14.12.2012 1 KİMYASAL METALURJİ DERS NOTLARI 13.HAFTA ELLİNGHAM DİYAGRAMLARI 1 FIRAT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. ELAZIĞ ELLİNGHAM DİYAGRAMLARI Ellingham, 1944 yılında oksitli bileşenlerin sıcaklığa karşı oluşum standart serbest enerji değişimlerini gösteren grafiği çizen ilk kişidir. Daha sonraları aynı diyagram sülfürlü, klorürlü, florürlü vb. bileşenler için de çizilmiştir. 3 4 Denklemine göre ΔG-T eğrisinin eğimi oksitlenme standart entropisini verir. mX + O 2(1 atm) =nM x O y O 2(1 atm) = O 2(Po2) ΔG 1 =-4,575TlogPo 2 mX + O 2(Po2) = nM x O y ΔG T = - ΔG 1 sistem dengedeyken ΔG 1 =0 olacağından = ΔG 1 olur. Burada görülmektedir ki Po 2 =P 1 =sbt ve log P 1 = k 1 kabul edildiğinde, ΔG 1 =-4,575∙k 1 ∙T (y=mx) bağıntısı bir doğruyu göstermektedir. ∆ ∆ ∆ ΔG 1 =-4,575∙k 1 ∙T doğrusu ile =4,575TlogPo 2 bağıntısının verdiği ( -T) değişim eğrisinin kesiştiği noktada ΔG 1 =-4,575TlogPo 2 bağıntısı vardır. Bu durumda bulunan bu kesişme noktasına karşılık gelen T 1 sıcaklığında Po 2 =P 1 değeri mX + O 2 = nM x O y reaksiyonundaki denge basıncıdır. 5 ∆ ∆ 6 Denge basınçlarının altındaki oksijen basınçlarında oksitler ayrışmakta, üstündeki basınçlarda ise saf metaller oksitlenmektedir
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
14.12.2012
1
KİMYASAL METALURJİ
DERS NOTLARI
13.HAFTA
ELLİNGHAM DİYAGRAMLARI
1
FIRAT ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ
BÖLÜMÜ.
ELAZIĞ
ELLİNGHAM DİYAGRAMLARI
Ellingham, 1944 yılında oksitli bileşenlerin sıcaklığa karşı oluşum
standart serbest enerji değişimlerini gösteren grafiği çizen ilk
kişidir.
Daha sonraları aynı diyagram sülfürlü, klorürlü, florürlü vb.
bileşenler için de çizilmiştir.
3 4
Denklemine göre ΔG-T eğrisinin eğimi oksitlenme standart entropisini verir.
mX + O2(1 atm) =nMxOy
O2(1 atm) = O2(Po2) ΔG1 =-4,575TlogPo2
mX + O2(Po2) = nMxOy ΔGT = - ΔG1
sistem dengedeyken ΔG1 =0 olacağından = ΔG1 olur.
Burada görülmektedir ki
Po2=P1=sbt ve log P1 = k1 kabul edildiğinde,
ΔG1 =-4,575∙k1 ∙T (y=mx) bağıntısı bir doğruyu göstermektedir.
∆𝐺𝑇𝑜
∆𝐺𝑇𝑜
∆𝐺𝑇𝑜
ΔG1 =-4,575∙k1 ∙T doğrusu ile
=4,575TlogPo2 bağıntısının verdiği ( -T) değişim eğrisinin
kesiştiği noktada
ΔG1 =-4,575TlogPo2 bağıntısı vardır.
Bu durumda bulunan bu kesişme noktasına karşılık gelen T1 sıcaklığında
Po2=P1 değeri
mX + O2 = nMxOy reaksiyonundaki denge basıncıdır.
5
∆𝐺𝑇𝑜 ∆𝐺𝑇
𝑜
6
Denge basınçlarının
altındaki oksijen
basınçlarında
oksitler ayrışmakta,
üstündeki
basınçlarda ise saf
metaller
oksitlenmektedir
14.12.2012
2
7
1) Ellingham diyagramında bulunan lineer doğruların eğimi,
reaksiyonun entropisindeki değişimi verir.
d∆Go/dT= - ∆S
2) ΔG° değerinin sıcaklığa göre olan
grafiği, reaktanlarda veya ürünlerde bir
faz değişimi (ergime, kaynama, faz
dönüşüm vb.) olmadığı sürece lineer
gider.
Çünkü, bu tür reaksiyonlar
gerçekleştiği zaman entropi
değişimi olur.
Eğim entropideki
değişimi verdiğine
göre bu tür
reaksiyonlar
olduğunda doğruların
eğimi de değişir.
3) Her bir bileşene ait doğruların mutlak sıfır sıcaklığında ordinatı (y
ekseni) kestiği yer, yaklaşık olarak ΔH° değerini verir.
∆Go= ∆Ho – T.∆S T=0 olduğunda ∆Go= ∆Ho
Oksitli Bileşenler
Bir oksit oluşum reaksiyonu,
Metal(k) + O2(g) = Metaloksit(k)
şeklinde gösterilebilir.
Burada,
∆Go=-RTlnKp
∆Go=-RTln(1/PO2 )
∆Go=RTlnPO2 verilebilir.
Şekilde oksitli bileşenler için
Ellingham diyagramı
verilmiştir.
Şekil de verilen her bir doğru, farklı
metallerin oksidasyonu için ΔG°
grafiklerini verir. Bu grafiklerden
aşağıdaki sonuçlar elde edilebilir;
a) Doğruların eğimleri yaklaşık
olarak birbirlerine benzemektedir.
Çünkü gaz fazındaki oksijenden katı
oksit oluşumundaki entropi
değişimi, birbirlerine benzer özellik
gösterir
14.12.2012
3
b) Bir metalin oksijenle
katı oksit oluşturma
reaksiyonu, entropide
azalmaya neden olur.
Çünkü katı oksit, bir metal
ve gaz sisteminden daha
düzenli bir yapıya sahiptir.
Dolayısıyla,
d(-∆Go)/dT)= ∆So
olup eğim pozitif olur.
c) Eğrilerin eğiminde faz dönüşümü olduğu zaman değişiklik olmaktadır. Bu
durum, kaynama noktalarında daha net gözükmektedir.
d) Bir metal ergidiği zaman entropisi artar. Bunun sonucu olarak reaktanların
entropisi ve eğim de artar.
Oksitler ergidiği zaman ise toplam entropi değişimi azalır ve eğim de