Реферат на тему Діаграма стану Fe-O - Хімія - Реферати - Каталог статей

Реферат на тему Діаграма стану Fe-O. Неорганічна хімія базується на стехіометричних сполуках – це сполуки постійного складу (ZnO, Al2O3, C2(OH)3). В цих сполуках міститься ціле число атомів. Для них сполуках використовується класичні закони (закон сталості складу, закон еквівалентів). Проте більшість твердих кристалічних речовин є не стехіометричними сполуками, склад яких не є постійними, тобто класичні закони не використовуються. На сьогодні остаточного визначення не немає, але відомо, що за основу цих сполук беруться або вивчаються сполуки перемінного складу. Ми розглянемо НС, які на сьогодні є класичними, на прикладі діаграми стану Fe-O. Fe2O3 %(O)=60% Fe3O4 %(O)=57.14% Замість FeO існує фаза нестехіометричних сполуки – вюстит. Вюстит має перемінний склад і є нестехіометричною сполукою. 48,40% Fe 51,60% O кисень 51,13% кисень 52,89% Область І. В ній існує стехіометрична фаза Fe2O3 називається фазою гематиту. Область ІІ. – двофазна. До tє=1150єC обл.. ІІ двохфазна, яка складається з двох стехіометричних сполук Fe3O4 + Fe2O3. але при підвищенні tє більше ніж 1150єC гепатит взаємодіє з О2, нестехіометричну фазу. Тут в магнетиті збільшується концентрація О відповідно до лінії aв. Якщо є надлишок О в магнетиті – це означає, що не вистачає заліза. Тут можливі 2 варіанти: надлишок О вкорінюється в кристалічну решітку Fe3O4. у випадку коли не вистачає Fe, утворюється катіонні вакансії. Т.ч, у випадку, коли є надлишок О2, утворюються дефекти, вкорінений кисень або катіонні вакансії. Обидва цих варіанти відповідають нестехіометричному магнетиту з катіонними вакансіями. Fe2O3 - амфотерний (?????? окисл. +3). - мета феритна к-та - ортоферітна к-та ортогідроксид Fe(III) сіль мета феритної кислоти. Області ІІІ. Знаходь. 2 фази: - фаза стереометричного магнету - фаза вюститу, хімічний склад якої змінюється по лінії c-d. ОбластьIV. Відповідає вюститу. Умовно відносно її наз. FeO; замість нього є вюстит. З діаграми видно, що хімічний склад вюститу змінюється (поля на діаграмі). Тільки т.С відповідає одному складу вюститу. При tє нижче 572єС термодинамічна фаза вюститу не існує. Область VII (t<572єС) – це двохфазна область Fe - Fe3O4 т.С, не дивлячись на те, що склад вюститу визначає область IV. Фаза вюститу – це нестехіометрична сполука, в якій існує надлишок О порівняно з FeO. Лінія c-d відповідає максимальному концентрації О у вюститі. Лінія c-e відповідає вюститу з мінімальною концентрацією О. Тобто повертаючись до області Ш ,бачимо, що вона є двохфазною: вюстит з максимальною концентрацією О + стехіометричний магнетит. Області V – двохфазна, склад металічного Fe + вюстит перемінного складуз мінімальною концентрацією О. Область Viє двохфазною (як область ІІІ), але фаза магнетиту тутє нестехіометричною з наявністю катіонних вакансій або вкоріненого кисню. Нестхіометрія вюститу (ступінь не стехіометрії та природа дефектів) Розглянемо т.1,2,3. оскільки вюстит має надлишок кисню, то не стехіометрією можна пояснити або вкоріненим киснем, або катіонними вакансіями. Дефекти “вкорінений кісень” Зразок % Fe \| Атомний склад \| На 1 атом Fe кисню 572; 48,4 \| Fe0.484 \| O0.516 \| FeO1.07 \| Fe1.00O1.00(O0.07)i 47, 11 \| Fe0.471 \| O0.529 \| FeO1.12 \| Fe1.00O1.00(O0.12)i 48,87 \| Fe0.489 \| O0.511 \| FeO1.04 \| Fe1.00O1.00(O0.04)i де і – вкорінений кисень Дефекти “катіонні вакансії” Зразок % Fe \| Атомний склад \| Катіонні вакансії ф \| Кристалохімічна формула 572; 48,4 \| Fe0.94O1.00 \| 0.06 \| Fe0.94 ф0.06O1.00 47,11% \| Fe0.89O1.00 \| 0.11 \| Fe0.89 ф0.11O1.00 48,87% \| Fe0.96O1.00 \| 0.04 \| Fe0.96 ф0.04O1.00 Заряди в нестехіометричних сполуках компенсуються за рахунок зміни ступеня окислення . для вюститу це підвищення заряду заліза від +2 до +3. Fe0.94 ф0.04O1.002- Х (Fe3+) Fe0.94-0.082+ Fe0.083+ф0.04O1.002- Fe0.882+ Fe0.083+ф0.04O1.002- Заліза (+3) буде вдвічі більше ніж вакансій. Кристалохімічні ф-ли вюститу поваріанту катіонних вакансій: Т.1 Fe0.94 ф0.06O1.00 Fe0.822+ ф0.06 Fe0.123+ O1.00 Т.2 Fe0.89 ф0.11O1.00 Fe0.672+ ф0.11 Fe0.223+ O1.00 Розглянемо Т.1 на діаграмі Fe-O. Т.1 48,40 ат. % Fe, тобто О в т.1 буде 51,6% стехіометричний вюстит вважається як FeО (ідеальна стехіометрична сполука). FeO 50%Fe і 50%O Т.1 48,40% Fe і 51,60% О) вкорінений О. В даному випадку порівняно з ідеальним FeО є надлишок О і тоді можна розглядати, що О вкорінений в ідеальну решітку FeО. А якщо би в т.1 було би Fe – 51,60% і О – 51,6%, то була б теж стехіометрична сполука. В цьому випадку тож було б 1:1. Але реально цього співвідношення немає. Тобто, ми бачимо, до стехіометричних сполук Fe не вистачає (катіонні вакансії). Вихідна позиція по аналізу на Fe і О свідчить, що в т.1 ми маємо вюстит з надлишком О – це нестехіомерична сполука. В цьому випадку треба розглядати пр-ду дефектів в 2-х варіантах: І – вкорінений О ІІ – катіонні вакансії Т.1. Запишемо формулу вюститу по моделі вкоріненого кисню: Fe0,484 О0,516 Запишемо цю сполуку стехіометричною по Fe тоді формула буде: Fe1,00 О1,07 – надлишок О Тобто формулу можна записати: FeО (О0,07)2 Тут є надлишок О, тобто негативного заряду буде – 2,14. Якщо би Fe було б +2, то це виконується правило електронейтральності. Для того, щоб м-ла була електронейтр., частину Fe2+ Fe3+. Х ат.% Fe3+ 1-х Fe2+ 3х + 2(1-х) = 2,14 Запишемо остаточно формулу вюститу (т.1): // (2-) Розглянемо варіант 2-стехіометрія по о та катіони вакансії: Fe0,94 ?0,06 О 1,00 Аналогічно тут буде надлишок негативної електрики, яку треба скомпенсувати підвищенням заряду заліза. Х Fe3+ 3х+0,94*2-2х=2 (0,94-х) Fe2+ 3х+1,88-2х=2 х=0,12 ?0,06О1,00 Т.2. 1) “вкорінений кисень” (стехіометрія по Fe) 47,11% Fe 52,89%О Fe0,471 О0,529 Fe1,00 О1,12 FeО ()і х Fe3+ , 1-х Fe2+ 3х+2-2х=2,24 х=0,24 2) “катіонні вакансії” Fe0,471 О0,529 Fe0,89 О1,00 Fe0,89 ?0,11 О1,00 ?0,11 Т.3. 1) стехіометрія по Fe 48,87% Fe 51,13% О Fe0,489 О0,511 Fe О1,04, Fe1,00 О1,00 (О0,04)і 2) стехіометрія по О: Fe0,96 О1,00 Fe0,96 ?0,04 О1,00 ?0,04
1 2 3 4 5 Категория: Хімія \| Добавил: Aspirant (03.05.2013)
Просмотров: 464 \| Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: