ΜΑΘΗΜΑ 3°
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΗΣ ΑΝΑΓΩΓΗΣ ΤΩΝ ΟΞΕIΔIΩΝ ΤΟΥ ΣIΔΗΡΟΥ Αναγωγικά μέσα: CO, H 2, C. Στάδια αναγωγής Fe 2 O 3 από CO 1. Όταν Τ > 560 o C 1º στάδιο 2º στάδιο 3º στάδιο Από τον Fe 2 O 3 σε Fe 3 O 4 Από το Fe 3 O 4 σε FeO Από το FeO σε Fe ο Αντιδράσεις Αναγωγής: 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2 ΔH o 298 (1) = kcal(1) Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 ΔH o 298 (2) = kcal(2) FeO + CO = Fe ο + CO 2 ΔH o 298 (3) = kcal(3)
2. Όταν T < 560 o C Fe 3 O 4 + 4CO = 3Fe ο + 4CO 2 ΔH o 298 (4) = kcal(4) Έστω η αντίδραση FeO + CO = Fe o + CO 2 ΔH o 298 (3) = kcal(3) Υπό πoιες συνθήκες μπoρεί να συμβεί η (3); Για Τ = Κ, τότε ΔG o 1000 = [( ) + (0)] - [( ) + ( )] = kcal ΔG o 1250 = kcal και ΔG o 1500 = kcal ΔG o T = - R T lnK συνεπώς, ΔG o 1000 = logK = 880 => logK = από την μετατροπή των ενεργοτήτων στις μερικές πιέσεις των αεριών προκύπτει: P CO2 /P CO = P CO2 + P CO = 1 atm λύνοντας το σύστημα των δύο εξισώσεων:P CO2 = atm P CO = atm δηλαδή η αναλογία του CO προς το CO 2 : CO% = 60.9%, CO 2 % = 39.1%.
Θερμoκρασία ΔGοT (Kcal) Κ Σύσταση αερίων (%) oCoC°Κ--COCO ,880, ,9039, ,200, ,8029, ,510, ,4523,55 Εικόνα 2. Περιοχές φάσεων των οξειδίων του Fe σε σχέση με τη σύσταση των αερίων και τη θερμοκρασία. Πίνακας 4. Χαρακτηριστικά της Αντίδρασης (3) του Βουστίτη σε Fe σε σχέση με τη σύσταση των αεριών.
Οι Περιοχές μεταξύ των Καμπυλών της Εικόνας 2 Αντιστοιχούν σε Περιοχές Σταθερότητας Αντιστοίχων Φάσεων Π.χ., έστω Τ = 977 ο C (1250 Κ), CO% = 80% και CO% = 20% Το ΔG 1250 της αντίδρασης FeO + CO = Fe o + CO 2 Είναι Για να πρoχωρήσει η αντίδραση (3) πρoς τα δεξιά πρέπει: ΔG Τ < 0 οπότε Για Τ = 1000 Κ Επίσης ισχύει και η σχέση => => Κλειστό Σύστημα - Ανoιχτό Σύστημα