Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ

ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ, клатраты, в к-рых "гостями" являются молекулы газов или легкокипящих жидкостей2, N2, Аг, Хе, Вr2, С12, SF6, H2S, CH4, C3H8, СНС13 и др.), а "хозяевами" - молекулы воды, образующие кри-сталлич. каркас. По внеш. виду напоминают снег или рыхлый лед, но в отличие от них могут существовать при положит. т-рах.

Молекулы газа размещены в полостях кристаллич. решетки из молекул воды и удерживаются в них ван-дер-ваальсовыми силами. Полости имеют вид многогранников (см. рис.). Кристаллич. решетка из молекул воды, характерная для газовых гидратов, если она не заполнена строго определенным кол-вом молекул газа, термодинамически нестабильна. Газовые гидраты в осн. кристаллизуются в одной из двух сингоний: объемно-центрированной кубической типа CsCl (структура I; a = = 1,2 нм, z = 46, пространств. группа РтЗт)и гранецентри-рованной кубической типа алмаза (структура II; а = = 1,73-1,74 нм, z=136, пространств. группа Fd3m). В элементарных ячейках имеются полости: в структуре 1-6 больших (диам. 0,59 нм) и 2 малых (0,52 нм), в структуре II-8 больших (диам. 0,69 нм) и 16 малых (0,48 нм).
1092-7.jpg

Оищий вид больших и малых полостей в кристаллич. решетках Гл.: a-малая полость структур I и II, б, в-большие полости структур I и II соответственно.

Гидраты образуются газами, макс. диаметр (dмакс) молекул к-рых менее 0,69 нм. Если dмакс больше 0,52 нм, но меньше 0,59 нм (Вг2, CH3SH, COS и др.), заполняются только большие полости кристаллич. решетки I. При полном заполнении всех полостей число молекул воды (n), приходящееся на одну молекулу "гостя", составляет 7,66. Если dмакс меньше 0,52 (Ar, CH4, H2S и др.), наряду с большими будут заполняться и малые полости; при полном заполнении всех полостей и составляет 5,75. Гидраты с кристаллич. структурой II образуются газами, dмакс молекул к-рых меньше 0,69 нм, но больше 0,59 нм (С3Н8, изо-С4Н10, СНС13 и др.); при этом заполняются большие полости (п = = 17). Если газовый гидрат образован двумя газами (двойной газовый гидрат), для одного из к-рых dмакс меньше 0,48 нм, а для другого dмакс больше 0,59 нм, заполняются и малые, и большие полости (п = 5,67).

Плотность газовых гидратов составляет 0,8-1,24 г/см3, напр. плотность С3Н8-17Н2О-0,88 г/см3. Для газовых гидратов с n = 6 величина1092-8.jpgобр лежит в пределах от — 58,6 до — 71,1 кДж/моль, с п1092-9.jpg9 от - 79,5 до - 83,7 кДж/моль, с п1092-10.jpg17 от - 121,3 до - 133,9 кДж/моль. Газовые гидраты структуры I не имеют критич. т-ры, структуры II имеют. Так, для гидрата С3Н8 tкрит 278,8 К при 552 кПа, BrClF2C 283,1 К при 169 кПа, СН3С1 293,6 К при 496,0 кПа. С увеличением размера молекулы газа или жидкости, образующей гидрат, т-ра диссоциации газовых гидратов при одном и том же давлении повышается. Так, при давл. 101,3 кПа для гидрата СН4 эта т-ра 194,4 К, С2Н6 241,6 К, С3Н8 261,5 К.

Многие технол. процессы в хим., газовой и нефтехим. пром-сти сопровождаются образованием газовых гидратов, что может приводить, напр., к закупорке трубопроводов и аппаратов и в результате к авариям. Для предотвращения образования газовых гидратов в газовый поток вводят ингибиторы (р-ры солей, напр. NaCl, СаС12, спирты, гликоли и др.), к-рые частично связывают воду и увеличивают давление гидратообразования при данной т-ре или снижают т-ру гидратообразования при данном давлении. При добыче прир. газа в кач-ве ингибиторов чаще всего используют метанол или р-р СаС12, на заводах синтетич. спирта-метанол или изопропанол, к-рые вводят в дефлегматор ректификац. колонны. Для предотвращения гидратообразования применяют также осушку газов.

Образование газовых гидратов используют при опреснении морской воды, хранении газов в виде гидратов, разделении многокомпонентных газовых и жидких смесей, при транспорте прир. газа в виде гидратной пульпы, для ликвидации туманов.

Газовые гидраты углеводородов широко распространены в природе, они залегают в разрезах осадочных пород на материках и дне океанов. Запасы прир. газа в виде газовых гидратов, вероятно, значительно превышают запасы газа в своб. состоянии.

Впервые газовый гидрат (хлора) получил Г. Дэви в 1811.


===
Исп. литература для статьи «ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ»: Нестехиометрические соединения, под ред. Л. Манделькорна, пер. с англ., М., 1971, с. 607; Макогон Ю.Ф., Гидраты природных газов, М., 1974; Бык С.Ш., Макогон Ю.Ф., Фомина В.И., Газовые гидраты, М., 1980; Макогон Ю.Ф., Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование, М., 1985. , В. И. Фомина.

Страница «ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн