Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

18.10.2012J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 1 Chemické a fázové rovnováhy v heterogenních systémech (4) 4.1 Chemická teorie roztoků.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "18.10.2012J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 1 Chemické a fázové rovnováhy v heterogenních systémech (4) 4.1 Chemická teorie roztoků."— Transkript prezentace:

1 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 1 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

2 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 A m, B n a A m B n,  N-složkový systém (ideální, regulární, …) Kdy tento model použít? Příklady použití: Cu-O-Cu 2 O, Fe-S-FeS, Mn-P-MnP-Mn 2 P-Mn 3 P-Mn 3 P 2 Cd-Te-CdTe, Mg-Pb-MgPb-Mg 2 Pb K 2 O-SiO 2 -K 2 SiO 3 -K 2 Si 2 O 5 -K 2 Si 4 O 9 (sklotvorné systémy)

3 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 x Mg  Mg  Sb 0,00, ,10, ,20, ,30, ,40, ,51, ,64,6886,7 0,74420,0295 0,88420, ,99730, ,010000,00134 C.A.Eckert et al.: Metall. Trans. B 14B (1983) 451

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

5 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.

6 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 6 Binární systém A-B, makrosložky A a B Látková bilance a složení roztoku Chemická reakce A(l)+B(l)=AB(l) ternární systém A-B-AB, mikrosložky A’, B’ a AB Alternativní symbolika A→A 1 a B→B 1

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

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

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

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

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

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

13 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 13 K AB y AB 10,17 100, , ,94

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

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

16 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 16 Limitní aktivitní koeficienty AB x o B  1 y B’  1 x o A  1 y A’  1

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

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

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

20 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 20 Chemická reakce pA’(l)+qB’(l)=A p B q (l) A2B3A2B3

21 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 21 A2B3A2B3 K A2B3 yA2B3yA2B3 10,03 100, , , ,72

22 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 22 A2B3A2B3

23 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 23 Limitní aktivitní koeficienty ApBqApBq x o B  1 y B’  1

24 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 24 AB, A 2 B 3, AB 2 Limitní aktivitní koeficienty

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

26 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 26 (Bi-BiRb-BiRb 3 -Rb)(l)

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

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

29 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)=AB 2 (l) A(l) + 2C(l) = AC 2 (l) B(l) + C(l) = BC(l) šestisložkový systém A-B-C-AB 2 -AC 2 -BC mikrosložky A’, B’, C’, AB 2, AC 2 a BC

30 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, …

31 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-SiO 2, Me-MeO x, …

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

33 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 33 KCl-KBr-NaCl-NaBr Podmřížkový model pro iontové taveniny Příklady Ca-CaO CaO-SiO 2 FeO-Fe 2 O 3 -SiO 2

34 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 34 BaO-Al 2 O 3 Podmřížkový model pro iontové taveniny Příklady

35 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 35 Tavenina je popsána na základě podmřížkového modelu. Pozice na jedné podmřížce jsou zcela obsazeny kationty Cu 1+ a/nebo Cu 2+, pozice na druhé podmřížce zcela nebo částečně anionty O 2-. Složení taveny lze vyjádřit stechiometrickým vzorcem Model popisuje oblast Cu-CuO (x O = 0,5). Kapalná měď odpovídá stechiometrii (Cu 1+ )(Va 1- ), kapalný oxid mědný stechiometrii (Cu 1+ ) 2 (O 2- ) a oxid měďnatý stechiometrii (Cu 2+ ) 2 (O 2- ) 2. Složka (Cu 2+ ) 2 (Va 2- ) 2 je hypotetická („umělá“ termodynamická data – nestabilní vzhledem k (Cu 1+ )(Va 1- ). Podmřížkový model pro iontové taveniny Příklad Cu-O

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

37 J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 37 Podmřížkový model pro iontové taveniny Porovnání: systém CaO-SiO 2

38 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)  F. Sommer: Association Model for the Description of the Thermodynamic Functions of Liquid Alloys. I.--Basic Concepts, Z. Metallkd. 73 (1982)  F. Sommer: Association Model for the Description of Thermodynamic Functions of Liquid Alloys. II.--Numerical Treatment and Results, Z. Metallkd. 73 (1982)  R. Schmid, Y.A. Chang: A thermodynamic study on an associated solution model for liquid alloys, CALPHAD 9 (1985)  V. Dohnal, J. Novák, J. Matouš: Chemická termodynamika II, Skripta VŠCHT Praha 1993 (str ). Podmřížkový model  M. Hillert, L.I. Staffanson: The regular solution model for stoichiometric phases and ionic melts, Acta Chem. Scand. 24 (1970)  M. Hillert et al.:: A two-sublattice model for molten solutions with different tendency for ionization, Metall. Trans. A 16A (1985)  M. Hillert, J. Agren: A comparison nertween the associate model and the two-sublattice model for melts, Z. Metallkde. 77 (1986)  B. Sundman: Modification of the two-sublattice model for liquids, CALPHAD 15 (1991)  M. Hillert, B. Sundman: Predicting miscibility gaps in reciprocal liquids, CALPHAD 25 (2001) K vazichemický 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)


Stáhnout ppt "18.10.2012J.Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCH Praha 1 Chemické a fázové rovnováhy v heterogenních systémech (4) 4.1 Chemická teorie roztoků."

Podobné prezentace


Reklamy Google