|
Partsial bosim:
Ionlanish darajasi orqali ifodalangan muvozanat konstantasi (doimiysi):
Bunda R – gaz aralashmasining umumiy bosimi.
Gaz bosimi kattaliklarini va doimiylarni bilgan xolda gazning ionlanish darajasini aniqlash mumkin.
Muvozanat doimiysini aniqlash uchun gaz aralashmasining entalpiya farqini va entropiya farqini topamiz:
∆N=Qi
Atom va ionning entropiyalari taxminan bir xil deb qabul qilib, ni topamiz
Bir atomli gazning (bizning holda-elektron gazning) issiqlik sig’imi 5/2 R
(1)
.
ga teng ekanini hisobga olib muvozanat doimiysining logarifmini aniqlaymiz.
Integrallarni aniqlab va xosil bo‘lgan barcha doimiylarni bittaga birlashtirib, Saga formulasini hosil qilamiz:
eui – ionlanish ishi, erg hisobida,
K – Boltsman doimiysi bo‘lib
gа teng
Standart kattaliklar yordamida odatdagi taqribiy hisoblash usuli bilan yetarlicha aniqlik darajasida quyidagini aniqlash mumkin:
.
=20,83 deb qabul qilib,
ni xosil qilamiz.
Ayrim gazlar va bug’lar uchun ionlanish potentsiallari va ionlanish entalpiyasi:
14.2-jadval.
Moddа
|
Ui (v)
|
|
moddа
|
Ui (v)
|
|
moddа
|
Ui (v)
|
|
He
|
24,5
|
2371
|
Si
|
8,15
|
785
|
Ca
|
6,1
|
588
|
Ar
|
15,7
|
1520
|
Fe
|
7,83
|
758,1
|
Ba
|
5,19
|
499
|
O
|
13,6
|
1310
|
Mn
|
7,7
|
739
|
Na
|
5,14
|
495
|
O2
|
12,5
|
630
|
Ni
|
7,6
|
735
|
K
|
4,32
|
420
|
N2
|
15,8
|
1512
|
Ti
|
6,85
|
655
|
Cs
|
3,9
|
378
|
H2
|
15.4
|
1495
|
Al
|
6,96
|
575
|
Ce
|
3,8
|
371
|
Jadvaldan ko‘rinishicha, eng kam ionlanish potentsialiga ishqorli metallar (K, Na, Cs, Ce), biroz yuqoriroq ionlanish potentsialiga esa ishqorli-erli metallar (Ba, Ca), yana yuqorirog’iga esa boshqa metallar va eng katta ionlanish potentsialiga ega gazlar ega bo‘ladi.
Misol uchun temir bug’larining ionlanish darajasini turli temperaturalarda hisoblaymiz. Xisoblashni jadval shaklida amalga oshiramiz.
14.3-jadval
ToK
|
|
|
|
|
X
|
1000
|
40,0
|
0,508
|
0,552
|
-38,37
|
6,6*10-27
|
2000
|
20,0
|
1,05
|
1,14
|
-17,78
|
1,29*10-9
|
3000
|
13,3
|
1,41
|
1,53
|
-10,68
|
4,56*10-6
|
4000
|
10,0
|
1,69
|
1,84
|
-7,08
|
2,9*10-4
|
5000
|
8,0
|
1,88
|
2,05
|
-4,85
|
3,63*10-3
|
6000
|
6,65
|
2,05
|
2,23
|
-3,34
|
2,13*10-2
|
7000
|
5,7
|
2,19
|
2,38
|
-2,24
|
0,075
|
8000
|
5,0
|
2,34
|
2,55
|
-1,37
|
0,202
|
9000
|
4,44
|
2,43
|
2,64
|
-0,72
|
0,4
|
10000
|
4,0
|
2,53
|
2,75
|
-0,17
|
0,63
|
2.1.1-rasm. Temir bug’larini dissotsiatsiya darajasini haroratga bog’liqligi
Agar gazlar aralashmasi mavjud bo‘lsa, u holda aralashmadagi har bir gazning ionlanishi bitta gazga nisbatan boshqacha kechadi. Buning sababi shundaki ionlanish maxsuli elektron gaz aralashmadagi barcha ionlanuvchi gazlar uchun umumiy bo‘ladi.
Aniq bir misol olaylik, faraz qilaylik, gaz temir va kaliy bug’lari aralashmasidan iborat bo‘lsin. Gaz aralashmasidagi molyar ulushlar va ionlanish darajalari quyidagicha bo‘lsin:
Temir bug’lari – А; хFe
Kaliy bug’lari – V; хk
Qulaylik uchun samarali ionlanish potentsiali tushunchasi kiritiladi. Samarali ionlanish potentsiali gazning ionlanish potentsiali bo‘lib, u berilgan temperaturada tadqiq etilayotgan gazlar aralashmasi kabi o‘shanday ionlanish darajasini beradi.
Gaz aralashmasida Fe va K bug’lari miqdorining nisbatiga bog’liq holdagi ionlanishning samarali potentsiali, ionlanish darajasining umumiy va partsial darajasining o‘zgarishi grafigi.
Hisoblashlar 5800 °K yoy temperaturasi uchun amalga oshirilgan.
15.1-rasm. Umumiy va partsial ionlash darajasini Fe vа K parlarini nisbatiga bog’liq samaradorligini o‘zgarish grafigi.
Grafikdan ko‘rinishicha, oson ionlanuvchi modda (K) ning ionlanish darajasi uning molyar ulushi kamayishi bilan ortadi (birgacha bo‘lgan chegarada).
Qiyin ionlanuvchi moddalar uchun (Fe) teskari xodisa kuzatiladi.
Aralashmaning ionlanish darajasi aralashmadagi ionlanuvchi modda ulushi ortishi bilan ko‘tariladi.
Samarali ionlanish potentsiali oson ionlanuvchi moddaning nisbatan kichik ulushlaridayoq tez tushib, sof oson ionlanuvchi moddaning ionlanish potentsialiga asta sekin yaqinlashadi.
Manfiy ionlarning hosil bo‘lishi. Ayrim gaz ortiqcha elektronni o‘ziga biriktirib, bu bilan manfiy ionni hosil qilishga qodirlar. Manfiy ionda elektronning atom bilan bog’lanishi mustahkamligi atomning elektronga yaqinligi bilan belgilanadi, u elektronning atomga birikishi tizim entalpiyasining o‘zgarishi bilan o‘lchanadi.
Ayrim gazlar uchun manfiy ionlar hosil bo‘lishida enatalpiyaning o‘zgarishi kattaliklari.
15.1-jadval
Gаz
|
Cl
|
F
|
H
|
O
|
OH
|
|
-256,2
|
-278,5
|
+146
|
+126
|
+160
|
Jadval ma’lumotlarining ko‘rsatishicha, ftor elektronga eng ko‘p yaqinlikka ega ekan. Ftorni ko‘pincha yoy xududiga payvand choklari metallning g’ovakligini kamaytirish maqsadida kiritiladi, shuning uchun temperaturaga bog’liq holda ftorning manfiy ionlari miqdorini xisoblab chiqish qiziqish yo’qotadi.
Grafikdan ko‘rinishicha, manfiy ifodalangan ionlar temperaturalarining keng oralig’ida paydo bo‘ladi. Manfiy ionlarning maksimal partsial bosimi (10000=20000 °K) temperaturalar intervalida hosil bo‘ladi. Bosimning absolyut kattaligi eng katta bo‘lib (maks~10-5), biroq zaryadlangan zarrachalar miqdori yoy oraliqida jarayonlarga ta'sir ko‘rsatish uchun etarlicha katta bo‘lib hosil bo‘ladi.
15.2-rasm. Ftor atomini musbat va manfiy ionlarini partsial bosimini haroratga bog’liqligi
Do'stlaringiz bilan baham: |
