1 / 31

Chemischer Transport

Chemischer Transport. Hauptseminar Anorganische Chemie Alexandra Philipp. Gliederung. Allgemeine Definition Grundlagen Anwendungsbeispiele Transport mit kongruenter Auflösung 4.1 Komplexer Transport Transport mit inkongruenter Auflösung 5.1 Quasistationärer Transport

oralee
Télécharger la présentation

Chemischer Transport

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Chemischer Transport Hauptseminar Anorganische Chemie Alexandra Philipp

  2. Gliederung • Allgemeine Definition • Grundlagen • Anwendungsbeispiele • Transport mit kongruenter Auflösung • 4.1 Komplexer Transport • Transport mit inkongruenter Auflösung • 5.1 Quasistationärer Transport • 5.2 Zeitabhängiger (nichtstationärer Transport) • Literaturangaben

  3. 1. Allgemeine Definition Senke T2: hohe Temperatur T1: niedrige Temperatur Quelle • A(s) + B(g) AB(g) Kp = • Transport entlang eines Temperaturgradienten: • Auflösung des Quellenbodenkörpers A in die Gasphase • Transport über Gasphase • Abscheidung von A aus der Gasphase in der Senke

  4. 2. Grundlagen Vorraussetzungen: • Gasförmige Reaktionsprodukte der Transportreaktion • Reversibilität der heterogenen Gleichgewichtsreaktion • Keine extreme Gleich- • gewichtslage (Kp= 1) • Partialdruckdifferenz p(T)

  5. 2. Grundlagen Transportmechanismen: • Diffusion • Thermische Konvektion • Strömung

  6. 2. Grundlagen HäufigeTransportmittel: • Halogene, Halogenwasserstoffe, Halogenide • Zahlreiche Bodenkörper möglich: • Metalle • Metallhalogenide • Binäre und polynäre Oxide • Phosphate • Sulfate • …

  7. 2. Grundlagen Bestimmung der Transportrichtung: Prinzip von Le Chatelier  Temperaturveränderung führ zur Verschiebung des Gleichgewichts • Exotherme Reaktion: H < 0 • A(s) + B(g) AB(g) + E • Heiße Stelle: Gleichgewicht auf Seite der Edukte • Kalte Stelle: Gleichgewicht auf Seite der Produkte •  Transport von kalt nach heiß

  8. 2. Grundlagen • Endotherme Reaktion: H > 0 • A(s) + B(g) + E AB(g) • Heiße Stelle: Gleichgewicht auf Seite der Produkte • Kalte Stelle: Gleichgewicht auf Seite der Edukte •  Transport von heiß nach kalt

  9. 2. Grundlagen Beispiel: Ni(s) mit CO(g) • Ni(s) + 4 CO(g) Ni(CO)4(g) RH = -160 KJ/mol •  Transport von kalt nach heiß Ni (nach Mond-Langer-Verfahren)

  10. 3. Anwendungsbeispiele • Reinigung von Metallen • Trennung von Stoffgemischen Nickel-Kugeln • Beschichtung von Materialien • Präperative Methode • Einkristallzüchtung • -Quarz

  11. 4. Transport mit kongruenter Auflösung Kongruente Auflösung: • Zusammensetzung von Quellenbodenkörper und Gasphase sind identisch • Kongruente Auflösung bedingt immer kongruente Abscheidung Zwei Transportarten: • Einfacher Transport • Komplexer Transport

  12. 4.1 Komplexer Transport Beschreibung komplexer Transportreaktionen nicht mit einer Reaktionsgleichung möglich  mehrere Gleichgewichte Berechnung der Anzahl ru der Gleichgewichte: ru = s – k + 1 s: Anzahl der Gasteilchenk: Anzahl der Komponenten

  13. 4.1 Komplexer Transport Beispiel: Femit I2 Relevante Gasteilchen: FeI2, Fe2I4, I2, I Gleichgewichte: • Fe(s) + I2(g) FeI2(g) RH = 24 KJ/mol • 2 Fe(s) + 2 I2(g) Fe2I4(g) RH = -116 KJ/mol • I2(s) 2 I(g)

  14. 4.1 Komplexer Transport • Anteile von I und I2 klein  Gleichgewichte auf Seiten der Eiseniodide • Mit steigender Temperatur nimmt Anteil an Fe2I4 ab •  exothermes Gleichgewicht

  15. 4.1 Komplexer Transport • Mit steigender Temperatur nimmt Anteil an FeI2 zu •  endothermes Gleichgewicht • T > 1000°C: • Anteil an FeI2 nimmt ab, Anteil an I zu • Fe(s) + 2 I(g) FeI2(g) • exothermes Gleichgewicht

  16. 4.1 Komplexer Transport Transportrichtung?  Bestimmung der Gasphasenlöslichkeit des Bodenkörpers in Abhängigkeit von der Temperatur

  17. 4.1 Komplexer Transport • Definition: Gasphasenlöslichkeit A A = • A= (A), (L): Stöchiometriekoeffizienten Transportrichtung: hohe  niedrige • Endotherme Reaktion:  steigt mit zunehmender Temperatur • Exotherme Reaktion: fällt mit zunehmender Temperatur

  18. 4.1 Komplexer Transport Abnahme der Gasphasenlöslichkeit  Eisen wird von tiefen zu hohen Temperaturen transportiert exotherme Reaktion

  19. 5. Transport mit inkongruenter Auflösung • Inkongruente Auflösung: • Zusammensetzung von Quellenbodenkörper und Gasphase • sind unterschiedlich Zwei Transportarten: • Quasistationärer Transport • Zeitabhängiger (nichtstationärer) Transport

  20. 5.1 Quasistationärer Transport • Annahmen: • Menge des Quellenbodenkörpers ist unendlich groß • hinreichend kurze Transportdauer •  Stationärer Zustand ändert sich praktisch nicht mit der Zeit • Beispiel für Quasistationärer Transport: • Transport von Phasen mit Homogenitätsgebiet ABx

  21. 5.1 Quasistationärer Transport • Beispiel: TiS2- mit I2 • Transportgleichgewicht: • TiS2- (s) + 2 I2(g) TiI4(g) + S2(g) • Zersetzungsgleichgewicht • TiS2(s) TiS2- (s) + S2(g)

  22. 5.1 Quasistationärer Transport • Transport von 950°C nach 850°C: • Quellenbodenkörper verarmt an Schwefel • Senkenbodenkörper besitzt schwefelreichere Phase • Beispiel: • Ausgangsbodenkörper: TiS1,889 • Senkenbodenkörper: TiS1,933

  23. 5.1 Quasistationärer Transport • Zustandsbarogramm des Systems Ti/S mit den Koexistenzdrücken der Phasen im Bereich TiS2- • Senkenbodenkörper: TiS1,933

  24. 5.2 Zeitabhängiger (nichtstationärer) Transport • Vollständige Überführung des mehrphasigen Quellenbodenkörpers in die Senke • Änderung der Zusammensetzung der Bodenkörper in Quelle und Senke mit der Zeit • Verschiedene Transportarten: • Sequentieller Transport • Gekoppelter Transport • Simultantransport

  25. 5.2 Zeitabhängiger (nichtstationärer) Transport • Sequentieller Transport •  mehrphasige Bodenkörper trotz Einwaage einphasiger Bodenkörper

  26. 5.2 Zeitabhängiger (nichtstationärer) Transport • Gründe für das Auftreten von mehrphasigen Bodenkörper trotz Einwaage von einphasigen Bodenkörper: • Reaktion zwischen Bodenkörper und Transportmittel • (z.B.: Rh2O3 mit Cl2) • Thermische Zersetzung der Ausgangsbodenkörper • (z.B.: CuO mit I2)

  27. 5.2 Zeitabhängiger (nichtstationärer) Transport • Beispiel: CuO mit I2 • Cu2O • 2 CuO(s) Cu2O(s) + ½ O2(g)

  28. 5.2 Zeitabhängiger (nichtstationärer) Transport • Gekoppelter Transport • Transport der Bodenkörper erfolgt simultan in einem festgelegten Stoffmengenverhältnis • Voraussetzung: • Phasen über ein einziges Transportgleichgewicht miteinander gekoppelt

  29. 5.2 Zeitabhängiger (nichtstationärer) Transport • Beispiel: • Cr2P2O7/CrP mit I2 • Synproportionierung: • 3 Cr2P2O7 + 8 CrP + 14 I2 14 CrI2 + 7/4 P4O6 • Cr2P2O7 CrP

  30. 6. Literaturangaben • M. Binnewies, R. Glaum, M. Schmidt, P. Schmidt, Chemische Transportreaktionen, de Gruyter, Berlin, 2011 • R. Gruehn, R. Glaum, Angew. Chem. 2000, 112, 706-731 • M. Binnewies, Chemie in unserer Zeit 1998, 1 • A. R. West, Basic Solid State Chemistry, Wiley, 1999, 2, 421ff • http://static.hs-lausitz.de/www/typo3temp/pics/ps1-Ampulle_kl_f6d39efadf.jpg • (aufgerufen am 8.07.2011) • http://www.the-mineral-web.com/gallerie/Cuprit_Russland_WEB.JPG (aufgerufen am 8.07.2011) • http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Nickel_kugeln.jpg&filetimestamp=20101108085329 (aufgerufen am: 8.07.2011)

  31. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

More Related