Вычисление термодинамических функций

Вычисление термодинамических функций для молибдена в интервале температур 100-500К. Применение вещества, описание его физических и химических свойств. Расчет константы равновесия заданной химической реакции с помощью энтропии и приведенной энергии Гиббса.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

1. Вычисление термодинамических функций

1.1 Вычисление термодинамических функций H0(T)-H0(0),S0(T),Ф0(T), G0(T) - G0(0) для заданного вещества Mo интервале температур 100-500К

1.2 Описание химических свойств вещества Мо и его применение

1.3 Расчет константы равновесия реакции MоO3+3С(графит) - Mо+3 СО

двумя способами (с помощью энтропии и приведенной энергии

Гиббса) в интервале температур 1300 - 2200 К

2. Построение и исследование диаграммы состояния двухкомпонентной системы Ge-Mo

2.1 Построение и исследование диаграммы состояния двухкомпонентной системы Ge-Mo по пунктам

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

1. Вычисление термодинамических функций

1.1 Вычисление термодинамических функций H0(T)-H0(0),S0(T),Ф0(T), G0(T) - G0(0) для заданного вещества Mo интервале температур 100-500К

термодинамический функция реакция

Для вычисления термодинамических функций H°(T)-H°(0), S°(T), Ф°(Т), G°(Т)-G°(0) заданного вещества Мо, в интервале температур 100-500 К с шагом 25 К используем табличные значения термодинамических функций Ср(Т), S0(100) и H0(100)-H0(0), приведенные в источнике [1]. Расчет термодинамических функций при температурах 100, 200, 300, 400, 500 К производим по формулам из источника [2]:

а) изменение энтальпии

(1)

б) изменение энтропии (2)

в) изменение энергии Гиббса (3)

г) изменение приведенной энергии Гиббса:

, (4)

где:

-- высокотемпературная составляющая стандартной энтальпии;

-- значение стандартной теплоёмкости;

-- стандартная энтропия индивидуального вещества при указанной температуре;

-- приведённая энергия Гиббса;

-- разность стандартных энергий Гиббса при заданной температуре и при 0 К.

Для обеспечения точности вычисления термодинамических функций индивидуального вещества при указанных температурах с ошибкой не выше ~1%, стоградусный интервал, с которым приведены теплоемкости в источнике [1], разбивается на четыре равные части, и проводятся вычисления термодинамических функций и c шагом 25К, что достигается с помощью аппроксимации уравнений.

Выполнение расчетов термодинамических функций индивидуального вещества осуществляется с помощью специальной компьютерной программы в компьютерном классе.

Значение термодинамических функций C0(T) и C0(T)/T для индивидуального вещества Мо приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Значение функций С0(Т) и С0(Т)/Т для Мо

Т, К	С0(Т), Дж/моль* К	С0(Т)/Т
100	13.5200	0.1352
125	16.4035	0.1294
150	18.6039	0.1226
175	20.2560	0.1151
200	21.4800	0.1074
225	22.3808	0.0998
250	23.0486	0.0926
275	23.5582	0.0859
300	23.9700	0.0799
325	24.3289	0.0747
350	24.6651	0.0702
375	24.9938	0.0664
400	25.3150	0.0633
425	25.6140	0.0605
450	25.8611	0.0508
475	26.0113	0.0552
500	26.0050	0.0520

Примечание: С0(Т) - теплоёмкость вещества, рассчитывается при P=const.

Таблица 2 - Значение функций H0(T)-H0(0),S0(T), Ф0(Т), G0(T)-G0(0) для Мо.

Т,К	Н0(Т)-Н0(0), кДж/моль	S0(T), Дж/моль*К	Ф0(Т), Дж/моль*К	G0(T)-G0(0), кДж/моль
100	0.4910	6.9970	2.0870	-0.20870
200	2.3147	19.2112	7.6376	-1.52752
300	4.6089	28.5049	13.1418	-3.94255
400	7.0748	35.5721	17.8850	-7.15400
500	9.6544	41.3582	22.0495	-11.02474

Примечание:

Н0(Т)-Н0(0)--изменение энтальпии;

S0(T)--энтропия; Ф0(Т)--приведённая энергия Гиббса;

G0(T)-G0(0)--изменение энергии Гиббса.

Вывод: При вычислении термодинамических функций с помощью готовых программ мы показали, что ошибка в расчетах не превышает 1 %, в сравнении с приложением А [1]. Из результатов вычислений видно, что, так как функция является возрастающей функцией температуры, то , являются возрастающими функциями температуры, что и следует из законов термодинамики (графики 1--3).

1.2 Описание химических свойств вещества Mo

Молибдемн - d элемент. Находится в побочной подгруппе шестой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 42. Обозначается символом Mo (лат. Molybdaenum). Электронная формула: 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d5.

Простое вещество молибден - переходный металл светло-серого цвета. Главное применение находит в металлургии.

История и происхождение названия

Открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле, который, прокаливая молибденовую кислоту, получил МоО3. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1782 г. восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус.

Название происходит от др.-греч. мьлхвдпт, означающего «свинец». Оно дано из-за внешнего сходства молибденита (MoS2), минерала из которого впервые удалось выделить оксид молибдена, со свинцовым блеском (PbS). Вплоть до XVIII в. молибденит не отличали от графита и свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».

Нахождение в природе.

Содержание в земной коре 3·10?4% по массе. В свободном виде молибден не встречается. В земной коре молибден распространён относительно равномерно. Молибден находится также в морской и речной воде, в золе растений, в углях и нефти. Молибден в породах находится в следующих формах: молибдатной и сульфидной в виде микроскопических и субмикроскопических выделений, изоморфной и рассеянной (в породообразующих минералах). Молибден обладает большим сродством с серой, чем с кислородом, и в рудных телах образуется сульфид четырёхв...