Автор: Н.А. Разумная, Ю.В. Мнускина

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ХЛОРАТА НАТРИЯ С СУЛЬФАТАМИ Со( II ), Cu ( II ), Cd ( II )

В настоящее время N аСЮз находит широкое применение для получения кислорода, используемый во многих отраслях. С этой точки зрения вызывают интерес реакции с участием хлората натрия. Ранее обнаружено, что различные соединения натрия, содержащие большое количество легко выделяющегося кислорода, способны взаимодействовать с солями большинства металлов, при этом взаимодействие происходит с выделением тепла и способно протекать в режиме самораспространения. В данной работе рассматриваются экзотермические процессы взаимодействия хлората натрия с сульфатами некоторых тяжелых металлов, в частности, CdS 04 и C 0 SO 4.

На кривой ДТА можно проследить за поведением N аСЮз при нагреве. По литературным данным температура плавления N аСЮз составляет 263 С, но под действием катализаторов может снижаться. Действительно, в условиях ДТА в интервале температур 260 - 300°С, а точнее при 280°С наблюдается эндотермический эффект, свидетельствующий о плавлении N аСЮз с последующим разложением согласно реакции:

2 N аС10з=2 N аС1+30 2. Н р= 109,52 кДж.

Реакция сопровождается большим выделением кислорода, но требует определенных энергетических затрат.

При введении в смесь сульфатов, а в данном случае CdS 04 в количестве 0,003 моль на 1 моль N аСЮз вид кривой ДТА изменяется. После эндотермического эффекта, аналогичного на кривой а, наблюдается экзотермический эффект. Полученному эффекту соответствует взаимодействие хлората натрия с сульфатом кадмия:

2NaCI03+CdS04=Na 2S04+CdCl2+30 2.Hp=-156,6i^.

Таким образом, взаимодействию солей предшествует плавление хлората натрия. Учитывая вышеизложенное, можно сказать, что реакция взаимодействия сульфата кадмия с хлоратом натрия сопровождается выделением кислорода, а затраты тепла на предварительное плавление хлората натрия компенсируется теплом последующего химического взаимодействия. Также нужно учесть и тот факт, что сульфат кадмия не влияет на процесс плавления и разложения хлората натрия.

Также исследована смесь CuS 04- NaClCb , при чем доля CuS 04 составляет 0,0045 моль на 1 моль N аСЮз. В результате исследования получены кривые ДТА, аналогичные таковым для смеси CdS 04- N аСЮз. Таким образом, можно сделать вывод о том, что вначале происходит плавление хлората натрия, а затем взаимодействие расплава хлората с сульфатом меди по реакции:

2NaC10 3+CuS0 4=Ma 2S0 4+CuCl 2+30 2, Н Р = -52,1 бкДж .

Следует отметить, что сульфат меди также не влияет на процесс плавления и разложения N аСЮз и для проведения процесса не требуется дополнительных затрат тепла, как и в случае сульфата кадмия.

В условиях ДТА изучено взаимодействие в смеси CoS04NaC!03 при мольном соотношении компонентов 0,002:1 (рис.1 в). В этом случае также наблюдаются экзотермический и эндотермический эффекты, но при более низких температурах.

Учитывая это обстоятельство можно сказать, что взаимодействию CоSO4 с NaClО3 предшествует плавление хлората натрия:

2NaC103+CoS0 4=Na 2S04+CoCl2+30 2, Н Р = -161,4 кДж .

Уменьшение температуры начала данного процесса свидетельствуют о том, что катионы соли ( Со +) влияют на прохождение процесса плавление хлората натрия Выделение кислорода также происходит без дополнительных энергетических затрат. Несмотря на то, что вещества C0SO4, CоSO 4 и CdSO 4 относятся к одному классу - сульфатов, однако результаты исследования показывают, что лишь сульфат кобальта(П) влияет на процесс плавления хлората.

Из всего вышеописанного можно сделать вывод о том, что процесс выделения кислорода при взаимодействии хлората натрия с сульфатами не требует дополнительных энергетических затрат, что в будущем может привести к использованию в энергосберегающих технологиях.

Данная статья опубликована в сборнике статей VI международной научной конференции аспирантов и студентов 2007г. Была заслушана в Донецком Национальном техническом университете 17.04.2007