第6章气体在固体中的溶解与扩散
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中考化学第一轮专题复习第六章溶解现象溶液:物质相互分散,形成均一的、稳定的混合物。
1、混合物状态不同:悬浊液:存在固体小颗粒(不均一,不稳定,会形成沉淀)乳浊液:存在液体小颗粒(不均一,不稳定,会分层)※“均一”是指溶液各组成成分和性质完全相同。
※“稳定”是指当条件不变是,长时间放置,溶液中的溶质和溶剂也不会出现分离的现象。
※“颜色”不是判定溶液的标准:如溶液中含有Cu2+会显蓝色;含有Fe2+(亚铁)的溶液显浅绿色;含有Fe3+的溶液显黄色;含有MnO4-的溶液显紫红色。
2、物质的溶解是构成物质的离子或分子分散的过程。
※像氯化钠NaCl、氢氧化钠NaOH等物质溶解是由于在水分子的作用下电离出的阴阳离子。
NaCl = Na+ + Cl-;NaOH = Na+ + OH-※像蔗糖的物质,它们是由分子构成的,溶于水只是其分子脱离晶体表面,分散到水中的道理。
硝酸铵NH4NO3的溶解使溶液温度下降(吸热)3、溶解现象:像氯化钠NaCl等物质的溶解不会造成溶液温度发变化氢氧化钠NaOH、浓硫酸H2SO4、生石灰CaO溶解时放热,造成溶液温度上升。
4、洗洁精能使难溶于水的油以小液滴均匀悬浮在水中形成乳浊液,这称为乳化现象。
乳化的应用:油污清洗、洗涤剂和化妆品的配制、石油开采、污水处理、制剂合成及纺织印染。
※用纯碱、汽油和洗涤剂的水溶液都能除去衣物上的油污,其实它们的原理各不相同:纯碱是与油污中的物质发生化学反应;汽油是将油污溶解;洗涤剂是和油污发生乳化作用。
5、较快溶解物质的方法:⑴用玻璃棒搅拌;⑵提高溶解的水温;⑶使固体变成粉末颗粒6、物质溶于水后,溶液的凝固点下降,沸点升高。
例1、冬天厨房中最易结冰的是(D )A、酱油B、米酒C、食醋D、水※水的凝固点比溶液的低例2、寒冬里,为什么水缸往往会冻裂,而装有腌制食品的水缸却不会冻裂?冰的密度比水小,等质量的水和冰相比,冰的体积大,所以水结冰后体积变大,把水缸撑裂;腌制食品的水形成溶液,溶液的凝固点低,所以不易结冰。
气体的扩散与溶解性气体的扩散和溶解性是物理学和化学领域中的重要概念。
扩散是指气体分子由高浓度区域向低浓度区域自发传播的过程,而溶解性则是指气体在液体中的溶解程度。
深入了解气体的扩散和溶解性对于理解环境科学、化学工程和生物学等学科中的诸多现象和过程具有重要意义。
一、气体的扩散1. 扩散的概念扩散是一种质点运动,指的是处在一个系统中的分子或粒子由高浓度区域向低浓度区域移动的过程。
在气体中,分子间存在着碰撞和相互作用,这使得它们具有扩散的能力。
2. 扩散速率扩散速率与多个因素相关,包括温度、压力差、扩散物质的分子量和粒径等。
在同等条件下,温度较高、压力差较大、分子量较小和粒径较小的气体分子具有更高的扩散速率。
扩散速率可以通过菲克定律进行描述,即扩散速率与浓度梯度成正比。
3. 扩散的应用扩散在自然界和工业中具有广泛应用。
在自然界中,扩散负责将气体分子从高浓度的地方传播到低浓度的地方,实现气体的均匀分布。
在工业中,扩散被用于气体的分离和纯化,例如在空分设备中将空气分离成氮气和氧气。
二、气体的溶解性1. 溶解度的概念气体的溶解是指气体分子被溶解在液体中的过程。
气体和液体之间的相互作用力使得气体分子能够与液体分子发生接触,并相互作用。
2. 溶解度的影响因素气体的溶解度受多种因素的影响,包括气体的性质、液体的性质、压力和温度等。
常见的规律是,随着温度的升高,气体的溶解度降低;随着压力的增加,气体的溶解度增加。
此外,不同气体在相同条件下的溶解度也有差异。
3. 溶解度的应用气体的溶解度在实际应用中有诸多重要的应用,例如:- 饮料中的汽水:二氧化碳被溶解在水中,形成起泡效果。
- 呼吸作用:氧气通过肺部的溶解来进入血液,供给机体需要。
- 水生生物的生存:水中的溶解氧对于维持水生生物的生存至关重要。
结论气体的扩散和溶解性是自然界和工业过程中不可或缺的重要现象。
了解气体的扩散和溶解性的原理和规律可以帮助我们更好地理解和解释环境、化学和生物学等学科中的相关现象和过程。
气体的扩散与溶解气体在自然界中常常会发生扩散和溶解的现象。
扩散是指气体在非均质介质中自由传播的过程,而溶解则是指气体与液体或者固体之间相互混合的现象。
本文将对气体的扩散和溶解进行深入的探讨和解析。
一、气体的扩散气体的扩散是指气体分子在没有外力作用的情况下自由运动,并逐渐向其它区域扩散的过程。
扩散的速率与气体分子的平均动能有关,高温使气体分子的动能增加,扩散速率也会增大。
另外,扩散的速率还与气体分子之间的相互作用有关,分子之间的相互作用力越小,扩散速率越快。
扩散现象在日常生活中随处可见,比如我们在一间密闭的房间中点燃香薰,很快整个房间都弥漫着香气。
这就是因为气体分子在高温下具备了足够的动能,可以弥散到房间的各个角落。
二、气体的溶解气体的溶解是指气体分子与液体或者固体分子之间发生的相互作用,使得气体分子在溶液或者固体中均匀分布的过程。
溶解是气体进入液体或者固体内部的过程,溶质是被溶解的气体,而溶剂则是用来溶解溶质的液体或者固体。
溶解的过程是一个动态平衡的过程。
当气体分子接触到溶质表面时,会发生吸附和解吸附的反应,直到达到溶解平衡。
溶解速率与气体分子与溶质颗粒之间的相互作用力有关,作用力越大,气体分子越难溶解。
溶解在生活中也有许多案例,比如我们经常将二氧化碳溶解在水中得到碳酸饮料。
二氧化碳分子在高压下与水分子之间发生相互作用,从而溶解在水中,形成碳酸饮料。
三、气体扩散与溶解的应用气体的扩散和溶解在许多领域都有广泛的应用。
以下是两个常见的应用例子:1. 化学反应中的气体扩散和溶解:在化学反应中,气体的扩散和溶解往往会影响反应速率和产物的生成。
例如,在工业催化裂化过程中,气体的扩散会影响到催化剂与废气的接触效果,从而影响反应的进行。
2. 气体传感器:气体的扩散和溶解也被应用于气体传感器中。
传感器常常使用某种特定气体作为敏感元件,通过气体的扩散和溶解来实现气体的检测和测量。
在这些应用中,了解气体扩散和溶解的原理和规律对于正确使用和设计相关设备非常重要。
初三化学(沪教版)九年级下册-第六章-溶解现象-第三节-物质的溶解性(含答案)一、单选题1. ( 2分) 室温时,有两瓶硝酸钾溶液,一瓶为饱和溶液(溶质的质量分数为24%),另一瓶为5%的溶液,下列实验操作中,无法区分这两种溶液的是()A. 加一定量的水B. 加入少量硝酸钾晶体C. 略降低温度D. 室温时,蒸发少量水2. ( 2分) 甲、乙两种固体物质的溶解度曲线如图所示.下列叙述正确的是()A.甲的溶解度大于乙的溶解度B. t2℃时,用等质量的甲和乙固体配制饱和溶液,得到乙溶液的质量大于甲C. 将甲、乙的饱和溶液从t1℃升温至t2℃,甲溶液中溶质的质量分数比乙大D. 将甲和乙的饱和溶液从t2℃降温至t1℃,甲析出的晶体多3. ( 2分) 将相同质量的甲、乙两种不同溶质的溶液同时蒸发掉10g水,并冷却到T℃时,分别析出2g甲和3g乙物质(均不带结晶水),则下列说法正确的是( )A. T℃时,甲、乙两种物质的溶解度可能相同B. T℃时,甲物质的溶解度一定大于乙C. T℃时,甲物质的溶解度一定小于乙D. 将析出晶体后的甲、乙两种饱和溶液混合后(甲、乙不反应),溶液仍饱和4. ( 2分) 甲、乙两种固体物质的溶解度曲线如图所示,下列说法正确的是()A. 20℃时,甲物质的溶解度是40B. 升温可使乙物质的饱和溶液析出固体C. 甲物质的溶解度大于乙物质的溶解度D. 40℃时,将甲、乙两物质饱和溶液分别降温到20℃,二者都变为不饱和溶液5. ( 2分) 下图是甲、乙、丙三种物质的溶解度曲线,下列说法中正确的是()A. t1℃时,甲物质的饱和溶液中溶质和溶剂的质量比为1:4B. P点表示甲、丙两种物质的饱和溶液质量相等C. t1℃时,乙物质的饱和溶液,升温至t2℃时仍是饱和溶液D. 将三种物质的溶液从t2℃降至t1℃,析出晶体最多的是甲物质6. ( 2分) 如图是甲、乙两种固体的溶解度曲线,下列说法正确的是()A. 甲的溶解度等于乙的溶解度B. 升高温度可以将甲的不饱和溶液变为饱和溶液C. 20 ℃时,100 g乙的饱和溶液中溶质质量是30 gD. 40 ℃时,分别用100g水配制甲、乙的饱和溶液,所需甲的质量大于乙的质量7. ( 2分) 氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小.要想把一瓶接近饱和的石灰水变成饱和,具体措施有:①加入氢氧化钙;②升高温度;③降低温度;④加入水;⑤蒸发水.其中措施正确的是()A. ①②④B. ①③④C. ①③⑤D. ①②⑤8. ( 2分) 关于硝酸钾溶解度的说法中正确的是()A. 20℃时,20g硝酸钾溶在100g水里,所以20℃时硝酸钾的溶解度是20gB. 20℃时,把20g硝酸钾溶在水里制成饱和溶液,所以20℃时硝酸钾的溶解度是20gC. 把31.6g硝酸钾溶在100g水里,形成饱和溶液,所以20℃时硝酸钾的溶解度是31.6gD. 20℃时,把31.6g硝酸钾溶在100g水里,形成饱和溶液,所以20℃时硝酸钾的溶解度是31.6g二、多选题9. ( 3分) 如图是甲、乙、丙三种固体物质的溶解度曲线,下列说法正确的是()A. t1℃时,三种固体物质的溶解度关系为乙﹥甲=丙B. t2℃100g甲物质饱和溶液中含有60g甲C. 将丙物质饱和溶液变为不饱和溶液,可采用升温的方法D. t2℃时,分别用100g水配制甲、乙的饱和溶液,再降温到t1℃,析出无水晶体的质量:甲﹥乙10. ( 3分) 如图为甲、乙两种物质(均不含结晶水)的溶解度曲线,下列说法正确的是()A.将20℃时甲、乙两物质的饱和溶液分别升温到40℃, 溶液中两物质的质量均不变B. 20℃时,甲、乙两种物质的溶解度均为30gC. 乙中含有少量甲时,一般采用蒸发溶剂的方法提纯甲D. 40℃时,甲、乙两溶液的溶质质量分数一定不相等11. ( 3分) 物质甲与乙的溶解度曲线如右图所示,下列说法正确的是()A. 温度大于t1℃时甲物质的溶解度大于乙物质的溶解度B. 温度升高可以将甲物质的不饱和溶液后变成饱和溶液C. 将t2℃甲、乙两物质的饱和溶液温度降低到t1℃时都会析出晶体D. t1℃时,甲、乙两物质的饱和溶液中溶质质量相等12. ( 3分) 甲、乙试管中各盛有10.0g水,向其中一支试管中加入3.0g Na2CO3粉末,另一支试管中加入3.0gNaCl粉末,按图1、2进行实验。
第六章溶解现象第一节物质在水中的分散1、物质以细小的固体颗粒分散在水中,则形成悬浊液;(如面粉、泥土分散到水中,不均一、不稳定)若物质以小液滴分散在水中,则形成乳浊液。
(如植物油分散到水中,不均一、不稳定)溶解:物质以分子或离子形式均匀地分散到另一种物质的过程,叫做物质的溶解。
物质溶解后形成均一、稳定的混合物叫做溶液。
如食盐水、石灰水、矿泉水等均是溶液,有些溶液还有颜色,如KMnO4溶液紫红色、CuSO4溶液蓝色、FeSO4为浅绿色、FeCl3溶液黄色。
溶液的特性:均匀性、稳定性乳化作用:洗涤剂等中的乳化剂能够把油分散到水中,使两种互不相溶的液体形成稳定乳浊液的过程。
洗涤油脂的三种方法:1、热的纯碱溶液------化学反应;2、洗涤剂-------乳化作用; (★洗洁精洗油污用了乳化的原理)3、汽油或酒精------溶解油脂,形成溶液。
2、在物质溶于水形成溶液的过程中,通常伴有热量的变化。
不变NaCl 升高NaOH、浓H2SO4降低NH4NO33、某些固体物质在水中溶解时能生成自由移动的离子,所以这些物质的水溶液能够导电。
例如,食盐溶于水生成自由移动的Na+和Cl-,食盐水能导电。
水溶液的特性;(1)凝固点的降低:如在严寒的冬季,水易结冰而酱油和食醋不会结冰;用食盐可以融化道路上的积雪。
(2)沸点的升高:煮沸的汤比沸水温度高。
(3)有的溶液有导电性:食盐水、稀硫酸、烧碱溶液均能导电是由于在其溶液中存在自由移动带电荷的离子,而蔗糖溶液不导电是由于蔗糖是由分子构成的。
第二节溶液组成的表示1、溶液的组成:(1)溶质:被溶解的物质。
它既可以是固体(如食盐水中的食盐),也可以为液体(如酒精水溶液中的酒精)或气体(如盐酸中的氯化氢、氨水中的氨气)。
(2)溶剂:能溶解溶质的物质。
水是最常见的溶剂,但也有其他溶剂,如碘酒中的酒精、汽油溶解植物油。
判断溶质、溶剂的方法:根据最终溶液中有什么成分来判断,而不是看向液体中加进了什么物质;如铁粉加到硫酸铜溶液中恰好完全反应,反应后溶液中只有硫酸亚铁和水,所以溶液中溶质是硫酸亚铁,溶剂是水。
第六章物质的结构【概念和规律】一、物质由微粒构成1、无论生物还是非生物,都是由分子、原子或离子构成。
2、对于由分子构成的物质来说,分子是保持物质的化学性质的最小微粒。
3、不同分子构成不同的物质。
4、在化学反应中,分子可以分解成原子。
5、有的分子由一个原子构成(稀有气体),有的分子由多个相同或不同的原子构成。
6、金属直接由原子构成。
7、1803年英国化学家道尔顿提出了原子论,1811年意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说,1897年英国物理学家汤姆生发现了电子。
8、在一定条件下,原子可以失去或得到电子,成为带电荷的离子。
9、有的物质由离子构成,如氯化钠。
10、卢瑟福根据α粒子散射实验提出的原子有核模型认为:原子由带正电的原子核和带负电的核外电子构成。
11、现代研究表明:原子核由带正电的质子和不带电的中子构成。
而且它们由更小的微粒夸克构成。
12、原子核中的质子数和核外的电子数相等,所以整个原子不带电。
13、实验表明:构成物质的微粒之间存在着空隙和相互作用,并处在永不停息的运动之中,而且微粒之间存在着相互作用的引力和斥力。
二、元素1、把物质中的同一种原子统称为元素。
元素:具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称。
2、自然界中的所有物质都是由元素组成。
3、每种元素都有一个名称和符号,符号通常用拉丁文名称的第一个大写字母表示,若有重复,增加第二个小写字母。
4、目前人类发现的元素有112种,其中94种为天然元素,18种为人工合成元素。
5、元素的分布不均匀①宇宙中氢元素最丰富,其次是氦元素;②地壳中的元素含量依次为:氧元素、硅元素、铝元素;③地核中的元素含量依次为:铁元素、镍元素;④空气中的元素含量依次为:氮元素、氧元素。
678、在非金属元素中He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn称为稀有气体元素。
9、由不同种元素组成的纯净物叫做化合物。
10、单质和化合物都有确定的组成,并可以用元素符号表示。
11、由同种单质或同种化合物组成的物质叫做纯净物。
气体在固体中的溶解和扩散气体在固体中的溶解和扩散�气体分子的溶解与渗透�溶解由两种或两种以上物质所组成的均匀体系叫做“溶体”。
溶体中含量较多的成分称为“溶剂”,其余称为“溶质”。
溶剂可以是液体,也可以是气体、固体;溶质可以是固体,也可以是气体、液体。
�渗透和渗透率由于在真空容器器壁两侧的气体总是存在压力差,即使固体壁面材料上存在的微孔小到足以阻止正常气体通过,但任何固体材料总是或多或少地渗透一些气体。
气体从密度大的一侧向密度小的一侧渗入、扩散、通过、和逸出固体阻挡层的过程成为渗透。
这种情况下气体的稳态流率称为渗透率。
�气体溶质溶解于固体溶剂中的情况从微观的角度来看,气体溶解于固体的过程可分为五个步骤:①吸附在高压侧,气体分子吸附在固体表面上;②离解吸附的气体分子有时在固体表面上离解为原子态;③溶解气体在固体表层达到与环境气压相对应的溶解浓度;④扩散由于表层浓度比较高,在浓度梯度的作用下气体分子(或原子)向固体深部扩散,直到浓度均匀为止;⑤脱附溶质气体扩散到器壁的另一面重新结合成分子后释放(或气体扩散到器壁的另一面后解吸和释出;气体在固体中的溶解和扩散�扩散速度与溶解度溶解和渗透速度一般由扩散速度所决定,而最终固体材料可溶解的气体量则取决于溶解度。
�扩散速度——研究溶解(或解溶)的动力学参量表示溶解(或解溶)没有达到平衡时的进行速度,研究扩散可以知道固体材料吸收或放出气体的速度。
与渗透气体及壁面材料的种类和性质有密切关系;�溶解度——研究溶解的静力学参量在一定温度、一定气压下,固体能溶解气体的饱和浓度,称为该温度及气压下的“溶解度”。
溶解度表示材料内溶解达到动态平衡时所溶解的气体量,研究溶解度可以知道各种固体材料在一定条件下能溶解多少气体;�影响溶解度的因素从宏观来看,溶解度与气体一固体组合的性质、气体压强、温度有关。
�气体在固体中的溶解度——近似有理想溶体的性质①如果溶解时各物质成分能以任何比例互溶,体积有可加性,没有热效应发生,则形成的溶体称为“理想溶体”②当溶质浓度很小时,许多实际溶体表现得很像理想溶体。
气体在固体中的溶解度一般是很小的,因此近似有理想溶体的性质。
气体在固体中的溶解和扩散�影响溶解度的因素�环境气压对溶解度的影响(亨利定律)根据理想溶体的规律,在一定温度下,气体在固体中的溶解度与环境气体压强成正比。
如果环境气氛是多种成分的气体混合物,则每一气体成分的溶解度与相应的气体分压成正比。
这个规律称为亨利定律1:H -Ni(1123℃)22:H -Fe(900℃)23:H -Cu(930℃)2C=SP C—气体在固体中的溶解度(cm (标准状况)/cm33)S—(cm3一个大气压下的气体溶解度(标准状况)/cm3atm)P—环境气体压强(atm)C=S P双原子气体分子在金属中溶解时往往离解成原子态,X (气相)↔2X(在金属材料中的溶解相)2jC=SPj为离解度(分子不离解时j=1,离解为原子态时j=1/2)�温度对溶解度的影响气体分子在固体中溶解时,分子的相互作用使状态发生变化,因此有热效应发生,所以溶解度和温度有关。
在一定压强下,溶解度和温度的关系为q S=S exp(−s0RT )S—溶解度常数,相当于温度T→∞时的溶解度;q —溶解热,J/mol;0 sq S=S exp(−s0RT2q j S=S exp(−s0RT ))溶解时有吸热效应的,q 为正值,溶解度随温度升高而增加;s溶解时有放热效应的,q 为负值,溶解度随温度升高而降低;s气体在固体中的溶解和扩散�影响溶解度的因素C=SPjq j �溶解度C是环境气体压力S=S exp(−s)P和固体材料温度T的函数0RT jq jP当气压不变时C=j−sS P exp()lnC=ln S+j ln P−0RT lgC与1/T呈直线关系RT�气体-固体配组的性质对溶解度的影响a Fe=0.218nm �金属类H/nm O/nm N/nm ①金属是晶体结构,溶质溶解于金属有两种情况:R分子0.275 0.364 0.375间隙固溶体—溶质跑到了金属晶格的空隙中;R原子0.056 0.132 0.142 置换式固溶体—金属晶格的原子位置被外来原子所代替;②影响溶解度的其他因素气体原子外层电子的分布(影响气体-金属间的亲和力);金属内所含杂质及其分布;金属晶粒的大小和取向;金属的金相结构; 实际金属晶体的晶格缺陷(如空位、脱位原子、位错等) ③溶解于金属的气体金属表层含有大量的水蒸气(物理吸附/吸收在金属表面的多孔氧化膜内)金属体内所含的气体通常是氢、氮、氧、一氧化碳、二氧化碳而没有水蒸气,(在熔炼过程中吸收、吸留/气体与金属反应形成化合物而存留于金属之中的)。
金属体内的气体含量折合为标准状况下的气体体积数,大约为金属自身体积的10%∼100%气体在固体中的溶解和扩散�气体-固体配组的性质对溶解度的影响�非金属类OSi①塑料、橡胶类:•结构疏松,微观孔隙大于各种常见气体分子的直径,气体分子向内扩散;•溶解度的大小主要取决于材料与气体分子之间的亲和力;•材料之间溶解度的差别还和材料的致密程度有关;②玻璃类:•玻璃是非晶体结构,主要分是SiO ,石英晶体的晶格孔径为0.4nm左右;2 石英•硬玻璃或硼硅玻璃(B O )和软玻璃(金属氧化物如Na O \PbO\ )2 3 2•各种玻璃的孔径随着填塞于玻璃结构之中的金属离子的增加而逐渐变小;Me•气体溶解于玻璃之中物理溶解和化学溶解两种情况。
玻璃的表层也和金属类似,富含气体,玻璃中最主要的溶解气体是水蒸气;③陶瓷类•陶瓷是一种晶体和玻璃相的混合物,有三种类型:氧化物、硅酸盐和氮、硼、碳的化合物;•真空技术中主要使用氧化物陶瓷。
氧化物陶瓷具有多孔结构,其气孔一般玻璃占体积的10%左右,其中玻璃相的作用是填封气孔。
�不同气体在金属材料中的溶解�氢在金属中的溶解氢原子直径最小,易于溶解于金属�氢气在Ni、Fe、Co、Cr、Cu、Al、Ag、Mo、W、Pt、Mn等金属中形成固溶体,其溶解度服从C=SP ,并随着温度的上升而增加。
这类金属在溶解过程中伴随着吸热1/2效应,称为第一类金属;�第一类金属常用做真空设备和电真空器件的结构材料,其溶解度比较小,大约在104个金属原子中溶解不超过4个氢原子;�在Ti、V、Zr、Nb、La、Ce、Ta、Th、Pd、Hf等Ⅲ、Ⅳ、V副族金属中,氢与金,但是随着温度的增加溶解度下降。
这类金属在属组成假氢化物,其溶解度C=SP1/2溶解过程中伴随着放热效应,称为第二类金属;�第二类金属常用做吸气剂材料,其溶解度比第一类要大得多,大约每个金属原子可溶解0.5∼3个氢原子;�氢气同碱金属和碱土金属组成氢化物如NaH、CaH 形成离子键结合的离子化合物;2�氢与C、Si、S、Se、As等1VA、VA、VIA族元素组成以共价键结合的共价化合物;�氢在金属Au、Zn、Cd、In中不溶解;�不同气体在金属材料中的溶解�氧在金属中的溶解•除贵重金属外,大多数金属都能溶解一些氧。
当超过了溶解的极限时,就出现氧化物的形态。
区别金属中所含的氧是处于物理溶解还是形成氧化物,通常是困难的;•许多金属在熔融态时吸收大量氧气,而凝固时这些氧气又变成氧化物。
一般在熔融态金属中氧的含量往往大于固态金属所能溶解的量;�氮在金属中的溶解•氮只有在高温度下才能溶解于某些金属,并形成氮化物如氮在锆、钽、锰、钼和铁中溶解、其中在锆中的溶解度较大,在钼和铁中的溶解度小于l%(重量)。
零部件名称真空(大于105Pa)超高真空(小于105Pa)•氮不溶于钴、铜、银、金。
�CO和CO 在金属中的溶解2壳体、管路、阀、内部零件普通碳素钢不锈钢不锈钢钛高纯铝•一氧化碳和二氧化碳只能溶于铁、镍这样一些金属之密封垫圈丁基橡胶氟橡胶中,形成碳化物。
一氧化碳不溶于铜;铜、金、银•许多金属不直接溶解一氧化碳和二氧化碳,在真空中导电体不锈钢、铜不锈钢、铜可由于碳的向外扩散与表面金属氧化物反应,形成一氧铝化碳、二氧化碳而释放出来;气体在固体中的溶解和扩散�气体扩散方程任何固体材料都或多或少地能够渗透过一些气体。
多数情况下扩散是最慢的步骤,因此渗透速率主要由扩散速率决定。
�渗透的全过程:吸附→气体分子离解(对于金属壳体材料) →在表层达到平衡溶解度→向内侧扩散→在管壳内壁表面上,离解的气体原子重新结合为分子态→脱附和释出�气体在固体中扩散的规律与气体自扩散公式有相同的形式①菲克()第一定律:扩散的气体量与浓度梯度成正比Fick F=−D ∂C∂xF—单位时间通过单位面积扩散的气体量)(Pa.L/s.cm2 D—气体在固体中的扩散系数(cm C—气体浓度;2.s);②菲克()第二定律:Fick *在扩散过程中,固体材料内溶解气体的浓度不但是位∂CQ=−(D) dtdA1 ∂xx∂CQ=−(D) dtdA2 x+dx∂x∂C∂C∂C 置x的函数,而且随着时间t而变化,即C=C(x,t)*考虑一个小x~x+dx的平面层,在dt时间内通过x平面考虑一个小x~x+dx的平面层,在dt时间内通过x平面的dA面积元流入平面层的气体量Q1*) −dtdA DQ−Q=[(D x(D) ] =d( )dtdA1 ∂2 +dx x∂x∂x x而在相同的dt时间内通过x+dx平面的dA面积元流出平∂C ∂tQ−Q d∂CdC= 1 2 =(D)dtdxdA dx∂xd∂C=(D) =Ddx∂x2∂C2∂x面层的气体量Q1***单位时间内在体积dxdA中气体的净增加量Q -Q1 2在体积dxdA中浓度的变化dc若扩散系数D与x无关,则浓度随时间t的变化率∂C/∂t气体在固体中的溶解和扩散③扩散系数:扩散系数D 由气体一固体组合的性质决定,是标志扩散的基本参量ED常数,cm /s; E ---扩散激活能; --- 2D = D exp(−D)DRT� 气体渗透速率� 气体对平板壁的渗透t>0,x=0,C=C1, x=δ, C=0T ↑ D ↑; E ↓ D ↑D扩散方程式初始条件和边界条件:t=0,0≤x ≤δ, C=0;平板材料的厚度为δ,左侧为高压充 气室,右侧为真空室,体积和压强 分别为V ,P ,和V ,P ,则气体将11由左向右通过平板材料渗透。
� 渗透系数渗透系数K 、扩散系数D 、溶解度S 之间存在DC∞n π2F =∑1[1+ cosn π exp(−= ∑2δ= δ n 1(C 1 = S P j1)2Dt 2)]稳态时DSP F= 1δj的系式,三个参数都是温度的指数函数。
K=DS①②渗透系数K是表示气体-固体组合渗透性能的基本参量,K值与气体-固体配偶的性质有关。
K的意义:器壁两侧的压力差为一个大气压下,温度为0℃(即在标准状jKPF= 1δ③态下),渗透过单位厚度(厘米)的单位面积(厘米)壁面的气体量。