1.2 Свойства селенида висмута
Селенид висмута является полупроводником n-типа электропроводности. Образует серые или черные кристаллы. Соединение не растворимо в воде. Селенид висмута принадлежит к пространственной группе Fm3m (в обозначениях Германа – Моргена). То есть имеет примитивную решетку Браве с параметрами: a = 0,595 нм.
Получают селенид висмута сплавлением стехиометрических количеств чистых веществ при температуре 625 ºС (898 К) по следующей реакции [3]:
Диаграмма состояния двухкомпонентной системы Bi-Se представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Диаграмма состояния системы BiSe
1.3 Применение селенида висмута
Селениды всимута могут быть использованы для оптоэлектронных устройств, солнечных элементов, устройств переключения памяти и анодов для литий-ионных батарей.
2 Нахождение константы равновесия основного процесса
2.1 Расчет параметров реакции при температуре 298 к
Уравнение реакции имеет следующий вид:
Константа равновесия гетерогенного процесса в данном случае вычисляется по формуле (1):
|
(1) |
где
– парциальные равновесные давления
веществ Bi
и Se
в степенях стехиометрических коэффициентов
реакции.
Расчет параметров реакции при температуре 298 К будем проводить по формулам (2), (3), (4) и (5):
|
(2) |
где
– количество вещества i-го
элемента (стехиометрический коэффициент
уравнения),
– энтальпия образования i-го
вещества.
|
(3) |
где
– энтропия образования i-го
вещества.
|
(4)
|
|
(5) |
где
– удельная теплоемкость i-го
элемента.
Произведем расчет:
Логарифм константы равновесия рассчитаем, исходя из формулы (6):
|
(6) |
где
– универсальная газовая постоянная.
Произведем расчет:
2.2 Расчет параметров реакции при произвольно выбранных температурах
По формулам (7), (8), (9) и (10) проведем расчет параметров реакции для фиксированных произвольно выбранных температур. Результаты расчета сведем в таблицу 1. Приведем пример расчета для температуры плавления селенида висмута:
|
(7) |
|
(8) |
|
(9) |
|
(10) |
Таблица 1 – Расчетные значения термодинамических величин
|
|
|
|
|
298 |
-330,2500 |
-206,3000 |
-268,7726 |
108,5345 |
493 |
-325,9152 |
-195,1091 |
-229,7264 |
56,0742 |
545 |
-324,7592 |
-192,8799 |
-219,6396 |
48,4968 |
750 |
-320,2020 |
-185,7822 |
-180,8654 |
29,0197 |
880 |
-317,3121 |
-182,2287 |
-156,9509 |
21,4625 |
Пример вычислений для температуры 750 К:
