Добавил:
Адепт твердотельной электроники, последователь учений Михайлова Н.И. Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Презентации / ФХОТ Все Презентации

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
21.06.2024
Размер:
18.7 Mб
Скачать

Состав газовой фазы

Состав газовой фазы изменяется путем введения (или удаления) химически активного компонента, что изменяет его парциальное давление рi и отражается на величине П ( pi)

G RT ln П( pi ) ln K p (T )

pк к

П( pi ) к pн н

н

Увеличение p конечных хим. реагентов при Т = const обеспечивает неравенство П (pi) > Kp (Т), что смещает реакцию влево ( G > 0), а дополнительное введение начальных химических реагентов смещает ее вправо ( G < 0).

Общее давление в системе

G RT ln П( pi ) ln K p (T )

рi = хi Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xкк

 

 

 

pк к

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

к

П( pi )

 

 

 

П ( pi ) П (xi )P

,где П (xi )

 

 

 

pн н

 

 

xнн

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

г

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

г RT

 

 

 

 

 

 

к

н

 

P

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при постоянном составе системы ( хi = const) давление Р поразному влияет на величину П ( pi) (знак G) в зависимости от величины и знака г :

при г = 0 изменение Р не влияет на величину П ( pi) и не

нарушает равновесия реакции;

при г > 0 возрастание Р увеличивает величину П (pi), при этом соответственно G > 0, т. е. реакция смещается влево;

при г < 0 возрастание Р уменьшает величину П (pi), при этом соответственно G < 0 т. е. реакция смещается вправо

Сжатие системы, происходящее при повышении давления смещает хим. равновесие в том направлении, которое обеспечивает уменьшение числа молей в газовой фазе (и наоборот).

Разбавление газовой смеси

Разбавление газовой смеси путем введения в систему инертного газа (при этом Р = const) всегда уменьшает мольную долю хi (или парциальное давление рi = хi Р) каждого i-го химического реагента в газовой фазе.

 

 

 

 

 

до введения инертного газа

 

рi = хi Р

 

xi ni / n

 

 

 

 

 

после введения инертного газа n

xi ni / n n ni / n 1

n / n — степень разбавления

pi xi P

 

xi

P

 

 

1

 

П( p ) П(x )P г

 

 

xкк

 

,

где П(x )

к

 

xнн

 

i

i

 

i

 

н

Химические реакции с г = 0 нечувствительны к введению

инертного газа.

Для реакций, сопровождающихся увеличением объема газа ( V > 0 при г > 0), введение инертного газа уменьшает

П (pi), что дает G < 0, т. е. реакция сдвигается вправо.

Реакции сопровождающиеся уменьшением объёма ( г < 0 )

смещаются влево при разбавлении газовой смеси инертным газом.

принцип Ле Шателье: внешнее воздействие, выводящее систему из состояния термодинамического равновесия, стимулирует в ней протекание процессов, противодействующих этому воздействию

Смещение равновесия гетерогенной химической системы, осуществляемое путем изменения одного (нескольких) параметров, необходимо осуществлять в соответствии с правилом фаз Гиббса: число изменяемых параметров не должно превышать числа термодинамических степеней свободы системы.

В противном случае будет исчезать, по крайней мере, одна из взаимодействующих фаз, и состояние системы изменится.

 

 

G G0

RT ln П( pi )

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

Реакция протекает справа налево

GT

10ккал / моль

 

 

 

 

 

 

 

 

GT0 10ккал / моль Реакция протекает слева направо

3.4 Газотранспортные химические реакции

Газотранспортной химической реакцией (ГХР) называется

обратимая гетерогенная реакция, протекающая в двух

температурных зонах (травления и осаждения).

 

В зоне травления труднолетучее твердое вещество

переводится из твердой фазы в газовую в виде продуктов

реакции, после транспорта которых в зону осаждения

происходит их обратное превращение в твердый продукт.

 

газовый поток (транспорт)

 

входные

источник

подложка

отработанные

газы

газы

 

 

S (т) + xX (г)

 

 

aA (г) + bB (г) + cC (г) … 1

S – твердое вещество; x, a, b, c, - стехиометрические

коэффициенты);

компонент Х – транспортый агент, осуществляющий газовое травление вещества S и перевод его в газовую фазу в виде одной или нескольких молекулярных форм А, В, С

В проточных системах в газовую фазу вводят газ-носитель, парциальное давление которого превышает давления других компонентов газовой фазы.

Его основная функция - создание общего газового потока, осуществляющего доставку транспортного агента в зону травления (источник S) и дальнейший перенос химически активных газовых молекул из зоны травления в зону осаждения (подложку, где осаждается продукт S). Газ-носитель – инертный газ (Ar), или химически активный участник реакции из числа А, В, С (Н2, N2 и др.)

химический перенос веществ с помощью ГХР возможен не только из горячей зоны в холодную, но и в обратном направлении; при этом направление транспорта определяется знаком теплоты химической реакции.

Kр (Т )

 

 

 

Kр (Т )

 

 

 

 

H > 0

 

 

 

 

 

 

H < 0

 

Kр (Ти)

 

 

 

K

р

(Т )

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

Kр (Тп)

 

 

 

Kр (Тп)

 

 

 

0

Т1 = Tп

Т2 = Tи

T

 

 

0

Т1 = Tи

Т2 = Tп

T