О ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ХИМИИ НЬЮТОНОВСКОЙ ЭПОХИ И ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ПРИМЕРЕ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНА

 

В.В.Фёдоров, Д.А.Пономарёв, Т.В.Бондаренко

18 февраля 2014 года

 

Несомненно, естествознание – неотъемлемая составляющая всего технологического прогресса и вряд ли в этом кто-то сомневается. Однако сразу следует отметить, что искусственное разделение его на экспериментальную и теоретическую составляющие, которые якобы могут развиваться самостоятельно, не поддаётся уразумению. Именно этот негатив, например, в развитии физики и химии обуславливает разработку и внедрение в человеческую практику внешне эффектных по современным субъективным оценкам технологических процессов, но не эффективных в принципе, поскольку оценка эффективности возможна лишь тогда, когда теоретическое естествознание (далее ТЕ) не плетётся за экспериментом, безнадёжно отставая на века, а опережает его. Ждать хоть какой-то пользы от такого ТЕ, в фундаменте которого присутствует абстракция, формирующая абстрактные производные величины, с использованием которых формулируют соответствующие гипотезы, способствующие подмене физики реальных тел абстрактной математикой, не приходится.

 

Эффективность ТЕ определяется, на взгляд авторов, только соответствием господствующего в нём свода законов процессам объективной реальности, а не привнесённым извне. Весь же набор законов ньютоновской эпохи (от Кеплера и до наших дней) является не чем иным, как бесплодным сводом умозаключений творцов всего ТЕ, которые пытались их наложить на природу, но такого не бывает. Отсутствие сегодня этого соответствия – очевидный факт, постоянно подтверждаемый, например, “результатами” абсолютного большинства современных химических производств в виде облаков, рек и гор отходов, которые свидетельствуют о варварском отношении к природным ресурсам и негативном влиянии на среду обитания человека. К великому сожалению, это остаётся вне поля зрения тех, большинство из которых не в состоянии объективно оценить тупиковую ситуацию в современном ТЕ и указать на путь выхода из неё, но всеми способами поддерживают направление финансовых потоков на разработку даже заведомо бессмысленных программ научных исследований.

 

Не секрет, что современные производственные технологии – это результат труда только экспериментаторов, к которым теоретики естествознания отношения не имеют. Современные теоретики физики и химии, опираясь на догмы и бесплодные гипотезы своих предшественников и занимаясь дополнением своими, в принципе не способны теоретически планировать обоснованных экспериментов, направленных на совершенствование технологий. Этому сегодня им препятствует слепая вера во всемогущество математического абстракционизма, который вообще-то даже не следует воспринимать как инструмент (вспомогательный аппарат) для записи законов природы с использованием абстрактного ньютоновского базиса. (Со счётчиком тиканий моих или твоих часов законов природы не записывают!) Сегодня уже  каждому здравомыслящему человеку понятно, что прогресс в промышленных технологиях станет реальным только тогда, когда всё классическое ТЕ окажется в музее истории развития естествознания, а не в школьных учебниках, предназначенных для оболванивания подрастающего поколения.

 

Классическое ТЕ, используя абстрактный базис и аппарат математического абстракционизма, не предназначалось в принципе не только для разработки теории взаимодействия разделённых в трёхмерном пространстве материальных частиц и тел, но и теорий структурной организации материи на атомно-молекулярном уровне. Его истинное предназначение – генерирование заведомо ложных гипотез для создания всего лишь видимости развития познания вопросов строения материи и закономерностей процессов в окружающем материальном мире. В таком ТЕ человечество не нуждается, и лишь экспериментатор, находясь в беспросветной темноте, всё же пытается ощупом искать хоть какие-то решения некоторых задач. Он пока остаётся единственным двигателем всего технологического прогресса.

 

Например, так называемая периодическая система химических элементов (периодический закон), составленная по вымышленным величинам атомных масс, является олицетворением кромешной тьмы в развитии атомно-молекулярного учения за два последних столетия. Этот вымышленный периодический закон следует считать в классическом ТЕ роковой ошибочной попыткой систематизации химических элементов в таблице по их “порядковым номерам”, общее признание которой и предопределило спекулятивный путь развития теоретической химии с негативной пользой для разработки технологий химических производств.

 

Несомненно, критика без предложения новых теорий строения атомов и молекул называется критиканством, а оно бесполезно в науке. Последующие поколения в теоретических исследованиях обязаны опережать своих предшественников, даже избавляться от их бесплодного наследия, очищая ТЕ от замшелых догм и заведомо бессмысленных гипотез. Только такой последовательностью и обеспечивается прогресс в атомно-молекулярном учении.

 

Используя авторские разработки, изложенные на нашем сайте, проиллюстрируем на конкретном примере перспективность их использования для совершенствования современной технологии получения титана из технического диоксида титана. (Технический диоксид титана получают при переработке ильменита  или ).

 

Титан является одним из весьма распространённых в природе элементов, но его получение ещё сравнительно плохо освоено практикой. Обусловлено это не только распылённостью в природе, но и определёнными трудностями его выделения из природных соединений. В последних, несомненно, как в зеркале отражаются все “достижения” классической теоретической химии.

 

Исходное сырьё – диоксид титана , существующий в трёх модификациях (рутил с плотностью 4,26 г/см3, брукит – 4,17 г/см3, анатаз – 3,84 г/см3), которое при накаливании смеси с углём в атмосфере хлора даёт продукт для последующего восстановления магнием по схеме:

 

 

Существование диоксида титана в трёх модификациях с одним и тем же массовым соотношением титана и кислорода однозначно заявляет о “достоверности” классических представлений о составе не только молекул бинарных химсоединений (дальтоновская догма), но и атомных масс титана и кислорода (менделеевская периодическая система химических элементов). С контроля за массовым элементным составом исходного сырья () и содержанием примесей должен начинаться путь совершенствования всего технологического процесса получения титана из этого сырья.

 

Действительно, отсутствие сведений о возможности перехода рутила в брукит или анатаз (возможны и другие варианты) свидетельствует лишь о том, что классический массовый элементный состав указанных модификаций диоксида титана не соответствует реальности. Это издержки классических (дальтоновских) представлений о строении молекул бинарных химических соединений (соответственно и современных величин атомных масс элементов), которые могут быть устранены только ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ экспериментами, на результаты в которых не будут оказывать давления ни дальтоновская чуждая реальности стехиометрия, ни менделеевская систематика с вымышленными величинами атомных масс химических элементов.

 

Результатом этих экспериментов будет не только уточнение массового элементного состава в так называемых модифицированных структурах под общим названием диоксида титана, но и, при более глубоком анализе этих высокоточных данных с учётом авторской стехиометрии состава молекул бинарных химических соединений и авторского перечня состава атомов стабильных химических элементов (см. "Атом и молекула"), будет определена новая величина атомной массы титана. (Подчеркнём, что современная величина атомной массы титана (да и всех других стабильных химических элементов) далека от реальной. Речь не идёт о несоответствии в процентах, а для некоторых элементов отличие будет в разы.) СЛЕДОВАТЕЛЬНО, СХЕМА (1) – ПРОДУКТ КЛАССИКИ, КОТОРАЯ ВООБЩЕ НЕ ЯВЛЯЕТСЯ УРАВНЕНИЕМ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА И НУЖДАЕТСЯ В ПРИНЦИПИАЛЬНОМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ УТОЧНЕНИИ.

 

Не является исключением и классическая схема реакции

 

 

Эта реакция проводится при температуре около 900°С  в атмосфере аргона под давлением.

 

Запись схемы этой реакции также базируется на сомнительных как атомных массах элементов, так и атомном (атомно-ионном) составе молекул  и . Их уточнение обязательно, если ставится задача о совершенствовании промышленной технологии получения титана, преследующей не только оптимизацию расхода соответствующих реагентов, но и сокращение выбросов в окружающую среду побочных продуктов современных действующих производств.

 

“Титан – серебристо-белый металл с современной атомной массой 47,90; ниже 882°С кристаллическая решётка гексагональная плотноупакованная (альфа-Ti), выше – объёмноцентрированная кубическая (бета-Ti); плотность альфа-Ti и бета-Ti соответственно 4,505 и 4,32 г/см3;  1668°С”  [1]. ( 1660°С  и 1725°С  [2].)

 

Несомненно, такие характеристики титана однозначно подчёркивают классическую ошибочность принадлежности его к группе металлов. Под титаном следует понимать две статико-динамические атомные структуры только с одинаковым количеством нуклонов в ядре, причём одна из его структур относится к группе металлов в авторской классификации. О существовании пяти стабильных изотопов титана в природе [1, 3] не может быть и речи. Это количество изотопов с постулирующим спектром атомных масс необходимо для создания видимости достоверности догматической стехиометрии химсоединений с истоками ещё от Дальтона. (Одна нелепость в классике прикрывается другой.)

 

Если предполагаемая атомная масса кислорода в авторском перечне атомных структур стабильных химических элементов равна 50, а уточнённая хлора 87, то, принимая во внимание эти авторские поисковые результаты и учитывая авторский перечень состава бинарных химических соединений, приведём результаты авторского поиска величины атомной массы титана по авторской методике, изложенной на нашем сайте ["Атом и молекула"].

 

Для определения атомной массы титана воспользуемся следующими справочными данными [2]:

 

   а) массовый состав : 47,90 г титана и 16,00 г кислорода;

   б) массовый состав : 95,80 г титана и 48,00 г кислорода;

   в) массовый состав : 47,90 г титана и 32,00 г кислорода;

   г) массовый состав : 47,90 г титана и 106,359 г хлора;

   д) массовый состав : 47,90 г титана и 141,812 г хлора.

 

Результаты поисковых расчётов сведём в общую таблицу, причём необходимо учитывать, что плотность трихлорида титана 2,65 – 2,68 г/см3 и разлагается он при температурах более 500°С  [1, 2].

   Таблица 1

 

Принятые обозначения:   – авторское табличное значение относительного стехиометрического коэффициента,   – расчётная величина относительного стехиометрического коэффициента, – отклонение по титану.

 

Количество нуклонов в ядре предполагаемой структуры атома титана

Структурная формула

 по титану, %

а)

68

2,125

2,2013

3,59

68

2,125

2,2013

3,59

68

2,1979

2,2013

0,15

168

0,89720

0,8910

-0,69

168

0,83333

0,8910

6,92

180

0,8

0,83160

3,95

180

0,83333

0,83160

-0,21

б)

68

1,39580

1,46750

5,14

68

1,5

1,46750

-2,16

168

0,6

0,5940

-1

180

0,57831

0,55440

-4,13

в)

68

1,11460

1,10060

-1,25

68

1,04170

1,10060

5,66

68

1,02780

1,10060

7,09

68

1,0

1,10060

10,06

68

1,0

1,10060

10,06

168

0,45498

0,44550

-2, 08

168

0,43636

0,44550

2,09

168

0,42105

0,44550

5,81

180

0,42105

0,41580

-1,25

180

0,41026

0,41580

1,35

180

0,4

0,41580

3,95

г)

68

0,57831

0,57620

-0,36

168

0,24

0,23322

-2,82

168

0,24

0,23322

-2,82

180

0,21622

0,21767

0,67

180

0,21622

0,21767

0,67

д)

68

0,43636

0,43215

-0,96

68

0,42857

0,43215

0,83

68

0,42105

0,43215

2,64

168

0,17391

0,17492

0,58

180

0,16438

0,16326

-0,68

 

Примечание: Под предполагаемыми величинами этих атомных масс титана подразумеваются следующие статико-динамические структуры: 62+6р+6е и 56+12р+12е, 164+4р+4е и 156+12р+12е, 176+4р+4е и 168+12р+12е.

Важно отметить, что такой разброс отклонений по титану закономерен по указанным выше причинам, а значит для теоретического определения атомной массы титана из приведённого в таблице 1 перечня необходимы дополнительные аргументы, только которые и позволят отыскать всего лишь максимально соответствующую. (Гарантировать может экспериментатор, да и только тот, который не воспринимает давления догм и бессмысленных гипотез классического атомно-молекулярного учения.)

Действительно, если титанаты получаются взаимодействием  с оксидами металлов [1], то из этого следует, что диоксид титана является по авторской классификации химическим соединением радикального типа, то есть образует химические соединения радикал-радикального типа. Поскольку из результатов таблицы 1 видно, что таковые имеются для всех значений предполагаемых масс титана, то этот критерий не даёт однозначного ответа на поставленный вопрос. Это с одной стороны, а с другой, радикал  допускает ионный состав, но данные электролиза диоксида титана отсутствуют. Следовательно, структуры с атомной массой 68 титану не соответствуют, а только одна из двух оставшихся (168 или 180) и принадлежит титану. Эту неоднозначность вряд ли можно устранить путём сравнения схем реакций термического разложения трихлорида титана, составы которых отражаются дальтоновской стехиометрией и авторской. Ответ на этот вопрос может быть получен сравнением количественных результатов (уравнений материального баланса) для записей классической схемы реакции (2) и соответствующей авторской, что возможно только после определения авторской величины атомной массы магния.

Магний является восстановителем титана из его тетрахлорида (схема (2)), причём образующийся хлорид магния в производстве титана используется в качестве исходного сырья для получения в электролизёрах как металлического магния, так и хлора, которые опять направляются в производственный цикл.

Магний – серебристо-белый металл с современной атомной массой 24,312. В природе три стабильных изотопа с массовыми числами 24, 25, 26 при однозначных плотности и температуре плавления [1, 3].

Магний получают электролизом из расплавов солей, содержащих , а хлорид магния получается при взаимодействии  с  в присутствии угля при 800-1000°С  [1]. Плотность хлорида магния 2,316 и 2,41 г/см3, а температура плавления 708 и 714°С  [2].

Считая современную величину атомной массы магния не соответствующей реальности (определённой с использованием стехиометрии Дальтона), попытаемся определить её величину и состав статико-динамической атомной структуры этого химического элемента в авторской систематике с использованием авторского перечня стехиометрических коэффициентов ["Атом и молекула"].

Для определения атомной массы магния воспользуемся современными справочными данными массового состава хлористого магния: 24,312 г магния и 70,906 г хлора, а результаты поисковых расчётов по авторской методике сведём в таблицу 2.

Таблица 2

Количество нуклонов в ядре предполагаемой структуры атома магния

Структурная формула

 по магнию, %

22

1,31250

1,35580

3,3

22

1,33333

1,35580

1,69

22

1,33333

1,35580

1,69

22

1,39580

1,35580

-2,86

26

1,11460

1,14720

2,93

26

1,2

1,14720

-4,4

28

1,0

1,06530

6,53

28

1,0

1,06530

6,53

28

1,0

1,06530

6,53

28

1,02780

1,06530

3,7

28

1,04170

1,06530

2,26

31

0,96

0,96219

0,23

31

1,0

0,96219

-3,78

40

0,75

0,74570

-0,57

40

0,75

0,74570

-0,57

40

0,76190

0,74570

-2,13

 

Из сведённых в таблицу 2 результатов очевидно, что без дополнительных обоснований вряд ли возможно определение атомной массы магния. В качестве таких обоснований воспользуемся сравнением материальных балансов классической реакции восстановления тетрахлорида титана магнием с авторскими, записанными с предполагаемыми величинами авторских масс титана (168 и 180) и магния (22, 28, 31 и 40).

 

Вариант I. Если авторские атомные массы титана 168 (статико-динамические структуры 164+4р+4е и 156+12р+12е), хлора 87 (83+4р+4е и 79+8р+8е) и магния 22 (10+12р+12е), то классическая и авторская реакции восстановления титана магнием запишутся в таком виде соответственно:

 

 

 

Уравнения материального баланса с соответствующими величинами атомных масс для этих реакций запишем в виде:

 

 

 

Введём понятие коэффициента подобия , определяемого отношением авторских масс реагентов и продуктов реакций к соответствующим классическим. Из уравнений материального баланса (5) и (6) имеем

 

Таблица 3

Тетрахлорид титана

Магний

Титан

Хлорид магния

84,54

83,25

84,17

84,30

 

Вариант II. Атомные массы  титана 168, хлора 87, а магния 28 (статико-динамическая структура 16+12р+12е).

 

Классическую и авторскую реакции восстановления титана магнием запишем в таком виде:

 

 

 

Уравнения материального баланса таковы:

 

 

 

Таблица 4

Тетрахлорид титана

Магний

Титан

Хлорид магния

56,36

52,98

56,12

55,56

 

Вариант III. Атомные массы титана 168, хлора 87, а магния 31 (статико-динамическая структура 19+12р+12е).

 

Классическую и авторскую реакции восстановления титана магнием запишем в таком виде:

 

 

 

Уравнения материального баланса таковы:

 

 

 

Таблица 5

Тетрахлорид титана

Магний

Титан

Хлорид магния

56,36

58,65

56,12

55,01

 

Вариант IV. Атомные массы титана 168, хлора 87, а магния 40 (статико-динамическая структура 28+12р+12е).

 

Классическую и авторскую реакции восстановления титана магнием запишем в таком виде:

 

 

 

Уравнения материального баланса таковы:

 

 

 

Таблица 6

Тетрахлорид титана

Магний

Титан

Хлорид магния

112,72

118,76

112,23

114,31

 

Вариант V. Атомные массы титана 180 (статико-динамические структуры 176+4р+4е и 168+12р+12е), хлора 87, а магния 22.

 

Классическую и авторскую реакции восстановления титана магнием запишем в таком виде:

 

 

 

Уравнения материального баланса таковы:

 

 

 

Таблица 7

Тетрахлорид титана

Магний

Титан

Хлорид магния

86,06

83,25

90,19

84,30

 

Вариант VI. Атомные массы титана 180, хлора 87, а магния 28.

 

Классическую и авторскую реакции восстановления титана магнием запишем в таком виде:

 

 

 

Уравнения материального баланса таковы:

 

 

 

Таблица 8

Тетрахлорид титана

Магний

Титан

Хлорид магния

57,37

52,98

60,13

55,56

 

Вариант VII. Атомные массы титана 180, хлора 87, а магния 31.

 

Классическую и авторскую реакции восстановления титана магнием запишем в таком виде:                                                                                                                                                                              

 

 

 

Уравнения материального баланса таковы:

 

 

 

Таблица 9

Тетрахлорид титана

Магний

Титан

Хлорид магния

57,37

58,65

60,13

57,01

 

Вариант VIII. Атомные массы титана 180, хлора 87, а магния 40.

 

Классическую и авторскую реакции восстановления титана магнием запишем в таком виде:

 

 

 

Уравнения материального баланса таковы:

 

 

 

Таблица 10

Тетрахлорид титана

Магний

Титан

Хлорид магния

114,74

113,52

120,25

113,05

 

Из сравнения коэффициентов подобия между собой для приведённых вариантов реакций восстановления титана магнием с разными поисковыми величинами атомных масс титана и магния следует заключение:

 

Атомная масса титана равна 168, а магния 22. Статико-динамические структуры состава 164+4р+4е и 156+12р+12е из авторской систематики первичных трёхмерных структурных образований материи соответствуют современному титану, а статико-динамическая структура состава 10+12р+12е соответствует магнию. В природе не существует титана в виде пяти изотопов с массовыми числами 46 – 50, а магния в виде трёх. Сравнительно небольшая плотность титана, на взгляд авторов, обусловлена только существованием его в виде химсоединения из изотопов указанного состава.

 

Принимая во внимание это авторское заключение и считая авторскую атомную массу углерода 19 (записывая авторский состав оксида углерода в виде ), реакцию (1) запишем в таком виде:

 

 

 

Руководствуясь современными величинами атомных масс титана, кислорода, углерода и хлора, а также и авторскими, уравнения материальных балансов реакций (1) и (35) запишем соответственно в виде

 

 

 

из которых и находим величины коэффициентов подобия для реагентов и продуктов реакции:

 

Таблица 11

Диоксид титана

Углерод

Хлор

Оксид углерода

Тетрахлорид титана

344,53

345,64

139,88

351,70

189,57

 

Несомненно, такое различие в коэффициентах подобия масс хлора и тетрахлорида титана однозначно свидетельствует о том, что схема реакции (1) в принципе не соответствует реальности. Это различие лишь подчёркивает то, что основные исходные положения всей классической теоретической химии (стехиометрия Дальтона и систематика элементов Менделеева по величинам атомных масс) являются трагическими ошибками прошлого, только слепо руководствуясь которыми последователи Дальтона и Менделеева атомно-молекулярное учение завели в безнадёжную тупиковую ситуацию с никчёмной его пользой для современной человеческой практики. Современное утверждение [1, стр. 397], что массы ядер атомов определяются с относительной погрешностью 10–5 % для лёгких и 10–4 % для тяжёлых элементов, сформулировано по недоразумению.

 

Итак, современный производственный многостадийный химический процесс получения титана не имеет теоретического обоснования, то есть базируется только на экспериментах, результаты которых скорректированы под взгляды Дальтона и Менделеева, а поэтому сегодня вопроса об эффективности такого производства не может быть и речи. Оценка эффективности может быть проведена лишь тогда, когда будут выполнено следующее:

 

а) Определены истинные величины атомных масс элементов, непосредственно задействованных во всём производственном процессе получения титана, и экспериментально уточнена стехиометрия диоксидов титана, тетрахлорида титана, оксида углерода и хлорида магния, что обеспечит контроль не только за количественным соотношением реагентов схемы (1), но и оптимизирует качество её продуктов, а соответственно и чистоту так называемой титановой губки;

 

б) Налажен контроль за качеством исходного сырья под общим названием “диоксид титана”, который не только обеспечит теоретически обоснованный расход углерода и хлора, но и приведёт к сокращению выбросов оксида углерода с примесью хлора и хлорсодержащих соединений при получении тетрахлорида титана.

 

Магний и хлор в современном производственном цикле получения титана – возвратные вспомогательные реагенты, а поэтому их потери существенно отражаются на себестоимости производства титана.

 

Несомненно, современный процесс электролитического разложения расплава хлористого магния с безводным карналлитом () и поваренной солью () следует отнести к заслугам экспериментаторов без участия теоретиков, а поэтому без установления роли каждого хлорида при электролизе расплава отсутствует и право на оценку эффективности этого процесса.

 

Примечание: В настоящем сообщении авторы воздерживаются от изложения конкретных методик совершенствования отдельных стадий общего производственного процесса получения титана по вполне очевидной причине. Эти вопросы могут обсуждаться только непосредственно с заказчиком на разработку и их использование в практике.

 

Безусловно, если модернизация любого действующего производства имеет своей целью только увеличение выпуска продукции без внесения принципиальных изменений в ранее используемые технологические процессы, то это значит, что теоретики совместно с экспериментаторами в предшествующем периоде находились в “отпусках”, то есть со стороны взирали на отходы этого производства и не задумывались о повышении эффективности использования природных ресурсов и пагубном влиянии отходов на окружающую среду. Увеличение производственных мощностей с использованием отживших свой век технологий вообще нельзя назвать модернизацией.

 

 

Л и т е р а т у р а

 

1. Химический энциклопедический словарь. М., “Советская энциклопедия”, 1983.

2.  Справочник химика. Издательство “Химия”, Ленинградское отделение, 1971.

3.  Дж. Эмсли. Элементы, М., “Мир”, 1993.   

 

P.S. С откликами на данное сообщение можно познакомиться:

Scientific.ru “Общий форум”   http://www.scientific.ru/dforum/common/1393342314

Physics.animations.com “Гипотезы неофициальной физики” http://physics-animations.com/newboard/messages/81931.html

вернуть к: Основы физики

 Свои комментарии Вы можете отправить:

info@timeam.ru

© В.В.Фёдоров, Д.А.Пономарёв 1999-2018.
Сведения об авторских правах.
Последняя проверка: 25 июня 2018 г.