Условия конденсации магния
|
Магний обладает высокой упругостью пара. Кривая зависимости упругости его пара от температуры отличается от кривых для щелочноземельных металлов более резким подъемом непосредственно от точки плавления и проходит выше (рис. 126). Упругость паров магния при точке плавления 651° (или в тройной точке) равна 2,63 мм рт. ст. Зависимость упругости насыщенного пара магния от температуры и выражение свободной энергии испарения даны далее. При помощи этих данных можно определить условия конденсации паров магния и агрегатное состояние конденсата. Для конденсации пара магния необходимо, чтобы его парциальное давление в конденсаторе рк было равно или больше упругости насыщенного пара магния ри при температуре в конденсаторе, или, иначе говоря, температура в конденсаторе должна быть равна (или ниже) точке росы магния при данном парциальном давлении. При этом, конечно, давление пара магния над реакционной смесью рp должно быть выше, чем в конденсаторе: рр ≥ рк = рн. Возможность конденсации магния в твердом или жидком состоянии зависит от давления и температуры в конденсаторе. Если давление не превысит величины, отвечающей тройной точке, магний будет конденсироваться только в твердом виде. Конденсация в жидкость возможна при большем давлении, когда температура в конденсаторе выше точки плавления магния.  Большое значение для практики имеет структура магниевого конденсата. Плотный конденсат легче вынимать, а перерабатывается он с меньшими потерями. Структура конденсата зависит от температуры и вакуума в конденсаторе. Чем выше температура и ниже остаточное давление, тем плотнее структура конденсата. Физическую природу твердых конденсатов изучали Бетчерман и Пиджен. Они указывают, что в области остаточных давлений до 0,1 мм рт. ст. независимо от температуры получаются плоские волокнистые конденсаты. При давлении выше 0,2 мм рт. ст. конденсат получается дендритным. Верхний предел давлений, при котором образуются дендриты, зависит от температуры. Чем больше температура в конденсаторе, тем выше верхний предел остаточного давления дендритной области. При давлении, близком к этому пределу, например при 700° и 17 мм рт. ст., конденсат имел вид сетки из тонких и хрупких дендритов. При более высоком остаточном давлениях и низкой температуре в конденсаторе образуются порошковые возгоны. Различный характер структуры конденсатов объясняется изменением градиента концентрации паров металла у поверхности конденсации, зависящим от давления остаточных газов. С ростом остаточного давления уменьшается длина свободного пути атомов магния и диффузия пара к конденсатору затрудняется. Поэтому кристаллы, выступающие за пределами ровного слоя, оказываются в более благоприятном положении, и растут быстрее. В глубоком вакууме длина свободного пути атомов велика. Градиент концентрации пара металла мал. В этих условиях образуется конденсат с ровной поверхностью. Образование порошкового возгона три низкой температуре объясняется конденсацией до того, как атомы успевают достигнуть поверхности. Большее остаточное давление благоприятствует образованию порошка, так как при этом лучше отводится тепло конденсации. Плохо влияет на качество конденсата натекание в систему воздуха через неплотности или выделение газов внутри системы. Пары магния, взаимодействуя с газами воздуха, образуют мельчайшие частицы окислов и нитридов, которые оседают с конденсатом в виде пылинок. Пленки окислов и нитридов образуются также на кристаллах конденсата, мешая их срастанию. Поэтому при натекании или выделении газов друзы магния получаются рыхлыми. |
