Растворенного углекислого

При образовании растворов внедрения и замещения,-—атомы растворенного компонента распределяются в решетке растворителя беспорядочно.

то элементарная ячейка решетки увеличивается, если меньше, то сокращается. В первом приближении это изменение пропорционально концентрации растворенного компонента, выражен-

Начальный период старения (назовем его первой стадией старения) заключается в том, что в пересыщенном твердом растворе атомы второго компонента (в данном случае атомы меди), расположенные в свежезакаленном сплаве в случайных местах, собираются в определенных местах кристаллической решетки. В результате этого процесса внутри кристалла образуются зоны повышенной концентрации растворенного компонента, так называемые зоны Гинье-Престона2 (зо>ны Г. П.).

Различают твердые растворы замещения (рис. 50, а) и твердые растворы внедрения (рис. 50, б). При образовании твердого раствора замещения атомы растворенного компонента замещают часть атомов растворителя в узлах его кристаллической решетки. Атомы растворенного компонента могут замещать любые атомы растворителя, но взаимное расположение всех атомов, как правило, является статистически неупорядоченным.

При образовании твердого раствора внедрения (рис. 50, б) атомы растворенного компонента располагаются в междоузлиях (пустотах) кристаллической решетки растворителя. При этом атомы расиола-

Так как и электронное строение и размеры агомов растворителя и растворенного компонента различны, то при образовании твердого раствора кристаллическая решетка всегда искажается, и периоды ее изменяются (рис. 51, а, б). При образовании твердого раствора замещения период решетки может увеличиться или уменьшиться в зависимости от соотношения атомных радиусов растворителя и растворенного компонента. В случае твердого раствора внедрения период решетки растворителя всегда возрастает.

Атомы растворенного компонента скапливаются у дислокаций (рис. 51, в, г), так как при этом снижается упругая энергия системы. В растворах замещения атомы меньшего размера (по сравнению с атомами

1 Явление обогащения дефектных участков (структурных пеодпородностсй; в объеме твердого тела атомами растворенного компонента, ведущего к снижению избыточной энергии дефектов, носит название сегрегации без выделения, или, п> В. И. Архарову, внутренней адсорбции. Такое явление наблюдается па границах зерен, субзерен, в местах скоплений дислокаций и т. д. Положнтельиук адсорбционную активность растворенных примесей называют горофильносшьт а примеси, обладающие такой активностью, горофильными.

в решетке и резкое изменение свойств характерно для химических соединений. Однако в упорядоченных твердых растворах (в отличие от химического соединения при появлении подрешетки атомов растворенного компонента сохраняется решетка растворителя. При нагреве до определенной температуры (точки Курнакова) степень упорядочения (S и а) постепенно уменьшается, а выше этой температуры твердый раствор становится неупорядоченным (5 = 0).

Образование твердых растворов сопровождается увеличением электросопротивления и уменьшением его температурного коэффициента. Это объясняется искажением электрического поля решетки металла-растворителя атомами растворенного компонента. В связи с этим сплавы-твердые растворы широко применяют „. для изготовления проволоки (ленты) электро- и нагревательных элементов и реостатов. ^

Твердые растворы внедрения образуются, когда атомы растворенного компонента внедряются в кристаллическую решетку компонента-растворителя (рис. 3.4, б). Поэтому диаметр атома растворяемого компонента должен быть весьма мал, а внутри кристаллической решетки компонента-растворителя должно быть достаточное пространство для атомов растворяемого компонента. Так, металлы образуют твердые растворы внедрения с элементами малых атомных номеров I и II периодов системы Д. И. Менделеева — Н, N, С, В.

В составе вод пластов Аь А2-з, Eg, Бю в значительном количестве присутствуют ионы каггьция (998,1-2289,8 мг/дм3), концентрация ионов магния более чем на порядок меньше (59,6 - 182,4 мг/дм ). Содержание ионов кальция в водах пласта А4-5 существенно ниже - около 500-600 мг/дм3. Сравнение концентраций бикарбонат-ионов (НСОз) однозначно свидетельствует об отличии вод пласта А4.5 от других пластов. Если содержание НСОз в водах пластов Аь- А2.3, Б8 не превышает 230 мг/дм3, то в водах пласта А4.5 оно достигает 1000 мг/дм3. Это указывает на высокую концентрацию растворенного углекислого газа, поскольку ионы НСОз поступают в раствор в результате диссоциации угольной кислоты.

В исходной воде растворено двухвалентное железо, которое в результате выделения растворенного углекислого газа и обогащения кислородом окисляется, превращаясь в гидроокись железа, хлопья которого выпадают в осадок.

1 Столь значительные опасения авторов в отношении растворенного кислорода явно преувеличены и по данным многолетних испытаний не оправданы. Однако в действительности устройство вакуумного дегазатора обеспечивает более полное удаление не только кислорода, но и растворенного углекислого газа, что уменьшает нагрузку на анионитовый фильтр II ступени. (Прим. ред.)

Водные растворы углекислого газа содержат, однако, очень небольшое количество углекислоты (Н2СО3) по сравнению с общим количеством молекулярно растворенного углекислого газа (обычно менее 1%). В силу этого, а также потому, что концентрацию Н2СО3 установить нелегко, часто удобно относить константу первой ступени диссоциации к сумме молярных концентраций растворенного углекислого газа и угольной кислоты. Эта константа диссоциации, известная как «истинная константа первой ступени диссоциации» АЛ (иногда обозначается Ка), определяется уравнением

Аналогичные вычисления дают значения величин для построения графика (рис. П.5) изменения значения рН в зависимости от количества растворенного углекислого газа. Незначительные количества посторонних примесей, присутствующих в воде, могут сильно изменять значения рН, полученные по гра-

всегда в технологии обработки воды образуется кальцит, здесь в основном рассматривается растворимость этого вещества, но в конце приводятся краткие сведения о некоторых свойствах аргонита. Если карбонат кальция добавляется к чистой воде, то лишь незначительное количество ионов кальция и карбонатных ионов переходит в раствор. Карбонат-ионы гидролизуются в водном растворе вначале с образованием ионов НСО;р, затем с образованием (частично) Н2СО3 и молекулярно растворенного углекислого газа. Образованный таким образом слабощелочной раствор содержит ионы НСО^", С0д~, ОН~, Н+ и Са2+вместе с растворенными Н2СО3 и СО2. Их количество зависит от констант, рассмотренных уже для системы СО2—Н2О и от произведения активностей карбоната кальция Ксасоя • Для такого раствора (и насыщенного раствора карбоната кальция') можно использовать уравнения (П.За), (П.12), (П.15), а также

Концентрацию молекулярно растворенного углекислого газа и Н2СО3 в любом содержащем карбонаты растворе можно вычислить по значению константы /d; по этой величине и по константе закона Генри можно найти парциальное давление СО2 над

Эти соединения обладают общим свойством: все они представляют собой летучие воднорастворимые аминосодержащие соединения. Это свойство используется при применении их в установках конденсации пара для нейтрализации растворенного углекислого газа и для борьбы с коррозией оборудования, вызываемой этим газом. В связи с этим свойства аминосодержащих соединений должны удовлетворять двум условиям. Первое состоит в том, что аминосодержащие соединения, распределяясь между паром и водой, должны легко выделяться из котловой воды и в то же время не должны испаряться из полученного горячего конденсата, увеличивая тем самым его щелочность. Другое свойство — основность аминосодержащих соединений, так как основность определяет количество вводимого соединения в слабокислую воду для обеспечения щелочности, необходимой при борьбе с коррозией.

Чистый аммиак более летуч, чем любое из данных соединений. Но это необязательно должно означать, что он выделяется из котловой воды легче, чем аминосодержащие соединения, хотя фактически это так. Выделение аминосодержащих соединений из котловой воды прежде всего зависит от концентрации недиссоциированных молекул, находящихся в котловой воде, так как аналогично рассмотренному процессу поведения растворенного углекислого газа только эта часть соединения, имеющая недиссоциированную структуру, способствует увеличению парциального давления. В котловой воде практически все аминосодержащие соединения находятся в таком состоянии вследствие высокого значения рН. Поэтому летучесть аминосодержащих соединений данным фактором не ограничивается. Вторым фактором является отношение концентраций аминосодержащих соединений в воде и паре, т. е. коэффициент распределения. Он примерно постоянен при любом давлении, если учитывается концентрация недиссоциированной части соединения в жидкости, но не остается постоянным для всей массы растворенного аминосодержащего соединения, если большая часть его находится в диссоциированном виде. В таких условиях аммиак сильно летуч и поэтому легко уносится в пар.

а) В этом примере прежде всего необходимо вычислить концентрацию карбонатов, а затем определить значение произведения растворимости карбоната кальция. Принимаем, что в этом растворе весь натрий и кальций находятся в ионном состоянии; карбонаты находятся в виде ионов COg~ и НСО^~, а концентрация молекулярно растворенного углекислого газа пренебрежимо мала,

Исследования Уоткинса и Райта [233] коррозии стали под влиянием растворенных в воде Ог, СОг, H2S в концентрациях, встречающихся при эксплуатации нефтяных скважин (Ог = 2—8 мг/л; СОг == = 20 -f- 750 мг/л; НгБ = 20—2640 мг/л*) показали, что скорость коррозии под влиянием растворённого кислорода почти пропорциональна его концентрации в растворе, однако только до определенного предела. Коррозия в этом случае имела точечный характер, типичный длякислородной коррозии. В результате коррозии под влиянием растворенного углекислого газа язв на поверхности металла было меньше, чем при коррозии под влиянием кислорода, но эти язвы были более глубокими.