6.1.36 Výpočet rozkladné teploty tuhé látky
Vypočtěte rozkladnou teplotu magnesitu za atmosférického tlaku. Výpočet proveďte s předpokladem, že reakční entalpie je konstantní a má hodnotu 109,48 kJ/mol).
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
Výsledek
Trozkl = 731 K.
Postup
hodnotu K(298) určíme ze vztahu (6.7), když napřed nalezneme v tabulkách hodnoty slučovacích Gibbsových energií jednotlivých složek a z nich určime ΔG°(298) pomocí Hessova zákona.
Řešení
Rozklad tuhého magnesitu probíhá podle rovnice
Aktivity tuhých složek jsou rovny jedné, protože tyto látky jsou ve standardním stavu. Pro rovnovážnou konstantu rozkladu potom platí vztah
pokud předpokládáme, že se oxid uhličitý chová za daných podmínek jako ideální plyn. Při rozkladu tuhého magnesitu je parciální tlak oxidu uhličitého nad vrstvou tuhé fáze roven okolnímu tlaku:
Pro rovnovážnou konstantu za rozkladné teploty tedy v tomto případě platí
Při řešení budeme proto postupovat tak, že použijeme teplotní závislost rovnovážné konstanty a její logaritmus položíme roven nule.
Pro teplotní závislost rovnovážné konstanty platí van't Hoffův vztah (6.4),
a pokud lze považovat reakční entalpii za konstantní, je možno tuto rovnici snadno integrovat:
Nyní vypočítáme logaritmus rovnovážné konstanty rozkladu při teplotě 298 K z hodnoty standardní změny Gibbsovy energie reakce při teplotě 298 K. Tento údaj lze určit z hodnot slučovacích Gibbsových energií, které najdeme v tabulkách :
Logaritmus rovnovážné konstanty vypočítáme ze vztahu
Tuto hodnotu dosadíme do integrovaného tvaru van't Hoffovy rovnice (6.5)
Řešením této rovnice získáme teplotu rozkladu Trozkl = 731 K.