Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів / Збірка доповідей VIІ Міжнародної наукової конференції аспірантів і студентів. Т. 2 - Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ- 2008, с. 134-135.

     Как известно, в системах безводные соли – пероксидные соединения натрия возможно протекание обменных реакций, и выделяющегося при этом тепла достаточно для осуществления взаимодействия в режиме самораспространения (СРВ). Изучение реакций, способных протекать в режиме СРВ, представляет интерес для развития новых методов получения неорганических соединений или простых веществ. По литературным данным известно, что при взаимодействии хлоридов некоторых тяжелых металлов с пероксидными соединениями натрия одним из продуктов является газообразный хлор. Так как в настоящее время хлор является наиболее распространенным обеззараживающим агентом, то его получение представляет значительный интерес. Одним из преимуществ получения газообразного хлора в ходе самораспространяющегося взаимодействия является возможность использовать тепло реакции без подвода энергии извне. Другим достоинством является возможность использования в процессе солей тяжелых металлов – отходов ряда производств.

     Целью данной работы является изучение взаимодействия хлорида кобальта с супероксидом натрия, в частности, количества и состава газообразных продуктов в зависимости от состава исходной смеси.

     При проведении термического анализа смесь хлорида кобальта с супероксидом натрия с мольным соотношением 1:2 нагревалась от комнатной температуры до 500°С. При этом на кривой ДТА (рис. 1) при температуре 260°С фиксируется сильный экзотермический эффект. Ему на кривой ТГ соответствует скачкообразная потеря массы. Полученный эффект соответствует взаимодействию хлорида кобальта с супероксидом натрия в соответствии со следующим уравнением реакции:

     Образовавшийся в ходе данной реакции оксид кобальта СоО  при нагревании на воздухе выше 390°С (по литературным данным) может переходить в Со₃О₄, то есть может протекать реакция:

     Таким образом, в этом случае суммарный процесс взаимодействия хлорида кобальта с супероксидом натрия имеет следующий вид:

     При избыточном содержании хлорида кобальта в смеси СоCl₂ : NaO₂ возможно протекание побочных реакций, в частности, взаимодействие непрореагировавшего хлорида кобальта с кислородом, выделяющимся при протекании основной реакции. Процесс может быть выражен следующим образом:

     То есть с учетом побочной реакции суммарное уравнение процесса взаимодействия хлорида кобальта с супероксидом натрия имеет следующий вид:

     Таким образом, существует возможность получения газовой смеси кислорода и хлора, состав которой будет определяться соотношением исходных веществ.

     Рисунок 1 - Кривые ДТА и ТГ для системы СоCl₂ : NaO₂ при мольном соотношении компонентов 1:2

     Исходя из уравнений (1), (3) и (5) оптимальное мольное соотношение СоCl₂ : NaO₂ для получения газообразного кислорода составляет 1:2, а для получения газообразного хлора соответственно 3:2. Именно в таком соотношении были взяты исходные вещества для получения смесей, газообразные продукты взаимодействия в которых были проанализированы.

     Анализ газообразных продуктов взаимодействия хлорида кобальта с супероксидом натрия при мольном соотношении 1:2 показал отсутствие хлора. При взаимодействии указанных веществ при мольном соотношении 3:2 хлор выделяется, однако количество его невелико и составляет 7.1•10^-3г, что соответствует 0.3% от количества хлора, содержащегося в первоначальной смеси в виде хлорид-ионов. Содержание хлора в газообразных продуктах составляет 0.4%. Данные факты подтверждают, что взаимодействие хлорида кобальта с супероксидом натрия может протекать в соответствии с уравнениями реакций (1), (3) и (5) в зависимости от соотношения исходных компонентов, что, в свою очередь, и будет определять состав газообразных продуктов.

     Таким образом, при наиболее оптимальном мольном соотношении исходных компонентов количество выделяющегося газообразного хлора незначительно, при этом увеличение содержания хлорида кобальта в системе не приведет к существенному увеличению количества хлора в газообразных продуктах. Поэтому получение газообразного хлора при взаимодействии компонентов системы СоCl₂ : NaO₂ является малоперспективным. Однако при введении в систему третьего компонента, который будет взаимодействовать и с СоCl₂ и с NaO₂ и в то же время содержит хлор, например перхлоратов или хлоратов, возможно составление таких систем, которые будут перспективны с целью получения этого газообразного обеззараживающего агента.