Содержание

Введение

1. Виды диссоциации

2.Термодинамический анализ процессов диссоциации

3. Диаграммы состояния металлургических систем

Заключение

Библиографический список

Приложение 1    Расчёт равновесного давления кислорода и кислородных потенциалов в равновесной газовой смеси

Введение

В металлургии процессы диссоциации находят достаточно широкое применение при получении металлов и сплавов. Закономерности процессов образования и диссоциации оксидов, сульфидов, карбонатов, сульфатов и других соединений в производственной практике имеют сходный характер, поэтому их целесообразно рассматривать на примере обобщенного выражения для химической реакции:

 

где — оксид, сульфид, карбонат, сульфат и т. д.

Вещество может представлять собой металл (диссоциация оксидов, сульфидов), оксид или сульфид металла (диссоциация оксидов, сульфидов, карбонатов), которые находятся в конденсированном или газообразном состоянии. Вещество  — чаще всего газ (кислород, диоксид углерода, сера и т. д.), хотя в случае твердофазного превращения это может быть и оксид и другие сложные соединения. В большинстве случаев для процессов, представленных уравнением 1 характерна обратимость, а также эндотермический характер при его протекании слева направо. Если один из компонентов системы находится в конденсированном состоянии, то процессы относятся к гетерогенным и в большинстве случаев осуществляются на поверхности раздела фаз /1/.

1 Виды диссоциации

Существует два вида диссоциации: газообразная и конденсатная. В случае газообразной диссоциации для продуктов реакции 1 выполняется соотношение  (—давление паров и насыщенных паров компонента ), поэтому

  

Константа равновесия связана с парциальными давлениями продуктов реакции:

Если для реакции 1 , то вещество  находится в конденсированном состоянии и происходит конденсатная диссоциация:

Как было отмечено выше, константа равновесия в случае чистых фаз  и  равна , или упругость диссоциации

Сравнение равновесных , для нескольких оксидов (см. рис. 1) показывает, что, с одной стороны, можно определить их взаимную прочность, с другой стороны, можно определить температуру, при которой эти оксиды диссоциируют на воздухе (если ).

Рис. 1

Сравнение химической прочности некоторых оксидов:

1 — ; 2 — ; 3 —; 4 — ; 5 — ;

6 — ; 7 — ; 8 —

Согласно принципу, установленному еще в 20-х годах А. А. Байковым, процесс диссоциации соединений (например, оксидов) в случае, когда катион металла может иметь различную валентность, совершается ступенчато, проходя через все те химические соединения, которые могут существовать в этой системе.

Необходимо учитывать и термодинамическую стабильность конкретного вида соединений. Так, для многих оксидов устойчивость соединений низшей валентности металла ограничена по температуре снизу, поэтому существуют две схемы превращения; низкотемпературная и высокотемпературная /2/.

Для оксидов железа при  схема превращения может быть представлена следующим образом:

т. е, при диссоциации  протекают последовательно реакции

;

;

 ;

Если Т, то схема превращения имеет вид  и протекают реакции:

2 Термодинамический анализ процессов диссоциации

Как правило, целью термодинамического анализа является, по крайней мере, решение двух задач: во-первых, определение равновесного состава фаз и, во-вторых, определение направления протекания реакций в случае, когда исходные параметры системы не являются равновесными. ............