Металл – металл тотығы жүйесіндегі оттегінің тепе – теңдік қысымы

Жұмыстың мақсаты: Анықтама мәліметтерін, эмпирикалық формулаларды пайдалана отырып берілген температуралар үшін оттегі диссоциациясының серпімділігін анықтау

Жұмыстың жоспары:

1. Теориялық бөлім

2. Есептеу мысалы

3. Өз бетімен шығаруға арналған нұсқалар

_{Кілт сөздер: тепе – теңдік константасы, температура, термодинамикалық сараптама.}

_{Бақылау сұрақтары:}

_{1. Осы немесе басқа да химиялық реакциялар өтуінің термодинамикалық сараптамасы қолданылуының негізгі мақсаты қандай?}

_{2. Осы немесе басқа да элементтің химиялық туыстығын изобара – ихотермиялық потенциал арқылы болжауға бола ма?}

_{3. Гиббс энергиясы қосылыстың термодинамикалық тұрақтылығының көрсеткіші бола ала ма?}

_{4. Берілген бағыттағы берілген шарт бойынша реакцияның ағу мүмкіндігін Гиббс энергиясы арқылы өрнектеуге бола ма?}

_{Глоссарий:}

1. _{Тотық – металдың оттегімен қосылысы.}

2. _{Қышқылсыздандыру – бұл еріген оттегіні кремниймен, алюминиймен, ферроқорытпалармен жою.}

3. _{Гиббс энергиясы – химиялық реакция өтуінің бағытын көрсетіп сипаттайды.}

4. _{Тепе – теңдік константасы – берілген температурада өнім мен}

5. _{Қож – тотықтардың қорытпасы.}

Теориялық бөлім

Металл – металл тотығы жүйесіндегі оттегінің тепе – теңдік қысымының мәні тотықтар беріктігінің сапалы мінездемелері мен олардың түзілу және ыдырау шарттарын бағалауға мүмкіндік береді. Металл мен тотық ерітінді түзбеген, таза, өзіндік заттар ретінде жүйеде, екі валентті металл тотығының пайда болу реакциясы үшін:

2Ме+О₂ =2МеО; . (2.7)

Оттегінің тепе – теңдік қысымын тотық диссоциациясының серпімділігі деп атайды. Бұл шама берілген тотықтың беріктілігінің сандық сипаттамасы боп табылады. Газды фазадағы оттегі қымысы оттегінің тепе – теңдік қысымынан жоғары болған жағдайда металдың тотығуына жағдай туады. Егер газды фазадағы оттегі қысымы тепе – теңдіктен төмен болса, металл тотықпайды. Сондықтан металл – металл тотығы жүйесіндегі металл оттегісінің тепе – теңдік қысымының мәні, металды оның тотығуынсыз қыздыруға болатын қорғаушы атмосфера деп аталатын құрамды таңдағанда маңызды.

жуықталған есебінен энтропиялық әдіс деп аталатын әдіс қолданылады. шамасы тотық түзу реакциясы үшін Гиббс энергиясының стандартты өзгерісі мәнінен табылады:

. (2.8)

Әдістің мазмұны, ∆H⁰ мен ∆S⁰ температурадан, басқа да жоғары температурадан тәуелділігінің мәнін пен мәндеріне тең деп қабылдайтындығында.

пен - тің стандартты кестелі мәндерін қолдана отырып, ∆H⁰ мен ∆S⁰ – ң мәндерін табады:

.

Қарапайым заттардың түзілу жылуы =0 болғандықтан, екі соңғы қосылғыш нольге тең, нәтижесінде мынаны аламыз:

(2.9)

Энтропияның өзгерісі үшін:

. (2.10)

∆H⁰ мен ∆S⁰ мәндерін (2.8) теңдігіне қойып, =f(T) температурадан тәуелділігін табамыз.

Әдіс жуықталған мәндерін табады, сондықтан ∆H⁰ мен ∆S⁰ –ке температураның әсері есептелмейді.

Қазіргі кезде металл – тотық – газды фаза жүйесіндегі тепе – теңдікті эксперименттік меңгеру жөнінен өте көп материалдар жиналған. Әр түрлі тотықтар үшін осы материалдарды жалпыландыру эмпирикалық формуланың келесі түрін қолдана отырып мәнінің есебін жүргізуге мүмкіндік береді:

. (2.11)

А және В коэффициенттерін тәжірибелік берілгендер нәтижесінің есептік шамаларының берілген температуралар интервалында ең жақсы сәйкестікті қамтамасыз ететіндей қылып таңдайды. (2.11) теңдігінен А және В коэффициенттерін анықтау үшін, 1-қосымшада көрсетілген M және N коэффициенттерімен тотық түзілу реакциясы үшін ∆G⁰ –дің температурадан тәуелділік теңдігін қолдануға болады:

(2.12)

А=М/19,155; В=N/19,155.

Сондықтан 1-қосымшадағы М мен N коэффицинттерінің мәні 1 моль тотық түзілу реакциясы үшін беріледі, оларды О₂ – ң 1 мольге қайта есептеу қажет.

Мысал 2.4. Анықтама кестесін (1, 2, 3 қосымшалар), эмпирикалық формулаларды пайдалана отырып, 800, 900, 1000 және 1100 К температуралар үшін Cu₂O тотық диссоциациясының серпімділігін анықтау.

Шешуі. 4Cu+O₂=2Cu₂O берілген тотық түзу реакциясы үшін ∆H⁰ мен ∆S⁰ мәндерін табамыз:

Осы теңдіктерге кестеден (2, 3- қосымша) алынған мен мәнін қоямыз:

Алынған мәндерді (11.8) қоямыз:

Берілген температуралар үшін диссоциация серпімділігінің келесі мәндерін аламыз:

Т, К...............................800 900 1000 1100

.....2,09 ...

Есеп үшін эмпирикалық формулаларды пайдаланып (2.10) теңдігіндегі А және В коэффициенттерін табу қажет. түзілу реакциясы үшін 1-қосымшадан табатынымыз:

1. 

Есептегі 1 моль О₂ –ге Cu₂O түзілу реакциясы үшін:

2. 4Cu+O₂=2Cu₂O

1. мен (2) реакцияларын қойығаннан кейін алатынымыз:

сондықтан Дж/моль;

Дж/К

үшін температуралық тәуелділік мынадай түрге ие болады:

Берілген температураларға арналған осы теңдік үшін мәндері төменде келтірілген:

Т, К...............................800 900 1000 1100

.....2,82 ...

Екі әдісте де есептеу нәтижелерінде айтарлықтай айырмашылық жоқ.