Жоғары температурадағы газдар диссоциациясы

Жұмыстың мақсаты: Сутегі диссоциациясының атомдарға ыдырау реакциясының тепе – теңдік константасының температурадан тәуелділігін анықтау. Сутегіні қыздырғандағы газды қорытпалардың құрамы мен диссоциация дәрежесін анықтау

Жұмыстың жоспары:

1. Теориялық бөлім

2. Есептеу мысалы

3. Өз бетімен шығаруға арналған нұсқалар

Кілт сөздер: газды фаза, температура, диссоциация, молекулалар саны, диссоциация дәрежесі.

Бақылау сұрақтары:

1. Егер пен берілгені болса, ыдырау дәрежесін қалай есептеуге болады?

2. Температура мен қысым ұлғайған сайын жалпы газдың жүйесінде, ыдырау дәрежесі қалай болады?

Глоссарий:

1. Химиялық кинетика деп - түрлі физико-механикалық үрдістердің жылдамдығы мен механизмі туралы оқу.

2. Гомогендер деп бастапқы заттармен әрекеттесу өнімдері бір фазада болатын (газ немесе сұйық ) және де молекулалар, атомдар, иондар алынған барлық көлемде әсерлесетін химиялық реакцияларды айтады.

3. Диффузия деп ерітінді немесе балқыма көлемінде концентрациясының біркелкі таралуына әкелетін ерітілген зат концентрациясының өздігінен теңесу үрдісін атайды.

4. Диссоциация дәрежесі – иондарға ыдыраған молекулалар үлесі.

Теориялық бөлім

Жоғары температура жағдайында газ фазасында термиялық диссоциация үрдісінде күрделі молекулалар, атомдар және иондар жай түрге ауысады. Жоғары температура жағдайында газ фазасындағы күрделі молекулалар диссоциациясы ыдыраған молекулалар санының диссоциацияға дейін молекулалар санына қатынасына тең диссоциация дәрежесімен (α) бағаланады:

_(1.5)

Жоғары температура жағдайында газ фазасындағы диссоциация дәрежесін анықтау үшін диссоциация реакциясының тепе– теңдік константасын температура функциясы ретінде қабылдау қажет, сонымен қатар қыздырғандағы газ қоспасында жүретін үрдістің осы немесе басқа моделін қабылдау қажет.

Мысал: 1.2. Сутегіні жоғары температураға дейін қыздырғанда мына реакция арқылы молекуланың атомдарға біртіндеп ыдырауы жүреді:

Р=10⁵ Па тұрақты қысым жағдайында, 2000 мен 3000 К температураларға дейін сутегіні қыздырғанда газды қоспаның құрамы мен диссоциация дәрежесін анықтау керек.

Шешуі. Газды фазаның бастапқы күйінде Н₂ – ң n молі бар делік. Жоғары температураға дейін қыздырғанда молекулалық сутегі ыдырайды. Диссоцация дәрежесін α арқылы белгілейміз. Сонда молекулалық сутегінің α*n молі атомдық сутегі пайда болғанша ыдырайды. Н – ң 2 αn молі мен Н₂ – ң (n - αn) молінен тұратын қоспа пайда болады, дегенмен Н₂ – ң 1 молі Н – нің екі молін береді.

Н₂ мен Н – ның қоспадағы жалпы мольдері мынаған тең:

_{Қоспадағы әрбір компоненттің мольдік үлесі құрайды:}

_{Сутегі диссоциация реакциясының тепе – теңдік константасын қоспа компоненттерінің мольдік үлесі арқылы өрнектейміз:}

Осы теңдіктен диссоциация дәрежесін анықтаймыз:

(1.6)

Жоғары температура жағдайында газды фазаның құрамын диссоциация дәрежесі арқылы өрнектелетін

_{Сутегінің атомдарға ыдырау реакциясы тепе – теңдік константасының температурадан тәуелділігін осы реакция үшін} ∆G° температурадан тәуелділігі арқылы табамыз (1- қосымша).

2000 К температура үшін табамыз:

Сәйкесінше 3000 К температурада табамыз: