատիներեն inter between և metal) (միջմետաղական միացություններ), քիմ. միաբանություն երկու կամ մի քանի մետաղներն իրար մեջ։ Դրանք պատկանում են մետաղական միացություններին, կամ մետալիդներին։ Փոխազդեցության արդյունքում ձևավորվում են Ի. բաղադրիչները միաձուլման ժամանակ, գոլորշու խտացում... Քիմիական հանրագիտարան

- (հունարեն մետալոնից սկզբնապես՝ իմ, իմ), in va, որոնք նորմալ պայմաններում ունեն բնորոշ, մետաղական, բարձր էլեկտրական հատկություններ։ հաղորդունակություն և ջերմահաղորդություն, բացասական: ջերմաստիճանի գործակիցը էլեկտրական հաղորդունակություն, կարողություն... Քիմիական հանրագիտարան

Մետաղ- (Մետաղ) Մետաղների, մետաղների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների սահմանում Մետաղների, մետաղների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների սահմանում, մետաղների կիրառում Բովանդակություն Բովանդակություն Սահմանում Տեղում բնության մեջ Հատկություններ Բնութագրական հատկություններ... ... Ներդրողների հանրագիտարան

Հատկանշական է, որ թորիումի հետ ջրածնի փոխազդեցության արդյունքը, համեմատած բոլոր մյուս մետաղների ջրածնի ածանցյալների հետ, պարունակում է ջրածնի ամենամեծ քանակությունը և բաղադրությամբ համապատասխանում է ThH 3,75 հարաբերակցությանը, այսինքն՝ մոտենում է բաղադրությանը համապատասխանող բաղադրությանը։ IV խմբի տարրերի առավելագույն վալենտություն: Ջրածին պարունակող թորիումի խտությունը գրեթե 30%-ով պակաս է մետաղի խտությունից, մինչդեռ տիտանի ենթախմբի այլ տարրերի դեպքում ջրածնի հետ փոխազդեցության ժամանակ խտության փոփոխությունը մոտավորապես 15% է։

Ածխածնի ենթախմբի տարրերի ամենապարզ հիդրիդները՝ ածխածին, սիլիցիում, գերմանիում, անագ, կապար, քառավալենտ են և համապատասխանում են MeH 4 ընդհանուր բանաձևին։ IV խմբի տարրերի հիդրիդների ջերմային կայունությունը աստիճանաբար նվազում է այդ տարրերի ատոմային քաշի և ատոմային շառավիղի մեծացման հետ:

Վանադիումի ենթախումբ Վ խմբեր . Ջրածնի փոխազդեցությունը վանադիումի, նիոբիումի և տանտալի հետ հիմնականում նման է։ Այս համակարգերում ճշգրիտ ստոյխիոմետրիկ բաղադրությամբ քիմիական միացություններ չեն հայտնաբերվել: Քանի որ ջրածնի կլանումը և կլանումը առաջացնում են մետաղական տանտալի կառուցվածքի անդառնալի փոփոխություններ, հնարավոր է, որ տանտալ-ջրածին համակարգում և, ըստ երևույթին, նիոբիում-ջրածին համակարգում հնարավոր լինի միջանկյալ տիպի քիմիական կապերի որոշակի համամասնություն:

Ազոտի, ֆոսֆորի, մկնդեղի, անտիմոնի և բիսմութի պարզ հիդրիդներն ունեն MeH3 ընդհանուր բանաձևը։ V խմբի տարրերի հիդրիդները պակաս կայուն են, քան IV և VI խմբերի տարրերը։ V խմբի տարրերից շատերը, բացի պարզ հիդրիդներից, ինչպիսին է NH 3-ը, նաև ջրածնի հետ ավելի բարդ միացություններ են կազմում։

Քրոմի ենթախմբի տարրերից VI խումբ - քրոմ, մոլիբդեն, վոլֆրամ և ուրան, ուսումնասիրվել է միայն ուրանի հիդրիդ UH 3: Այս միացության քիմիական կապը, հնարավոր է, բացատրվում է ջրածնային կամուրջների առկայությամբ, բայց ոչ կովալենտությամբ, որը համապատասխանում է UH 3-ի հատկություններին: Ուրանի հիդրիդի առաջացումը ուղեկցվում է ուրանի խտության կտրուկ (գրեթե 42%) նվազմամբ։ Խտության նվազեցման այս աստիճանը առավելագույնն է մետաղների ուսումնասիրված ջրածնային ածանցյալների մեջ և ըստ մեծության համապատասխանում է I խմբի ալկալի մետաղների հիդրիդների առաջացման ժամանակ դիտված խտության աճին։ Չկան հավաստի տեղեկություններ քրոմի, մոլիբդենի և վոլֆրամի հետ ջրածնի փոխազդեցությամբ ճշգրիտ ստոյխիոմետրիկ բաղադրության քիմիական միացությունների արտադրության մասին։

Այս խմբի տարրերի հիդրիդները կարելի է ստանալ ջրածնի հետ տարրերի անմիջական փոխազդեցությամբ։ H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te և H 2 Ro շարքերում հիդրիդների ջերմային կայունությունը արագորեն նվազում է:

Ջրածնի քիմիական փոխազդեցության վերաբերյալ տարրերի հետ VIII խումբ պարբերական աղյուսակ՝ երկաթ, նիկել և կոբալտ, գրականության մեջ կան հակասական տվյալներ։ Բնականաբար, կասկածներ են առաջանում այդ տարրերի հիդրիդների իրական գոյության վերաբերյալ։ Ջրածնի փոխազդեցությունը երկաթի, կոբալտի և նիկելի հետ բարձր ջերմաստիճաններում քիմիական գործընթաց չէ ընդհանուր ընդունված իմաստով: Սակայն դա դեռ չի ապացուցում այդ տարրերի հիդրիդների գոյության անհնարինությունը։

Շատ հետազոտողներ հայտնել են, որ ձեռք են բերել այնպիսի ապրանքներ, որոնք, իրենց կարծիքով, հիդրիդներ են: Այսպիսով, տեղեկություններ կան երկաթի հիդրիդների՝ FeH, FeH 2 և FeH 3 անուղղակի արտադրության մասին, որոնք կայուն են 150 ° C-ից ցածր ջերմաստիճանում, որից վեր քայքայվում են։ Զեկուցվել է նաև նիկելի և կոբալտի հիդրիդների արտադրության մասին: Ստացված արտադրանքը մուգ, նուրբ ցրված պիրոֆորային փոշիներ էին: Որոշ հեղինակների կարծիքով, այս տեսակի նյութերը, ըստ էության, ոչ թե հիդրիդներ են, այլ մանր ցրված վերականգնված մետաղներ, որոնք պարունակում են զգալի քանակությամբ ջրածին, որը ֆիզիկապես կլանված է մակերեսի վրա: Մյուսները կարծում են, որ ներծծված ջրածինը մետաղի մակերեսին ատոմային վիճակում է և քիմիական կապ է ստեղծում մետաղի ատոմների հետ։

Ջրածնի քիմիական փոխազդեցության վերաբերյալ շատ քիչ տվյալներ կան VIII խմբի այլ տարրերի հետ (բացառությամբ պալադիումի):

Աղյուսակում Աղյուսակ 5-ում ներկայացված են ջրածնի հետ փոխազդեցության ժամանակ մետաղների խտության փոփոխության վերաբերյալ առկա տվյալները:

Մինչ թիթեղների տեկտոնիկայի տեսությունը նշում էր իր «հաղթանակը»՝ միաժամանակ ստանալով թերություններ ընդերքի կառուցվածքի հետագա ուսումնասիրության ընթացքում և շարժվելով դեպի փլուզում, Երկրի ընդարձակման տեսությունը լուծեց նրա երկու հիմնական խնդիրները, և Միևնույն ժամանակ, գտնվել է նման ընդլայնման մեխանիզմի տարբերակը, որը միաժամանակ հեռացնում է բոլոր հարցերը առանցքում գտնվող «չափազանց» ճնշումների միջոցով:

Երկար փակուղուց դուրս գալու ելքը մոտ երեք տասնամյակ առաջ առաջարկեց խորհրդային գիտնական Վլադիմիր Լարինը (այժմ՝ երկրաբանական գիտությունների դոկտոր), ով, ինչպես հաճախ է պատահում, այս խնդրին մոտեցավ բոլորովին այլ տեսանկյունից։

Բրինձ. 69. Մետաղների և ջրածնի ատոմների դիագրամ

Նախ, մետաղի մեջ ջրածնի տարրալուծումը պարզապես այն մետաղի ատոմների հետ խառնելը չէ, այս դեպքում ջրածինը զիջում է իր էլեկտրոնը, որն ունի միայն մեկը, լուծույթի ընդհանուր գանձարանին և մնում է բացարձակապես «մերկ»: «պրոտոն. Իսկ պրոտոնի չափերը 100 հազար անգամ (!) փոքր են ցանկացած ատոմի չափերից, ինչը, ի վերջո (պրոտոնի լիցքի և զանգվածի հսկայական կոնցենտրացիայի հետ միասին) թույլ է տալիս նրան նույնիսկ խորը ներթափանցել այլ ատոմների էլեկտրոնային թաղանթ։ (մերկ պրոտոնի այս ունակությունն արդեն ապացուցված է փորձնականորեն):

Բայց ներթափանցելով մեկ այլ ատոմի ներսում՝ պրոտոնը, կարծես, մեծացնում է այս ատոմի միջուկի լիցքը՝ մեծացնելով դեպի էլեկտրոնների ձգողությունը և դրանով իսկ նվազեցնելով ատոմի չափը։ Հետևաբար, մետաղի մեջ ջրածնի լուծարումը, որքան էլ դա պարադոքսալ թվա, կարող է հանգեցնել ոչ թե նման լուծույթի թուլացման, այլ, ընդհակառակը, սկզբնական մետաղի խտացում. Նորմալ պայմաններում (այսինքն՝ նորմալ մթնոլորտային ճնշման և սենյակային ջերմաստիճանի դեպքում) այս ազդեցությունը աննշան է, բայց բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում՝ բավականին նշանակալի։

Այսպիսով, այն ենթադրությունը, որ Երկրի արտաքին հեղուկ միջուկը պարունակում է զգալի քանակությամբ ջրածին, առաջին հերթին, չի հակասում նրա քիմիական հատկություններին. երկրորդ, դա արդեն լուծում է հանքաքարի հանքավայրերի ջրածնի խորը պահեստավորման խնդիրը. և երրորդը, ինչն ավելի կարևոր է մեզ համար. թույլ է տալիս նյութի զգալի խտացում՝ առանց դրանում ճնշման նույնքան զգալի աճի.

«Մոսկվայի համալսարանում նրանք ստեղծեցին գլան, որը հիմնված էր... միջմետաղական միացության [լանթանի և նիկելի համաձուլվածքի] վրա: Բացեք ծորակը, և մեկ լիտր բալոնից հազար լիտր ջրածին է բաց թողնվում»։ (Մ. Կուրյաչայա, «Հիդրիդներ, որոնք գոյություն չունեին»):

Բայց պարզվում է, որ այս ամենը «սերմեր» են...

Մետաղների հիդրիդներում, այսինքն՝ ջրածնի հետ մետաղի քիմիական միացություններում, մենք այլ պատկեր ունենք. ոչ թե ջրածինը զիջում է իր էլեկտրոնը (ընդհանուր բավականին ազատ էլեկտրոնային խոզուկ բանկին), այլ մետաղը ազատվում է արտաքինից։ էլեկտրոնային թաղանթ՝ ձևավորելով այսպես կոչված իոնային կապ ջրածնի հետ։ Միևնույն ժամանակ, ջրածնի ատոմը, ընդունելով լրացուցիչ էլեկտրոն նույն ուղեծրի մեջ, որում պտտվում է արդեն իսկ ունեցած էլեկտրոնը, գործնականում չի փոխում իր չափը։ Բայց մետաղի ատոմի իոնի շառավիղը, այսինքն՝ ատոմն առանց իր արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի, զգալիորեն փոքր է բուն ատոմի շառավղից։ Երկաթի և նիկելի համար իոնային շառավիղը մոտավորապես 0,6 է չեզոք ատոմի շառավղից, իսկ որոշ այլ մետաղների համար հարաբերակցությունն ավելի տպավորիչ է։ Մետաղական իոնների չափերի նման կրճատումը թույլ է տալիս դրանք մի քանի անգամ խտացնել հիդրիդային տեսքով՝ առանց ճնշման բարձրացման՝ նման խտացման հետևանքով։

Ավելին, հիդրիդային մասնիկների փաթեթավորումը գերխտացնելու այս ունակությունը փորձնականորեն հայտնաբերվում է նույնիսկ սովորական նորմալ պայմաններում (տես Աղյուսակ 1), իսկ բարձր ճնշման դեպքում այն ​​էլ ավելի է մեծանում:

Խտությունը, գ/սմ

Մետաղ

Հիդրիդ

Կծկում, %

Աղյուսակ 1. Որոշ հիդրիդների համատեղելիություն (նորմալ պայմաններում)

Բացի այդ, հիդրիդներն իրենք էլ ունակ են լուծելու լրացուցիչ ջրածինը։ Ժամանակին նրանք նույնիսկ փորձեցին օգտագործել այս ունակությունը վառելիքի պահեստավորման համար ջրածնային մեքենաների շարժիչների մշակման մեջ:

«...օրինակ, մագնեզիումի հիդրիդի մեկ խորանարդ սանտիմետրը կշռով մեկուկես անգամ ավելի շատ ջրածին է պարունակում, քան պարունակում է հեղուկ ջրածնի մեկ խորանարդ սանտիմետրը, և յոթ անգամ ավելի, քան հարյուր հիսուն մթնոլորտի մեջ սեղմված գազում: » (Մ. Կուրյաչայա, «Հիդրիդներ, որոնք գոյություն չունեին»):

Խնդիրներից մեկն այն է, որ նորմալ պայմաններում հիդրիդները շատ անկայուն են...

Բայց մեզ նորմալ պայմաններ պետք չեն, քանի որ մենք խոսում ենք մոլորակի խորքում դրանց գոյության հնարավորության մասին, որտեղ ճնշումը զգալիորեն ավելի բարձր է: Իսկ ճնշման աճով հիդրիդների կայունությունը զգալիորեն մեծանում է։

Մեր օրերում այս հատկությունների փորձարարական հաստատումը ձեռք է բերվել, և ավելի ու ավելի շատ երկրաբաններ աստիճանաբար հակված են հավատալու, որ հիդրիդային միջուկի մոդելը կարող է շատ ավելի մոտ լինել իրականությանը, քան նախորդ երկաթ-նիկել մոդելը: Ավելին, մեր մոլորակի աղիքների պայմանների հստակ հաշվարկները բացահայտում են նրա միջուկի «մաքուր» երկաթ-նիկելային մոդելի անբավարար բնույթը:

«Սեյսմոլոգիական չափումները ցույց են տալիս, որ Երկրի և՛ ներքին (պինդ), և՛ արտաքին (հեղուկ) միջուկները բնութագրվում են ավելի ցածր խտությամբ՝ համեմատած նույն ֆիզիկաքիմիական պարամետրերի ներքո միայն մետաղական երկաթից բաղկացած միջուկի մոդելի վրա ստացված արժեքի հետ։ .

Միջուկում ջրածնի առկայությունը երկար ժամանակ քննարկման առարկա է դարձել երկաթի մեջ նրա ցածր լուծելիության պատճառով մթնոլորտային ճնշման ժամանակ: Այնուամենայնիվ, վերջին փորձերը պարզել են, որ երկաթի հիդրիդը FeH-ը կարող է ձևավորվել բարձր ջերմաստիճանների և ճնշումների ժամանակ և, երբ ավելի խորը սուզվելիս, կայուն է 62 ԳՊա-ից ավելի ճնշման դեպքում, ինչը համապատասխանում է ~1600 կմ խորություններին: Այս առումով միանգամայն ընդունելի է միջուկում զգալի քանակությամբ (մինչև 40 մոլ.%) ջրածնի առկայությունը և. նվազեցնում է դրա խտությունը մինչև սեյսմոլոգիական տվյալներին համապատասխանող արժեքներ«(Յու. Պուշչարովսկի, «Երկրի թիկնոցի տեկտոնիկան և գեոդինամիկան»)։

Բայց ամենակարևորն այն է, որ որոշակի պայմաններում, օրինակ, երբ ճնշումը նվազում է կամ տաքացվում է, հիդրիդները կարող են տրոհվել իրենց բաղադրիչներին: Մետաղական իոնները վերածվում են ատոմային վիճակի՝ դրանից բխող բոլոր հետեւանքներով: Տեղի է ունենում պրոցես, երբ նյութի ծավալը զգալիորեն մեծանում է առանց զանգվածի փոփոխության, այսինքն՝ առանց նյութի պահպանման օրենքի խախտման։ Նմանատիպ գործընթաց տեղի է ունենում, երբ ջրածինը ազատվում է մետաղի լուծույթից (տես վերևում):

Իսկ սա արդեն լիովին հասկանալի մեխանիզմ է ապահովում մոլորակի չափը մեծացնելու համար!!!

«Ի սկզբանե հիդրիդ Երկրի հիպոթեզի հիմնական երկրաբանական և տեկտոնական հետևանքը երկրաբանական պատմության ընթացքում նշանակալի, գուցե բազմակի հետևանք է. մեծացնելով դրա ծավալը, որը պայմանավորված է մոլորակի ինտերիերի անխուսափելի քայքայմամբ ջրածնի գազազերծման և հիդրիդների մետաղների անցման ժամանակ» (Վ. Լարին, «Ի սկզբանե հիդրիդային Երկրի հիպոթեզը»)։

Այսպիսով, Լարինը առաջարկեց մի տեսություն, որը ոչ միայն լուծում է հանքաքարի հանքավայրերի որոշ խնդիրներ և բացատրում է Երկրի պատմության մի շարք գործընթացներ (որին մենք կվերադառնանք), այլ նաև լուրջ հիմք է տալիս մեր հանքավայրի ընդլայնման վարկածին։ մոլորակ - որպես կողմնակի հետևանք:

Լարինն արեց ամենակարևորը. նա հանեց Երկրի ընդլայնման տեսության բոլոր հիմնական խնդիրները:

Մնում է միայն «տեխնիկական մանրամասները»։

Օրինակ, բացարձակապես պարզ չէ, թե մեր մոլորակը որքան է աճել իր գոյության ողջ ժամանակահատվածում, և ինչ արագությամբ է տեղի ունեցել դրա ընդլայնումը: Տարբեր հետազոտողներ տվել են գնահատականներ, որոնք շատ տարբեր են միմյանցից, բացի այդ, խիստ հիշեցնում են մատը պարզ ծծելը:

«...պալեոզոյան, ըստ այս վարկածի, Երկրի շառավիղը մոտավորապես 1,5 - 1,7 անգամ փոքր էր, քան ժամանակակիցը, և, հետևաբար, այդ ժամանակից ի վեր Երկրի ծավալն աճել է մոտավորապես 3,5 - 5 անգամ» (Օ. Սորոխտին, «Ընդարձակվող Երկրի աղետը»):

«Ինձ ամենահավանական գաղափարները թվում են Երկրի ընդլայնման համեմատաբար չափավոր մասշտաբի մասին, որում վաղ Արքեյան շրջանից (այսինքն՝ ավելի քան 3,5 միլիարդ տարի) նրա շառավիղը կարող էր աճել ոչ ավելի, քան մեկուկես-երկու անգամ։ , ուշ պրոտերոզոյանից (այսինքն՝ ավելի քան 1, 6 միլիարդ տարի)՝ ոչ ավելի, քան 1,3 - 1,5 անգամ, իսկ մեզոզոյականի սկզբից (այսինքն՝ վերջին 0,25 միլիարդ տարվա ընթացքում) ոչ ավելի, քան 5, առավելագույնը։ 10 տոկոս» (Է. Միլանովսկի, «Earth Is the earth explanting? the earth pulsating?»):

Ավաղ. Լարինի վարկածը նույնպես ուղղակիորեն չի պատասխանում այս հարցին։

Ավելին, բոլոր հետազոտողները ելնում էին նրանից, որ գործընթացը քիչ թե շատ հավասարաչափ է ընթանում Երկրի ձևավորման հենց սկզբից (այդ վարկածին է հավատարիմ է նաև հիդրիդային տեսության հեղինակ Վ. Լարինը)։ Եվ դա հանգեցնում է ընդլայնման այնպիսի ցածր տեմպերի, որ գրեթե անհնար է հայտնաբերել ժամանակակից գործիքներով: Իսկ տեսության վավերականությունը ստուգելը կարծես թե միայն հեռավոր ապագայի հարց է:

Ջրածինը հիդրիդի տեսքով պահեստավորելով՝ կարիք չկա մեծածավալ և ծանր բալոնների, որոնք պահանջվում են սեղմված ջրածնի գազը պահելու ժամանակ կամ դժվար արտադրվող և հեղուկ ջրածինը պահելու համար թանկարժեք անոթներ: Ջրածինը հիդրիդների տեսքով պահեստավորելիս համակարգի ծավալը կրճատվում է մոտավորապես 3 անգամ՝ համեմատած բալոններում պահեստավորման ծավալի հետ։ Ջրածնի տեղափոխումը պարզեցված է. Ջրածնի փոխակերպման և հեղուկացման համար ծախսեր չկան:

Մետաղների հիդրիդներից ջրածինը կարելի է ստանալ երկու ռեակցիաներով՝ հիդրոլիզ և դիսոցացիա.

Հիդրոլիզով հնարավոր է ստանալ երկու անգամ ավելի շատ ջրածին, քան առկա է հիդրիդում։ Այնուամենայնիվ, այս գործընթացը գործնականում անշրջելի է: Հիդրիդի ջերմային տարանջատման միջոցով ջրածնի արտադրության մեթոդը հնարավորություն է տալիս ստեղծել ջրածնի կուտակիչներ, որոնց համար համակարգում ջերմաստիճանի և ճնշման աննշան փոփոխությունը հանգեցնում է հիդրիդի ձևավորման ռեակցիայի հավասարակշռության զգալի փոփոխության:

Հիդրիդների տեսքով ջրածինը պահելու համար ստացիոնար սարքերը զանգվածի և ծավալի խիստ սահմանափակումներ չունեն, ուստի որոշակի հիդրիդ ընտրելու սահմանափակող գործոնը, ամենայն հավանականությամբ, կլինի դրա արժեքը: Որոշ կիրառությունների համար վանադիումի հիդրիդը կարող է օգտակար լինել, քանի որ այն լավ տարանջատվում է 270 Կ-ին մոտ ջերմաստիճանում: Մագնեզիումի հիդրիդը համեմատաբար էժան է, բայց ունի 560-570 K տարանջատման համեմատաբար բարձր ջերմաստիճան և առաջացման բարձր ջերմություն: Երկաթի-տիտանի համաձուլվածքը համեմատաբար էժան է, և դրա հիդրիդը տարանջատվում է 320-370 Կ ջերմաստիճանի դեպքում՝ առաջացման ցածր ջերմությամբ:

Հիդրիդների օգտագործումը անվտանգության զգալի առավելություններ ունի: Վնասված ջրածնի հիդրիդային անոթը զգալիորեն ավելի քիչ վտանգ է ներկայացնում, քան վնասված հեղուկ ջրածնի բաքը կամ ջրածնով լցված ճնշման անոթը:

Կարևոր է, որ ջրածնի կապը մետաղի հետ տեղի ունենա ջերմության արտանետմամբ: Մետաղի M ջրածնից հիդրիդի ձևավորման էկզոտերմային պրոցեսը (լիցքավորումը) և հիդրիդից ջրածնի ազատման (լիցքաթափման) էնդոթերմիկ գործընթացը կարող է ներկայացվել հետևյալ ռեակցիաների տեսքով.

Հիդրիդների տեխնիկական օգտագործման համար առանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում այն ​​ջերմաստիճանները, որոնց դեպքում հիդրիդում ջրածնի տարանջատման ճնշումը հասնում է 0,1 ՄՊա-ից բարձր արժեքների: Հիդրիդները, որոնցում 0,1 ՄՊա-ից բարձր դիսոցացիոն ճնշումը ձեռք է բերվում ջրի սառեցման կետից ցածր ջերմաստիճանում, կոչվում են ցածր ջերմաստիճան: Եթե ​​այս ճնշումը ձեռք է բերվում ջրի եռման կետից բարձր ջերմաստիճանում, ապա այդպիսի հիդրիդները համարվում են բարձր ջերմաստիճան։

Ճանապարհային տրանսպորտի կարիքների համար ստեղծվում են հիդրիդներ, որոնք տեսականորեն կարող են պարունակել մինչև 130-140 կգ ջրածին 1 մ 3 մետաղի հիդրիդում։ Այնուամենայնիվ, իրական հիդրիդային հզորությունը դժվար թե գերազանցի 80 կգ/մ 3-ը, բայց նույնիսկ այս ջրածնի պարունակությունը 130 դմ 3 տարողությամբ բաքում բավարար է մեքենայի 400 կմ վազքի համար: Սրանք օգտագործման իրատեսական ցուցանիշներ են, սակայն պետք է հաշվի առնել հիդրիդով լցված տանկի զանգվածի ավելացումը։ Օրինակ, լաթան-նիկելի հիդրիդի զանգվածը հասնում է 1 տոննայի, իսկ մագնեզիումի հիդրիդինը՝ 400 կգ։

Մինչ օրս սինթեզվել և ուսումնասիրվել են հատկությունների լայն շրջանակ ունեցող մետաղների հիդրիդներ։ Արդյունաբերական օգտագործման համար ամենամեծ պոտենցիալ հետաքրքրություն ներկայացնող որոշ հիդրիդների հատկությունների վերաբերյալ տվյալները տրված են Աղյուսակում: 10.3 և 10.4. Ինչպես երևում է աղյուսակից. 10.3, օրինակ, մագնեզիումի հիդրիդը հնարավորություն է տալիս 1 կգ հիդրիդ զանգվածի դիմաց պահել 77 գ H2, մինչդեռ 20 ՄՊա ճնշման տակ գտնվող բալոնում 1 կգ տարայի դիմաց կա ընդամենը 14 գ: Հեղուկ ջրածնի դեպքում 1 կգ տարայի մեջ կարելի է պահել 500 գ։

Ջրածնի էներգիայի և վառելիքի բջիջների որոնման, հետազոտության և զարգացման աշխատանքների համապարփակ ծրագիրը նախատեսում է ուսումնասիրել պալադիումը: Պլատինի խմբի մետաղական պալադիումը վառելիքի բջիջների և ամբողջ ջրածնի էներգիայի հիմնական նյութերից մեկն է: Դրա հիման վրա արտադրվում են կատալիզատորներ, մաքուր ջրածնի արտադրության մեմբրանային սարքեր, ուժեղացված ֆունկցիոնալ բնութագրերով նյութեր, վառելիքի բջիջներ, էլեկտրոլիզատորներ և ջրածնի որոշման սենսորներ: Պալադիումը կարող է արդյունավետորեն կուտակել ջրածինը, հատկապես պալադիումի նանոփոշին:

Բացի ջրածնի էներգիայից, պալադիումը օգտագործվում է կատալիզատորներում սովորական մեքենաներից արտանետվող գազերի հետմշակման համար. էլեկտրոլիզատորներ՝ ջրի քայքայման միջոցով ջրածնի և թթվածնի արտադրության համար. շարժական վառելիքի բջիջներ, մասնավորապես մեթանոլ; պինդ օքսիդ էլեկտրոլիզատորներ պալադիումի վրա հիմնված էլեկտրոդներով; սարքեր օդից թթվածին ստանալու համար, այդ թվում՝ բժշկական նպատակներով. տվիչներ բարդ գազային խառնուրդների վերլուծության համար։

Կարևոր է նշել, որ մեր երկիրը վերահսկում է ջրածնի արտադրության համար անհրաժեշտ այս մետաղի համաշխարհային արտադրության մոտ 50%-ը։ Ներկայում Չեռնոգոլովկայում Ռուսաստանի Գիտությունների ակադեմիայի քիմիական ֆիզիկայի ինստիտուտում աշխատանքներ են տարվում մետաղական հիդրիդների հիման վրա ջրածնային մարտկոցների ստեղծման ուղղությամբ։

Որոշ հիդրիդների հատկությունները

Աղյուսակ 10.3