Sistemet hidrogjen-metal janë shpesh prototipa në studimin e një sërë vetive fizike themelore. Thjeshtësia ekstreme e vetive elektronike dhe masa e ulët e atomeve të hidrogjenit bëjnë të mundur analizimin e fenomeneve në nivel mikroskopik. Detyrat e mëposhtme merren parasysh:
- Ristrukturimi i densitetit të elektronit pranë një protoni në një aliazh me përqendrime të ulëta hidrogjeni duke përfshirë ndërveprimin e fortë elektron-jon
- Përcaktimi i ndërveprimit indirekt në një matricë metalike përmes shqetësimit të "lëngjit elektronik" dhe deformimit të rrjetës kristalore.
- Në përqendrime të larta të hidrogjenit, lind problemi i formimit të një gjendjeje metalike në lidhjet me një përbërje jo-stekiometrike.
Hidrogjen - lidhje metalike
Hidrogjeni i lokalizuar në intersticat e matricës metalike shtrembëron pak rrjetën kristalore. Nga pikëpamja e fizikës statistikore, zbatohet një model i një "gazi grilë" ndërveprues. Me interes të veçantë është studimi i vetive termodinamike dhe kinetike pranë pikave të tranzicionit fazor. Në temperatura të ulëta, formohet një nënsistem kuantik me një energji të lartë të lëkundjeve me pikë zero dhe një amplitudë të madhe zhvendosjeje. Kjo bën të mundur studimin e efekteve kuantike gjatë transformimeve fazore. Lëvizshmëria e lartë e atomeve të hidrogjenit në një metal bën të mundur studimin e proceseve të difuzionit. Një fushë tjetër e kërkimit është fizika dhe kimia fizike e fenomeneve sipërfaqësore të ndërveprimit të hidrogjenit me metalet: dekompozimi i molekulës së hidrogjenit dhe adsorbimi i hidrogjenit atomik në sipërfaqe. Me interes të veçantë është rasti kur gjendja fillestare e hidrogjenit është atomike dhe gjendja përfundimtare është molekulare. Kjo është e rëndësishme kur krijohen sisteme metal-hidrogjen metastabile.
Aplikimi i sistemeve hidrogjen - metal
- Pastrimi i hidrogjenit dhe filtrat e hidrogjenit
- Përdorimi i hidrideve të metaleve në reaktorët bërthamorë si moderatorë, reflektorë etj.
- Ndarja izotopike
- Reaktorët e shkrirjes - nxjerrja e tritiumit nga litiumi
- Pajisjet për shpërbërjen e ujit
- Elektroda për qelizat e karburantit dhe bateritë
- Ruajtja e hidrogjenit për motorët e automobilave të bazuara në hidride metalike
- Pompat e nxehtësisë të bazuara në hidride metalike, duke përfshirë kondicionerët për automjete dhe shtëpi
- Konvertuesit e energjisë për termocentralet
Hidridet e metaleve ndërmetalike
Hidridet e komponimeve ndërmetalike përdoren gjerësisht në industri. Pjesa më e madhe e baterive dhe akumulatorëve të rikarikueshëm, për shembull, për telefonat celularë, kompjuterët portativë (laptop), kamerat fotografike dhe video, përmbajnë një elektrodë hidride metalike. Bateritë e tilla janë miqësore me mjedisin sepse nuk përmbajnë kadmium.
Bateritë tipike të nikelit me hidrohidrid metalik
Fondacioni Wikimedia. 2010.
Shihni se çfarë janë "hidridet e metaleve" në fjalorë të tjerë:
Komponimet e hidrogjenit me metale dhe me jometale që kanë elektronegativitet më të vogël se hidrogjeni. Ndonjëherë komponimet e të gjithë elementëve me hidrogjen konsiderohen hidride. Klasifikimi Në varësi të natyrës së lidhjes hidrogjenore dallojnë... ... Wikipedia
Përbërjet e hidrogjenit me metale ose jometale më pak elektronegative se hidrogjeni. Ndonjëherë G. përmendet si conn. gjithë kim. elementet me hidrogjen. Ekzistojnë hidride të thjeshta ose binare, komplekse (shih, për shembull, hidridet e aluminit, borohidridet metalike ... Enciklopedia kimike
Komponimet e hidrogjenit me elementë të tjerë. Në varësi të natyrës së lidhjes hidrogjenore, dallohen tre lloje të hidrogjenit: jonik, metalik dhe kovalent. Gazet jonike (të ngjashme me kripën) përfshijnë gazrat e metaleve alkaline dhe alkaline tokësore. Kjo……
- (metalike), kanë veti metalike. Shën ju, në veçanti elektrike. përçueshmëria, e cila është për shkak të metalit. natyra e kimisë komunikimet. Tek M. s. përfshijnë lidhje. metale me njëri-tjetrin, intermetalide dhe shumë të tjera. lidhje. metale (kryesisht metale kalimtare) me jometale... ... Enciklopedia kimike
Hidridet e borit, boranet, komponimet bor-hidrogjen. B. dihet se përmbajnë nga 2 deri në 20 atome bori për molekulë. B. më i thjeshtë, BH3, nuk ekziston në gjendje të lirë, ai njihet vetëm në formën e komplekseve me amina, etere, etj. Karakteri…… Enciklopedia e Madhe Sovjetike
Substanca të thjeshta që, në kushte normale, kanë veti karakteristike: përçueshmëri të lartë elektrike dhe termike, koeficient negativ të temperaturës së përçueshmërisë elektrike, aftësi për të reflektuar mirë valët elektromagnetike... ... Enciklopedia e Madhe Sovjetike
NËNGRUPI VA. FAMILJA E AZOTIT TË FOSFORIT Tendenca e ndryshimeve të vetive nga jometalike në metalike, e cila u identifikua në nëngrupet IIIA dhe IVA, është karakteristikë edhe për këtë nëngrup. Kalimi në metalicitet (edhe pse i paqartë) fillon me arsenikun, në... ... Enciklopedia e Collier
- (nga latinishtja inter ndërmjet dhe metal) (përbërjet ndërmetalike), kimike. lidhje. dy ose disa metalet mes tyre. Ato i përkasin përbërjeve metalike, ose metalideve. I. formohen si rezultat i ndërveprimit. komponentët gjatë shkrirjes, kondensimit nga avulli... Enciklopedia kimike
- (nga greqishtja metallon fillimisht, i imi, i imi), në va, që në kushte normale kanë veti elektrike karakteristike, metalike, të larta. përçueshmëri dhe përçueshmëri termike, negative. koeficienti i temperaturës elektrike përcjellshmëria, aftësia... ... Enciklopedia kimike
Metal- (Metal) Përkufizimi i vetive të metaleve, vetive fizike dhe kimike të metaleve Përkufizimi i vetive fizike dhe kimike të metaleve, aplikimi i metaleve Përmbajtja Përmbajtja Përkufizimi Ndodhja në natyrë Vetitë Vetitë karakteristike... ... Enciklopedia e Investitorëve
Është karakteristikë që produkti i bashkëveprimit të hidrogjenit me toriumin, në krahasim me derivatet e hidrogjenit të të gjitha metaleve të tjera, përmban sasinë më të madhe të hidrogjenit dhe për nga përbërje korrespondon me raportin ThH 3,75, d.m.th., i afrohet përbërjes që korrespondon me valenca maksimale e elementeve të grupit IV. Dendësia e toriumit që përmban hidrogjen është pothuajse 30% më e vogël se dendësia e metalit, ndërsa për elementët e tjerë të nëngrupit të titanit ndryshimi i densitetit kur ndërvepron me hidrogjenin është afërsisht 15%.
Hidridet më të thjeshta të elementeve të nëngrupit të karbonit - karboni, silikoni, germaniumi, kallaji, plumbi - janë tetravalente dhe korrespondojnë me formulën e përgjithshme MeH 4. Stabiliteti termik i hidrideve të elementeve të grupit IV zvogëlohet gradualisht me rritjen e peshës atomike të këtyre elementeve dhe rrezes atomike.
Nëngrupi i vanadiumit V grupe . Ndërveprimi i hidrogjenit me vanadiumin, niobin dhe tantalin është kryesisht i ngjashëm. Në këto sisteme nuk u gjetën komponime kimike me përbërje të saktë stoikiometrike. Meqenëse thithja dhe desorbimi i hidrogjenit shkaktojnë ndryshime të pakthyeshme në strukturën e tantalit metalik, është e mundur që në sistemin tantal-hidrogjen dhe, me sa duket, në sistemin niobium-hidrogjen, të jetë e mundur një pjesë e caktuar e lidhjeve kimike të tipit të ndërmjetëm.
Hidridet e thjeshta të azotit, fosforit, arsenikut, antimonit dhe bismutit kanë formulën e përgjithshme MeH3. Hidridet e elementeve të grupit V janë më pak të qëndrueshme se ato të elementeve të grupit IV dhe VI. Shumica e elementeve të grupit V, përveç hidrideve të thjeshta si NH 3, formojnë edhe komponime më komplekse me hidrogjenin.
Nga elementet e nëngrupit të kromit Grupi VI - krom, molibden, tungsten dhe uranium, vetëm hidridi i uraniumit UH 3 është studiuar. Lidhja kimike në këtë përbërje shpjegohet ndoshta nga prania e urave të hidrogjenit, por jo nga kovalenca, e cila është në përputhje me vetitë e UH 3. Formimi i hidridit të uraniumit shoqërohet me një rënie të mprehtë (pothuajse 42%) të densitetit të uraniumit. Kjo shkallë e reduktimit të densitetit është maksimumi midis derivateve të hidrogjenit të studiuar të metaleve dhe, sipas madhësisë, korrespondon me rritjen e densitetit të vërejtur gjatë formimit të hidrideve të metaleve alkali të grupit I. Nuk ka informacion të besueshëm në lidhje me prodhimin e përbërjeve kimike me përbërje precize stekiometrike nga bashkëveprimi i hidrogjenit me kromin, molibdenin dhe tungstenin.
Hidridet e elementeve të këtij grupi mund të përftohen nga bashkëveprimi i drejtpërdrejtë i elementeve me hidrogjenin. Në seritë H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te dhe H 2 Ro, qëndrueshmëria termike e hidrideve zvogëlohet shpejt.
Lidhur me bashkëveprimin kimik të hidrogjenit me elementet Grupi VIII tabela periodike - hekuri, nikeli dhe kobalti - ka të dhëna kontradiktore në literaturë. Natyrisht, lindin dyshime për ekzistencën reale të hidrideve të këtyre elementeve. Ndërveprimi i hidrogjenit me hekurin, kobaltin dhe nikelin në temperatura të larta nuk është një proces kimik në kuptimin e pranuar përgjithësisht. Megjithatë, kjo ende nuk vërteton pamundësinë e ekzistencës së hidrideve të këtyre elementeve.
Shumë studiues kanë raportuar marrjen e produkteve që ata besojnë se janë hidride. Kështu, ka informacione për prodhimin indirekt të hidrideve të hekurit - FeH, FeH 2 dhe FeH 3, të cilat janë të qëndrueshme në temperatura nën 150 ° C, mbi të cilat ato dekompozohen. Është raportuar gjithashtu prodhimi i hidrideve të nikelit dhe kobaltit. Produktet që rezultuan ishin pluhur piroforik të errët, të shpërndarë imët. Sipas disa autorëve, substancat e këtij lloji, në fakt, nuk janë hidride, por metale të reduktuara të shpërndara imët që përmbajnë sasi të konsiderueshme hidrogjeni të përthithur fizikisht në sipërfaqe. Të tjerë besojnë se hidrogjeni i absorbuar është në sipërfaqen e metalit në një gjendje atomike dhe formon një lidhje kimike me atomet e metalit.
Ka shumë pak të dhëna të qëndrueshme për ndërveprimin kimik të hidrogjenit me elementët e tjerë të grupit VIII (me përjashtim të paladiumit).
Në tabelë Tabela 5 tregon të dhënat e disponueshme për ndryshimin e densitetit të metaleve kur ndërveprojnë me hidrogjenin.
Ndërsa teoria e tektonikës së pllakave festoi "fitoren" e saj, duke fituar njëkohësisht disavantazhe në rrjedhën e studimeve të mëtejshme të strukturës së nëntokës dhe duke shkuar drejt shembjes së saj, teoria e zgjerimit të Tokës zgjidhi dy problemet e saj kryesore, dhe në në të njëjtën kohë - u gjet një version i një mekanizmi të tillë zgjerimi, i cili njëkohësisht heq të gjitha pyetjet me presione "të tepruara" në thelb.
Një rrugëdalje nga ngërçi i gjatë u propozua rreth tre dekada më parë nga shkencëtari sovjetik Vladimir Larin (tani Doktor i Shkencave Gjeologjike), i cili, siç ndodh shpesh, iu afrua këtij problemi nga një kënd krejtësisht tjetër.
Oriz. 69. Skema e atomeve të metaleve dhe hidrogjenit
Para së gjithash, shpërbërja e hidrogjenit në një metal nuk është thjesht përzierja e tij me atomet metalike - në këtë rast, hidrogjeni i jep elektronin e tij, të cilin e ka vetëm një, në thesarin e përbashkët të tretësirës dhe mbetet absolutisht "i zhveshur". "proton. Dhe dimensionet e një protoni janë 100 mijë herë (!) më të vogla se dimensionet e çdo atomi, gjë që në fund të fundit (së bashku me përqendrimin e madh të ngarkesës dhe masës së protonit) e lejon atë të depërtojë edhe thellë në shtresën elektronike të atomeve të tjerë. (kjo aftësi e një protoni të zhveshur tashmë është vërtetuar eksperimentalisht).
Por, duke depërtuar brenda një atomi tjetër, një proton duket se rrit ngarkesën e bërthamës së këtij atomi, duke rritur tërheqjen e elektroneve ndaj tij dhe duke zvogëluar kështu madhësinë e atomit. Prandaj, shpërbërja e hidrogjenit në një metal, pavarësisht sa paradoksale mund të duket, mund të çojë jo në lirshmërinë e një zgjidhjeje të tillë, por, përkundrazi, në ngjeshja e metalit origjinal. Në kushte normale (d.m.th., në presion normal atmosferik dhe temperaturë dhome), ky efekt është i parëndësishëm, por në presion dhe temperaturë të lartë është mjaft domethënës.
Kështu, supozimi se bërthama e jashtme e lëngshme e Tokës përmban një sasi të konsiderueshme hidrogjeni, së pari, nuk bie në kundërshtim me vetitë e tij kimike; së dyti, tashmë zgjidh problemin e ruajtjes së thellë të hidrogjenit për depozitat e xehes; dhe së treti, ajo që është më e rëndësishme për ne, mundëson ngjeshje të konsiderueshme të një substance pa një rritje po aq të konsiderueshme të presionit në të.
“Në Universitetin e Moskës ata krijuan një cilindër të bazuar në... një përbërje ndërmetalike [një aliazh lantanumi dhe nikeli]. Kthejeni rubinetin dhe nga një cilindër litri lirohen një mijë litra hidrogjen!” (M. Kuryachaya, “Hidridet që nuk ekzistonin”).
Por rezulton se të gjitha këto janë "fara" ...
Në hidridet metalike - domethënë në përbërjet kimike të një metali me hidrogjen - kemi një pamje të ndryshme: nuk është hidrogjeni ai që heq elektronin e tij (për derrkucin e përgjithshëm elektronik mjaft të lirshëm), por metali heq qafe pjesën e jashtme të tij. predha elektronike, duke formuar një të ashtuquajtur lidhje jonike me hidrogjenin. Në të njëjtën kohë, atomi i hidrogjenit, duke pranuar një elektron shtesë në të njëjtën orbitë në të cilën rrotullohet elektroni që ai tashmë ka, praktikisht nuk e ndryshon madhësinë e tij. Por rrezja e një joni të atomit metalik - domethënë, një atomi pa shtresën e tij të jashtme elektronike - është dukshëm më i vogël se rrezja e vetë atomit. Për hekurin dhe nikelin, rrezja e joneve është afërsisht 0.6 e rrezes së një atomi neutral, dhe për disa metale të tjera raporti është edhe më mbresëlënës. Një zvogëlim i tillë i madhësisë së joneve metalike lejon që ato të ngjeshen në formë hidride disa herë pa ndonjë rritje të presionit si pasojë e një ngjeshjeje të tillë!..
Për më tepër, kjo aftësi për të hiper-densifikuar paketimin e grimcave hidride zbulohet eksperimentalisht edhe në kushte normale të zakonshme (shih tabelën 1), dhe në presione të larta rritet edhe më shumë.
Dendësia, g/cm
Metal
Hidridi
Ngjeshja, %
Tabela 1. Kompaktueshmëria e disa hidrideve (në kushte normale)
Përveç kësaj, vetë hidridet janë gjithashtu të afta të shpërndajnë hidrogjen shtesë. Në një kohë ata madje u përpoqën ta përdorin këtë aftësi në zhvillimin e motorëve të makinave me hidrogjen për ruajtjen e karburantit.
“...për shembull, një centimetër kub hidrid magnezi përmban një e gjysmë herë më shumë hidrogjen në peshë sesa përmban një centimetër kub hidrogjen i lëngshëm dhe shtatë herë më shumë se në një gaz të ngjeshur në njëqind e pesëdhjetë atmosfera! ” (M. Kuryachaya, “Hidridet që nuk ekzistonin”).
Një problem është se në kushte normale hidridet janë shumë të paqëndrueshme...
Por ne nuk kemi nevojë për kushte normale, pasi po flasim për mundësinë e ekzistencës së tyre thellë në zorrët e planetit - ku presioni është dukshëm më i lartë. Dhe me rritjen e presionit, qëndrueshmëria e hidrideve rritet ndjeshëm.
Në ditët e sotme, është marrë konfirmimi eksperimental i këtyre vetive dhe gjithnjë e më shumë gjeologë priren gradualisht të besojnë se modeli i bërthamës së hidridit mund të rezultojë të jetë shumë më afër realitetit sesa modeli i mëparshëm hekur-nikel. Për më tepër, llogaritjet e rafinuara të kushteve në zorrët e planetit tonë zbulojnë natyrën e pakënaqshme të modelit "të pastër" hekur-nikel të bërthamës së tij.
Matjet sizmologjike tregojnë se si bërthama e brendshme (e ngurtë) dhe e jashtme (e lëngshme) e Tokës karakterizohen nga një densitet më i ulët krahasuar me vlerën e përftuar bazuar në një model të një bërthame të përbërë vetëm nga hekuri metalik nën të njëjtat parametra fiziko-kimikë. .
Prania e hidrogjenit në bërthamë ka qenë prej kohësh një çështje debati për shkak të tretshmërisë së tij të ulët në hekur në presionin atmosferik. Sidoqoftë, eksperimentet e fundit kanë vërtetuar se hidridi i hekurit FeH mund të formohet në temperatura dhe presione të larta dhe, kur zhytet më thellë, është i qëndrueshëm në presione që tejkalojnë 62 GPa, që korrespondon me thellësi prej ~ 1600 km. Në këtë drejtim, prania e sasive të konsiderueshme (deri në 40 mol.%) të hidrogjenit në bërthamë është mjaft e pranueshme dhe zvogëlon densitetin e tij në vlera në përputhje me të dhënat sizmologjike"(Yu. Pushcharovsky, "Tektonika dhe gjeodinamika e mantelit të Tokës").
Por gjëja më e rëndësishme është se në kushte të caktuara - për shembull, kur presioni zvogëlohet ose kur nxehet - hidridet janë në gjendje të shpërbëhen në përbërësit e tyre. Jonet e metaleve shndërrohen në një gjendje atomike me të gjitha pasojat që pasojnë. Ndodh një proces në të cilin vëllimi i një substance rritet ndjeshëm pa ndryshuar masën, domethënë pa ndonjë shkelje të ligjit të ruajtjes së materies. Një proces i ngjashëm ndodh kur hidrogjeni lirohet nga një tretësirë në një metal (shih më lart).
Dhe kjo tashmë ofron një mekanizëm plotësisht të kuptueshëm për rritjen e madhësisë së planetit!!!
“Pasoja kryesore gjeologjike dhe tektonike e hipotezës së një Toke fillimisht hidride është një e rëndësishme, ndoshta e shumëfishtë, gjatë rrjedhës së historisë gjeologjike. duke rritur volumin e saj, e cila është për shkak të dekompresimit të pashmangshëm të brendësisë së planetit gjatë degazimit të hidrogjenit dhe kalimit të hidrideve në metale” (V. Larin, “Hypothesis of an Originally hydride Earth”).
Pra, Larin propozoi një teori që jo vetëm zgjidh disa nga problemet e depozitave xeherore dhe shpjegon një sërë procesesh në historinë e Tokës (të cilave do t'i kthehemi), por gjithashtu ofron një terren serioz për hipotezën e zgjerimit të planeti - si pasojë anësore.
Larin bëri gjënë më të rëndësishme - ai hoqi të gjitha problemet kryesore të teorisë së zgjerimit të Tokës!..
Gjithçka që mbetet janë "detaje teknike".
Për shembull, nuk është absolutisht e qartë se sa është rritur planeti ynë gjatë gjithë periudhës së ekzistencës së tij dhe me çfarë shpejtësie të saktë ka ndodhur zgjerimi i tij. Studiues të ndryshëm dhanë vlerësime që ishin shumë të ndryshme nga njëri-tjetri, përveç kësaj, të kujtonin fort një thithje të thjeshtë të gishtit.
"...në Paleozoik, sipas kësaj hipoteze, rrezja e Tokës ishte afërsisht 1.5 - 1.7 herë më e vogël se ajo moderne dhe, për këtë arsye, që atëherë vëllimi i Tokës është rritur afërsisht 3.5 - 5 herë" (O Sorokhtin, "Katastrofa e Tokës në Zgjerim").
"Idetë më të mundshme më duken për një shkallë relativisht të moderuar të zgjerimit të Tokës, në të cilën nga arkeani i hershëm (d.m.th., mbi 3.5 miliardë vjet) rrezja e saj mund të ishte rritur jo më shumë se një e gjysmë deri në dy herë. , nga proterozoiku i vonë (d.m.th., mbi 1.6 miliardë vjet) - jo më shumë se 1.3 - 1.5 herë, dhe nga fillimi i Mesozoikut (d.m.th., gjatë 0.25 miliardë viteve të fundit) jo më shumë se 5, maksimumi 10 për qind" (E. Milanovsky, "Toka A po zgjerohet toka? A po pulson toka?").
Mjerisht. Hipoteza e Larin gjithashtu nuk i përgjigjet drejtpërdrejt kësaj pyetjeje.
Për më tepër, të gjithë studiuesit u nisën nga fakti se procesi vazhdon pak a shumë në mënyrë të barabartë që nga fillimi i formimit të Tokës (në këtë hipotezë i përmbahet edhe autori i teorisë së hidridit, V. Larin). Dhe kjo çon në ritme kaq të ulëta të zgjerimit, saqë është pothuajse e pamundur të zbulohet me instrumente moderne. Dhe testimi i vlefshmërisë së teorisë duket se është vetëm një çështje e së ardhmes së largët.
Duke ruajtur hidrogjenin në formë hidridi, nuk ka nevojë për cilindra të rëndë dhe të rëndë që kërkohen kur ruhet gazi i ngjeshur i hidrogjenit, ose enë të vështira për t'u prodhuar dhe të shtrenjta për ruajtjen e hidrogjenit të lëngshëm. Kur ruhet hidrogjeni në formën e hidrideve, vëllimi i sistemit zvogëlohet përafërsisht 3 herë në krahasim me vëllimin e ruajtjes në cilindra. Transporti i hidrogjenit është thjeshtuar. Nuk ka kosto për shndërrimin dhe lëngëzimin e hidrogjenit.
Hidrogjeni mund të merret nga hidridet e metaleve me dy reaksione: hidrolizë dhe shpërbërje:
Me hidrolizë është e mundur të përftohet dy herë më shumë hidrogjen se sa është i pranishëm në hidride. Megjithatë, ky proces është praktikisht i pakthyeshëm. Metoda e prodhimit të hidrogjenit me disociim termik të një hidridi bën të mundur krijimin e akumulatorëve të hidrogjenit, për të cilët një ndryshim i lehtë i temperaturës dhe presionit në sistem shkakton një ndryshim të rëndësishëm në ekuilibrin e reaksionit të formimit të hidridit.
Pajisjet stacionare për ruajtjen e hidrogjenit në formën e hidrideve nuk kanë kufizime strikte në masë dhe vëllim, kështu që faktori kufizues në zgjedhjen e një hidridi të veçantë, sipas të gjitha gjasave, do të jetë kostoja e tij. Për disa aplikime, hidridi i vanadiumit mund të jetë i dobishëm, pasi shpërndahet mirë në një temperaturë afër 270 K. Hidridi i magnezit është relativisht i lirë, por ka një temperaturë shpërbashkimi relativisht të lartë prej 560-570 K dhe një nxehtësi të lartë formimi. Lidhja hekur-titan është relativisht e lirë dhe hidridi i tij shpërndahet në temperaturat 320-370 K me një nxehtësi të ulët formimi.
Përdorimi i hidrideve ka përparësi të konsiderueshme sigurie. Një enë e dëmtuar e hidridit të hidrogjenit paraqet dukshëm më pak rrezik sesa një rezervuar i dëmtuar i hidrogjenit të lëngshëm ose një enë nën presion e mbushur me hidrogjen.
Është e rëndësishme që lidhja e hidrogjenit me një metal të ndodhë me lëshimin e nxehtësisë. Procesi ekzotermik i formimit të një hidridi nga hidrogjeni M i një metali (ngarkimi) dhe procesi endotermik i çlirimit të hidrogjenit nga hidridi (shkarkimi) mund të përfaqësohet në formën e reaksioneve të mëposhtme:
Për përdorimin teknik të hidrideve, janë me interes të veçantë temperaturat në të cilat presioni i shpërbërjes së hidrogjenit në hidrid arrin vlerat mbi 0,1 MPa. Hidridet në të cilat presioni i disociimit mbi 0,1 MPa arrihet në një temperaturë nën pikën e ngrirjes së ujit quhen temperaturë të ulët. Nëse ky presion arrihet në një temperaturë mbi pikën e vlimit të ujit, atëherë hidridet e tilla konsiderohen me temperaturë të lartë.
Për nevojat e transportit rrugor krijohen hidride, të cilat teorikisht mund të përmbajnë deri në 130-140 kg hidrogjen për 1 m 3 hidride metali. Megjithatë, kapaciteti i realizuar i hidridit nuk ka gjasa të kalojë 80 kg/m 3 Por edhe kjo përmbajtje hidrogjeni në një rezervuar me kapacitet 130 dm 3 është e mjaftueshme për 400 km kilometrazh të automjetit. Këta janë tregues realistë për përdorim, por duhet të merret parasysh rritja e masës së rezervuarit të mbushur me hidride. Për shembull, masa e hidridit latan-nikel arrin 1 ton, dhe hidridi i magnezit - 400 kg.
Deri më sot, janë sintetizuar dhe studiuar hidridet metalike me një gamë të gjerë vetive. Të dhënat mbi vetitë e disa hidrideve që janë me interes më të madh potencial për përdorim industrial janë dhënë në Tabelën. 10.3 dhe 10.4. Siç mund të shihet nga tabela. 10.3, për shembull, hidridi i magnezit bën të mundur ruajtjen e 77 g H2 për 1 kg masë hidride, ndërsa në një cilindër nën një presion prej 20 MPa ka vetëm 14 g për 1 kg enë. Në rastin e hidrogjenit të lëngshëm, mund të ruani 500 g për enë 1 kg.
Programi Gjithëpërfshirës i Punës së Kërkimit, Kërkimit dhe Zhvillimit mbi Energjinë e Hidrogjenit dhe Qelizat e Karburantit planifikon të studiojë paladiumin. Paladiumi metalik i grupit të platinit është një nga materialet kryesore për qelizat e karburantit dhe të gjithë energjinë e hidrogjenit. Mbi bazën e tij, prodhohen katalizatorë, pajisje membranore për prodhimin e hidrogjenit të pastër, materiale me karakteristika funksionale të përmirësuara, qeliza karburanti, elektrolizues dhe sensorë për përcaktimin e hidrogjenit. Paladiumi mund të grumbullojë në mënyrë efektive hidrogjenin, veçanërisht nanopluhurin e paladiumit.
Përveç energjisë së hidrogjenit, paladiumi përdoret në katalizatorë për trajtimin e mëparshëm të gazrave të shkarkimit nga makinat konvencionale; elektrolizues për prodhimin e hidrogjenit dhe oksigjenit nga dekompozimi i ujit; qeliza të lëvizshme të karburantit, në veçanti metanol; elektrolizues me oksid të ngurtë me elektroda me bazë paladiumi; pajisje për marrjen e oksigjenit nga ajri, përfshirë për qëllime mjekësore; sensorë për analizën e përzierjeve komplekse të gazit.
Është e rëndësishme të theksohet se vendi ynë kontrollon rreth 50% të prodhimit botëror të këtij metali të nevojshëm për prodhimin e hidrogjenit. Aktualisht, në Institutin e Fizikës Kimike të Akademisë Ruse të Shkencave në Chernogolovka, po punohet për krijimin e baterive të hidrogjenit të bazuara në hidridet metalike.
Vetitë e disa hidrideve
Tabela 10.3
