Thermodynamik der Werkstoffe
Bei 1000 K beträgt ΔG° von 2Ni(s) + O₂(g) → 2NiO(s) −298 kJ/mol. Welcher Wert kommt dem Gleichgewichts-Sauerstoffpartialdruck, bei dem Ni und NiO koexistieren, am nächsten? Ni und NiO seien reine Festkörper (Aktivität 1), der Standarddruck 1 bar, die Gaskonstante 8,314 J/(mol·K) und ln 10 = 2,303.
- AEtwa 1×10⁻³⁶ bar
- BEtwa 2×10⁻⁸ bar
- CEtwa 3×10⁻¹⁶ bar
Lösung und Erläuterung anzeigen
Lösung: C. Etwa 3×10⁻¹⁶ bar
Im Gleichgewicht gilt ΔG = ΔG° + RT ln(1/pO₂) = 0, also ΔG° = RT ln pO₂. Damit ist log pO₂ = ΔG°/(2,303RT) = −298000/(2,303 × 8,314 × 1000) ≈ −15,6 und pO₂ ≈ 3×10⁻¹⁶ bar. Ist der Sauerstoffpartialdruck der Atmosphäre höher, wird Ni oxidiert, ist er niedriger, wird NiO reduziert. Etwa 1×10⁻³⁶ bar entsteht, wenn ΔG°/RT ≈ −35,8 nicht als natürlicher, sondern als dekadischer Logarithmus aufgefasst wird. Etwa 2×10⁻⁸ bar entsteht, wenn das ΔG° je 1 mol NiO (−149 kJ/mol) ohne den Exponenten 1/2 von pO₂ gleich RT ln pO₂ gesetzt wird.
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