1. Методы определения активности.

Эти методы заключаются главным образом в изучении равновесий между реальными растворами и другими фазами, в которых активность компонента известна. Такими фазами могут быть смеси идеальных газов, разбавленные или совершенные растворы, а также и другие фазы, в которых активность определена независимым путем или описывается простыми законами. Наконец, могут быть использованы и чистые вещества, активность которых равна единицы. Два распространенных экспериментальных метода определения активности: 1) Измерение давления пара. Этот способ удобен для летучих компонентов. Однако измерения давления пара, особенно в системах, представляющих интерес в металлургии, в ряде случаев связаны со значительными трудностями. Целесообразно рассматривать отдельно определение активности в растворах, близких к совершенным и в близких к разбавленным. В первом случае активность компонента определяется из измерений давления его пара над раствором и в чистом состоянии: а_i = p_i / p_i⁰. Во втором случае активность растворителя определяется из отношения а₁ = p₁ / p₁⁰, а активность растворенного вещества из уравнения а² = г₂*р₂. Для того, чтобы по величине р₂ найти а₂ необходимо знать г₂ . Для этого следует измерять р₂ и С₂ в достаточно разбавленных растворах, где а₂ = С₂ и соблюдается закон Генри: С₂^* = г₂*р₂. Определение г₂ осуществляется экстраполяцией отношения С₂ / р₂ на нулевую концентрацию. Это может быть осуществлено графически путем определения угла наклона касательной и кривой р₂ – С₂. 2) Изучение химического равновесия. Активности мало-летучих веществ, например, углерода, практически невозможно определять из измерений давлений пара. В таких случаях целесообразно изучать химическую реакцию, в которой участвует этот компонент и образуется газообразный продукт. Фугитивность. Параметры взаимодействия. Химический потенциал для реального газа находится по формуле: μ(Р, Т) = μ⁰(Т) + RTlnf(T,P). f – фугитивность или летучесть, имеет размерность Р, подставляется вместо давления в уравнении идеального газа, чтобы они были применимы для реального. Коэффициент фугитивности γ = Р/f. Параметры взаимодействия введены для упрощения описания равновесий в реальных металлургических процессах. В таких растворах химический потенциал и активность каждого компонента зависит не только от его концентрации, но и от концентрации свойств других веществ. Между параметрами взаимодействия различных компонентов существует определенная связь, она находится из определения парциальной свободной энергии: G_i *(∂G/∂n_i)_{j , j не = i.} γ (N₂, N₃, N₄…) = γ₂⁽³⁾* γ₂⁽⁴⁾…

2. Формальная кинетика простых реакций первого порядка.

А продукты. Кинетическое уравнение в дифференциальной форме: dx/dτ = k (а-х)¹. k = (1/ τ) * ln(a/(a-x)) – интегральное кинетическое уравнение реакции 1-ого порядка. Графическое определение k: (см.рис) Тогда – tgα = k [1/время]. Для реакции 1-ого порядка не важно каким способом выражена концентрация. Введем понятие: Степень превращения: η = х*100% / а – она показывает какая доля исходного вещества превратилась в продукт. Тогда: k = (1/ τ) * ln (100/(100 – η)). Период полупревращения τ_1/2 = ln2/k. Уравнение для расчета х в любой момент времени: х = а (1 – e ^{- τ k}).

1. Определите активность ионов кадмия, при которой направление тока в элементе меняется на обратное Fe/ Fe²⁺(a=0,6)//Cd²⁺(a=x)/Cd .

ΔG=0; ΔG= -nFE; E=0(ЭДС); E° Fe2+/Fe=-0,473 (анод); E° Cd2+/Fe=-0,403 (катод); E=Eк-Еа+0,059/2 ∙ lg aCd²+/aFe²+; -0,403-(-0,473)+0,059/2 ∙lg x/0,6=0; 0,07=0,0295 lg x/0,6; 2,373=lg x/0,6; x/0,6=236; x=141,6

2. Смесь м - ксилола и п - ксилола содержит 30% (по массе) м - ксилола. При температуре 353 К давление пара чистого м - ксилола равно 1,54-10⁴ н/м², а п - ксилола 1,90-10⁴ н/м². Принимая, что жидкости образуют идеальный раствор, определите общее давление пара над раствором (н/м²).

Дано: ω(м-к)=30%; P°м-к=1,54-10⁴ н/м²; P°п-к = 1,90-10⁴ н/м² Найти Робщ-? Решение: Р=Nм-к∙P°м-к+ Nп-к∙P°п-к; Мм-к=Мп-к; Nм-к=ωм-к=0,3; Nп-к=1-0,3=0,7; P=0,3∙1,54-10⁴+0,7∙1,90-10⁴=17920 Н/м².

БИЛЕТ 10.