Никель гидрид
Гидрид никеля представляет собой либо неорганическое соединение формулы NiH x , либо любой из множества координационных комплексов . Его открыл польский химик Богдан Барановский в 1958 году. [1]
Бинарные гидриды никеля и родственные материалы.
[ редактировать ]«Существование определенных гидридов никеля и платины подвергается сомнению». [2] Это наблюдение не исключает существования нестехиометрических гидридов. Действительно, никель является широко используемым гидрирования катализатором . Экспериментальные исследования гидридов никеля редки и в основном теоретические.
Водород затвердевает никель (как и большинство металлов), препятствуя скольжению дислокаций атомов никеля в кристаллической решетке друг мимо друга. Варьируя количество легирующего водорода и форму его присутствия в гидриде никеля (осажденной фазе), можно контролировать такие качества, как твердость , пластичность и прочность получаемого гидрида никеля. Гидрид никеля с повышенным содержанием водорода можно сделать тверже и прочнее никеля, но такой гидрид никеля также менее пластичен , чем никель. Потеря пластичности происходит из-за трещин, сохраняющих острые точки за счет подавления упругой деформации водородом, и образования пустот под напряжением из-за разложения гидрида. [3] Водородное охрупчивание может стать проблемой для никеля, используемого в турбинах при высоких температурах. [4]
В узком диапазоне стехиометрий, принятых гидридом никеля, заявлены различные структуры. При комнатной температуре наиболее стабильной формой никеля является α-никель с гранецентрированной кубической (ГЦК) структурой. Это относительно мягкий металлический материал, который может растворять лишь очень небольшую концентрацию водорода, не более 0,002% по массе при 1455 °C (2651 °F) и только 0,00005% при 25 °C (77 °F). Фаза твердого раствора с растворенным водородом, сохраняющая ту же структуру, что и исходный никель, называется α-фазой. При 25°C для растворения в β-никеле необходимо давление водорода 6 кбар, но водород десорбируется при давлениях ниже 3,4 кбар. [5]
Поверхность
[ редактировать ]Водород диссоциирует на поверхности никеля. Энергии диссоциации на гранях кристаллов Ni(111), Ni(100) и Ni(11O) составляют соответственно 46, 52 и 36 кДж/моль. H 2 диссоциирует с каждой из этих поверхностей при различных температурах: 320–380, 220–360 и 230–430 К. [5]
Фазы высокого давления
[ редактировать ]Кристаллографически различные фазы гидрида никеля образуются из газообразного водорода при давлении 600 МПа; [5] или электролитически . [6] Кристаллическая форма — гранецентрированный кубический или β-никельгидрид. Атомные отношения водорода к никелю достигают единицы, при этом водород занимает октаэдрическую позицию. [7] Плотность β-гидрида составляет 7,74 г/см. 3 . Он серый. [7] При плотности тока 1 ампер на квадратный дециметр в 0,5 моль/л серной кислоты и тиомочевины поверхностный слой никеля преобразуется в гидрид никеля. Эта поверхность изобилует трещинами длиной до миллиметров. Направление растрескивания лежит в плоскости {001} исходных кристаллов никеля. Постоянная решетки гидрида никеля равна 3,731 Å, что на 5,7% больше, чем у никеля. [6]
Почти стехиометрический NiH нестабилен и теряет водород при давлениях ниже 340 МПа. [5]
Молекулярные гидриды никеля
[ редактировать ]большое количество никельгидридных комплексов Известно . Показательным является комплекс транс-NiH(Cl)(P(C 6 H 11 ) 3 ) 2 . [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Станислав М. Филипек, Изабелла Гжегори, Януш Липковский, Станислав Сенятич. «Памяти профессора Богдана Барановского» . www.researchgate.net . Проверено 8 ноября 2023 г.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Сюй, Сюэцзюнь; Мао Вэнь; Чжун Ху; Сейджи Фукуяма; Киёси Ёкогава (2002). «Атомистический процесс водородного охрупчивания монокристалла никеля методом внедренного атома». Вычислительное материаловедение . 23 (1–4). Эльзевир: 131–138. дои : 10.1016/s0927-0256(01)00217-8 .
- ^ Сюй, Сюэчжэнь; Мао Вэнь; Сейджи Фукуяма; Киоши Ёкогава (2001). «Моделирование водородного охрупчивания вершины трещины в монокристалле никеля методом встроенного атома» . Операции с материалами . 42 (11): 2283–2289. дои : 10.2320/матертранс.42.2283 . ISSN 1345-9678 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Шань, Цзюньцзюнь (11 ноября 2009 г.). Об образовании и распаде тонкого слоя NiHx на Ni(111) (PDF) . Лейден: Лейденский университет. п. 94. ИСБН 9789085704171 . Проверено 11 февраля 2013 г.
{{cite book}}:|work=игнорируется ( помогите ) - ^ Перейти обратно: а б Такано, Нориюки; Шиничиро Кайда (2012). «Инициирование трещины путем катодной зарядки водородом в монокристалле никеля» . ISIJ International . 52 (2): 263–266. дои : 10.2355/isijinternational.52.263 . S2CID 135948644 .
- ^ Перейти обратно: а б Траварес, ССМ; А. Лафуэнте; С. Миралья; Д. Фрюшар; С. Паирис (2003). «Характеристика гидрогенизированного никеля с помощью СЭМ» . Акта микроскопия . 12 (1).
- ^ Эберхардт, Северная Каролина; Гуань, Х. (2016). «Никель-гидридные комплексы». Химические обзоры . 116 (15): 8373–8426. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00259 . ПМИД 27437790 .