..7 Korkealämötilakemia Teema Luento Kellogg-diagrammit To..7 klo 8- SÄ4 Tavoite Oia tulkitsemaan ja laatimaan ns. Kelloggdiagrammeja eli vallitsevuusaluekaavioita Aluksi tutustutaan yleisesti tasaainoiirroksiin Kuva: HSC Chemistry for Windows 9...
..7 Sisältö Tasaainoiirrokset yleisesti Vallitsevuusaluekaaviot / Kellogg-diagrammit - Lukeminen - Laadinta Tasaainoiirrokset Tasaaino- eli stabiilisuus- eli faasiiirrokset Kuvaavat graafisesti eri faasien keskinäisiä stabiilisuuksia olosuhteiden funktiona - Kuvaavat graafisesti eri faasien keskinäisiä stabiilisuuksia olosuhteiden funktiona - Tiedettävä miten yhdisteiden stabiilisuutta voidaan kuvata - Kuvaajien taustalla: G, H, S, C P = f(t,,x i ) Noea menetelmä tasaainotilaisten systeemien tarkasteluun - Reaktioiden sontaanisuus? - Faasit ja niiden koostumukset tietyissä olosuhteissa? - Olosuhteet, joissa tietyt faasit/koostumukset ovat stabiileja? Kuvat: K Hack FactSage koulutusmateriaali.
..7 Tasaainoiirrokset Tasaainotarkastelujen graafinen esitystaa - Tasaainon määritys käyttäen valittuja suureita muuttujina - Useita laskentaisteitä - Tuloksena saadaan stabiilit faasit ja niiden koostumukset - Tulosten esitys valitsemalla akselisuureet... - Vaihtoehtoina laskennan lähtöarvoina käytetyt suureet sekä laskennan tuloksena saadut arvot - Ekstensiivisuureet: S, V, n i, n j,... - Vastaavat otentiaalit: T, P, i, j,... - Valittujen suureiden oltava toisistaan riiumattomia -... ja esittämällä eri faasien stabiilisuusalueet valittujen akselisuureiden funktiona Jaottelu - Koostumus-lämötila iirrokset - Tasaaino- tai faasiiirrokset - Potentiaali-otentiaali iirrokset - Vallitsevuusaluekaaviot (Kellogg) - Vaaaenergiaiirrokset (Ellingham) - E-H-iirrokset (Pourbaix) Vallitsevuusaluekaaviot eli Kelloggdiagrammit Kuvaavat yhdisteiden välisiä stabiilisuuksia kolmen komonentin systeemeissä, joissa yksi komonenteista (yleensä jokin metalli) muodostaa yhdisteitä kahden muun komonentin (yleensä eämetalleja) kanssa Akseleina - Kahden (jälkimmäisen) komonentin tai niiden muodostamien yhdisteiden aktiivisuudet tai osaaineet - Lämötila on vakio - Toinen em. aktiivisuuksista sekä lämötila - Toinen aktiivisuuksista on vakio 3
..7 Vallitsevuusaluekaaviot eli Kelloggdiagrammit Erilaisia leikkauksia samasta systeemistä - Kahden (jälkimmäisen) komonentin tai niiden muodostamien yhdisteiden aktiivisuudet tai osaaineet - Toinen em. aktiivisuuksista sekä lämötila lg(cl) Fe Cl O systeemi lg(o) T log SO(g) 4 K-O -S Phase Stability Diagram at 5. C KS4O6 3 Rikittävämmät olosuhteet Kaliumin haetusaste kasvaa ja erilaisia sulfideja muodostuu Haettavat ja rikittävät olosuhteet Sulfaattien muodostuminen (sis. O ja S) KSO8 KS5 - KSO4 - KO3 KS KO KO K KO Haettavammat olosuhteet Kaliumin haetusaste kasvaa ja erilaisia oksideja muodostuu -6 File: C:\HSC4\KOS5.is - 3 5 log O(g) 4
..7 log CO(g) 7. Ni-C -O Phase Stability Diagram at. C 6.8 6.6 6.4 Ni3C Ni + O + CO NiCO 3 (O ja CO molemmat mukana reaktiossa) Akselikomonentit ovat samalla uolella reaktioyhtälöä Laskeva suora NiCO3 6. 6. Ni NiO + CO NiCO 3 (O ei mukana reaktiossa) 5.8 Ni + O NiO (CO ei mukana reaktiossa) NiO 5.6 -. -.6 File: D:\HSC4\NiCO.is -. -.8 -.4 -. -9.6 log O(g) log CO(g) 6. Ni-C -O Phase Stability Diagram at. C 5.8 5.6 5.4 Ni3C 5. 5. 4.8 NiCO3 4.6 4.4 4. 4. 3.8 3.6 Ni NiO + O + CO NiCO 3 (CO ei voi olla mukana reaktiossa!) NiO 3.4 -. -.6 File: D:\HSC4\NiCO.is -. -.8 -.4 -. -9.6 log O(g) 5
..7 log CO(g) 7. Ni-C -O Phase Stability Diagram at. C Ni + CO NiCO 3 + CO 6.8 (O ei voi olla mukana reaktiossa!) Nyt akselikomonentit ovat eri uolilla reaktioyhtälöä 6.6 Nouseva suora 6.4 6. NiCO3 Ni3C 6. Ni 5.8 NiO 5.6 3.6 4. File: D:\HSC4\NiCO.is 4.4 4.8 5. 5.6 6. log CO(g) log SO(g) Ni-O -S Phase Stability Diagram at. C 8 6 4 NiS NiSO4 Ni3S4 - Ni Ni3S NiO Ni + O NiO O on ainoa akselikomonentti, joka on mukana reaktiossa Ei ole väliä, onko toinen akselikomonentti CO vai SO Sama suora kuvaa tätä reaktiota -6 - - - File: D:\HSC4\NiOS.is -9-8 -7-6 log O(g) 6
log (P(CO)) (atm) log (P(CO)) (atm) D:\FactSage\Fe-O-C-73.wmf 7.. D:\FactSage\Fe-O-C-73-x.wmf 7....7 Kellogg-diagrammit Kellogg-diagrammeihin on mahdollista lisätä isobaarikäyriä Fe-O-C, 73 K '+' =. atm P(total) isobar - Isobaarit osoittavat alueen, jossa kaasumaisten komonenttien osaaineiden summa (l. kokonaisaine) vastaa tiettyä annettua arvoa (usein atm) Fe 5C (s ) - Viereisessä esimerkkikuvaajassa kaasukomonentteja ovat CO + CO (sekä rautaa sisältävät kaasukomonentit) CFe 3(s) - Fe(s 3) - FeO(s) Fe 3O 4(s) - - log (P(CO )) (atm) Kellogg-diagrammit Kellogg-diagrammeihin on mahdollista lisätä isobaarikäyriä Fe-O-C, 73 K '+' =. atm P(total) isobar - Isobaarit osoittavat alueen, jossa kaasumaisten komonenttien osaaineiden summa (l. kokonaisaine) vastaa tiettyä annettua arvoa (usein atm) Fe 5C (s ) atm - Viereisessä esimerkkikuvaajassa kaasukomonentteja ovat CO + CO (sekä rautaa sisältävät kaasukomonentit) CFe 3(s) -. atm - Samaan kuvaajaan voidaan luonnollisesti sisällyttää useita isobaarikäyriä - Fe(s 3) - Viereisessä kuvaajassa isobaarit vastaavat kokonaisaineita, atm ja atm FeO(s) Fe 3O 4(s) - - log (P(CO )) (atm) 7
log (P(CO)) (atm) D:\FactSage\Zn-O-C-73.wmf 7....7 Tarkasellaan rosessia, jossa raudan ja sinkin oksideja sisältävää materiaalia (öly) käsitellään uunissa, jonka atmosfääri koostuu hiilimonoksidista ja -dioksidista - Halutaan tietää, missä olosuhteissa sinkki saadaan oistettua ölyistä kaasufaasiin (josta se voidaan kondensoida ja erottaa omaksi faasikseen) - Laaditaan Kellogg-diagrammi, jossa sinkin yhdisteiden stabiilisuusalueet on esitetty tarkastelulämötilassa COja CO -osaaineiden funktiona Kuva: Fastmet-rosessi (Janne Tikka). - Zn(l) Zn-O-C, 73 K '+' =. atm P(total) isobar Tarkasellaan rosessia, jossa raudan ja sinkin oksideja sisältävää materiaalia (öly) käsitellään uunissa, jonka atmosfääri koostuu hiilimonoksidista ja -dioksidista - Halutaan tietää, missä olosuhteissa sinkki saadaan oistettua ölyistä kaasufaasiin (josta se voidaan kondensoida ja erottaa omaksi faasikseen) - Laaditaan Kellogg-diagrammi, jossa sinkin yhdisteiden stabiilisuusalueet on esitetty tarkastelulämötilassa COja CO -osaaineiden funktiona - OZn(s) - - log (P(CO )) (atm) 8
log (P(CO)) (atm) log (P(CO)) (atm) D:\FactSage\Zn-O-C-73.wmf 7.. D:\FactSage\Zn-O-C73-x.wmf 7....7 - Zn(l) Zn-O-C, 73 K '+' =. atm P(total) isobar Tarkasellaan rosessia, jossa raudan ja sinkin oksideja sisältävää materiaalia (öly) käsitellään uunissa, jonka atmosfääri koostuu hiilimonoksidista ja -dioksidista - Halutaan tietää, missä olosuhteissa sinkki saadaan oistettua ölyistä kaasufaasiin (josta se voidaan kondensoida ja erottaa omaksi faasikseen) - Laaditaan Kellogg-diagrammi, jossa sinkin yhdisteiden stabiilisuusalueet on esitetty tarkastelulämötilassa COja CO -osaaineiden funktiona - OZn(s) Kuvaajasta (9 C) nähdään, että ZnO saadaan elkistettyä tietyillä kaasukoostumuksilla - Sinkki ei kuitenkaan kaasuunnu tässä lämötilassa - Syntyvät sula sinkki ei erotu materiaalista kaasufaasiin - - log (P(CO )) (atm) Laaditaan vastaava tarkastelu korkeammalle lämötilalle ( C) - - Zn(g) Zn-O-C, 473 K '+' =. atm P(total) isobar Kuvaajasta nähdään, että - ZnO saadaan elkistettyä laajemmalla kaasukoostumusalueella - Pelkistyvä sinkki on kaasumaista korkeammasta lämötilasta johtuen - Ts. ZnO saadaan elkistettyä ja sinkki erotettua kaasufaasiin - C vastaa esim. Fastmet-rosessin lämötilaa OZn(s) BTW: Isobaarit on määritetty kahdelle eri kokonaisaineelle (, atm ja atm) - - log (P(CO )) (atm) 9
log (P(CO)) (atm) log (P(CO)) (atm) D:\FactSage\Zn-O-C73-x.wmf 7.. D:\FactSage\Fe-O-C73.wmf 7....7 Laaditaan vastaava tarkastelu korkeammalle lämötilalle ( C) - - Zn(g) Zn-O-C, 473 K '+' =. atm P(total) isobar Kuvaajasta nähdään, että - ZnO saadaan elkistettyä laajemmalla kaasukoostumusalueella - Pelkistyvä sinkki on kaasumaista korkeammasta lämötilasta johtuen - Ts. ZnO saadaan elkistettyä ja sinkki erotettua kaasufaasiin - C vastaa esim. Fastmet-rosessin lämötilaa OZn(s) BTW: Isobaarit on määritetty kahdelle eri kokonaisaineelle (, atm ja atm) - - Kuvaaja ei kuitenkaan kerro mitään siitä, missä muodossa rauta esiintyy näissä olosuhteissa - Raudan olomuotojen kuvaamiseksi tarvitaan uusi kuvaaja, joka kuvaa raudan yhdisteitä CO-CO - atmosfäärissä log (P(CO )) (atm) Laaditaan Fe-C-O-systeemin kuvaaja - C Fe-O-C, 473 K '+' = atm P(total) isobar Fe 5C (s ) CFe 3(s) - Fe(s ) - FeO(s) Fe 3O 4(s) - - log (P(CO )) (atm)
log (P(CO)) (atm) log (P(CO)) (atm) D:\FactSage\Fe-O-C73.wmf 7.. D:\FactSage\Fe-O-C73.wmf 7....7 Laaditaan Fe-C-O-systeemin kuvaaja - C Fe 5C (s ) Fe-O-C, 473 K '+' = atm P(total) isobar Samaan kuvajaan voidaan sijoittaa kaasumaisen, elkistyneen sinkin stabiilisuusalue edellisestä tarkastelusta CFe 3(s) - Fe(s ) - FeO(s) Fe 3O 4(s) - - log (P(CO )) (atm) Laaditaan Fe-C-O-systeemin kuvaaja - C Fe 5C (s ) Fe-O-C, 473 K '+' = atm P(total) isobar Samaan kuvajaan voidaan sijoittaa kaasumaisen, elkistyneen sinkin stabiilisuusalue edellisestä tarkastelusta CFe 3(s) - Havaitaan, että olosuhteissa, joissa sinkki saadaan kaasufaasiin, rauta esiintyy joko kiinteänä metallina tai karbidina - Fe(s ) - FeO(s) Fe 3O 4(s) - - log (P(CO )) (atm)
log (P(CO)) (atm) log (P(CO)) (atm) D:\FactSage\Fe-O-C73.wmf 7.. D:\FactSage\Fe-Zn-O-C73.wmf 7....7 Laaditaan Fe-C-O-systeemin kuvaaja - C Fe-O-C, 473 K '+' = atm P(total) isobar Fe 5C (s ) CFe 3(s) - Fe(s ) - FeO(s) Fe 3O 4(s) - - log (P(CO )) (atm) Samaan kuvajaan voidaan sijoittaa kaasumaisen, elkistyneen sinkin stabiilisuusalue edellisestä tarkastelusta - Havaitaan, että olosuhteissa, joissa sinkki saadaan kaasufaasiin, rauta esiintyy joko kiinteänä metallina tai karbidina Tämäkään tarkastelu ei kuitenkaan kerro, voiko tarkasteluolosuhteissa esiintyä yhdisteitä, jotka sisältävät sekä sinkkiä että rautaa - Tarkastelut tehtiin erikseen Fe-C-O- ja Zn-C-Osysteemeille - Tarvitaan kuvaaja, jossa huomioitu sekä sinkki että rauta Laaditaan Fe-Zn-C-O-systeemin kuvaaja - C Fe 5C (s )+Zn(g) Fe-Zn-O-C, 473 K < Zn/(Fe+Zn) <.333 - HUOM! Komonenttien määrää lisättäessä kuvaajista tulee noeasti vaikeasti tulkittavia, kun mukana olevien faasien määrä kasvaa CFe 3(s)+Zn(g) - Fe(s )+Zn(g) - Fe(s FeO(s)+OZn(s) )+OZn(s) Fe 3O 4(s)+OZn(s) Fe 3O 4(s)+Fe O 4Zn(s) - - log (P(CO )) (atm)
log (P(CO)) (atm) log (P(CO)) (atm) D:\FactSage\Fe-Zn-O-C73.wmf 7.. D:\FactSage\Fe-Zn-O-C-Cl73.wmf 7....7 Laaditaan Fe-Zn-C-O-systeemin kuvaaja - C Fe 5C (s )+Zn(g) Fe-Zn-O-C, 473 K < Zn/(Fe+Zn) <.333 - HUOM! Komonenttien määrää lisättäessä kuvaajista tulee noeasti vaikeasti tulkittavia, kun mukana olevien faasien määrä kasvaa - - CFe 3(s)+Zn(g) Alue, jossa Zn on kaasumainen Fe(s )+Zn(g) Fe(s FeO(s)+OZn(s) )+OZn(s) Systeemistä löytyy yhdiste, joka sisältää sekä rautaa että sinkkiä (sinkkiferriitti). Kuvaajasta nähdään, että - Sinkki ja rauta voivat muodostaa yhdisteen - Sinkkiferriitti - On kuitenkin edelleen mahdollista aikaansaada olosuhteet, joissa sinkki saadaan elkistettyä kaasufaasiin, kun taas rauta esiintyy kiinteänä metallina tai karbidina Fe 3O 4(s)+OZn(s) Fe 3O 4(s)+Fe O 4Zn(s) - - log (P(CO )) (atm) Fe 5C (s )+Cl Zn(g) Fe-Zn-O-C-Cl, 473 K < Zn/(Fe+Zn) <.333, log P(Cl ) = -6 (atm) Raaka-aineiden mukana uuniin voi äätyä myös klooria - Voidaan laatia kuvaaja, joka huomioi kloorin vaikutuksen - Fe-Zn-C-O-Cl-systeemi C - lemmat akselit on jo varattu CO:lle ja CO :lle - Kloorin määrä (osaaine) on oletettava kuvaajaa laadittaessa vakioksi, mikäli ei haluta 3-ulotteisia tuloskuvaajia - Valitaan -6 atm - Cl Fe(g)+Cl Zn(g) - Fe 3O 4(s)+Cl Zn(g) Fe 3O 4(s)+OZn(s) Fe 3O 4(s)+Fe O 4Zn(s) - - log (P(CO )) (atm) 3
log (P(CO)) (atm) log (P(CO)) (atm) D:\FactSage\Fe-Zn-O-C-Cl73.wmf 7.. D:\FactSage\Fe-Zn-O-C-Cl73.wmf 7....7 Fe 5C (s )+Cl Zn(g) Fe-Zn-O-C-Cl, 473 K < Zn/(Fe+Zn) <.333, log P(Cl ) = -6 (atm) Alue, jossa sinkki on kaasumainen Raaka-aineiden mukana uuniin voi äätyä myös klooria - Voidaan laatia kuvaaja, joka huomioi kloorin vaikutuksen - Fe-Zn-C-O-Cl-systeemi C - lemmat akselit on jo varattu CO:lle ja CO :lle - Kloorin määrä (osaaine) on oletettava kuvaajaa laadittaessa vakioksi, mikäli ei haluta 3-ulotteisia tuloskuvaajia - Valitaan -6 atm - - Cl Fe(g)+Cl Zn(g) Fe 3O 4(s)+Cl Zn(g) Kuvaajasta voidaan lukea - millä kaasukoostumusalueella sinkki saadaan nyt kaasufaasiin Fe 3O 4(s)+OZn(s) Fe 3O 4(s)+Fe O 4Zn(s) - - log (P(CO )) (atm) Fe 5C (s )+Cl Zn(g) Fe-Zn-O-C-Cl, 473 K < Zn/(Fe+Zn) <.333, log P(Cl ) = -6 (atm) Alue, jossa sinkki on kaasumainen Raaka-aineiden mukana uuniin voi äätyä myös klooria - Voidaan laatia kuvaaja, joka huomioi kloorin vaikutuksen - Fe-Zn-C-O-Cl-systeemi C - lemmat akselit on jo varattu CO:lle ja CO :lle - Kloorin määrä (osaaine) on oletettava kuvaajaa laadittaessa vakioksi, mikäli ei haluta 3-ulotteisia tuloskuvaajia - Valitaan -6 atm - - Cl Fe(g)+Cl Zn(g) Alue, jossa myös rauta esiintyy kaasumaisena. Fe 3O 4(s)+Cl Zn(g) Kuvaajasta voidaan lukea - millä kaasukoostumusalueella sinkki saadaan nyt kaasufaasiin - millä kaasukoostumusalueella myös rauta esiintyy nyt kaasumaisena (rautakloridina) Fe 3O 4(s)+OZn(s) Fe 3O 4(s)+Fe O 4Zn(s) - - log (P(CO )) (atm) 4
log (P(CO)) (atm) D:\FactSage\Fe-Zn-O-C-Cl73.wmf 7....7 Fe 5C (s )+Cl Zn(g) - - Fe-Zn-O-C-Cl, 473 K < Zn/(Fe+Zn) <.333, log P(Cl ) = -6 (atm) Alue, jossa sinkki on kaasumainen Cl Fe(g)+Cl Zn(g) Alue, jossa myös rauta esiintyy kaasumaisena. log (P(CO )) (atm) Fe 3O 4(s)+Cl Zn(g) Fe 3O 4(s)+OZn(s) Fe 3O 4(s)+Fe O 4Zn(s) - - Raaka-aineiden mukana uuniin voi äätyä myös klooria - Voidaan laatia kuvaaja, joka huomioi kloorin vaikutuksen - Fe-Zn-C-O-Cl-systeemi C - lemmat akselit on jo varattu CO:lle ja CO :lle - Kloorin määrä (osaaine) on oletettava kuvaajaa laadittaessa vakioksi, mikäli ei haluta 3-ulotteisia tuloskuvaajia - Valitaan -6 atm Kuvaajasta voidaan lukea - millä kaasukoostumusalueella sinkki saadaan nyt kaasufaasiin - millä kaasukoostumusalueella myös rauta esiintyy nyt kaasumaisena (rautakloridina) - Olosuhteet, joissa sinkki saadaan kaasufaasiin ilman raudan kaasuuntumista ovat erilaiset riiuen siitä, sisältääkö raaka-aine klooria vai ei - Huomioitava rosessin ohjauksessa Kellogg-diagrammin laadinta ) Selvitetään Me-X-Y-systeemissä esiintyvät yhdisteet, jotka ovat stabiileja tarkastelulämötilassa - esim. Me reagoi X:n kanssa Yhdisteet MeX ja MeX Me reagoi Y:n kanssa Yhdiste MeY Me reagoi X+Y:n kanssa Yhdiste MeXY ) Haetaan yhdisteiden G f :n arvot tarkastelulämötilassa - Taulukkoteokset, kirjallisuus, laskentaohjelmistojen tietokannat G R G f tuotteet G lähtöaineet f 3) Kirjoitetaan reaktioyhtälöt kohdassa mainittujen yhdisteiden välisille reaktioille + Lasketaan niille G R :n arvot - Reaktioyhtälöt kirjoitettava siten, että niissä esiintyy vähintään toinen itoisuusakseleiksi valittavista komonenteista (esim. X tai Y ) 5
..7 Kellogg-diagrammin laadinta lg GR lg K R T K Y k lg X x a i i y a j HUOM! Kaikki reaktioyhtälöitä kuvaavat suorat eivät välttämättä esiinny loullisessa kuvaajassa. j k 4) Lasketaan reaktioyhtälöiden tasaainovakioiden (K) logaritmien arvot 5) Määritetään tasaainovakioiden lausekkeet - Kaasuille: Aktiivisuus = Osaaine - Kondensoituneet aineet uhtaita: Aktiivisuus = - Kondensoituneiden aineiden aktiivisuuden aikalle voidaan sijoittaa myös ykkösestä oikkeavia arvoja - esim. amex K / / ame a X X 6) Yhdistetään kohtien 4 ja 5 yhtälöt - Saadaan suoran lauseke - k ja k ovat tarkasteltavan reaktion K:sta riiuvia arvoja 7) Piirretään yhtälöiden mukaiset suorat, jotka kuvaavat eri yhdisteiden välisiä faasirajoja X :n ja Y :n osaaineiden funktiona - Koordinaatistona lg( X )-lg( Y ) lybdeniittiä, joka sisältää 94 % S, asutetaan molybdeenitrioksidiksi, O 3, asutusreaktorissa. - Tehtävänä on laatia tasaainodiagrammi molybdeenisysteemissä oleville komonenteille muuttujina O ja P SO lämötilan ollessa vakio (67 C). - Lisäksi on selvitettävä diagrammin ohjalta, mikä on ysyvin molybdeeniyhdiste ilma-atmosfäärissä. Systeemin komonentit -, O, O 3 ja S. reaktio: + O = O. reaktio: O + ½ O = O 3 3. reaktio: + SO = S + O 4. reaktio: S + 3 O = O + SO 5. reaktio: S + 3½ O = O 3 + SO 6
..7. reaktio: + O = O a O K a O O lg( SO ) Gr,9 Gr,9 ln K lg K,986T 4,575T 735 mol 4,7 lg 4,575 9K O mol K lg O 4,7 - O SO ei ole mukana reaktioyhtälössä SO ei esiinny suoran yhtälössä - - - lg( O ) lg( SO ). reaktio: O + ½ O = O 3 a O 3 K / / a O O O Gr,9 lg K 4,575T 3 mol 5,35 lg 4,575 9K mol K lg O,7 / O - O O 3 SO ei ole mukana reaktioyhtälössä SO ei esiinny suoran yhtälössä - - - lg( O ) 7
..7 - lg( SO ) - S - O - O 3 3. reaktio: + SO = S + O lg( O ) a K a S O SO G 85756 r,9 lg K mol 4,575 T 4,575 9 K mol K O,83 lg lg lg O SO SO lg SO lg O O SO,4 lg( SO ) - - S - O - O 3 3. reaktio: + SO = S + O lg( O ) a K a S O SO G 85756 r,9 lg K mol 4,575 T 4,575 9 K mol K O,83 lg lg lg O SO SO lg SO lg O O SO,4 8
..7 - lg( SO ) - S - O - O 3 4. reaktio: S + 3 O = O + SO K a O a SO 3 S O 3 SO O G 8749 r,9 lg K mol 4,575 T 4,575 9 K mol K SO 3 45,5 lg lg lg 3 SO O O lg( O ) lg SO 3 lg O,8 lg( SO ) - - S - O - O 3 4. reaktio: S + 3 O = O + SO K a O a SO 3 S O 3 SO O G 8749 r,9 lg K mol 4,575 T 4,575 9 K mol K SO 3 45,5 lg lg lg 3 SO O O lg( O ) lg SO 3 lg O,8 9
..7 lg( SO ) - - S - O - O 3 5. reaktio: S + 3½ O = O 3 + SO lg( O ) K a O a 3 SO SO 7/ 7/ S O O G 954 r,9 lg K mol 4,575 T 4,575 9 K mol K SO 7 / 5,88 lg lg lg 7 / SO O O lg SO,75 lg O 5,4 lg( SO ) Valmis kuvaaja - Kuvaajasta nähdään molybdeenin ja sen muodostamien yhdisteiden stabiilisuusalueet tarkastelulämötilassa kaasukomonenttien osaaineiden funktiona S - O 3 O - - - lg( O )
..7 Valmis kuvaaja - Kuvaajasta nähdään molybdeenin ja sen muodostamien yhdisteiden stabiilisuusalueet tarkastelulämötilassa kaasukomonenttien osaaineiden funktiona lg( SO ) Kuvaajaa käyttäen tuli selvittää, mikä on ysyvin molybdeeniyhdiste ilmaatmosfäärissä - Ilma: O =, lg( O ) = -,68 S - O 3 O - - - lg( O ) Valmis kuvaaja - Kuvaajasta nähdään molybdeenin ja sen muodostamien yhdisteiden stabiilisuusalueet tarkastelulämötilassa kaasukomonenttien osaaineiden funktiona lg( SO ) Kuvaajaa käyttäen tuli selvittää, mikä on ysyvin molybdeeniyhdiste ilmaatmosfäärissä - Ilma: O =, lg( O ) = -,68 - Kuvaajasta nähdään, että - S O 3 - molybdeenin stabiilein muoto on SO :n osaaineesta riiuen joko O 3 tai S - S on stabiili vasta hyvin korkeilla SO :n osaaineilla (yli atm) - Ilma-atmosfäärissä stabiilein muoto on O 3 O - - - lg( O )
..7 Kuvaajan saa tietysti iirrettyä aljon noeammin, jos käytössä on jokin sen laatimiseen soveltuva laskentaohjelmisto - esim. HSC, FactSage log SO(g) 5 5 S -O -S Phase Stability Diagram at 67. C Ohjelmistoja hyödynnettäessäkin on kuitenkin hyvä tietää mihin laskenta erustuu - Mitä tarvitaan lähtöarvoksi? - Mitä laskennassa oletetaan? - jne. O3 - O - - - File: C:\HSC\MOOS67.IPS log O(g) Yhteenveto Tasaainoiirrokset tarjoavat noean menetelmän faasitasaainojen tarkasteluun Kellogg-diagrammi kuvaa yhden alkuaineen muodostamia yhdisteitä - vakiolämötilassa kaasukoostumuksen funktiona tai - lämötilan ja kaasukoostumuksen funktiona - osa kaasuitoisuuksista kiinnitettävä