Растворимость газов в твердых телах.

Концентрация газов, растворенных в твердом теле зависит от его температуры, давления и типа кристаллической решетки. Для металлов в которых существует гомополярная связь:

где - число атомов в молекуле газа;

- энергия активации при растворении;

- постоянный коэффициент.

Знак «+» характерен для газов, образующих с металлом химическое соединение, а знак «-» для газов, образующих ионные растворы. Отсюда растворимость для газов, образующих растворы с увеличением температуры возрастает (P в Cu, Fe, Ni), а образующих химическое соединение (H₂ в Ti) уменьшается, но абсолютная растворимость водорода в Ti, выше, чем в Cu, Fe и Ni.

т.к. перед растворением молекулы газа диссоциируют и растворяются в атомарном состоянии.

Для n=2

n=2

По закону действующих масс константа равновесия такой реакции:

где и - давление атомарного и молекулярного кислорода, тогда

Растворимость в металлах пропорциональна давлению диссоциированого газа.

В металлах, где атомы кристаллической решетки связаны ионной или ковалентной связью, растворение происходит в молекулярном состоянии. Образуются ионные растворы и зависимость растворимости от T и p имеет вид:

Значение и S приведены в таблице:

Адсорбат	Диапазон температур,
	Водород
-Fe	300-900	0.17	-55.7
-Fe	900-1400	0.20	-50.6
-Fe	1400-1550	3.25	-12.7
нержавеющая сталь (18%Cr, 8%Ni)	400-600	0.06	-19,7
Cu	400-1000	0.18	-76.7
Mo	420-1095	0.03	-58.7
Al	25-690	практически не растворяется
Pt	400-1300	0.60	-145
Pd	300-1200	0.15	-9.63
	Азот
Cu, Ag	20-400	практически не растворяется
Mo	936-2400	1.92	-161
W	1200-2400	1.09	-312
	Кислород
Fe	800-1000	0.20	-17.5
Cu	600-1050	0.24	-33.5

Адсорбционный процесс растворения газов в твердых телах осуществляется за счет диффузии молекул газа в кристаллическую решетку или по границам зерен. Диффузионный поток пропорционален градиенту концентрации.

Для стационарного потока: