溶解在固體里的氣體
化學先生 / 2019-05-26
固體物質溶解在液體里,這是司空見慣的事:像糖或鹽,都能溶解在水里。氣體溶解在液體里,這也不是什么稀奇的事:汽水,就是二氧化碳氣體溶解在水里制成的;氨水,就是氣體氨溶解在水里制成的。然而氣體能溶解在固體里嗎?能!有許多氣體,的確能溶解在固體里。
就拿氫氣來說吧,它能大量溶解在金屬鈀中。鈀是銀白色的金屬,它的化學性質很穩(wěn)定,在空氣中不會被氧化,然而,它是抓氣體的能手。據(jù)試驗,在常溫下,鈀片能吸收比它的體積大700倍的氫氣!它的外表隨著也改變了:體積顯著膨脹,變脆,并且布滿了裂紋。如果把鈀搗成細粉,隨著它的表面面積的增大,溶解氣體的本領也不斷增大。據(jù)測定,鈀粉在常溫下,可吸收比自己體積大850倍的氫氣。
氫氣,為什么能溶解在鈀中呢?據(jù)用X線進行研究發(fā)現(xiàn),當氫氣溶解到鈀中以后,鈀的晶格就脹大了;當鈀中的氫氣濃度大到某一程度,鈀的晶格會轉變成另一種更硫松的形式。
鈀不僅能吸收氫氣,而且能吸收氧氣、氯氣、乙烯等許多氣體。除了鈀以外,鉑也是一個抓氣體的能手。據(jù)測定,粉末狀的銷在常溫下,溶解氫氣的本領雖然比鈀差一些,但是溶解氧氣的本領比鈀好。
鈀與軸的這一奇妙的性質,在化學工業(yè)上可作為催化劑。例如,在鈀的催化下,可以使液態(tài)的油脂加氫變成固態(tài);可使不飽和的烯塊類化合物加氫后變成飽和的烷類化合物;可使不飽和的醛、酮、酸變成相應的飽和有機化合物。鉑,也可作催化劑。如,氫氣與氧氣混合在一起,在平常溫度下,本來就是相處幾萬年也不會化合??墒?,只要倒進一點鉑粉到這種氫、氧混合氣體中,立刻會發(fā)生爆炸一一氫氣與氧氣猛烈地化合成了水可是,鉑依舊是鉑,沒有一點變化。
目前,雖然還沒有徹底弄清楚鈀與鉑的催化原理,但人們認為,這與它們能大量溶解氣體的性質有關:因為在溶解了大量的氣體之后,等于把氣體濃縮到鈀(或鉑)中,增加了氣體分子相互碰撞并進行化學反應的機會。而當一些氣體分子發(fā)生了化學反應,放出部分熱量,使溫度升高,這又反過來大大促進了其他氣體分子進行化學反應。