WYKRESY ELLINGHAMA I RICHARDSONA E-R opracowali metodę graficzną do określania funkcji ΔG = f(T) dla reakcji: A + B = AB, gdzie ...

Podstawą matematyczną wykresów E-R jest równanie entropowe: ΔGoT = ΔHoT - TΔSoT

Podczas przemiany fazowej jednego z reagentów musi nastąpić zmiana przyrostu entropii -

ΔS

⎡ Δ

∂ Go ⎤

⎢

⎥ p = -ΔSo T = tg α

⎣ ∂ T ⎦

Jeśli przemiana fazowa dotyczy tylko substratu (A) to α ’>α , gdyż ΔSo’ > ΔSo, ΔSo’= ΔSo-

λ A/TA

Ocena i porównanie powinowactwa termodynamicznego reakcji między pierwiastkami A i B:

‰ uszeregowanie wartości standardowej entalpii swobodnej reakcji A + B = AB w rozpatrywanej temperaturze (liczonej na 1 mol pierwiastka B)

‰ określenie wpływu temperatury na wartość liczbową standardowej entalpii reakcji

ZMIANY KĄTA NACHYLENIA WYKRESU

(WYKRES E-R)

WPŁYW CIŚNIENIA

Obniżenie ciśnienia → maleje ∆G, co oznacza możliwość rozkładu związku oraz redukcji pierwiastka, obniży się temp. rozkładu.

Należy obliczyć poprawkę liczbowej entalpii swobodnej reakcji.

∆G = ∆Go + RT(lnp)∆ni(g)

WPŁYW WYSTĘPOWANIA REAGENTÓW W ROZTWORZE

‰ obliczenie ΔGoT , wartości standardowej entalpii reakcji, kiedy to aktywności wszystkich reagentów ai(R) = 1

‰ obliczenie poprawki związanej z uwzględnieniem zmiany entalpii swobodnej reakcji gdy ai(R) ≠ 1

Poprawka z równania izotermy Van’t Hoffa:

∆G = ∆Go + RT∆lnai

Występowanie w roztworze produktów obniży wartość ∆G

WYKORZYSTANIE WYKRESÓW E-R:

1. Obliczenie ΔGo dla reakcji A + B = AB (liczonej na 1 mol reagenta B); 2. Określenie czy możliwa jest redukcja pierwiastka A ze związku AB przez inny pierwiastek czy związek (im mniejsza wartość ΔG tym łatwiej przebiega reakcja o kierunku zgodnym z jej zapisem).

3. Obliczenia oparte na wartościach odczytanych z wykresów charakter przybliżony.

4. Na podstawie obliczeń termodynamiczych wykonanych na wykresach, nie można wyciągać żadnych wniosków odnośnie kinetyki procesu.

SKALE LOGARYTMICZNE:

• log pO2(r.) = f(T)

pO2 określa prężność dysocjacji tlenku, daje możliwość oceny trwałości tlenku w danej temperaturze (im mniejsze pO2 tym trwalszy tlenek)

•

pH 2

pCO

log

= f(T) lub log

= f(T)

pH O

2

pCO 2

pozwalają określić termodynamiczną podatność tlenku na redukcję H2 lub CO i minimalną zwartość H2 i CO w mieszaninie, aby reakcja mogła nastąpić.

Rozpatrywana reakcja: AxOy + yH2 (CO) = xA + yH2O (CO2) Przykładowo: Jeżeli dowolny wykres przecina się w danej temp. T’ z wykresem ΔG = f(T), 2

oznacza to, że rozpatrywana reakcja ( w temp. T’) przy określonej wartości stosunku pH

pH O

2

2

pH 2( równ)

znajduje się w równowadze, co oznacza że jeśli pH

>

, będzie mogła

pH O

2

pH 2 O( równ)

2

zachodzić redukcja wodorem. W temp T” wymagana jest wyższa wartość pH

(większa

pH O

2

wartość H2 w mieszaninie).

Przykładowe zadania:

Zad.1. Sprawdzić (rachunkowo i graficznie), czy w temperaturze 1873K i pod ciśnieniem 1 atm możliwa jest redukcja tlenku żelaza (II) glinem.

Reakcja redukcji: 3FeO(s) + 2Al( c) = 3Fe(s) + Al2O3(s) Zad.2. Na podstawie wykresów E-R podać czy pod ciśnieniem 1 atm w temperaturze 1473K

zajdzie reakcja: CaO(s) + C(s) = Ca( c) + CO(g) Zad.3. Przy jakich wartościach ciśnienia możliwa jest redukcja węglem tlenku ołowiu (II) w temperaturze 873 K (założyć, że produktem reakcji jest CO).

Zad.4. Obliczyć na podstawie wykresów E-R prężność rozkładową MnO w temperaturze 1273K.

Zad.5. Na podstawie wykresów E-R obliczyć entalpię swobodną i stałą równowagi Boudouarda w temperaturze 1673K dla reakcji: C(s) + CO2(g) = 2CO(g)

Document Outline

  • WYKRESY ELLINGHAMA I RICHARDSONA
    • Podczas przemiany fazowej jednego z reagentów musi nastąpić zmiana przyrostu entropii -(S
    • p = -(So T = tg
    • ZMIANY KĄTA NACHYLENIA WYKRESU
      • WPŁYW CIŚNIENIA
      • WPŁYW WYSTĘPOWANIA REAGENTÓW W ROZTWORZE
    • Występowanie w roztworze produktów obniży wartość ∆G