ლითონის ჰიდრიდები და მათი თვისებები. რკინის ჰიდრიდი - რკინის ჰიდრიდი ტიპიური ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის ბატარეები

წყალბად-ლითონის სისტემები ხშირად პროტოტიპებია რიგი ფუნდამენტური ფიზიკური თვისებების შესწავლაში. ელექტრონული თვისებების უკიდურესი სიმარტივე და წყალბადის ატომების დაბალი მასა შესაძლებელს ხდის ფენომენების გაანალიზებას მიკროსკოპულ დონეზე. განიხილება შემდეგი ამოცანები:

• ელექტრონის სიმკვრივის გადაწყობა პროტონთან ახლოს წყალბადის დაბალი კონცენტრაციით შენადნობში, ძლიერი ელექტრონ-იონის ურთიერთქმედების ჩათვლით
• ლითონის მატრიცაში არაპირდაპირი ურთიერთქმედების დადგენა „ელექტრონული სითხის“ აშლილობისა და ბროლის ბადის დეფორმაციის გზით.
• წყალბადის მაღალი კონცენტრაციის დროს ჩნდება არასტოქიომეტრიული შემადგენლობის მქონე შენადნობებში მეტალის მდგომარეობის წარმოქმნის პრობლემა.

შენადნობები წყალბადი - ლითონი

ლითონის მატრიცის შუალედებში ლოკალიზებული წყალბადი ოდნავ ამახინჯებს კრისტალურ გისოსს. სტატისტიკური ფიზიკის თვალსაზრისით რეალიზებულია ურთიერთმოქმედი „გისოსიანი აირის“ მოდელი. განსაკუთრებით საინტერესოა თერმოდინამიკური და კინეტიკური თვისებების შესწავლა ფაზის გარდამავალ წერტილებთან. დაბალ ტემპერატურაზე წარმოიქმნება კვანტური ქვესისტემა ნულოვანი წერტილის რხევების მაღალი ენერგიით და დიდი გადაადგილების ამპლიტუდით. ეს შესაძლებელს ხდის კვანტური ეფექტების შესწავლას ფაზური გარდაქმნების დროს. წყალბადის ატომების მაღალი მობილურობა მეტალში შესაძლებელს ხდის დიფუზიური პროცესების შესწავლას. კვლევის კიდევ ერთი სფეროა წყალბადის ლითონებთან ურთიერთქმედების ზედაპირული ფენომენების ფიზიკა და ფიზიკური ქიმია: წყალბადის მოლეკულის დაშლა და ადსორბცია ატომური წყალბადის ზედაპირზე. განსაკუთრებით საინტერესოა შემთხვევა, როდესაც წყალბადის საწყისი მდგომარეობა ატომურია, ხოლო საბოლოო მდგომარეობა - მოლეკულური. ეს მნიშვნელოვანია მეტასტაბილური მეტალო-წყალბადის სისტემების შექმნისას.

წყალბად-ლითონის სისტემების გამოყენება

• წყალბადის გამწმენდი და წყალბადის ფილტრები
• ლითონის ჰიდრიდების გამოყენება ატომურ რეაქტორებში, როგორც მოდერატორები, რეფლექტორები და ა.შ.
• იზოტოპის გამოყოფა
• შერწყმის რეაქტორები - ლითიუმიდან ტრიტიუმის მოპოვება
• წყლის დისოციაციის მოწყობილობები
• ელექტროდები საწვავის უჯრედებისა და ბატარეებისთვის
• წყალბადის შენახვა საავტომობილო ძრავებისთვის ლითონის ჰიდრიდებზე დაფუძნებული
• ლითონის ჰიდრიდებზე დაფუძნებული სითბოს ტუმბოები, მათ შორის კონდიციონერები მანქანებისა და სახლებისთვის
• ენერგიის გადამყვანები თბოელექტროსადგურებისთვის

მეტალთაშორისი ლითონის ჰიდრიდები

მეტალთაშორისი ნაერთების ჰიდრიდებმა ფართო გამოყენება ჰპოვეს ინდუსტრიაში. დასატენი ბატარეებისა და აკუმულატორების ძირითადი ნაწილი, მაგალითად, მობილური ტელეფონებისთვის, პორტატული კომპიუტერებისთვის (ლეპტოპები), კამერებისთვის და ვიდეოკამერებისთვის შეიცავს ლითონის ჰიდრიდის ელექტროდს. ასეთი ბატარეები ეკოლოგიურად სუფთაა, რადგან არ შეიცავს კადმიუმს.

ტიპიური NiMH ბატარეები

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.

ნახეთ, რა არის "მეტალის ჰიდრიდები" სხვა ლექსიკონებში:

წყალბადის ნაერთები ლითონებთან და არალითონებთან შედარებით დაბალი ელექტრონეგატიურობით, ვიდრე წყალბადი. ზოგჯერ წყალბადის ყველა ელემენტის ნაერთები კლასიფიცირდება როგორც ჰიდრიდები. კლასიფიკაცია წყალბადის ბმის ბუნებიდან გამომდინარე, განასხვავებენ ... ... ვიკიპედიას

წყალბადის ნაერთები ლითონებით ან არალითონებით წყალბადზე ნაკლებ ელექტროუარყოფითია. ზოგჯერ გ. ყველა ქიმ. ელემენტები წყალბადით. განასხვავეთ მარტივი, ან ორობითი, გ., რთული (იხილეთ, მაგალითად, ალუმინის ჰიდრიდები, ლითონის ბოროჰიდრიდები ... ქიმიური ენციკლოპედია

წყალბადის ნაერთები სხვა ელემენტებთან. წყალბადის ბმის ბუნებიდან გამომდინარე, გამოიყოფა წყალბადის სამი ტიპი: იონური, მეტალური და კოვალენტური. იონური (მარილის მსგავსი) მინერალები მოიცავს ტუტე ლითონებს და ტუტე მიწის ლითონებს. ეს……

- (მეტალიდები), ფლობენ მეტალის. წმინდა თქვენ, კერძოდ ელექტრო. გამტარობა, რომელიც გამოწვეულია ლითონისგან. ქიმიის ბუნება. კავშირები. მ.ს. მოიცავს კომ. ლითონები ერთმანეთთან ინტერმეტალიდები და მრავალი სხვა. კონნ. ლითონები (ძირითადად გარდამავალი) არალითონებით. ... ... ქიმიური ენციკლოპედია

ბორის ჰიდრიდები, ბორანები, ბორის ნაერთები წყალბადთან. ცნობილია B. რომლებიც შეიცავს 2-დან 20-მდე ბორის ატომს მოლეკულაში. უმარტივესი B., BH3, არ არსებობს თავისუფალ მდგომარეობაში, ის ცნობილია მხოლოდ ამინების, ეთერების და მსგავსი კომპლექსების სახით. პერსონაჟი…… დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

მარტივი ნივთიერებები, რომლებსაც ნორმალურ პირობებში აქვთ დამახასიათებელი თვისებები: მაღალი ელექტრული და თბოგამტარობა, ელექტრული გამტარობის უარყოფითი ტემპერატურის კოეფიციენტი, ელექტრომაგნიტური ტალღების კარგად ასახვის უნარი ... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

ქვეჯგუფი VA. ფოსფორის აზოტის ოჯახი ამ ქვეჯგუფისთვის დამახასიათებელია თვისებების არალითონურიდან მეტალისში ცვლილების ტენდენცია, რომელიც გამოვლინდა IIIA და IVA ქვეჯგუფებში. მეტალურობაზე გადასვლა (თუმცა არა მკვეთრი) იწყება დარიშხანით, ... ... კოლიერის ენციკლოპედია

- (ლათ. ინტერ შორის და ლითონისგან) (მეტალთაშორის ნაერთები), ქიმ. კონნ. ორი ან რამდენიმე ლითონები ერთმანეთში. ეხება მეტალის ნაერთებს, ან მეტალიდებს. და. ურთიერთქმედების შედეგად ყალიბდებიან. კომპონენტები შერწყმის დროს, ორთქლის კონდენსაციის დროს ... ქიმიური ენციკლოპედია

- (ბერძნული მეტალონიდან თავდაპირველად, მაღარო, ჩემი), in wa, რომლებსაც ნორმალურ პირობებში აქვთ დამახასიათებელი, მეტალის, მაღალი ელექტრული თვისებები. გამტარობა და თბოგამტარობა, უარყოფითი. ტემპერატურის კოეფიციენტი. ელექტრო გამტარობა, უნარი ...... ქიმიური ენციკლოპედია

მეტალი- (ლითონი) ლითონების განმარტება, ლითონების ფიზიკური და ქიმიური თვისებების განსაზღვრა ლითონის, ლითონების ფიზიკური და ქიმიური თვისებების განსაზღვრა, ლითონების გამოყენება სარჩევი სარჩევი განმარტება ბუნებაში თვისებების პოვნა დამახასიათებელი თვისებები ... ... ინვესტორის ენციკლოპედია

დამახასიათებელია, რომ წყალბადის თორიუმთან ურთიერთქმედების პროდუქტი, ყველა სხვა მეტალის წყალბადის წარმოებულებთან შედარებით, შეიცავს წყალბადის უდიდეს რაოდენობას და შემადგენლობით შეესაბამება ThH 3.75 თანაფარდობას, ანუ უახლოვდება მაქსიმუმის შესაბამის შემადგენლობას. IV ჯგუფის ელემენტების ვალენტობა. წყალბადის შემცველი თორიუმის სიმკვრივე თითქმის 30%-ით ნაკლებია ლითონის სიმკვრივეზე, ხოლო ტიტანის ქვეჯგუფის დარჩენილი ელემენტებისთვის სიმკვრივის ცვლილება წყალბადთან ურთიერთქმედებისას დაახლოებით 15%-ია.

ნახშირბადის ქვეჯგუფის ელემენტების უმარტივესი ჰიდრიდები - ნახშირბადი, სილიციუმი, გერმანიუმი, კალა, ტყვია ოთხვალენტიანია და შეესაბამება ზოგად ფორმულას MeH 4. IV ჯგუფის ელემენტების ჰიდრიდების თერმული სტაბილურობა თანდათან მცირდება ამ ელემენტების ატომური წონისა და ატომური რადიუსის მატებასთან ერთად.

ვანადიუმის ქვეჯგუფი ვ ჯგუფები . წყალბადის ურთიერთქმედება ვანადიუმთან, ნიობიუმთან და ტანტალთან მრავალი თვალსაზრისით მსგავსია. ზუსტი სტექიომეტრიული შემადგენლობის ქიმიური ნაერთები ამ სისტემებში არ არის ნაპოვნი. ვინაიდან წყალბადის შეწოვა და დეზორბცია იწვევს შეუქცევად ცვლილებებს მეტალის ტანტალის სტრუქტურაში, შესაძლებელია შუალედური ტიპის ქიმიური ბმების გარკვეული ფრაქციის არსებობა ტანტალი-წყალბადის სისტემაში და, როგორც ჩანს, ნიობიუმ-წყალბადის სისტემაში.

აზოტის, ფოსფორის, დარიშხანის, ანტიმონისა და ბისმუტის მარტივ ჰიდრიდებს აქვთ ზოგადი ფორმულა MeH3. V ჯგუფის ელემენტების ჰიდრიდები ნაკლებად მდგრადია ვიდრე IV და VI ჯგუფების ელემენტები. V ჯგუფის ელემენტების უმეტესობა, NH 3 ტიპის მარტივი ჰიდრიდების გარდა, წყალბადთან ერთად ქმნიან უფრო რთულ ნაერთებს.

ქრომის ქვეჯგუფის ელემენტებიდან VI ჯგუფი - ქრომი, მოლიბდენი, ვოლფრამი და ურანი, შესწავლილია მხოლოდ ურანის ჰიდრიდი UH 3. ამ ნაერთში ქიმიური ბმა აიხსნება, შესაძლოა, წყალბადის ხიდების არსებობით, მაგრამ არავითარ შემთხვევაში კოვალენტურობით, რაც შეესაბამება UH 3-ის თვისებებს. ურანის ჰიდრიდის წარმოქმნას თან ახლავს ურანის სიმკვრივის მკვეთრი (თითქმის 42%) შემცირება. სიმკვრივის შემცირების ეს ხარისხი ყველაზე მაღალია ლითონების შესწავლილ წყალბადის წარმოებულებს შორის და, სიდიდის მიხედვით, შეესაბამება სიმკვრივის მატებას, რომელიც შეინიშნება I ჯგუფის ტუტე ლითონის ჰიდრიდების წარმოქმნის დროს. არ არსებობს სანდო ინფორმაცია ქრომის, მოლიბდენისა და ვოლფრამის წყალბადის ურთიერთქმედებით ზუსტი სტექიომეტრიული შემადგენლობის ქიმიური ნაერთების მიღების შესახებ.

ამ ჯგუფის ელემენტების ჰიდრიდები შეიძლება მივიღოთ ელემენტების წყალბადთან პირდაპირი ურთიერთქმედებით. H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te და H 2 Po სერიებში ჰიდრიდების თერმული სტაბილურობა სწრაფად მცირდება.

წყალბადის ელემენტებთან ქიმიური ურთიერთქმედების შესახებ VIII ჯგუფი პერიოდული სისტემა - რკინა, ნიკელი და კობალტი - ლიტერატურაში ურთიერთგამომრიცხავი მონაცემებია. ბუნებრივია, არსებობს ეჭვი ამ ელემენტების ჰიდრიდების რეალურ არსებობაში. წყალბადის ურთიერთქმედება რკინასთან, კობალტთან და ნიკელთან მაღალ ტემპერატურაზე არ არის ქიმიური პროცესი ჩვეულებრივი გაგებით. თუმცა ეს ჯერ კიდევ არ ადასტურებს ამ ელემენტების ჰიდრიდების არსებობის შეუძლებლობას.

ბევრი მკვლევარი აცხადებს, რომ იღებენ პროდუქტებს, რომლებიც, მათი აზრით, ჰიდრიდებია. ასე რომ, არსებობს ინფორმაცია რკინის ჰიდრიდების არაპირდაპირი წარმოების შესახებ - FeH, FeH 2 და FeH 3, სტაბილური 150 ° C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე, რომლის ზემოთ ისინი იშლება. ასევე დაფიქსირდა ნიკელის და კობალტის ჰიდრიდები. შედეგად მიღებული პროდუქტები იყო მუქი წვრილად გაფანტული პიროფორული ფხვნილები. ზოგიერთი ავტორის აზრით, ამ ტიპის ნივთიერებები, ფაქტობრივად, არ არის ჰიდრიდები, არამედ წვრილად გაფანტული შემცირებული ლითონები, რომლებიც შეიცავს წყალბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ფიზიკურად ადსორბირებულ ზედაპირზე. სხვები თვლიან, რომ ადსორბირებული წყალბადი ლითონის ზედაპირზე ატომურ მდგომარეობაშია და ქიმიურ კავშირს ქმნის ლითონის ატომებთან.

ძალიან ცოტა თანმიმდევრული მონაცემებია წყალბადის ქიმიური ურთიერთქმედების შესახებ VIII ჯგუფის სხვა ელემენტებთან (პალადიუმის გარდა).

მაგიდაზე. ნახაზი 5 გვიჩვენებს წყალბადთან ურთიერთქმედებისას მეტალების სიმკვრივის ცვლილების შესახებ არსებულ მონაცემებს.

სანამ ფირფიტების ტექტონიკის თეორია ზეიმობდა თავის "გამარჯვებას", ერთდროულად იძენს მინუსებს ინტერიერის სტრუქტურის შემდგომი კვლევის პროცესში და მიიწევდა მისი კოლაფსისკენ, დედამიწის გაფართოების თეორიამ გადაჭრა მისი ორი ძირითადი პრობლემა და ამავე დროს, აღმოჩნდა ასეთი გაფართოების მექანიზმის ვარიანტი, რომელიც ხსნის ყველა კითხვას გზაზე, ბირთვში არსებული „აღმაშფოთებელი“ ზეწოლის მიხედვით.

ხანგრძლივი ჩიხიდან გამოსავალი დაახლოებით სამი ათეული წლის წინ შემოგვთავაზა საბჭოთა მეცნიერმა ვლადიმერ ლარინმა (ამჟამად გეოლოგიურ მეცნიერებათა დოქტორი), რომელიც, როგორც ხშირად ხდება, ამ პრობლემას სრულიად განსხვავებული კუთხით მიუდგა.

ბრინჯი. 69. ლითონის და წყალბადის ატომების სქემა

უპირველეს ყოვლისა, მეტალში წყალბადის დაშლა გამოდის, რომ არ არის მხოლოდ მისი შერევა ლითონის ატომებთან - ამავდროულად, წყალბადი თავის ელექტრონს აძლევს ხსნარის საერთო ყულაბას, რომელიც მას მხოლოდ ერთი აქვს და რჩება. აბსოლუტურად "შიშველი" პროტონი. პროტონის ზომა კი 100 ათასჯერ (!) მცირეა ნებისმიერი ატომის ზომაზე, რაც საბოლოოდ (პროტონის მუხტისა და მასის უზარმაზარ კონცენტრაციასთან ერთად) საშუალებას აძლევს მას ღრმად შეაღწიოს სხვა ატომების ელექტრონულ გარსშიც კი. (შიშველი პროტონის ეს უნარი უკვე ექსპერიმენტულად დადასტურდა).

მაგრამ სხვა ატომის შიგნით შეღწევისას პროტონი, თითქოსდა, ზრდის ამ ატომის ბირთვის მუხტს, ზრდის მის მიმართ ელექტრონების მიზიდულობას და ამით ამცირებს ატომის ზომას. მაშასადამე, მეტალში წყალბადის დაშლამ, რაც არ უნდა პარადოქსული ჩანდეს, შეიძლება გამოიწვიოს არა ასეთი ხსნარის მსხვრევადობა, არამედ, პირიქით, ძირითადი ლითონის დატკეპნა. ნორმალურ პირობებში (ანუ ნორმალურ ატმოსფერულ წნევასა და ოთახის ტემპერატურაზე) ეს ეფექტი უმნიშვნელოა, მაგრამ მაღალი წნევისა და ტემპერატურის დროს ძალიან მნიშვნელოვანია.

ამრიგად, ვარაუდი, რომ დედამიწის გარე თხევადი ბირთვი შეიცავს წყალბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას, პირველ რიგში, არ ეწინააღმდეგება მის ქიმიურ თვისებებს; მეორეც, ის უკვე წყვეტს წყალბადის ღრმა შენახვის პრობლემას მადნის საბადოებისთვის; და მესამე, რაც ჩვენთვის უფრო მნიშვნელოვანია, საშუალებას იძლევა ნივთიერების მნიშვნელოვანი დატკეპნა მასში წნევის თანაბრად მნიშვნელოვანი ზრდის გარეშე.

„მოსკოვის უნივერსიტეტში მათ შექმნეს ცილინდრი, რომელიც დაფუძნებულია ... მეტალთაშორის ნაერთზე [ლანთანისა და ნიკელის შენადნობაზე]. შეატრიალეთ ონკანი - და ლიტრიანი ცილინდრიდან გამოიყოფა ათასი ლიტრი წყალბადი! (მ. კურიაჩაია, „ჰიდრიდები, რომლებიც არ იყვნენ“).

მაგრამ გამოდის, რომ ეს ყველაფერი "თესლებია" ...

ლითონის ჰიდრიდებში - ანუ ლითონის ქიმიურ ნაერთებში წყალბადთან - განსხვავებული სურათი გვაქვს: წყალბადი კი არ თმობს ელექტრონს (ჩვეულებრივ საკმაოდ ფხვიერ ელექტრონულ ყულაბას), არამედ ლითონი ათავისუფლებს მის გარეგანს. ელექტრონული გარსი, რომელიც ქმნის ე.წ იონურ კავშირს წყალბადთან. ამავდროულად, წყალბადის ატომი, რომელიც იღებს დამატებით ელექტრონს იმავე ორბიტაზე, რომელშიც ის უკვე აქვს ელექტრონი, პრაქტიკულად არ ცვლის მის ზომას. მაგრამ ლითონის ატომის იონის რადიუსი - ანუ ატომის გარე ელექტრონული გარსის გარეშე - ბევრად ნაკლებია, ვიდრე თავად ატომის რადიუსი. რკინისა და ნიკელისთვის იონური რადიუსი არის ნეიტრალური ატომის რადიუსის დაახლოებით 0,6, ხოლო ზოგიერთი სხვა ლითონისთვის ეს თანაფარდობა კიდევ უფრო შთამბეჭდავია. ლითონის იონების ზომების ასეთი შემცირება საშუალებას აძლევს მათ ჰიდრიდის სახით რამდენჯერმე დატკეპნოს ასეთი დატკეპნის შედეგად წნევის გაზრდის გარეშე!..

უფრო მეტიც, ჰიდრიდის ნაწილაკების შეფუთვის ჰიპერკომპექტის ეს უნარი ექსპერიმენტულად გამოვლინდა ჩვეულებრივ ნორმალურ პირობებშიც კი (იხ. ცხრილი 1) და მაღალი წნევის დროს ის კიდევ უფრო იზრდება.

სიმკვრივე, გ/სმ

მეტალი

ჰიდრიდი

დატკეპნა, %

ჩანართი 1. ზოგიერთი ჰიდრიდის შეკუმშვის უნარი (ნორმალურ პირობებში)

გარდა ამისა, თავად ჰიდრიდებს ასევე შეუძლიათ დამატებითი წყალბადის დაშლა საკუთარ თავში. ერთ დროს ისინი ცდილობდნენ გამოეყენებინათ მათი ეს უნარი საწვავის შესანახად წყალბადის საავტომობილო ძრავების შემუშავებაში.

მაგალითად, ერთი კუბური სანტიმეტრი მაგნიუმის ჰიდრიდი შეიცავს წყალბადს წონით ერთნახევარჯერ მეტს, ვიდრე მას შეიცავს თხევადი წყალბადის კუბურ სანტიმეტრში და შვიდჯერ მეტს, ვიდრე ას ორმოცდაათ ატმოსფერომდე შეკუმშულ გაზში. !” (მ. კურიაჩაია, „ჰიდრიდები, რომლებიც არ იყვნენ“).

ერთი პრობლემა - ნორმალურ პირობებში, ჰიდრიდები ძალიან არასტაბილურია ...

მაგრამ ჩვენ არ გვჭირდება ნორმალური პირობები, ვინაიდან საუბარია მათი არსებობის შესაძლებლობაზე პლანეტის ნაწლავებში - სადაც წნევა გაცილებით მაღალია. და წნევის მატებასთან ერთად, ჰიდრიდების სტაბილურობა მნიშვნელოვნად იზრდება.

ახლა უკვე მიღებულია ამ თვისებების ექსპერიმენტული დადასტურება და უფრო და უფრო მეტი გეოლოგი თანდათან მიდრეკილია იმის დასაჯერებლად, რომ ჰიდრიდის ბირთვის მოდელი შეიძლება ბევრად უფრო ახლოს აღმოჩნდეს რეალობასთან, ვიდრე ყოფილი რკინა-ნიკელის მოდელი. უფრო მეტიც, ჩვენი პლანეტის ნაწლავებში არსებული პირობების დახვეწილი გამოთვლები ცხადყოფს მისი ბირთვის „სუფთა“ რკინა-ნიკელის მოდელის არადამაკმაყოფილებელობას.

სეისმოლოგიური გაზომვები მიუთითებს იმაზე, რომ დედამიწის ორივე შიდა (მყარი) და გარე (თხევადი) ბირთვი ხასიათდება უფრო დაბალი სიმკვრივით, ვიდრე მიღებულ მნიშვნელობას ბირთვული მოდელის საფუძველზე, რომელიც შედგება მხოლოდ მეტალის რკინისგან, იგივე ფიზიკოქიმიური პარამეტრებით. .

ბირთვში წყალბადის არსებობა დიდი ხანია საკამათო იყო ატმოსფერულ წნევაზე რკინაში მისი დაბალი ხსნადობის გამო. თუმცა, ბოლოდროინდელმა ექსპერიმენტებმა შესაძლებელი გახადა იმის დადგენა, რომ რკინის ჰიდრიდი FeH შეიძლება წარმოიქმნას მაღალ ტემპერატურასა და წნევაზე და, ღრმად ჩაძირვისას, სტაბილურია 62 GPa-ზე მეტ წნევაზე, რაც შეესაბამება ~1600 კმ სიღრმეს. ამ მხრივ სავსებით მისაღებია ბირთვში წყალბადის მნიშვნელოვანი რაოდენობით (40 მოლ.%) არსებობა და. ამცირებს მის სიმკვრივეს სეისმოლოგიურ მონაცემებთან შესაბამის მნიშვნელობებამდე„(იუ. პუშჩაროვსკი, „დედამიწის მანტიის ტექტონიკა და გეოდინამიკა“).

მაგრამ ყველაზე მნიშვნელოვანი ის არის, რომ გარკვეულ პირობებში - მაგალითად, როდესაც წნევა მცირდება ან თბება - ჰიდრიდებს შეუძლიათ კომპონენტებად დაშლა. ლითონის იონები გადადიან ატომურ მდგომარეობაში ყველა შემდგომი შედეგით. არის პროცესი, რომლის დროსაც მატერიის მოცულობა მნიშვნელოვნად იზრდება მასის შეცვლის გარეშე, ანუ მატერიის კონსერვაციის კანონის ყოველგვარი დარღვევის გარეშე. მსგავსი პროცესი ასევე ხდება, როდესაც წყალბადი გამოიყოფა ლითონის ხსნარიდან (იხ. ზემოთ).

და ეს უკვე იძლევა სრულიად გასაგებ მექანიზმს პლანეტის ზომის გაზრდისთვის !!!

„თავდაპირველად ჰიდრიდის დედამიწის ჰიპოთეზის მთავარი გეოლოგიური და ტექტონიკური შედეგი არის მნიშვნელოვანი, შესაძლოა მრავალჯერადი გეოლოგიური ისტორიის განმავლობაში. მისი მოცულობის გაზრდა, რაც განპირობებულია პლანეტის ინტერიერის გარდაუვალი დეკომპრესიით წყალბადის დეგაზირებისა და ჰიდრიდების ლითონებში გადასვლისას ”(ვ.ლარინი,“თავდაპირველად ჰიდრიდული დედამიწის ჰიპოთეზა”).

ასე რომ, ლარინმა შემოგვთავაზა თეორია, რომელიც არა მხოლოდ ხსნის მადნის საბადოების ზოგიერთ პრობლემას და ხსნის უამრავ პროცესს დედამიწის ისტორიაში (რომელსაც ჩვენ დავუბრუნდებით), არამედ სერიოზულ საფუძველს იძლევა ჩვენი გაფართოების ჰიპოთეზასთვის. პლანეტა - როგორც გვერდითი ეფექტი.

ლარინმა გააკეთა მთავარი - მან ამოიღო დედამიწის გაფართოების თეორიის ყველა მთავარი პრობლემა! ..

დარჩა მხოლოდ "ტექნიკური დეტალები".

მაგალითად, აბსოლუტურად გაუგებარია, რამდენად გაიზარდა ჩვენი პლანეტა მისი არსებობის მთელი პერიოდის განმავლობაში და რა ტემპით მოხდა მისი გაფართოება. სხვადასხვა მკვლევარმა აჩვენა შეფასებები, რომლებიც ძალიან განსხვავდებოდა ერთმანეთისგან, გარდა ამისა, ისინი ძლიერ ჰგავდნენ თითის უბრალო წოვას.

”...პალეოზოურში, ამ ჰიპოთეზის მიხედვით, დედამიწის რადიუსი იყო დაახლოებით 1,5-1,7-ჯერ ნაკლები, ვიდრე თანამედროვე და, შესაბამისად, მას შემდეგ დედამიწის მოცულობა გაიზარდა დაახლოებით 3,5-5-ჯერ” ( ო. სოროხტინი, "გაფართოებული დედამიწის კატასტროფა").

”ყველაზე სავარაუდო იდეები მეჩვენება დედამიწის გაფართოების შედარებით ზომიერი მასშტაბის შესახებ, რომლის დროსაც ადრეული არქეული პერიოდიდან (ანუ 3,5 მილიარდ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში) მისი რადიუსი შეიძლება გაიზარდოს არაუმეტეს ერთნახევარ-ორჯერ. გვიანი პროტეროზოიკის პერიოდიდან (ანუ 1, 6 მილიარდ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში) - არაუმეტეს 1,3 - 1,5-ჯერ, ხოლო მეზოზოური პერიოდის დასაწყისიდან (ანუ ბოლო 0,25 მილიარდი წლის განმავლობაში) არაუმეტეს 5, მაქსიმუმ 10. პროცენტი ”(ე. მილანოვსკი,” დედამიწა ფართოვდება? დედამიწა პულსირებს?”).

ვაი. ლარინის ჰიპოთეზა ასევე არ იძლევა ამ კითხვაზე პირდაპირ პასუხს.

უფრო მეტიც, ყველა მკვლევარი გამომდინარეობდა იქიდან, რომ პროცესი დედამიწის ფორმირების თავიდანვე მიმდინარეობს მეტ-ნაკლებად თანაბრად (ამ ჰიპოთეზას იცავს ჰიდრიდის თეორიის ავტორი ვ. ლარინიც). და ეს იწვევს გაფართოების ისეთ დაბალ ტემპებს, რომ მისი დაფიქსირება თანამედროვე ინსტრუმენტებით პრაქტიკულად შეუძლებელია. და თეორიის მართებულობის გადამოწმება, როგორც ჩანს, მხოლოდ შორეული მომავლის საკითხია.

წყალბადის ჰიდრიდის სახით შენახვის შემთხვევაში არ არის საჭირო მოცულობითი და მძიმე ცილინდრები, რომლებიც საჭიროა აირისებრი წყალბადის შეკუმშული სახით შესანახად, ან რთული და ძვირადღირებული ჭურჭელი თხევადი წყალბადის შესანახად. როდესაც წყალბადი ინახება ჰიდრიდების სახით, სისტემის მოცულობა მცირდება დაახლოებით 3-ჯერ ცილინდრებში შენახვის მოცულობასთან შედარებით. ამარტივებს წყალბადის ტრანსპორტირებას. არ არის ხარჯები წყალბადის გარდაქმნისა და გათხევადებისთვის.

წყალბადის მიღება შესაძლებელია ლითონის ჰიდრიდებისგან ორი რეაქციით: ჰიდროლიზი და დისოციაცია:

ჰიდროლიზით შეგიძლიათ მიიღოთ ორჯერ მეტი წყალბადი, ვიდრე ეს არის ჰიდრიდში. თუმცა, ეს პროცესი პრაქტიკულად შეუქცევადია. ჰიდრიდის თერმული დისოციაციის გზით წყალბადის მიღების მეთოდი შესაძლებელს ხდის წყალბადის აკუმულატორების შექმნას, რისთვისაც სისტემაში ტემპერატურისა და წნევის უმნიშვნელო ცვლილება იწვევს ჰიდრიდის წარმოქმნის რეაქციის წონასწორობის მნიშვნელოვან ცვლილებას.

ჰიდრიდების სახით წყალბადის შესანახ სტაციონალურ მოწყობილობებს არ აქვთ მკაცრი შეზღუდვები მასაზე და მოცულობაზე, ამიტომ ამა თუ იმ ჰიდრიდის არჩევისას შემზღუდველი ფაქტორი, დიდი ალბათობით, იქნება მისი ღირებულება. ზოგიერთი გამოყენებისთვის ვანადიუმის ჰიდრიდი შეიძლება იყოს სასარგებლო, რადგან ის კარგად იშლება 270 კ-სთან ახლოს ტემპერატურაზე. მაგნიუმის ჰიდრიდი შედარებით იაფია, მაგრამ აქვს შედარებით მაღალი დისოციაციის ტემპერატურა 560-570 კ და ფორმირების მაღალი სითბო. რკინა-ტიტანის შენადნობი შედარებით იაფია და მისი ჰიდრიდი იშლება 320-370 კ ტემპერატურაზე წარმოქმნის დაბალი სიცხეით.

ჰიდრიდების გამოყენებას აქვს მნიშვნელოვანი უსაფრთხოების სარგებელი. დაზიანებული წყალბადის ჰიდრიდის ჭურჭელი გაცილებით ნაკლებად საშიშია, ვიდრე დაზიანებული თხევადი წყალბადის ავზი ან წყალბადით სავსე წნევის ჭურჭელი.

აუცილებელია, რომ წყალბადის შეერთება მეტალთან მიმდინარეობს სითბოს გამოყოფით. წყალბადის M ლითონისგან ჰიდრიდის წარმოქმნის ეგზოთერმული პროცესი (დამუხტვა) და ჰიდრიდიდან წყალბადის გამოყოფის ენდოთერმული პროცესი (განმუხტვა) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი რეაქციებით:

ჰიდრიდების ტექნიკური გამოყენებისთვის განსაკუთრებით საინტერესოა ტემპერატურა, რომლის დროსაც წყალბადის დისოციაციის წნევა ჰიდრიდში აღწევს 0,1 მპა-ზე მეტ მნიშვნელობას. ჰიდრიდებს, რომლებშიც დისოციაციის წნევა 0,1 მპა-ზე მეტი მიიღწევა წყლის გაყინვის წერტილზე დაბალ ტემპერატურაზე, დაბალტემპერატურულ ჰიდრიდებს უწოდებენ. თუ ეს წნევა მიიღწევა წყლის დუღილის წერტილის ზემოთ ტემპერატურაზე, მაშინ ასეთი ჰიდრიდები მაღალ ტემპერატურად ითვლება.

საგზაო ტრანსპორტის საჭიროებისთვის იქმნება ჰიდრიდები, რომლებიც თეორიულად შეიძლება შეიცავდეს 130-140 კგ წყალბადს 1 მ 3 ლითონის ჰიდრიდზე. თუმცა, ჰიდრიდის რეალიზებადი სიმძლავრე ნაკლებად სავარაუდოა, რომ აღემატებოდეს 80 კგ/მ 3-ს, მაგრამ წყალბადის ასეთი შემცველობაც კი 130 dm 3 ტევადობის ავზში საკმარისია 400 კმ მანქანის გაშვებისთვის. ეს არის რეალური ინდიკატორები განაცხადისთვის, მაგრამ გასათვალისწინებელია ჰიდრიდით სავსე ავზის მასის ზრდა. მაგალითად, ლატან-ნიკელის ჰიდრიდის მასა 1 ტონას აღწევს, ხოლო მაგნიუმის ჰიდრიდი - 400 კგ.

დღეისათვის სინთეზირებული და შესწავლილია ლითონის ჰიდრიდები ფართო სპექტრის თვისებებით. მონაცემები ზოგიერთი ჰიდრიდის თვისებების შესახებ, რომლებიც ყველაზე დიდი პოტენციური ინტერესია სამრეწველო გამოყენებისთვის, მოცემულია ცხრილში. 10.3 და 10.4. როგორც ცხრილიდან ჩანს. 10.3, მაგალითად, მაგნიუმის ჰიდრიდი შესაძლებელს ხდის 77 გ H 2-ის შენახვას 1 კგ ჰიდრიდის მასაზე, ხოლო ცილინდრში 20 მპა წნევის ქვეშ არის მხოლოდ 14 გ 1 კგ ტევადობაზე. თხევადი წყალბადის შემთხვევაში 1 კგ-იან კონტეინერზე 500 გ შეიძლება შენახვა.

წყალბადის ენერგიისა და საწვავის უჯრედების კვლევის, კვლევისა და განვითარების ყოვლისმომცველი პროგრამა გეგმავს პალადიუმის შესწავლას. პლატინის ჯგუფის ლითონის პალადიუმი არის ერთ-ერთი მთავარი მასალა საწვავის უჯრედებისთვის და მთელი წყალბადის ენერგიისთვის. მის საფუძველზე იწარმოება კატალიზატორები, მემბრანული მოწყობილობები სუფთა წყალბადის წარმოებისთვის, მასალები გაუმჯობესებული ფუნქციური მახასიათებლებით, საწვავის უჯრედები, ელექტროლიზატორები და წყალბადის განსაზღვრის სენსორები. პალადუმს შეუძლია ეფექტურად შეინახოს წყალბადი, განსაკუთრებით პალადიუმის ნანოფხვნილი.

წყალბადის ენერგიის გარდა, პალადიუმი გამოიყენება კატალიზატორებში ჩვეულებრივი მანქანების გამონაბოლქვი აირების შემდგომი დამუშავებისთვის; ელექტროლიზატორები წყალბადის და ჟანგბადის მისაღებად წყლის დაშლის გზით; პორტატული საწვავის უჯრედები, კერძოდ მეთანოლი; მყარი ოქსიდის ელექტროლიზატორები პალადიუმზე დაფუძნებული ელექტროდებით; მოწყობილობები ჰაერიდან ჟანგბადის მისაღებად, მათ შორის სამედიცინო მიზნებისთვის; სენსორები რთული აირის ნარევების ანალიზისთვის.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ჩვენი ქვეყანა აკონტროლებს წყალბადის წარმოებისთვის საჭირო ამ ლითონის მსოფლიო წარმოების დაახლოებით 50%-ს. ამჟამად, ჩერნოგოლოვკაში რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ქიმიური ფიზიკის პრობლემების ინსტიტუტი მუშაობს ლითონის ჰიდრიდებზე დაფუძნებული წყალბადის აკუმულატორების შექმნაზე.

ზოგიერთი ჰიდრიდის თვისებები

ცხრილი 10.3