Boudouard reaksiyonu sayfasının kaynağını görüntüle

Adını [[Octave Leopold Boudouard]]'dan alan '''Boudouard reaksiyonu''', belirli bir sıcaklıkta [[Karbonmonoksit|karbon monoksit]] ve [[Karbondioksit|karbon dioksitin]] [[kimyasal denge]] karışımının [[redoks]] reaksiyonudur. Karbon monoksitin karbondioksit ve [[grafit]]e [[Disproporsiyonlaşma|orantısız hale gelmesi]] veya bunun tersidir:<ref>{{Web kaynağı|url=http://gasifiers.bioenergylists.org/files/Boudouard%20Reaction.xls|başlık=Wayback Machine|erişimtarihi=24 Eylül 2023|tarih=22 Şubat 2012|çalışma=web.archive.org|arşivurl=https://web.archive.org/web/20120222115049/http://gasifiers.bioenergylists.org/files/Boudouard%20Reaction.xls|arşivtarihi=22 Şubat 2012|ölüurl=evet}}</ref>

:: 2CO {{Eqm}} {{Chem|CO|2}} + C

[[Dosya:DeltaH_for_Boudouard_Reaction_by_Temperature.png|küçükresim| Çeşitli sıcaklıklarda Boudouard reaksiyonunun standart [[entalpi]]si]]
Boudouard reaksiyonunun karbondioksit ve karbon oluşturması tüm sıcaklıklarda ekzotermiktir. Ancak Boudouard reaksiyonunun [[Entalpi|standart entalpisi]], yanda gösterildiği gibi<ref name="ReacWeb">{{Web kaynağı|url=https://www.crct.polymtl.ca/reacweb.htm|başlık=F*A*C*T - REACTION-Web|erişimtarihi=24 Eylül 2023|çalışma=www.crct.polymtl.ca|arşivurl=https://web.archive.org/web/20230822182005/https://www.crct.polymtl.ca/reacweb.htm|arşivtarihi=22 Ağustos 2023|ölüurl=hayır}}</ref> artan sıcaklıkla daha az negatif hale gelir.

{{Chem|CO|2}} [[oluşum entalpisi]]nin {{Chem|CO}} 'dan daha yüksek olduğu durumda, oluşum [[entropi]]si çok daha düşüktür. Sonuç olarak, {{Chem|CO|2}} [[Gibbs serbest enerjisi|oluşumunun standart serbest enerjisi]] neredeyse sabittir ve sıcaklıktan bağımsızdır; {{Chem|CO}} oluşumunun serbest enerjisi ise sıcaklıkla birlikte azalır.<ref>[[:en:Standard Gibbs free energy of formation|List of standard Gibbs free energies of formation]]</ref> Yüksek sıcaklıklarda ileri reaksiyon [[endergonik]] hale gelir ve ileri reaksiyon hala [[ekzotermik]] olmasına rağmen CO'ya doğru ([[Ekzergonik reaksiyon|ekzergonik]]) ters reaksiyonu tercih eder.

Sıcaklığın Boudouard reaksiyonunun boyutu üzerindeki etkisi [[Gibbs serbest enerjisi|, reaksiyonun standart serbest enerjisinden]] ziyade [[denge sabiti]]nin değeri ile daha iyi gösterilir. [[Kelvin]] cinsinden sıcaklığın bir fonksiyonu olarak reaksiyonun log<sub>10</sub>(''K''<sub>eq</sub>) değeri (500-2200 K arasında geçerlidir) yaklaşık olarak şöyledir:<ref>{{URL|https://www.crct.polymtl.ca/reacweb.htm|Reaction Web}} referansındaki değerlerin regresyonuna dayanmaktadır. Bu denklem, RT2 çarpı türevi ΔH için doğru bir formül vermese de oldukça doğru değerler vermektedir.</ref>

: <math>\log_{10}(K_{\rm eq}) = \frac{9141}{T} + 0.000224 T - 9.595</math>

{{Matematik|log<sub>10</sub>(''K''<sub>eq</sub>)}} değeri {{val|975|ul=K}}'da sıfırdır.

''K''<sub>eq</sub> sıcaklıkla değişimin anlamı, {{Chem|CO}} içeren bir gazın, karışımın belirli bir sıcaklığın altına soğuması durumunda elementel karbon oluşturabileceğidir. Karbonun termodinamik aktivitesi bir {{chem|CO}}/{{chem|CO|2}} karışımı için her türün kısmi basıncı ve ''K''<sub>eq</sub> değeri bilinerek hesaplanabilir. Örneğin, yüksek [[Yüksek fırın|fırında]] [[Sünger demir|demir oksidin indirgenmesi]] veya [[Sementasyon|karbürleme]] atmosferlerinin hazırlanması için oluşturulan ortam gibi yüksek sıcaklık düşürücü bir ortamda,<ref>ASM Committee on Furnace Atmospheres, [https://openlibrary.org/books/OL5930494M/Furnace_atmospheres_and_carbon_control ''Furnace atmospheres and carbon control''], Metals Park, OH [1964].</ref> karbon monoksit, karbonun kararlı oksitidir. {{Chem|CO}} bakımından zengin bir gaz, karbon aktivitesinin 1'i aştığı noktaya kadar soğutulduğunda Boudouard reaksiyonu gerçekleşebilir. Karbon monoksit daha sonra orantısız olarak karbon dioksit ve grafite dönüşerek [[kurum]] oluşturur.

Endüstriyel [[kataliz]]de bu sadece göze batan bir durum değildir; kurumlama (aynı zamanda koklaşma olarak da adlandırılır), katalizörlerde ve katalizör yataklarında ciddi ve hatta geri dönüşü olmayan hasara neden olabilir. Bu, petrolün katalitik reformasyonunda ve [[Buhar reformasyonu|doğal gazın buhar reformasyonunda]] bir sorundur.

Reaksiyon, adını 1905 yılında bu dengeyi araştıran Fransız kimyager Octave Leopold Boudouard'dan (1872–1923) almıştır.<ref name="InorganicChem">{{Kitap kaynağı|url=https://books.google.com/books?id=vEwj1WZKThEC&pg=PA810|başlık=Inorganic Chemistry|erişimtarihi=12 Temmuz 2013|sayfa=810|yayıncı=Academic Press|yıl=2001|ad=Arnold F.|soyadı=Holleman|isbn=978-0-12-352651-9|ad2=Egon|ad3=Nils|soyadı2=Wiber|soyadı3=Wiberg}}</ref>

== Kullanım Alanları ==
[[Karbonmonoksit|Karbon monoksitin]] katalizörler üzerindeki zararlı etkisi arzu edilmese de, bu reaksiyon [[karbon nanotüp]]lerinin üretilmesinin yanı sıra [[grafit]] pulları, filamentli grafit ve katmanlı grafit kristalitlerinin üretilmesinde de kullanılmıştır.<ref name="Graphite1">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Carbon formation on iron and nickel foils by hydrocarbon pyrolysis—reactions at 700°C|soyadı=Baird|tarih=Oct 1974|sayı=5|sayfalar=591-602|çalışma=Carbon|cilt=12|ad=T.|doi=10.1016/0008-6223(74)90060-8|ad2=J. R.|ad3=B.|soyadı2=Fryer|soyadı3=Grant}}</ref><ref name="Graphite2">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=The formation and removal of coke from nickel catalyst|soyadı=Trimm|sayfalar=155-189|çalışma=Catalysis Reviews: Science and Engineering|yıl=1977|cilt=16|ad=D. L.|doi=10.1080/03602457708079636}}</ref><ref name="CNT1">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Single-wall nanotubes produced by metal-catalyzed disproportionation of carbon monoxide|soyadı=Dal|sayı=3|sayfalar=471-475|çalışma=Chem. Phys. Lett.|yıl=1996|cilt=260|ad=H. J.|doi=10.1016/0009-2614(96)00862-7|ad2=A. G.|ad3=P.|ad4=A.|ad5=D. T.|ad6=R. E.|soyadı2=Rinzler|soyadı3=Nikolaev|soyadı4=Thess|soyadı5=Colbert|soyadı6=Smalley}}</ref><ref name="CNT2">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Growth of carbon nanotubes by catalytic decomposition of CH<sub>4</sub> or CO on a Ni-MgO catalyst|soyadı=Chen|sayı=10–11|sayfalar=1495-1501|çalışma=Carbon|yıl=1997|cilt=35|ad=P.|doi=10.1016/S0008-6223(97)00100-0|ad2=H. B.|ad3=G. D.|ad4=Q.|ad5=K. R.|soyadı2=Zhang|soyadı3=Lin|soyadı4=Hong|soyadı5=Tsai}}</ref> Grafit üretiminde kullanılan katalizörler [[molibden]], [[magnezyum]], [[nikel]], [[demir]] ve [[kobalt]]tır,<ref name="Graphite1" /><ref name="Graphite2" /> karbon nanotüp üretiminde ise [[molibden]], [[nikel]], [[kobalt]], [[demir]] ve Ni-MgO katalizörleri kullanılır.<ref name="CNT1" /><ref name="CNT2" />

Boudouard reaksiyonu [[yüksek fırın]] içindeki önemli bir süreçtir. Demir oksitlerin indirgenmesi, katılar arasındaki reaksiyonlar genellikle çok yavaş olduğundan doğrudan karbonla değil, karbon monoksitle sağlanır. Ortaya çıkan karbondioksit, [[Kok kömürü|kok]] karbonu ile temas ettiğinde (ters) Boudouard reaksiyonuna girer.

== İstenmeyen olay ==
Boudouard reaksiyonu bazı proseslerde bilinçli olarak kullanılırken bazı proseslerde ise istenmemektedir. Gaz soğutmalı, grafit [[Nötron moderatörü|moderatörlü]] İngiliz nükleer reaktörlerinde ([[Magnox]] ve [[Gelişmiş gaz soğutmalı reaktör|AGR]]), CO<sub>2</sub> soğutucusu ile grafit moderatör arasındaki reaksiyondan kaçınılması veya en azından minimumda tutulması gerekiyordu. Daha düşük sıcaklıklarda reaksiyonun dengesi karbon lehine değiştiği için bu durum Magnox reaktöründe daha düşük bir çalışma sıcaklığına evrilerek çözüldü. Ancak bu da elde edilebilir [[Isıl verim|termal verimliliği]] azalttı. Magnox'tan öğrenilen dersleri geliştirmesi beklenen AGR'de, daha yüksek bir soğutma sıvısı çıkış sıcaklığı açık bir tasarım hedefiydi (''O zamanlar İngiltere kömür enerjisine bağımlı olduğundan amaç, kömürle çalışan tesislerle aynı buhar sıcaklığına ulaşmaktı'') ve dolayısıyla {{Dönüştürme|278|°C}} daha düşük kazan çıkış sıcaklığında soğutucunun yeniden girişi akışı grafiti soğutmak için kullanılır ve grafit çekirdek sıcaklıklarının bir Magnox reaktöründe görülenlerden çok fazla değişmemesini sağlar.

== Kaynaklar ==
{{Kaynakça}}

== Dış bağlantılar ==
{{Web kaynağı|url=http://www.abc-alternative-energy.de/bioenergy/boudouard-process.html|başlık=Boudouard Process for Synthesis Gas|erişimtarihi=12 Temmuz 2013|arşivtarihi=21 Ocak 2018|arşivurl=https://web.archive.org/web/20180121072336/http://www.abc-alternative-energy.de/bioenergy/boudouard-process.html|çalışma=|yayıncı=ABC of Alternative Energy|ad=R. J.|soyadı=Robinson}}

[[Kategori:Gaz teknolojileri]]
[[Kategori:İsim reaksiyonları]]
[[Kategori:Karbon-heteroatom bağ oluşum reaksiyonları]]