Алканы: строение и гомологический ряд | CHEMEGE.RU

Алканы: строение и гомологический ряд | CHEMEGE.RU Кислород

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической и нефтехимической технологии и может найти применение для осуществления таких процессов, как жидкофазное окисление изобутана в трет-бутилгидропероксид, изопентана в трет-амилгидропероксид, толуола в бензойную кислоту, этилбензола и изопропилбензола в соответствующие гидроперекиси, изобутилена в метилметакрилат, изоамиленов в соответствующие окиси и др. как в присутствии катализаторов, так и без них.

Известен способ жидкофазного окисления смесей параксилола и паратолуатметила при высоких температуре и давлении в многофазном реакторе (патент Франции 2416725, кл. В 01 J 2/04, 1979), включающем подачу исходных углеводородов в первую зону контактирования, вывод оксидата из последней зоны, подачу кислородсодержащего газа в зоны контактирования, отвод тепла реакции окисления на теплообменных поверхностях, расположенных непосредственно в зонах контактирования.

Указанный способ характеризуется малым съемом продукции с единицы реакционного объема в единицу времени, низкой селективностью процессов окисления и недостаточным уровнем безопасности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ жидкофазного окисления углеводородов при повышенных температуре и давлении в многозонном реакторе с общим для всех зон контактирования паровым пространством, включающий подачу исходных углеводородов в первую зону контактирования, вывод оксидата из последней зоны, подачу кислородсодержащего газа в зоны контактирования, рециркуляцию вторичных паров окисления через зоны контактирования, рециркуляцию под давлением реакционной смеси в зонах контактирования, отвод тепла реакции окисления, с перемешиванием вторичных паров, выходящих из всех зон контактирования, и подачей раздельными потоками на смешение с рециркулирующими в каждой зоне контактирования потоками реакционной смеси при температуре ниже температуры реакции окисления с последующим диспергированием образующихся при этом газожидкостных потоков в каждой зоне контактирования (патент РФ 2106342, кл. С 07 С 407/00, 409/00, 1996).

Известный способ имеет следующие недостатки:

— недостаточная подготовка исходного сырья перед вводом его в зону реакции приводит к снижению производительности и непроизводительным расходам тепла;

— высокая энергоемкость процесса окисления вследствие необходимости поддержания заданной скорости окисления за счет большого количества инжекционных ячеек;

— малая производительность реактора и низкая селективность по целевым продуктам из-за недостаточной подготовки исходных углеводородов и кислородсодержащего газа, и концентрационных неоднородностей в различных точках реактора;

— сложность системы автоматического контроля и регулирования процесса окисления;

— недостаточно надежно решены вопросы безопасности осуществления процесса окисления.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение производительности и селективности по целевым продуктам процесса окисления, увеличение конверсии кислорода, повышение безопасности процесса, снижение общей металлоемкости и упрощение конструктивного оформления процесса окисления.

Указанная задача решается тем, что при жидкофазном окислении углеводородов при повышенных температуре и давлении в многозонном реакторе с общим для всех зон контактирования паровым пространством, включающем подачу исходных углеводородов в первую зону контактирования, вывод оксидата из последней зоны, подачу кислородсодержащего газа в зоны контактирования, рециркуляцию вторичных паров окисления через зоны контактирования при температуре ниже температуры реакции окисления с последующим диспергированном в каждой зоне контактирования, рециркуляцию под давлением реакционной смеси в зонах контактирования, отвод тепла реакции окисления, перемешивание вторичных паров, выходящих из всех зон контактирования, причем исходные углеводороды подогревают и насыщают кислородом перед подачей в первую зону контактирования, за счет смешения с потоком рециркулирующих паров окисления, кислородсодержащий газ подогревают реакционной смесью и смешивают с вторичными парами окисления, рециркулирующие вторичные пары окисления смешивают с частью рециркулирующей реакционной смеси, причем массовое соотношение потоков рециркулирующих вторичных паров и рециркулирующей реакционной смеси составляет от 1: 0,2 до 1:1.

К отличиям предлагаемого способа от известного относятся;

— подготовка исходных углеводородов, состоящая в их подогревании и насыщении кислородом перед подачей в реакционную зону реактора за счет смешения с вторичными парами окисления. При этом одновременно происходит охлаждение вторичных паров окисления и эффективное использование тепла реакции окисления вне зависимости от используемого кислородсодержащего газа (воздух, обогащенный кислородом воздух, кислород);

— подогрев исходного кислородсодержащего газа реакционной смесью и смешение с вторичными парами окисления. Кислородсодержащий газ подают в реактор через инжектор в циркуляционный коллектор, расположенный в жидкой реакционной среде. В циркуляционном коллекторе исходный кислородсодержащий газ разбавляется в инжекторе вторичными парами окисления и подогревается жидкой реакционной средой.

Таким образом, эффективно используется тепло реакции окисления. Кроме того, надежно обеспечивается безопасность проведения процесса, так как кислородсодержащий газ, с одной стороны, подогревается в циркуляционном коллекторе, а с другой, будет охлаждаться при возможных нарушениях технологического режима и попадании жидких углеводородов обратным ходом в циркуляционный коллектор при падении давления в нем, что особенно опасно при работе на чистом кислороде;

— смешение рециркулирующих вторичных паров окисления перед поступлением в распределительное устройство с частью рециркулирующей с помощью насосов реакционной смеси позволяет обеспечить очень мелкое распыление газа и существенно более эффективный массообмен между газом и жидкостью.

При этом количество инжекционных ячеек может быть уменьшено и тем самым снижена энергоемкость с одной стороны и упрощена система автоматического контроля и регулирования процесса окисления и упрощено его конструктивное оформление. Уменьшение числа инжекционных ячеек, а следовательно, и уменьшение количества циркулирующей жидкости положительно сказывается на селективности процесса окисления.

Это связано с тем, что при большой циркуляции жидкой реакционной массы резко увеличивается время контакта с металлическими поверхностями аппаратуры, что неблагоприятно сказывается на сохранности гидроперекиси, так как при контакте с металлом возможно увеличение каталитического распада гидроперекиси.

Возможность обеспечения эффективного массообмена во всех точках реактора большой мощности даже при небольшом количестве инжекционных ячеек способствует более эффективному использованию реакционного объема, т.е. повышению производительности реактора. При этом состав вторичных паров окисления реактора становится более однородным по реакционным зонам.

Эффективный массообмен позволяет поддерживать более низкую концентрацию кислорода в газовой фазе, а следовательно, позволяет повысить селективность процесса окисления и уменьшить расход кислорода за счет меньшего вывода его с инертами, что особенно заметно при работе на чистом кислороде, когда вывода газовой фазы практически нет.

На чертеже представлен пример реализации предлагаемого способа жидкофазного окисления углеводородов.

Исходные углеводороды подают в реактор 1 через массообменную ячейку 2 в слой реакционной смеси первой зоны контактирования. В массообменой ячейке, выполненной, например, в виде трубы или колонны, заполненной насадкой или разделенной ситчатыми или другими тарелками, происходит подогрев исходного углеводорода и насыщение его кислородом перед вводом в реактор.

При этом одновременно происходит охлаждение вторичных паров окисления и эффективное использование тепла реакции окисления. Реакционная смесь самотеком проходит последовательно зоны контактирования, переливаясь через перегородки, разделяющие зоны контактирования.

Оксидат выводится из последней зоны контактирования. Кислородсодержащий газ подается в реактор через инжектор, расположенный в циркуляционном коллекторе 3, где быстро разбавляется вторичными парами окисления и подогревается жидкой реакционной смесью.

При этом обеспечивается направленная циркуляция и перемешивание вторичных паров, выходящих из всех зон контактирования, в общем паровом пространстве реактора и в циркуляционном коллекторе 3. Жидкая реакционная смесь, рециркулирующая под давлением с помощью насосов 4, охладившись в теплообменниках 5, подается на форсунки 6 и по вертикальным трубам 7 совместно с потоками инжектированных из парового пространства 8 вторичных паров направляется в реакционные объемы камер.

Потоки, выходящие из вертикальных труб, с большой скоростью диспергируются на отбойниках 9 в объеме реакционной смеси каждой зоны контактирования. Теплообменники 5 обеспечивают дополнительно отвод тепла реакции окисления в зонах контактирования путем охлаждения рециркулирующих потоков реакционной смеси.

Вторичные пары окисления, содержащие инерты, кислород и углеводороды, промываются исходными углеводородами в массообменной ячейке 2 при температуре ниже температуры реакции окисления. Затем вторичные пары окисления дополнительно частично конденсируются в теплообменнике 10.

Конденсат возвращается в массообменную ячейку 2, а несконденсировавшиеся вторичные пары окисления частично выводятся из системы (при использовании в качестве кислородсодержащего газа воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода вывод вторичных паров окисления из реактора не обязателен), а частично с помощью газодувки 11 поступают в реактор через распределительное устройство 12.

Часть рециркулирующей с помощью насосов 4 жидкой реакционной смеси подается в линию рециркуляции вторичных паров окисления от газодувки 11 перед вводом в распределительное устройство 12. Распределительное устройство может быть выполнено, например, в виде вертикальной трубы, с симметрично расположенными по разные стороны от нее горизонтальными трубами.

Горизонтальные трубы могут быть объединены трубным кольцом. По касательной в кольце и в поперечных трубах в горизонтальной плоскости установлены сопла с определенным диаметром отверстий. Верхняя часть распределительного устройства может быть выполнена в виде подвижного элемента.

Газожидкостная смесь, выходящая из сопел, обеспечивает вращение верхней части распределительного устройства 12 с одновременным мелким диспергированием газа по всему сечению реакционной зоны, в том числе в удаленных от центра точках (вне зависимости от формы сечения реакционной зоны).

Вывод оксидата может регулироваться клапанами 14 по уровню в разгрузочной камере 13.

Ниже приведены примеры окисления изопентана и изобутана в пилотном горизонтальном реакторе из специальной стали, имеющем три одинаковые по объему зоны контактирования, через которые последовательно проходит реакционная смесь. Емкость реактора составляет 40 л.

Пример 1.

В реактор 1, через массообменную ячейку 2 подают 41 кг/ч изопентана при температуре 30

o

С. Через циркуляционный коллектор 3 подают воздух в количестве 8,4 кг/ч при температуре 40

o

Температура реакции окисления 155

o

С. Давление в реакторе 45 ата.

Из реактора выводят вторичные пары окисления в количестве 7,1 кг/ч при температуре, следующего состава, маc.%:

Кислород — 1,67

Азот — 93,15

Двуокись углерода — 1,37

Углеводороды С

24

— 1,11

Изопентан — 2,70

Итого — 100%

Получают оксидат в количестве 42,3 кг/ч, следующего состава, маc.%:

Кислород — 0,01

Азот — 0,02

Двуокись углерода — 0,01

Углеводороды С

24

— 0,01

Изопентан — 88,57

Ацетальдегид — 0,06

Ацетон — 0,69

Метанол — 0,02

Окись 2-метилбутена-2 — 0,13

Окись 2-метилбутена-1 — 0,01

Метилэтилкетон — 0,06

Изопропанол — 0,08

Этанол — 0,27

Метилизопропилкетон — 0,18

Третичный амиловый спирт — 1,04

Вторичный изоамиловый спирт — 0,07

2-метилбутен-1-ол-3 — 0,01

Первичный изоамиловый спирт — 0,06

Гидроперекись этила — 0,20

Гидроперекись изопропила — 0,25

Гидроперекись трет.амила — 6,79

Гидроперекись втор.амила — 0,34

Кислоты — 0,82

Вода — 0,30

Итого — 100%

Пример 2.

В реактор 1 подают 10 кг/ч изобутана при температуре 30

o

С. Через циркуляционный коллектор 3 подают исходный кислородсодержащий газ, содержащий 85 маc.% кислорода, в количестве 2,7 кг/ч при температуре 40

o

Температура реакции окисления 140

o

С. Давление в реакторе 51 ата.

Из реактора отбирают оксидат в количестве 12,7 кг/ч, следующего состава, маc.%:

Азот — 3,20

Кислород — 0,23

2

— 1,22

Пропан — 0,39

Изобутан — 37,34

Н-бутан — 0,79

Изобутилен — 0,08

Метилтретбутиловый эфир — 0,24

Ацетон — 2,01

Метанол — 0,51

Окись изобутилена — 0,25

Изомасляный альдегид — 0,05

Метилэтилкетон — 0,07

Изопропанол — 0,03

Третбутанол — 27,14

Вторбутанол н-бутанол Изобутанол — 0,18

Гидроперекись третбутила — 24,29

Гидроперекиси С

24

— 0,05

Перекись дитретбутила — 0,05

Кислоты C

14

— 0,79

Вода — 1,09

Итого — 100%

Вывод вторичных паров окисления из реактора 1 отсутствует.

Применение теллура:

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

  1. 1. Водород
  2. 2. Гелий
  3. 3. Литий
  4. 4. Бериллий
  5. 5. Бор
  6. 6. Углерод
  7. 7. Азот
  8. 8. Кислород
  9. 9. Фтор
  10. 10. Неон
  11. 11. Натрий
  12. 12. Магний
  13. 13. Алюминий
  14. 14. Кремний
  15. 15. Фосфор
  16. 16. Сера
  17. 17. Хлор
  18. 18. Аргон
  19. 19. Калий
  20. 20. Кальций
  21. 21. Скандий
  22. 22. Титан
  23. 23. Ванадий
  24. 24. Хром
  25. 25. Марганец
  26. 26. Железо
  27. 27. Кобальт
  28. 28. Никель
  29. 29. Медь
  30. 30. Цинк
  31. 31. Галлий
  32. 32. Германий
  33. 33. Мышьяк
  34. 34. Селен
  35. 35. Бром
  36. 36. Криптон
  37. 37. Рубидий
  38. 38. Стронций
  39. 39. Иттрий
  40. 40. Цирконий
  41. 41. Ниобий
  42. 42. Молибден
  43. 43. Технеций
  44. 44. Рутений
  45. 45. Родий
  46. 46. Палладий
  47. 47. Серебро
  48. 48. Кадмий
  49. 49. Индий
  50. 50. Олово
  51. 51. Сурьма
  52. 52. Теллур
  53. 53. Йод
  54. 54. Ксенон
  55. 55. Цезий
  56. 56. Барий
  57. 57. Лантан
  58. 58. Церий
  59. 59. Празеодим
  60. 60. Неодим
  61. 61. Прометий
  62. 62. Самарий
  63. 63. Европий
  64. 64. Гадолиний
  65. 65. Тербий
  66. 66. Диспрозий
  67. 67. Гольмий
  68. 68. Эрбий
  69. 69. Тулий
  70. 70. Иттербий
  71. 71. Лютеций
  72. 72. Гафний
  73. 73. Тантал
  74. 74. Вольфрам
  75. 75. Рений
  76. 76. Осмий
  77. 77. Иридий
  78. 78. Платина
  79. 79. Золото
  80. 80. Ртуть
  81. 81. Таллий
  82. 82. Свинец
  83. 83. Висмут
  84. 84. Полоний
  85. 85. Астат
  86. 86. Радон
  87. 87. Франций
  88. 88. Радий
  89. 89. Актиний
  90. 90. Торий
  91. 91. Протактиний
  92. 92. Уран
  93. 93. Нептуний
  94. 94. Плутоний
  95. 95. Америций
  96. 96. Кюрий
  97. 97. Берклий
  98. 98. Калифорний
  99. 99. Эйнштейний
  100. 100. Фермий
  101. 101. Менделеевий
  102. 102. Нобелий
  103. 103. Лоуренсий
  104. 104. Резерфордий
  105. 105. Дубний
  106. 106. Сиборгий
  107. 107. Борий
  108. 108. Хассий
  109. 109. Мейтнерий
  110. 110. Дармштадтий
  111. 111. Рентгений
  112. 112. Коперниций
  113. 113. Нихоний
  114. 114. Флеровий
  115. 115. Московий
  116. 116. Ливерморий
  117. 117. Теннессин
  118. 118. Оганесон

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Термодинамический анализ взаимодействия хрома с кислородом в жидком железе

Физическая химия и физика металлургических систем

УДК 669.017.3 544.3.01 DOI: 10.14529/теМ90301

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ХРОМА С КИСЛОРОДОМ В ЖИДКОМ ЖЕЛЕЗЕ

О.В. Самойлова, Л.А. Макровец

Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия

Изучение возможности взаимодействия хрома с кислородом при производстве хромсо-держащих сталей является одной из практически значимых задач для сталеплавильного производства. В настоящей работе проведено термодинамическое моделирование фазовых равновесий в системе Fe-Cr-O в условиях существования расплава на основе железа (в интервале температур 1600-1800 °С). Термодинамический анализ был выполнен с использованием методики построения поверхности растворимости компонентов в металле, которая представляет собой диаграмму, связывающую изменения в составах жидкого металла с изменениями в составах образующихся продуктов взаимодействия. Для моделирования использовались данные по константам равновесия протекающих в расплаве реакций, а также значения параметров взаимодействия первого порядка (по Вагнеру) компонентов в жидком железе. В ходе работы было установлено, что в интервале температур 1600-1800 °С в качестве продуктов взаимодействия могут образоваться: жидкие оксидные неметаллические включения переменного состава (БеО, СгО, Сг203); твердые частицы феррохромита FeCr2O4; чистый твердый оксид хрома Сг2О3; твердые частицы соединения Сг3О4. Также были определены границы термодинамической стабильности данных оксидных фаз, образующихся в расплаве системы Fe-Cr-O. По результатам расчета проведена оценка раскислительной способности хрома в кислородсодержащем расплаве на основе железа. Определено, что максимум раскислитель-ной способности хрома при 1600 °С приходится на область равновесия жидкого металла с твердым оксидом хрома Сг2О3, при этом минимальная концентрация кислорода составляет 0,0204 мас. % для 5,31 мас. % хрома. Полученные в ходе настоящего расчета результаты сопоставлены с имеющимися литературными данными.

Ключевые слова: система Fe-Cr-O, термодинамическое моделирование, фазовые равновесия.

Изучение возможности взаимодействия хрома с кислородом при производстве хром-содержащих сталей является одной из практически значимых задач для сталеплавильного производства. Расход хрома на взаимодействие с кислородом влечет за собой как образование оксидных неметаллических хромсо-держащих включений, так и понижение концентрации хрома в твердом растворе системы Бе-Сг и, соответственно, понижение качества получаемого металла.

Целью настоящей работы являлось проведение термодинамического анализа процессов взаимодействия в системе Бе-Сг-О в интервале температур 1600-1800 °С.

Термодинамический анализ в данной работе был выполнен с использованием методики построения поверхности растворимости

компонентов в металле (ПРКМ) [1, 2], которая позволяет связать изменения в составе металлического расплава с изменениями в составе образующихся продуктов взаимодействия и определить области термодинамической стабильности оксидных фаз, находящихся в равновесии с металлическим кислородсодержащим расплавом. Также данная методика позволяет рассчитывать кривые раскислитель-ной способности элементов в выбранном интервале температур в условиях существования жидкого железа.

Для определения оксидных фаз, которые могут образоваться при взаимодействии в системе Бе-Сг-О, необходимо рассмотреть как простые двойные Бе-О и Сг-О системы, так и оксидную систему БеО-СгО-Сг2О3.

При анализе сталеплавильных процессов

для кислородсодержащего жидкого железа принимается во внимание в основном возможность образования монооксида железа (вюсти-та) FeO [1, 3], температура плавления которого составляет 1378 °С [4]. В системе Сг-0 возможно образование оксидов Сг203 и СЮ, а также соединения Сг304 [5]. Температура плавления оксида Сг203 составляет 2300 °С [6]. Существование оксида СЮ в виде отдельной конденсированной фазы принято только гипотетически в условиях равновесия с металлическим хромом; присутствие иона Сг2 в литературе рассматривается только либо в составе соединений (например, силикатов), либо в составе оксидных хромсодержащих расплавов

[5, 7-9]. Литературные данные по температуре плавления соединения Сг304 различаются между собой. Так, согласно работе [5] температура плавления Сг304 составляет 1705 °С. В справочнике [7] указано, что соединение Сг304 плавится инконгруэнтно при температуре порядка 2100 °С. А в диссертации [10] равновесие жидкого железа с Сг304 рассматривается вплоть до температуры 1900 °С.

В оксидной системе FeO-CЮ-Cr2O3 помимо наличия соединения Сг304 также имеется соединение FeCr2O4 с температурой плавления порядка 2100 °С [11].

Таким образом, в интервале температур 1600-1800 °С в качестве продуктов взаимо-

Таблица 1

Температурные зависимости констант равновесия химических реакций*, протекающих в расплаве системы Fe-Cr-O

lg K Значениеlg K при 1600 °С (1873 К) Источник

(FeO) = [Fe] [O]

-6320/T 4,734 1,360 [1]

(CrO) = [Cr] [O]

-8200/T 4,510 0,132 [12]

-12516/T 6,495 -0,187 [настоящая работа]

(&-2O3) = 2[Cr] 3[O]

-33460/T 14,850 -3,014 [12]

-55600/T 26,010 -3,675 [13]

-36332/T 15,675 -3,723 [настоящая работа]

|FeCr2O4| = [Fe] 2[Cr] 4[O]

-51870/T 24,480 -3,214 [12]

-51806T 21,832 -5,827 [14]

-53420/T 22,920 -5,601 [15]

-45796/T 18,830 -5,621 [16]

-50755/T 21,660 -5,438 [17]

-50873/T 22,744 -4,417 [настоящая работа]

|Cr2O3| = 2[Cr] 3[O]

-40010/T 17,370 -3,992 [12]

-43140/T 18,634 -4,399 [14]

-44040/T 19,420 -4,093 [15]

-45531/T 20,250 -4,059 [16]

-36200/T 16,100 -3,227 [18]

-41800T 17,800 -4,517 [настоящая работа]

|&-3O4| = 3[Cr] 4[O]

-53350/T 23,510 -4,974 [12]

-48850/T 21,430 -4,651 [16]

-53510/T 23,960 -4,609 [17]

-53521/T 23,960 -4,615 [19]

-56170/T 24,300 -5,689 [настоящая работа]

* В уравнениях реакций в квадратных скобках приведены компоненты металлического расплава, в круглых — оксидного расплава, в прямых скобках — твердые вещества.

действия могут образоваться: жидкие оксидные неметаллические включения переменного состава (БеО, СгО, Сг2О3); частицы ферро-хромита БеСг2О4; чистый твердый оксид хрома Сг2О3; частицы соединения Сг3О4.

Непосредственно расчет ПРКМ основан на законе действующих масс, связывающем константы равновесия высокотемпературных химических реакций с активностями компонентов металлического и оксидного расплавов, а также конденсированных фаз.

Для расчета координат ПРКМ необходимы сведения о температурных зависимостях констант равновесия реакций, протекающих в металлическом расплаве исследуемой системы. В табл. 1 приведены данные по константам равновесия из разных литературных источников в сравнении как между собой, так и с используемыми в ходе настоящей работы значениями.

Расчет активностей оксидного расплава для системы БеО-Сг2О3 проводили с использованием приближения теории субрегулярных ионных растворов [1], энергетические параметры которой оказались равными [20]:

Qш2 = 0 Дж/моль;

Q1122 = 12115 Дж/моль;

Q1222 = -60565 Дж/моль.

Моделирование оксидного расплава систем БеО-СгО, СгО-Сг2О3, БеО-СгО-Сг2О3 проводили с использованием теории совершенных ионных растворов [1].

Активности металлического расплава рассчитывались с использованием параметров взаимодействия первого порядка по Вагнеру (табл. 2).

Активности чистых твердых веществ (в данном случае оксида Сг2О3, а также соединений БеСг2О4 и Сг3О4) принимались равными единице.

Результаты расчета ПРКМ системы Бе-Сг-О представлены на рис. 1. В области I приведены составы жидкого металла, находящегося в равновесии с оксидным расплавом переменного состава (БеО, СгО, Сг2О3); в области II — с твердыми частицами соединения БеСг2О4; в области III — с твердыми частицами оксида хрома Сг2О3; в области IV — с твердыми частицами соединения Сг3О4. Также на рис. 1 приведены границы стабильности фаз: линия а-Ь определяет трехфазное равновесие «жидкий металл — оксидный расплав — БеСг2О4»; линия е-й — «жидкий металл — БеСг2О4 — Сг2О3»; линия е-/- «жидкий металл — Сг2О3 — Сг3О4». Максимум раскислительной способности хрома приходится на область III, соответст-

Таблица 2

Параметры взаимодействия первого порядка в жидком железе е{ (1600 °С)

О Сг

О -0,2 [21] -0,055 [15]

Сг -0,179 [настоящая работа] -0,0003 [22]

°. и са

-1,0

-3,0

-2,0

-1,0 0,0 1,0 giCv, мас.%]

Рис. 1. Поверхность растворимости компонентов в металле системы Fe-Cr-O для интервала температур 1600-1800 °С

вующую равновесию жидкого металла с твердым оксидом хрома Сг203. При этом минимальная концентрация кислорода составляет 0,0204 мас. % для 5,31 мас. % хрома при 1600 °С.

Полученные в ходе настоящего расчета результаты по раскислительной способности хрома в системе Fe-Cr-O при 1600 °С были сравнены с имеющимися в литературе данными (рис. 2 и табл. 3).

Согласно рис. 2 угол наклона полученной

в ходе настоящего расчета изотермы растворимости кислорода в системе Fe-Cr-O при 1600 °С (для области с концентрациями хрома менее чем 3 мас. %) согласуется с результатами работ [16, 26], однако расчетная изотерма проходит при более низких концентрациях кислорода по сравнению с литературными значениями. В области же с концентрациями хрома более чем 10 мас. %, угол наклона расчетной изотермы имеет хорошую сходимость с данными, опубликованными в работах [14, 18, 26].

1,0

lg [Cr, мас.%]

Рис. 2. Раскислительная способность хрома при 1600 °С в системе Fe-Cr-O: 1 — настоящая работа; 2 — данные И.С. Куликова [14]; 3 — результаты расчета A. Ghosh и G.V.R. Murthy [16]; 4 — экспериментальные данные T. Itoh et al. [18]; 5 — экспериментальные данные D.C. Hilty et al. [23]; 6 — экспериментальные данные R.J. Frue-han [24]; 7 — экспериментальные данные D. Janke и W.A. Fischer [25]; 8 — расчет I.-H. Jung et al. [26]

Таблица 3

Границы стабильности фаз и максимум раскислительной способности хрома при 1600 °С в системе Fe-Cr-O

Границы стабильности фаз по концентрации [Cr], мас. % Максимум раскислительной способности хрома Источник

FeCr2O4 СГ2О3 СГ3О4 [Cr], мас. % [O]min, мас. %

< 1,78 1,78-11,00 > 11,00 ~ 11,20 ~ 0,0200 [10]

< 0,95 > 0,95 — 7,10 0,0185 [14]

< 3,00 3,00-8,00 > 8,00 ~ 8,00 0,0250 [16]

< 2,00 2,00-8,00 > 8,00 5,00 ~ 0,0250 [17]

— — — 7,00 0,0400 [18]

< 3,00 3,00-8,00 > 8,00 6,00 0,0250 [23]

— — — 7,00 0,0270 [24]

< 1,50 1,50-8,00 > 8,00 8,00 0,0250 [25]

< 4,47 > 4,47 — 7,08 0,0320 [26]

< 3,73 3,73-10,19 > 10,19 5,31 0,0204 [настоящая работа]

Положение максимума раскислительной способности хрома практически совпадает с данными работы J. СЫртап [17] по концентрации хрома и с расчетами Г.Г. Михайлова [10] по концентрации кислорода. Результаты расчета минимальной концентрации кислорода при 1600 °С превышают данные И.С. Куликова [14], но несколько ниже значений, приведенных в работах [18, 26].

Таким образом, полученные в ходе настоящей работы результаты показывают хорошую сходимость с литературными данными.

На основании проведенного исследования можно заключить, что хром не является сильным раскислителем для жидкого кислородсодержащего железа и должен рассматриваться в первую очередь как легирующий компонент. Потери хрома все же возможны при выплавке хромсодержащих сталей, в частности, при использовании недостаточного количества раскисляющих лигатур.

Выводы

Проведен термодинамический анализ взаимодействия хрома с кислородом в жидком железе. Для этого был выполнен расчет координат поверхности растворимости компонентов в металле в системе Бе-Сг-О для интервала температур 1600-1800 °С. В результате чего были определены границы термодинамической стабильности оксидных фаз, образующихся в процессе взаимодействия компонентов исследуемой системы. Так, для температуры 1600 °С жидкие неметаллические включения будут образовываться в качестве продуктов раскисления при концентрациях хрома в железе менее чем 0,016 мас. %; частицы феррохромита — при концентрациях хрома в железе от 0,016 до 3,73 мас. %; частицы оксида хрома Сг2О3 — от 3,73 до 10,19 мас. % хрома; а образование в качестве продукта раскисления Сг3О4 возможно лишь при концентрациях хрома в железе более чем 10,19 мас. %. В ходе моделирования также были построены изотермы раскислительной способности хрома в исследуемой системе. Минимальная концентрация кислорода, которую можно достичь в системе, составляет величину 0,0204 мас. % при 1600 °С. Таким образом, хром не является сильным раскислителем для жидкого кислородсодержащего железа и должен рассматриваться в первую очередь как легирующий компонент.

Литература

1. Михайлов, Г.Г. Термодинамика металлургических процессов и систем / Г.Г. Михайлов, Б.И. Леонович, Ю.С. Кузнецов. — М.: Издат. Дом МИСиС, 2009. — 520 с.

2. Самойлова, О.В. Фазовые равновесия в жидком металле системы Cu-Al-Cr-O / О.В. Самойлова, Л.А. Макровец, Г.Г. Михайлов // Известия вузов. Цветная металлургия. -2022. — № 5. — С. 19-27. DOI: 10.17073/00213438-2022-5-19-27

3. Thermodynamic réévaluation of the Fe-O system / T. Hidayat, D. Shishin, E. Jak, S.A. Dec-terov // Calphad. — 2022. — Vol. 48. — P. 131144. DOI: 10.1016/j. calphad.2022.12.005

4. Кубашевский, О. Металлургическая термохимия / О. Кубашевский, К.Б. Олкокк. -М. : Металлургия, 1982. — 392 с.

5. Degterov, S. Critical evaluation and optimization of the thermodynamic properties and phase diagrams of the CrO-Cr2O3, CrO-Cr2O3-A12O3, and CrO-Cr2O3-CaO systems / S. Degterov, A.D. Pelton // Journal of Phase Equilibria. -1996. — Vol. 17, no. 6. — P. 476-487. DOI: 10.1007/BF02665994

6. Физико-химические свойства окислов. Справочник / под ред. Г.В. Самсонова. — М.: Металлургия, 1969. — 456 с.

7. Бережной, А.С. Многокомпонентные системы окислов / А.С. Бережной. — Киев: Наукова думка, 1970. — 544 с.

8. De Villiers, J.P.R. Liquidus-solidus phase relations in the system CaO-CrO-Cr2O3-SiO2 / J.P.R. de Villiers, A. Muan // Journal of the American Ceramic Society. -1992. — Vol. 75, no. 6. — P. 1333-1341. DOI: 10.1111/j.1151 -2916.1992. tb04191.x

9. Experimental determination of CaO-CrO-Cr2O3-MgO-SiO2 and thermodynamic modeling of the CrO-Cr2O3-MgO-SiO2 system / S. Arnout, M. Guo, I.-H. Jung et al. // Journal of the American Ceramic Society. — 2009. -Vol. 92, no. 8. — P. 1831-1839. DOI: 10.1111/j. 1551-2916.2009.03115.x

10. Михайлов, Г.Г. Термодинамические принципы оптимизации процессов раскисления стали и модифицирования неметаллических включений: дис. … д-ра техн. наук: в 2 т. / Г.Г. Михайлов. — Челябинск, 1985. — Т. 2. -765 с.

11. Диаграмма фазовых равновесий системы FeO-Cr2O3 / Б.Ф. Белов, И.А. Новохат-ский, Л.Н. Русаков и др. // Журнал физической химии. — 1968. — Т. XLII, № 7. — С. 1635-1637.

12. Михайлов, Г.Г. Диаграммы фазовых равновесий в металлических расплавах системы Fe-Si-Cr-Mn-O-C / Г.Г. Михайлов, Л.А. Чернова // Вестник Приазовского государственного технического университета. —

1999. — № 7. — С. 94-105.

13. Белов, Б.Ф. Взаимодействие жидкого железа с окисными расплавами переменного состава (nFeO mCr2O3) (ж) / Б.Ф. Белов, И.А. Новохатский // Журнал физической химии. — 1974. — Т. XLVIII, № 11. — С. 2860-2864.

14. Куликов, И.С. Раскисление металлов / И.С. Куликов. — М. : Металлургия, 1975. — 504 с.

15. Steelmaking Data Sourcebook, Japan Society for the Promotion of Science, The 19th Committee on Steelmaking. — New York: Gordon and Breach Science Publishers, 1988. — 325 p.

16. Ghosh, A. An assessment of thermodynamic parameters for deoxidation of molten iron by Cr, V, Al, Zr and Ti /A. Ghosh, G. V.R. Murthy // Transactions ISIJ. -1986. — Vol. 26, no. 7. — P. 629637. DOI: 10.2355/isijinternational1966.26.629

17. Chipman, J. Atomic interaction in molten alloy steels / J. Chipman // Journal of the Iron and Steel Institute. -1955. — Vol. 180. — P. 97-106.

18. Itoh, T. Equilibrium between dissolved chromium and oxygen in liquid high chromium alloyed steel saturated with pure Cr2O3 / T. Itoh, T. Nagasaka, M. Hino // ISIJ International. —

2000. — Vol. 40, no. 11. — P. 1051-1058. DOI: 10.2355/isijinternational.40.1051

19. Arh, B. The oxidation and reduction of chromium during the elaboration of stainless steels in an electric arc furnace / B. Arh, F. Tehovnik // Materials and Technology. — 2007. — Vol. 41, no. 5. — P. 203-211.

20. Самойлова, О.В. Термодинамическое моделирование фазовых диаграмм оксидных систем FeO-MgO, FeO-Cr2O3, MgO-Cr2O3 и FeO-MgO-Cr2O3 / О.В. Самойлова, Л.А. Мак-ровец // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». — 2022. — Т. 19, № 1. — С. 18-25. DOI: 10.14529/met190102

21. Evolution mechanisms of MgOAl2O3 inclusions by cerium in spring steel used in fasteners of high-speed railway / L.J. Wang, Y.Q. Liu, Q. Wang, K.C. Chou // ISIJ International. -2022. — Vol. 55, no. 5. — P. 970-975. DOI: 10.2355/isijinternational.55.970

22. Sigworth, G.K. The thermodynamics of liquid dilute iron alloys / G.K. Sigworth, J.F. Elliott// Metal Science. -1974. — Vol. 8. — P. 298-310.

23. Hilty, D.C. Oxygen solubility and oxide phases in the Fe-Cr-O system / D.C. Hilty, W.D. Forgeng, R.L. Folkman // Transactions AIME. Journal of Metals. — 1955. — Vol. 203. -P. 253-268.

24. Fruehan, R.J. Activities in the liquid Fe-Cr-O system / R.J. Fruehan // Transactions of the Metallurgical Society of AIME. — 1969. -Vol. 245. — P. 1215-1218.

25. Janke, D. Gleichgewichte von chrom und mangan mit sauerstoff in eisenschmelzen bei 1600 °C / D. Janke, W.A. Fischer // Archiv fur das Eisenhuttenwesen. — 1976. — Vol. 47, no. 3. -P. 147-151.

26. Jung, I. -H. A thermodynamic model for deoxidation equilibria in steel / I.-H. Jung, S.A. Decterov, A.D. Pelton //Metallurgical and Materials Transactions B. — 2004. — Vol. 35B, no. 3. — P. 493-507. DOI: 10.1007/s11663-004-0050-4

Самойлова Ольга Владимировна, канд. хим. наук, старший научный сотрудник кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; samoilovaov@susu.ru.

Макровец Лариса Александровна, инженер кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; makrovetcla@susu.ru.

Поступила в редакцию 7 июня 2022 г

DOI: 10.14529/met190301

THERMODYNAMIC ANALYSIS OF THE INTERACTION BETWEEN CHROMIUM AND OXYGEN IN THE LIQUID IRON

O.V. Samoylova, samoilovaov@susu.ru,

L.A. Makrovets, makrovetcla@susu.ru

South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation

The study of the possibility of the interaction between chromium and oxygen during the production of chromium-containing steels is one of the practically important tasks for the steelmaking. In the present work, thermodynamic modeling of phase equilibria in the temperature range 16001800 °C for the Fe-Cr-O system was carried out. Thermodynamic analysis was performed using the method for constructing of the surface solubility of components in a metal, which is a diagram linking changes in the compositions of the liquid metal with changes in the compositions of the resulting interaction products. For the simulation, we used the data on the equilibrium constants of the reactions occurring in the melt, as well as the values of the first-order interaction parameters (according to Wagner) of the components in the liquid iron. In the course of the work, it was found that, in the temperature range 1600-1800 °C, the following products can be formed as interaction products: liquid oxide nonmetallic inclusions of variable composition (FeO, CrO, Cr2O3); solid particles of the ferrochromite FeCr2O4; pure solid chromium oxide Cr2O3; solid particles of the compound Cr3O4. The boundaries of the thermodynamic stability of these oxide phases formed in the melt of the Fe-Cr-O system were also determined. According to the calculation results, the deoxidizing ability of chromium in an oxygen-containing iron-based melt was evaluated. It is determined that the maximum deoxidizing ability of chromium at 1600 °C falls on the equilibrium region of the liquid metal with the solid chromium oxide Cr2O3, while the minimum oxygen concentration is 0.0204 wt. % for 5.31 wt. % chromium. The results obtained in the course of this calculation were compared with the available literature data.

Keywords: Fe-Cr-O system, thermodynamic modeling, phase equilibria.

References

1. Mikhailov G.G., Leonovich B.I., Kuznetsov Yu.S. Termodinamika metallurgicheskikh protsessov i sistem [Thermodynamics of Metallurgical Processes and Systems]. Moscow, MISIS Publ., 2009. 520 p.

2. Samoilova O.V., Makrovets L.A., Mikhailov G.G. Phase Equilibria in Liquid Metal of the Cu-Al-Cr-O System. Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2022, vol. 58, no. 6, pp. 579-585. DOI: 10.3103/S1067821217060116

3. Hidayat T., Shishin D., Jak E., Decterov S.A. Thermodynamic Reevaluation of the Fe-O System. Calphad, 2022, vol. 48, pp. 131-144. DOI: 10.1016/j.calphad.2022.12.005

4. Kubaschewski O., Alcock C.B. Metallurgical Thermochemistry. Oxford, Pergamon Press Ltd Publ., 1979. 392 p.

5. Degterov S., Pelton A.D. Critical Evaluation and Optimization of the Thermodynamic Properties and Phase Diagrams of the CrO-Cr2O3, CrO-Cr2O3-A12O3, and CrO-Cr2O3-CaO Systems. Journal of Phase Equilibria, 1996, vol. 17, no. 6, pp. 476-487. DOI: 10.1007/BF02665994

6. Samsonov G.V. Fiziko-khimicheskie svoistva okislov [Physico-Chemical Properties of Oxides]. Moscow, Metallurgiya Publ, 1969. 456 p.

7. Berezhnoy A.S. Mnogokomponentnye sistemy okislov [Multicomponent Oxide Systems]. Kiev, Naukova dumka, 1970. 544 p.

8. De Villiers J.P.R., Muan A. Liquidus-Solidus Phase Relations in the System CaO-CrO-Cr2O3-SiO2. Journal of the American Ceramic Society, 1992, vol. 75, no. 6, pp. 1333-1341. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1992.tb04191.x

9. Arnout S., Guo M., Jung I.-H., Blanpain B., Wollants P. Experimental Determination of CaO-CrO-Cr2O3-MgO-SiO2 and Thermodynamic Modeling of the CrO-Cr2O3-MgO-SiO2 System. Journal of the American Ceramic Society, 2009, vol. 92, no. 8, pp. 1831-1839. DOI: 10.1111/j .1551-2916.2009.03115.x

10. Mikhailov G.G. Termodinamicheskie printsipy optimizatsii protsessov raskisleniya stali i modifitsirovaniya nemetallicheskikh vklyucheniy. Diss. dokt. tekhn. nauk [Thermodynamic Principles of Optimization of the Process of Deoxidizing Steel and Modifying Non-Metallic Inclusions. Dr. sci. diss.]: Vol. 2. Chelyabinsk, 1985. 765 p.

11. Belov B.F., Novohatskiy I.A., Rusakov L.N., Goroh A.V., Savinskaya A.A. Phase Equilibrium Diagram of the FeO-Cr2O3 System. Journal of Physical Chemistry, 1968, vol. XLII, no. 7, pp. 16351637. (in Russ.)

12. Mikhailov G.G., Chernova L.A. [Phase Equilibria Diagrams in the Metal Melts of the Fe-Si-Cr-Mn-O-C System]. Bulletin of the Pryazovskyi State Technical University, 1999, no. 7, pp. 94-105. (in Russ.)

13. Belov B.F., Novohatskiy I.A. The Interaction of Liquid Iron with Oxide Melts of Variable Composition (nFeO mCr2O3) (L). Journal of Physical Chemistry, 1974, vol. XLVIII, no. 11, pp. 2860-2864. (in Russ.)

14. Kulikov I.S. Raskislenie metallov [Deoxidation of Metals]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1975. 504 p.

15. Steelmaking Data Sourcebook, Japan Society for the Promotion of Science, The 19th Committee on Steelmaking. New York, Gordon and Breach Science Publishers, 1988. 325 p.

16. Ghosh A., Murthy G.V.R. An Assessment of Thermodynamic Parameters for Deoxidation of Molten Iron by Cr, V, Al, Zr and Ti. Transactions ISIJ, 1986, vol. 26, no. 7, pp. 629-637. DOI: 10.2355/isijinternational1966.26.629

17. Chipman J. Atomic Interaction in Molten Alloy Steels. Journal of the Iron and Steel Institute, 1955, vol. 180, pp. 97-106.

18. Itoh T., Nagasaka T., Hino M. Equilibrium between Dissolved Chromium and Oxygen in Liquid High Chromium Alloyed Steel Saturated with Pure Cr2O3. ISIJ International, 2000, vol. 40, no. 11, pp. 1051-1058. DOI: 10.2355/isijinternational.40.1051

19. Arh B., Tehovnik F. The Oxidation and Reduction of Chromium during the Elaboration of Stainless Steels in an Electric Arc Furnace. Materials and Technology, 2007, vol. 41, no. 5, pp. 203-211.

20. Samoylova O.V., Makrovets L.A. Thermodynamic Modeling of the Phase Diagrams of Oxide Systems FeO-MgO, FeO-Cr2O3, MgO-Cr2O3 and FeO-MgO-Cr2O3. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2022, vol. 19, no. 1, pp. 18-25. (in Russ.) DOI: 10.14529/met190102

21. Wang L.J., Liu Y.Q., Wang Q., Chou K.C. Evolution Mechanisms of MgOAl2O3 Inclusions by Cerium in Spring Steel Used in Fasteners of High-Speed Railway. ISIJ International, 2022, vol. 55, no. 5, pp. 970-975. DOI: 10.2355/isijinternational.55.970

22. Sigworth G.K., Elliott J.F. The Thermodynamics of Liquid Dilute Iron Alloys. Metal Science, 1974, vol. 8, pp. 298-310.

23. Hilty D.C., Forgeng W.D., Folkman R.L. Oxygen Solubility and Oxide Phases in the Fe-Cr-O System. Transactions AIME. Journal of Metals, 1955, vol. 203, pp. 253-268.

24. Fruehan R.J. Activities in the Liquid Fe-Cr-O System. Transactions of the Metallurgical Society of AIME, 1969, vol. 245, pp. 1215-1218.

25. Janke D., Fischer W.A. Gleichgewichte von Chrom und Mangan mit Sauerstoff in Eisenschmelzen bei 1600 °C. Archiv für das Eisenhüttenwesen, 1976, vol. 47, no. 3, pp. 147-151.

26. Jung I.-H., Decterov S.A., Pelton A.D. A Thermodynamic Model for Deoxidation Equilibria in Steel. Metallurgical and Materials Transactions B, 2004, vol. 35B, no. 3, pp. 493-507. DOI: 10.1007/s11663-004-0050-4.

Received 7 June 2022

ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ

FOR CITATION

Самойлова, О.В. Термодинамический анализ взаимодействия хрома с кислородом в жидком железе / О.В. Самойлова, Л.А. Макровец // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». — 2022. — Т. 19, № 3. — С. 5-12. DOI: 10.14529/те1Л90301

Samoylova O.V., Makrovets L.A. Thermodynamic Analysis of the Interaction between Chromium and Oxygen in the Liquid Iron. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy, 2022, vol. 19, no. 3, pp. 5-12. (in Russ.) DOI: 10.14529/met190301

Хром, химические свойства, получение

1

H

ВодородВодород

1,008

1s1

2,2

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

ГелийГелий

4,0026

1s2

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

ЛитийЛитий

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

БериллийБериллий

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

БорБор

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

УглеродУглерод

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

АзотАзот

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

КислородКислород

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

ФторФтор

18,998

2s2 2p5

4,0

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

НеонНеон

20,180

2s2 2p6

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

НатрийНатрий

22,990

3s1

0,93

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

МагнийМагний

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

АлюминийАлюминий

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

КремнийКремний

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

ФосфорФосфор

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

СераСера

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

ХлорХлор

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

АргонАргон

39,948

3s2 3p6

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

КалийКалий

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

КальцийКальций

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

СкандийСкандий

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

ТитанТитан

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

ВанадийВанадий

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

ХромХром

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

МарганецМарганец

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

ЖелезоЖелезо

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

КобальтКобальт

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

НикельНикель

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

МедьМедь

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

ЦинкЦинк

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

ГаллийГаллий

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

ГерманийГерманий

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

МышьякМышьяк

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

СеленСелен

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

БромБром

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

КриптонКриптон

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

РубидийРубидий

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

СтронцийСтронций

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

ИттрийИттрий

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

ЦирконийЦирконий

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

НиобийНиобий

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

МолибденМолибден

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

ТехнецийТехнеций

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

РутенийРутений

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

РодийРодий

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

ПалладийПалладий

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

СереброСеребро

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

КадмийКадмий

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

ИндийИндий

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

ОловоОлово

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

СурьмаСурьма

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

ТеллурТеллур

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

ИодИод

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

КсенонКсенон

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

ЦезийЦезий

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

БарийБарий

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

ЛантанЛантан

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

ЦерийЦерий

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

ПразеодимПразеодим

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

НеодимНеодим

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

ПрометийПрометий

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

СамарийСамарий

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

ЕвропийЕвропий

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

ГадолинийГадолиний

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

ТербийТербий

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

ДиспрозийДиспрозий

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

ХольмийХольмий

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

ЭрбийЭрбий

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

ТулийТулий

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

ИттербийИттербий

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

ЛютецийЛютеций

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

ГафнийГафний

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

ТанталТантал

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

ВольфрамВольфрам

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

РенийРений

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

ОсмийОсмий

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

ИрридийИрридий

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

ПлатинаПлатина

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

ЗолотоЗолото

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

РтутьРтуть

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

ТаллийТаллий

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

СвинецСвинец

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

ВисмутВисмут

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

ПолонийПолоний

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

АстатАстат

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

РадонРадон

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

ФранцийФранций

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

РадийРадий

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

89

Ac

АктинийАктиний

227,03

6d1 7s2

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=1047°C

кип=3197°C

90

Th

ТорийТорий

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

ПротактинийПротактиний

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

УранУран

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

НептунийНептуний

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

ПлутонийПлутоний

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

АмерицийАмериций

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

КюрийКюрий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

БерклийБерклий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

КалифорнийКалифорний

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

ЭйнштейнийЭйнштейний

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

ФермийФермий

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

МенделевийМенделевий

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

НобелийНобелий

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

ЛоуренсийЛоуренсий

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

РезерфордийРезерфордий

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

ДубнийДубний

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

СиборгийСиборгий

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

БорийБорий

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

ХассийХассий

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

МейтнерийМейтнерий

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

ДармштадтийДармштадтий

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий