Методи буферних сумішей в експериментальній мінералогії і петрографії

Рефераты, курсовые, дипломные, контрольные (предпросмотр)

Тип: Реферат. Файл: Word (.doc) в архиве zip. Язык: Украинский. Категория: Химия
Адрес этого реферата http://referat.repetitor.ua/?essayId=10229 или
Загрузить
В режиме предпросмотра не отображаются таблицы, графики и иллюстрации. Для получения полной версии нажмите кнопку «Загрузить». Рефераты, контрольные, дипломные, курсовые работы предоставляются в ознакомительных целях, не для плагиата.

Методи буферних сумішей використовуються для того, щоб речовина в процесі експерименту знаходилася в умовах сталого значення тиску (летючості) або концентрації якогось компоненту.

Найчастіше таким компонентом є кисень (О2), якщо ми вивчаємо мінеральні реакції, в яких залізо (Fe) може бути у вигляді іонів Fe2+ та Fe3+, а нам потрібно задати такий тиск (летючість) О2, щоб в даній реакції іони Fe були дво- або трьох-валентні.

У якості буферних сумішей, які задають потрібний тиск (летючість) О2, використовуються такі суміші оксидів: Fe2O3 - Fe3O4, Mn2O3 - MnO2, Ni - NiO, Fe3O4 + SiO2 - Fe2SiO4, Fe3O4 - FeO, Fe - FeO та інші.

Оксиди у вказаних сумішах зв'язані реакцією виділення або поглинання кисню:

1. Fe2O3 + ?O2 = Fe3O4 Кбуф1 = 1/PO21/2

2. Mn2O3 + ?O2 = 2MnO2 Кбуф2 = 1/PO21/2

3. Ni + ?O2 = NiO Кбуф3 = 1/PO21/2

4. 2Fe3O4 + 3SiO2 = 3Fe2SiO4 + O2 Кбуф4 = PO2

5. Fe3O4 = 3FeO + ?O2 Кбуф5 = PO21/2

6. Fe + ?O2 = FeO Кбуф6 = 1/PO21/2

Якщо під час досліду суміш вихідних і кінцевих твердих фаз зберігається, то тиск О2 буде сталим, різним для різних буферів, оскільки ln Kбуф = -(?Go(T, P)реакції) / (RT).

СХЕМА ДОСЛІДУ

У зовнішній ампулі (або сосуді) маємо буфер,

наприклад Ni - NiO, та воду. Реакції:

(1) Ni + - O2 = NiO Кбуф = 1/PO21/2

(2) H2O = H2 + ?O2 КH2O = (PH2 * PO21/2)/PH2O

Оскільки PO2 за рахунок реакції (1) підтримується

незмінним, то PO21/2 = 1/Kбуф. Вносимо це значення PO21/2 у рівняння дисоціації води (2). Отримаємо:

КH2O = (PH2 * 1) / (PH2О * Кбуф),

КH2O * Кбуф = К = PH2 / PH2О (3).

Крім того, виконується рівняння загального тиску:

Pзаг = PH2О + PH2 + PО2 - PH2О + PH2 (4) - PО2 дуже мале.

З рівнянь (3) і (4) випливає, що при заданому PО2 і Pзаг будуть сталими і відомими PH2 і PH2О у зовнішній ампулі.

У зовнішню ампулу (або сосуд) вводимо відносно малу внутрішню ампулу, стінки якої пропускають водень (H2). Це ампули, які виготовлені з Pt, Au, Pd, Pt-Pd, Ag-Pd. Стінки таких ампул, особливо з Au, повинні бути ?0,1 мм. У малій внутрішній ампулі знаходиться зразок і заливається вода. Буфера немає. В ампулі має місце реакція дисоціації води:

H2O = H2 + ?O2 КH2O = (PH2 * PO21/2)/PH2O (5)

Оскільки водень проходить через стінку, то PH2внутр амп = PH2зовн амп, тобто Pзагвнут = Pзагзовн. Оскільки на внутрішню ампулу діє те ж Pзаг, а Pзагвнут амп = PH2Овнутр + PH2внутр, то в малій ампулі і PH2Овнутр = Pзагзовн - PH2зовн - дорівнює PH2Озовн - тобто дорівнює тиску води у зовнішній ампулі.

Значить, у рівнянні константи води (5) тиск кисню PO2 - буде такий як і у зовнішній ампулі (або сосуді) (у рівняннях (2) і (5) значення PH2О і PH2 однакові).

Таким чином у внутрішній ампулі дослід протікає під сталим тиском O2 (або H2), який має фіксоване значення, яке задається буфером реакції (1). А в саму внутрішню ампулу не вносимо бруд. Дослід ведемо чисто.

Буфер Ni - NiO - мабуть найбільш поширений. Працює з T - 500оС. Оскільки корпуса автоклавів робляться з сплавів, що вміщують багато Ni, то внутрішній об'єм автоклавів та екзоклавів можна розглядати як буфер Ni - NiO.

У якості буферів використовуються також реакції з участю CO і CO2 (2C + 3/2O2 = CO + CO2), S2 (FeS + ?S2 = FeS2) та інші. Оскільки CO, CO2 і S2 через платину дифундують, то використовують метод обжатої ампули ( а не запаяної).






При любом использовании материалов сайта обязательна гиперссылка на сайт «Репетитор».
Разработка и Дизайн компании Awelan
bigmir)net TOP 100 Rambler's Top100