1 / 38

Chemické a fázové rovnováhy v heterogenních systémech (4)

Chemické a fázové rovnováhy v heterogenních systémech (4). 4 .1 Chemická teorie roztoků – kdy a proč 4 .2 Binární systém, makro a mikrosložky, látková bilance 4 .3 Model ideálně asociujícího roztoku 4.4 Neideálně asociující roztoky 4 . 5 Rozšíření na vícesložkové systémy.

mandy
Download Presentation

Chemické a fázové rovnováhy v heterogenních systémech (4)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Chemické a fázové rovnováhyv heterogenních systémech (4) 4.1 Chemická teorie roztoků – kdy a proč4.2 Binární systém, makro a mikrosložky, látková bilance4.3 Model ideálně asociujícího roztoku4.4 Neideálně asociující roztoky4.5Rozšíření na vícesložkové systémy J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  2. Chemická teorie kapalných roztoků - tavenin (Model asociujícího roztoku) Dolezalek (Z. Physik. Chem., 1908) F. Sommer (Z. Metallkde., 1982) Binární systém A-B, složky mezi sebou „chemicky reagují“, tvorba sloučenin (komplexů, asociátů) typu Am, Bn a AmBn,  N-složkový systém (ideální, regulární, …) Příklady použití: Cu-O-Cu2O, Fe-S-FeS, Mn-P-MnP-Mn2P-Mn3P-Mn3P2 Cd-Te-CdTe, Mg-Pb-MgPb-Mg2Pb K2O-SiO2-K2SiO3-K2Si2O5-K2Si4O9 (sklotvorné systémy) Kdy tento model použít? J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  3. Velké záporné odchylky od ideálního chování RZ, výrazná změna aktivity (aktivitního koeficientu) v úzkém intervalu koncentrací C.A.Eckert et al.: Metall. Trans. B 14B (1983) 451 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  4. Rovnováha AmBn(s) = AmBn(l) = mA(l) + nB(l) Rovnováha AmBn(s) = mA(l) + nB(l) J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  5. Další indicie: • Výrazné změny fyzikálních (fyzikálně-chemických) vlastností (elektrická vodivost, magnetická susceptibilita, viskozita, povrchové napětí, …) v úzkém oboru složení. J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  6. Látková bilance a složení roztoku Binární systém A-B, makrosložky A a B Chemická reakce A(l)+B(l)=AB(l) ternární systém A-B-AB, mikrosložky A’, B’ a AB Alternativní symbolika A→A1 a B→B1 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  7. AB J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  8. ApBq J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  9. AB ApBq J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  10. Tvorba více asociátů A’(l)+B’(l)=AB(l) 2A’(l)+3B’(l)=A2B3(l) A’(l)+2B’(l)=AB2(l) mikrosložky A’, B’, AB, A2B3 a AB2 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  11. Chemický potenciál, aktivita, aktivitní koeficient Binární systém A-B  ternární systém A’-B’-AB J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  12. Ideálně asociující roztok (IAS) Chemická reakce A’(l)+B’(l)=AB(l) J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  13. J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  14. IAS – závislost aktivitních koeficientů na složení AB J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  15. IAS – závislost aktivityna složení AB J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  16. Limitní aktivitní koeficienty AB xoB 1 yB’ 1 xoA 1 yA’ 1 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  17. Směšovací Gibbsova energie Makrosložky A-B Mikrosložky A-B-AB J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  18. Směšovací Gibbsova energie J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  19. Směšovací a dodatková entropie J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  20. Chemická reakce pA’(l)+qB’(l)=ApBq(l) A2B3 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  21. A2B3 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  22. A2B3 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  23. Limitní aktivitní koeficienty ApBq xoB 1 yB’ 1 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  24. Limitní aktivitní koeficienty AB, A2B3, AB2 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  25. Neideálně asociující roztok J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  26. (Bi-BiRb-BiRb3-Rb)(l) J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  27. J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  28. J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  29. Rozšíření na vícesložkové systémy Ternární systém A-B-C, makrosložky A, B a C Chemické reakce A(l)+2B(l)=AB2(l) A(l) + 2C(l) = AC2(l) B(l) + C(l) = BC(l) šestisložkový systém A-B-C-AB2-AC2-BC mikrosložky A’, B’, C’, AB2, AC2 a BC J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  30. Vybrané binární systémy popsané na základě modelu asociujícího roztoku (Model asociujícího roztoku byl užit buď pro vyjádření koncentrační závislosti aktivit složek roztoku nebo parciálních směšovacích tepel nebo integrálního směšovacího tepla. V řadě případů lze daný systém popsat i jiným modelem, např. jako prostý substituční roztok a pro dodatkové termodynamické funkce použít Redlichovu-Kisterovu rovnici) Al-Au, Al-Sb, Ag-Ba, Ag-Ce, Ag-Dy, Ag-Eu, Ag-Gd, Ag-La, Ag-In, Ag-Sm. Ag-Yb, Bi-Li, Bi-Mg, Bi-Pb, Bi-S, Ca-Sn, Cd-S, Cd-Sb, Cd-Se, Cd-Sn, Cd-Te, Co-Hf, Co-S, Co-Si, Co-Ti, Co-Zr, Cr-O, Cr-P, Cu-Hf, Cu-La, Cu-O, Cu-S, Cu-Sc, Cu-Ti, Cu-Y, Cu-Zr, Fe-O, Fe-S, Fe-Si, Fe-P, Ga-Sb, Ga-Se, Ge-Pd, Ge-Pt, Ge-Ti, Hf-Ni, Hg-Te, In-Li, In-Sb, K-Tl, La-Sn, Li-Zn, Mg-Pb, Mg-Sb,Mg-Sn, Mg-Zn, Mn-P, Mn-Te, Ni-O, Ni-S, Ni-Ti, Ni-Zr, Pb-S, Pb-Se, Pb-Te, Pb-Yb, Rb-Tl, S-Zn, Sb-Sn, Se-Zn, Sn-Te, Sn-V, Te-Zn, … J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  31. Podmřížkový model pro iontové taveniny Hillert (Acta Chem. Scand. 1970) • Struktura iontové taveniny je analogická struktuře pevné látky. • Formální zavedení dvou podmřížek obsazovaných stejně nabitýmí ionty. • Rozšíření zavedením neutrálních atomů/molekul. • Rozšíření zavedením vakancí (s formálním nábojem) Příklady použití: NaCl-KBr, CaO-MgO, CaO-SiO2, Me-MeOx, … J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  32. Podmřížkový model pro iontové taveniny Binární systém A-B Vícesložkový systém J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  33. Podmřížkový model pro iontové taveniny Příklady KCl-KBr-NaCl-NaBr Ca-CaO CaO-SiO2 FeO-Fe2O3-SiO2 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  34. Podmřížkový model pro iontové taveniny Příklady BaO-Al2O3 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  35. Podmřížkový model pro iontové taveniny Příklad Cu-O Tavenina je popsána na základě podmřížkového modelu. Pozice na jedné podmřížce jsou zcela obsazeny kationty Cu1+ a/nebo Cu2+, pozice na druhé podmřížce zcela nebo částečně anionty O2-. Složení taveny lze vyjádřit stechiometrickým vzorcem Model popisuje oblast Cu-CuO (xO = 0,5). Kapalná měď odpovídá stechiometrii (Cu1+)(Va1-), kapalný oxid mědný stechiometrii (Cu1+)2(O2-)a oxid měďnatý stechiometrii (Cu2+)2(O2-)2. Složka (Cu2+)2(Va2-)2 je hypotetická („umělá“ termodynamická data – nestabilní vzhledem k (Cu1+)(Va1-). J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  36. Podmřížkový model pro iontové taveniny Příklad Cu-O J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  37. Podmřížkový model pro iontové taveniny Porovnání: systém CaO-SiO2 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

  38. Literatura • Model asociujícího roztoku • A.S. Jordan: A theory of regular associated solutions applied to the liquidus curves of the Zn-Te and Cd-Te systems, Metall. Trans. 1 (1970) 239-249. • F. Sommer: Association Model for the Description of the Thermodynamic Functions of Liquid Alloys. I.--Basic Concepts, Z. Metallkd. 73 (1982) 72-76. • F. Sommer: Association Model for the Description of Thermodynamic Functions of Liquid Alloys. II.--Numerical Treatment and Results, Z. Metallkd. 73 (1982) 77-86. • R. Schmid, Y.A. Chang: A thermodynamic study on an associated solution model for liquid alloys, CALPHAD 9 (1985) 363-382. • V. Dohnal, J. Novák, J. Matouš: Chemická termodynamika II, Skripta VŠCHT Praha 1993 (str.151-156). • Podmřížkový model • M. Hillert, L.I. Staffanson: The regular solution model for stoichiometric phases and ionic melts, Acta Chem. Scand. 24 (1970) 3618-3626. • M. Hillert et al.:: A two-sublattice model for molten solutions with different tendency for ionization, Metall. Trans. A 16A (1985) 261-266. • M. Hillert, J. Agren: A comparison nertween the associate model and the two-sublattice model for melts, Z. Metallkde. 77 (1986) 794-797. • B. Sundman: Modification of the two-sublattice model for liquids, CALPHAD 15 (1991) 109-119. • M. Hillert, B. Sundman: Predicting miscibility gaps in reciprocal liquids, CALPHAD 25 (2001) 599-605. Kvazichemický model • A.D. Pelton, M. Blander: Thermodynamic analysis of ordered liquid solutions by a modified quasichemical approach – application to silicate slags, Metall. Trans. B 17B (1986) 805-815. J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha

More Related