Системы с ZnO. Часть 1

Образование цинковых шпинелидов в кристаллических смесях изучено очень подробно главным образом вследствие удобства экспериментального исследования систем, содержащих ZnO. Именно на основе данных, относящихся к этим системам, Хюттигом были сформулированы представления о периодах или этапах реакций в твердых телах

Выше (были приведены подробные данные по реакциям в системе ZnO — Fe2O3 [221, 222]. Так как другие системы с ZnO в значительной мере ей аналогичны, то здесь можно опустить подробное рассмотрение промежуточных периодов реакций образования различных цинковых шпинелидов в кристаллических смесях.

Алюминат цинка ZnAl2O4 (гранит) встречается в природе. Искусственно из расплавов его получали еще в XIX в. В дальнейшем было подробно изучено его получение в кристаллических смесях в отсутствие жидкой фазы (см., например, [236, 240, 418, 594, 639, 917]).

Рентгенографическим путем замечено [236] образование этого шпинелида в смеси окислов при температуре 700° С; при 800° С за 5 ч 30 мин можно получить 60% [418] и при температуре 900° С за 2 ч — менее 50% [918] теоретически возможного количества ZnAl2O4. По другим сведениям [919], при 1000° С практически полное превращение указанных реагентов в продукт достигается лишь за 99 ч. Все эти данные характерны, разумеется, для определенных (различных) условий опытов.

Первую попытку исследования механизма этого процесса предпринял Хильд [920]. Замеченное им на рентгенограммах образцов смесей, обожженных при температуре выше 975° С, постепенное ослабление линий Аl03 в процессе образования гранита при неизменной интенсивности линий ZnO Хильд объяснил преимущественным движением ZnO в слое шпинели.

В действительности опытами Хильда установлено лишь, что слой шпинели образуется на корунде. Более обстоятельной характеристикой механизма этого процесса мы располагаем в результате работы Бенгтсона и Ягича [240].

Считая, что вследствие малой скорости диффузии ионов в шпинели установка Вагнера (см. рис. 43) в данном случае неприменима, Бенгтсон и Ягич воспользовались маркировкой поверхностей раздела.

На поверхности таблеток одного или обоих реагентов α-Al2O3 и ZnO авторы наносили видимую под микроскопом, но не нарушающую контакта между реагентами метку химически инертного по отношению к ним вещества — платиновой черни.

В зависимости от рода диффундирующего агента и соотношения в скоростях диффузии теоретически можно было представить себе различные положения отметки в результате диффузии (рис. 143).

Фактический же порядок расположения слоев Аl2O3 Al2Zn04/Pt/ZnO (рис. 144) указывал на то, что массопередача осуществляется выданном случае преимущественно за счет перемещения ионов цинка и кислорода или Zn++ и электронов.

Одновременно исследование кинетики процесса в интервале температур 1250—1380° С при продолжительности опытов до 24 ч позволило авторам подтвердить свои представления о его механизме. Процесс в этой системе осложняется заметной возгонкой ZnO из окиси цинка и из шпинели: упругость паров Zn над этими соединениями при указанных выше температурах значительна.

 

Другие части:

Системы с ZnO. Часть 1

Системы с ZnO. Часть 2

Системы с ZnO. Часть 3

 

 

Содержание