Full resolution (TIFF) - On this page / på denna sida - Häfte 2. Febr. 1934 - Birger W. Nordlander: Om kalciumkarbid och kalkkväve. Ett diskussionsinlägg
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
10 FEBR. 1934
KEMI
13
För att erhålla ett begrepp om möjligheten av
kvävets ionisering vid de temperaturer, vilka
ifrågakomma i föreliggande fall, vilja vi begagna oss av
denna ekvation för att beräkna joniseringsgraden
vid l 000° C. V{ för kväve har bestämts till 16,8
volt10). Insattes detta värde i ekvation (8) finna
vi att Ue ’ -p- = 0,32 - l O-44. Om vi för tillfället bortse
nm
från effekten av elektronemissionen från rörets
väggar, kunna vi behandla joniseringsprocessen:
+
N2 ^± N2 -\- Elektron som en vanlig termisk dissocia-
tion. Om totala antalet molekyler av kvävgas från
början belöpte sig till N per cm3, hava vi alltså:
ne = np = a N och nm = (l - a) N, där a -
joniseringsgraden. Härav följer att
nm l - a
då a kan försummas jämfört med 1. Enligt den
kinetiska gasteorien är N=2,i . l O19 vid 0° och l atm.
Vid l 000° och l atm. är därför N = -
2,7 -1019- 273
1273
= 0,58 - 1019. Vi kunna alltså sätta a2 . 0,58 - 1019 =
= 0,32 - 10~44 och finna a = 2,34 . lO"32.
För att göra denna analys fullständig, vilja vi
även undersöka effekten av den termiska
elektron-emissionen från rörets väggar, därest dessa utgöras
av nickel. För detta ändamål begagna vi oss först
av ekvation (7). För nickel hava konstanterna
bestämts till A0 - 26,8 och b = 32 10011). Dessa gälla
visserligen för vakuum, men kunna antagas hava
samma värden i en kvävgasatmosfär. Detta kan
postuleras från resultaten av Langmuirs undersökningar
över effekten av gaser på elektronemissionen från
Wolfram12). Han fann nämligen, att närvaron av
kväve icke ändrade emissionen från metallen, såframt
kvävet icke var joniserat. Medelst dessa värden
kunna vi beräkna att i = 0,000493 amp. per cm2.
Denna ström är ekvivalent med E - 0,000493 . 6,28
1018 = 3,10 . 10,15 elektroner per sek. och cm2.
Om nu elektronernas hastigheter äro fördelade i
enlighet med Maxwells distributionslag, kunna antalet
elektroner per cm3, ne, beräknas från det totala
antalet elektroner E, vilka passera ytenheten per
sekund från ekvationen
där m = massan av en elektron = 9 . 10~ 28,
k = Boltzmanns konstanten 1,37-10~16,
T - absoluta temperaturen13).
Med dessa värden insatta i ekvation (10) firma vi
n, = 5,6 - 108. NU är n-?-*- = 0,32 - l O"44. Sub-
nm
stituera vi det erhållna värdet för ne erhålla vi, att
TI
den totala joniseringsgraden är a = - = 5,? . 10~54.
nm
Detta innebär att endast en kvävejon förefinnes i
omkring 3 . l O34 cm3 av kvävgas, en absolut
försvinnande mängd.
Slutligen vilja vi även undersöka, huruvida en
sekundär ionisering genom kollision mellan elektroner
och gasmolekyler är möjlig. En elektron har, när
den lämnar nickelytan, i medeltal ett
energiinnehåll = 2 k . T erg, där k = Bolzmanns konstanten.
Om e = laddningen av en elektron och V den
spänning, som erfordras för att accelerera denna till
det ovanstående energiinnehållet, hava vi
2*k.T=e.V
Med siffervärdena insatta:
4,77 .
(11)
. V
300
från vilket beräknas V .==. 0,22 volt. Då kvävets
joni-seringspotential är Vi = 16,3 volt, se vi således, att
sannolikheten för en ionisering av kvävet på grund
av kollision med elektroner är försvinnande liten.
Resultatet av vår analys över möjligheterna för
kvävets jonisering vid l 000°C är således att:
a) den direkta termiska joniseringsgraden är
försvinnande liten, omkring 10~82,
b) vid begagnandet av nickelrör, nedsattes denna
ytterligare till omkring 10~~54?
c) någon jonisering genom kollision mellan
elektroner och kvävemolekyler kan ej äga rum.
Vi måste därför draga den slutsatsen att joniserat
kväve kan ej spela någon som helst roll i reaktionen
mellan kvävgas och karbid.
Nu fann emellertid Gelhaar, att positiva joner
verkligen bildades när kvävgas upphettades i ett
nickelrör, eller när kvävgas och CaF2 eller CaCl2
upphettades i ett kvartsrör. Denna senare observation är i
överensstämmelse med vad många andra forskare
funnit, nämligen att upphettade salter avgiva
positiva joner. Dessa bestå vanligen av laddade atomer
av de elektropositiva elementen, sådana som alkali
eller alkali jordartsmetallerna14). Denna emission har
i många fall funnits följa ekvation (7) eller den
liknande Richardsonska ekvationen. Men denna
emission har ingen förmåga att jonisera de gaser, vilka
råka vara närvarande15). Många metaller, när de först
upphettas, avgiva även positiva joner, vilka genom
mass-spektrografiska undersökningar befunnits
utgöras av ovannämnda alkali-joner. Man har på detta
sätt funnit, att dessa metaller eller dess föreningar
förekomma som föroreningar i de flesta metaller.
Särskilt är detta fallet med nickel, vilken metall
envist avgiver alkalijoner, när den upphettas16). Efter
en viss tids upphettning avtager vanligen denna
positiva jonström. Wåhlin16) och Smith17) hava visserligen
funnit att vissa metaller, såsom W, Cr, Mo, Ta, Rh,
K b och Ru även hava förmågan att därefter utsända
positiva joner, vilka utgöras av laddade atomer av
metallen själv, men nickel och många andra metaller
sakna denna förmåga. Emellertid är det mer än
troligt, att den jonisering Gelhaar observerade hade
sitt ursprung i ovannämnda orsaker.
Om vi nu återgå till frågan om den hastiga
stegringen i hastighetskonstanten med temperaturen, så
skola vi finna, att denna är i fullkomlig
överensstämmelse med vad som kan förväntas av en
diffusions-process. Dunn5), som undersökte
oxidationshastigheten av metaller vid olika temperaturer, fann att
reaktionshastigheten steg mycket hastigt med
temperaturen. Genom vissa mekaniska betraktelser
kunde Dunn härleda, att diffusionshastigheten måste
variera i överensstämmelse med ekvationen
din K
E
R -T2
(12)
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
