Warning: jsMath requires JavaScript to process the mathematics on this page.
If your browser supports JavaScript, be sure it is enabled.

Taner TANRISEVER Ana Sayfasi

Gerçek Gaz Sistemlerinde Denge Sabitleri

İdeal gaz davranışı göstermeyen herhangi bir reaktif için;

\rm G - G^o = nRT lnf

yazılabilir. Daha önce ideal gaz davranışı gösteren reaktifler için kullandığımız eşitlikleri elde ederken hareket ettiğimiz gibi davranarak \rm ^*

\rm \Delta G^o = -RT ln \Big( { f_C ^c f_D ^d \over f_A ^a f_B ^b } \Big)_{ Denge}

eşitliğini elde edebiliriz. Böylece denge sabiti fugasite terimlerine bağlı olarak ifade edilmiş olur. Ayrıca

\rm K_{ termal }= \Big( { f_C ^c f_D ^d \over f_A ^a f_B ^b } \Big) _{ Denge}

Herhangi bir gazın fugasitesi, \rm \gamma ; gazın aktiflik katsayısı olmak üzere, \rm f = \gamma P ile ilişkili olarak yazılabileceğinden

\rm K_{ termal }= \Big( { ( \gamma _C P_C) ^c ( \gamma _D P_D) ^d \over ( \gamma _A P_A) ^a ( \gamma _B P_B) ^b } \Big)_{ Denge}

Eşitliğin aktiflik katsayılarına ait kısmı ve basınçlara ait kısımlar

\rm K_{ \gamma }= { \gamma _C ^c \gamma _D ^d \over \gamma _A ^a \gamma _B ^b }

ve

\rm K_{ P }= { P_C ^c P_D ^d \over P_A ^a P_B ^b }

şeklinde ayrıştırılırsa

\rm K_{ termal }= K _{ \gamma} K_P

şeklinde yazabiliriz.

İdeal gazlar için aktiflik katsayısının değeri 1 olduğundan \rm K_{ Termal } = K_P olur. Aktiflik katsayıları sistemin basıncıyla değiştiği unutulmamalıdır.

Denge sabitinin ideallikten sapmasına ilişkin bir örnek;

\rm { 1 \over 2 } N_{ 2(g) } \; + \; { 3 \over 2 } H_{ 2(g) } \; \rightleftharpoons \; NH_{ 3(g) }

olayı için verilebilir. Bu reaksiyon genellikle 450 \rm ^oC civarında ve yüksek basınçlarda gerçekleştirilir. Gaz karışımının analizi ile denge durumunda herbir türün mol kesri saptanabilir. Bu şekilde saptanmış veriler Tablo 1 de gösterilmiştir.

Tablo 1 : \rm 450 \; ^oC \; de { 1 \over 2 } N_{2(g)} \; + \; { 3 \over 2 } H_{2(g)} \; \rightleftharpoons \; NH_{3(g)} reaksiyonu için denge sabitleri
Denge Mol Kesri Denge Kısmi basıncı, atm
P, atm. \rm NH_3 \rm N_2 \rm H_2 \rm NH_3 \rm N_2 \rm H_2 \rm K_P \rm K_{ \gamma } \rm K_{Termal}=K_{ \gamma } K_P
10 0.0204 0.2296 0.7469 0.204 2.296 7.469 0.00659 0.994 0.0066
30 0.0580 0.2196 0.7192 1.740 6.588 21.58 0.00676 0.975 0.0066
50 0.0917 0.2107 0.6943 4.585 10.54 34.72 0.00690 0.95 0.0066
100 0.1635 0.1917 0.6413 16.35 19.17 64.13 0.00727 0.89 0.0065
300 0.3550 0.1407 0.5000 106.5 42.21 150.0 0.00892 0.70 0.0062
600 0.5360 0.0929 0.3664 321.6 55.74 219.8 0.01322 0.50 0.0066
1000 0.6940 0.0511 0.2498 694.0 51.10 249.8 0.02459 0.37 0.0091

Bu tablo elde edilirken herhangi bir türün ideal davranış gösterdiği düşünülerek, i bileşeninin kısmi basıncı \rm P_i =x_iP_T eşitliğinden bulunmuştur. Bu veriler Tablo 1 deki \rm K_P değerlerini elde etmek için kullanılmıştır. Bu basınç aralığında denge sabiti \rm K_P nin sabit olmadığı görülmektedir.

\rm K \gamma için herhangi bir bileşen için aktiflik katsayılarının nasıl elde edildiği Tablo 2 de 450 \rm ^oC ve 1000 atm. için gösterilmiştir. \rm K_{ Termal }, \; K_P \; ve \; K _{ \gamma } sabitlerinden üretilmiştir.

Tablo 2 : \rm 450 \; ^oC \; ve \; 1000 \; atm. \; de \; { 1 \over 2 } N_{2(g)} \; + \; { 3 \over 2 } H_{2(g)} \; \rightleftharpoons \; NH_{3(g)} \; reaksiyonu \; için \; K_{ \gamma } \; hesabı.
\rm P_C ,\; atm. \rm T_C ,\; K \rm P_R \rm T_R \rm \gamma
(grafikten)
\rm NH_3 111.5 405.6 8.97 1.78 0.85
\rm N_2 33.5 126.1 29.8 5.73 1.62
\rm H_2 12.8 33.3 78.1 21.7 1.47
\rm K_{ \gamma } = { \gamma _{ NH_3} \over \gamma _{ N_2} ^{ 1/ 2 } \gamma _{ H_2} ^{ 3/ 2 } }


 

Kaynaklar