рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Химия
/
Основные теоретические положения

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Основные теоретические положения

Основные теоретические положения - раздел Химия, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Рассмотрим Термодинамическую Систему, В Которой Протекает Некоторая Обобщенна...

Рассмотрим термодинамическую систему, в которой протекает некоторая обобщенная химическая реакция

(3.1)

где ni - стехиометрический коэффициент, Аi- реагент.

Полный дифференциал функции Гиббса для этой системы запишется как

. (3.2)

В состоянии равновесия при постоянных температуре и давлении , следовательно,

(3.3)

В состоянии динамического равновесия dniне может быть равно нулю, следовательно,

(3.4)

Соотношение (3.4) является условием химического равновесия реакции. Из него можно получить очень важный для химии закон действия масс. Если реакции (3.1) гомогенная, например, все реагенты - газообразные вещества, то с учетом значений химических потенциалов каждого компонента реакции можно записать:

(3.5)

После группировки членов, зависимых только от температуры и зависимых только от содержания реагентов, получаем:

(3.6)

Это соотношение можно записать компактнее, если учесть, что стандартное давление Ро=1 атм., а :

(3.7)

В состоянии равновесия при постоянной температуре, выражение в квадратных скобках также будет постоянным. Следовательно, в состоянии равновесия выражение в квадратных скобках является константой Кри называется константой равновесия химической реакции

. (3.8)

Выражение (3.8) является законом действующих масс. Закон действия масс применим и к системам, в которых протекают реакции с участием твердых реагентов, т.н. гетерогенные реакции. В качестве примеров можно привести следующие реакции:

- восстановление оксида железа (+2):

FeO(тв) + CO(г) = Fe(тв) + CO₂(г), (3.9)

- разложение карбоната кальция:

CaCO₃(тв) = CaO(тв) + CO₂(г), (3.10)

- окисление никеля:

Ni(тв) + 1/2O₂(г) = NiO(тв). (3.11)

Согласно термодинамическому условию равновесия (3.4), например, для реакции окисления никеля будем иметь

(3.12)

Для газообразного реагента (кислорода) , для твердого - , так как химический потенциал твердой фазы зависит только от температуры и не зависит от его содержания (давления). С учетом этого уравнение (3.12) преобразуется к виду

(3.13)

Следовательно, константы равновесия реакций 3.9, 3.10 и 3.11 запишутся, соответственно:

, и (3.14)

Таким образом, выражение закона действующих масс для гетерогенных химических реакций остается таким же, как и для гомогенных, но только парциальные давления (или концентрации) твердых фаз не входят в уравнения констант равновесия.

Константа равновесия конкретной реакции (Кри Кс) зависит только от температуры. Влияние температуры на константу равновесия можно получить непосредственно из связи стандартного изобарного потенциала с константой равновесия реакции (7)

(3.17)

Из соотношения (3.17) можно оценить стандартные энтальпию и энтропию химической реакции:

; (3.18)

(3.19)

3.1.2 Аппаратура.Схема установки для измерения давления диссоциации карбонатов щелочноземельных металлов представлена на рис 3.1. Основными узлами установки являются: реакционный сосуд (1), выполненный из жаропрочного материала и помещенный в электропечь (2); ртутный манометр (3), герметично связанный с реакционным сосудом и через кран (4) с ручным вакуумным насосом (5). Температура в печи поддерживается при помощи регулятора (6), контроль температуры ведется при помощи термопары (7) и вольтметра (8). В реакционный сосуд помещено некоторое количество исследуемого порошкообразного вещества (9) (MgCO₃, CaCO₃ или SrCO₃).

Приборы и реактивы

1. Измерительная система (печь, кварцевая труба, термопара)	5. Компенсатор температуры КТ-64 ХА₆₈
2. Ртутный манометр	6. Вакуумный ручной насос
3. Нановольтметр В2-38	7. CaCO₃
4. Регулятор температуры ВРТ

3.2. Порядок выполнения работы. Прежде всего, следует убедиться в герметичности системы. Для этого с помощью ручного вакуумного насоса создают разряжение 5-10 мм ртутного столба. Герметичность системы можно считать удовлетворительной, если за 10-15 мин давление изменится не более, чем на 1-2 мм ртутного столба.

Включают печь и с помощью регулятора устанавливают первоначальную температуру реакционного сосуда не выше 600^оС что соответствует показанию вольтметра, подключенного к термопаре порядка 24 мВ. Разряжение при этом в системе должно поддерживаться минимальное – порядка 5-10 мм ртутного столба. Записывают первые показания термопары и манометра. После этого, с помощью регулятора (6) повышают температуру в печи на 10-20 градусов, ждут установления нового постоянного значения температуры и записывают соответствующее этой температуре значение давления.

Рис. 3.1. Установка для определения упругости диссоциации карбонатов щелочноземельных металлов.

Таким образом, постепенно повышая температуру, проводят не менее 10-15 замеров. Измерения проводят до тех пор, пока давление в реакционном сосуде не достигнет 700 мм ртутного столба. В случае повышения давления свыше 720 мм ртутного столба немедленно сообщить газовую систему установки с атмосферой и начать охлаждение печи.

После окончания эксперимента печь охлаждают до 600^оС и систему через кран (4) соединяют с атмосферой. Затем выключают печь и вольтметр.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Тихоокеанский государственный технический университет...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Основные теоретические положения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области металлургии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Металл

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия
Рассматриваемые нами системы состоят из большого количества частиц (атомов, молекул, ионов), находящихся в непрерывном движении. В соответствии с формой движения частиц различают поступательную и в

Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики – это фактически закон сохранения энергии. Он утверждает, что Существует аддитивная функция состояния термодинамической системы, называемая внутренней энергией U

Второй закон термодинамики. Энтропия
Энтропия, обозначаемая буквой S - экстенсивное свойство системы, была введена Клаузиусом, при анализе материала по тепловым двигателям, первоначально в виде так называемой "приведенной теплоты

Парциальное мольное свойство компонента раствора
Условимся обозначать символом любое полное экстенсивное свойство чистого вещества

Определение поверхностного натяжения
Жидкие вещества обладают хорошо известным характерным свойством сокращать свою поверхность, благодаря чему мелкие капли расплавленных металлов приобретают сферическую форму. Это явл

Методы измерения поверхностного натяжения
Существует значительное число методов измерения поверхностного натяжения легкоподвижных поверхностей раздела фаз жидкость - газ и жидкость - жидкость. Эти методы разделяются на: 1) статические; 2)

Определение проводимости расплавов материалов
К числу важнейших физических свойств металлических расплавов относится их электропроводность. Это свойство, как и вязкость, относится к структурно-чувствительным характеристикам, поэтому его изуче

Методы измерения проводимости расплавов металлов и сплавов
Методы измерения можно разделить на две группы: контактные и бесконтактные измерения. Контактный метод связан с погружением электродов в жидкий металл, находящийся в электроизмерительной я

Методы измерения электрической проводимости расплавленных шлаков
Как уже отмечалось, для измерения электрической проводимости оксидных расплавов преимущественно применяют контактные методы. Эти методы предполагают измерение электрического сопротивления распла

Бесконтактные методы измерения электрической проводимости металлургических расплавов
Из бесконтактных методов измерения электрической проводимости жидких металлов наибольшее распространение получили метод вращающегося магнитного поля, в которое помещается исследуемый провод

Определение плотности расплавов
Плотность d, одна из основных физических характеристик расплавов, непосредственно связана со многими другими (поверхностным натяжением, σ, сжимаемостью χ и теплоемкостью Сv, с динамичес

Методы определения плотности расплавов
В методе используется соотношение для массы тела, погруженного в жидкость. Под действием выталкивающей силы масса тела уменьшается на величину массы вытесненной жидкости ∆М:

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рыжонков Д.И. и др. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. – 391 с. 2. Арсентьев П.П., Яковлев В.В., Крашенинников М.Г., Пронин Л.А., Филиппов Е.С. Физико-Химические

Термодинамический анализ
Результатом физико-химических процессов и фазовых превращений в металлах и сплавах при разных видах обработки являются исходные материалы, полученные на разных стадиях металлургических и литейных п

Алюмотермия
К пирометаллургическим способам относится металлотермия. Металлотермия (от металлы и греч . therme - жар, тепло), металлургические процессы, основанные на восстановлении металлов из их соединений (

Библиографический список
1. Белай Г.Е. Организация металлургического эксперимента. Москва. «Металлургия». 1993г. 2. Общая химическая технология. С. 125-126 3. Общая металлургия 4. Металлургия ред

Основные теоретические положения
Одним из приоритетных направлений современного материаловедения является разработка научных и технологических основ получения металлических порошков и их тугоплавких соединений – основного сырья по

Термодинамическая оценка реакций получения вольфрама и молибдена
Основой металлургических процессов получения металлов являются окислительно-восстановительные реакции, которые в общем виде представляют уравнением р/n MnXm + mM&acut

Порядок выполнения работы
1. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз. 2. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз в ионных расплавах.

Обработка результатов эксперимента.
Полученные результаты оформляют в виде таблицы 3.1 и представляют графически в координатах и

Поверхностное натяжение
Известно, что поверхность расплавленных металлов, как и других жидкостей, стремится к самопроизвольному сокращению. Этот факт говорит о существовании свободной энергии поверхности, т. е. о необходи

Поверхностное натяжение и смачиваемость
Термодинамика рассматривает поверхностное натяжение как меру изменения свободной энергии системы при изменении ее поверхности:

Методы определения поверхностного натяжения
В литературе выделяют следующие методы определения поверхностного натяжения металлов: метод отрывающейся капли, метод капиллярного поднятия, метод максимального давления, метод висячей капли и др.

Библиографический список
1. П.П. Арсентьев и др. Физико-химические методы исследования металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. 288 с. 2. О.И. Островский и др. Свойства металлических расплавов. М.: Метал

Порядок выполнения работы
Проведение эксперимента начинают с подготовки образца, Для этого вытачивается из заготовки исследуемого материала цилиндр диаметром 25-30 мм и высотой 80-100 мм. С таким расчетом, чтобы 1/4 объема