Praktikumsversuch: Chemischer Transport

Transkript

1 Praktikumsversuch: Chemischer Transort Hochreines Titan Hochreines Nickel

2 Funktionsrinzi Gas B sorbiert an zu reinigendem Bodenkörer A Grenzflächenreaktion zwischen A und B: A(s) + B(g) Abgabe von AB in den Gasraum Diffusion von AB AB(g)

3 Funktionsrinzi Sortion von AB an einem Keimkristall Grenzflächenreaktion mit Anlagerung von AB an das Kristallgitter AB(g) A(g) + B(g), Abgabe von B in den Gasraum Diffusion von Gas B zu Bodenkörer A

4 Funktionsrinzi Reaktion muss reversibel sein Gängige Transortgase: O 2, I 2, Cl 2, HCl, CO z.b. Mond-Verfahren (CO), van-arkel-de-boer-verfahren (I2)

5 Methoden Transort durch Strömung Transort durch thermische Konvektion Transort durch Diffusion Bildquelle:

6 Wann kommt es zum Transort Die Lage des Gleichgewichts sollte nicht extrem sein lg K ~ 0 A(s) + B(g) AB (g) AB cabrt n K Kc 1 RT c RT V B B K entsricht nur K c wenn die stöchiometrische Summe der Koeffizienten auf beiden Seiten gleich ist Allgemein: aa(s) + bb(g) cc (g) + dd (g) K K RT c ( c d b)

7 Wann kommt es zum Transort Transort entlang eines Temeraturgradienten Reaktion exotherm : Transort von kalt nach warm Reaktion endotherm : Transort von warm nach kalt Begründung: Prinzi von Le Chatelier (Prinzi des kleinsten Zwangs) Temeraturveränderung bewirkt Verschiebung des GGs: exotherme Reaktion: Warm: GG mehr auf Seite der Edukte A(s) + B(g) AB (g) Kalt: GG mehr auf Seite der Produkte A(s) + B(g) AB (g) endotherme Reaktion: Warm: GG mehr auf Seite der Produkte A(s) + B(g) AB (g) Kalt: GG mehr auf Seite der Edukte A(s) + B(g) AB (g)

8 Beisiel für exotherme Transortreaktion A(s) + B(g) AB (g) ΔH < 0 Je kälter desto weiter liegt das GG auf der Seite der Produkte AB T 1 (< T 2 ) bevorzugte Bildung von AB mehr Bodenkörer A wird bei kleinerer Temeratur in die Gashase gebracht Je wärmer desto weiter liegt das GG auf Seite der Edukte A und B T 2 (> T 1 ) bevorzugte Bildung von A und B

9 Mathematischer Exkurs G H TS G T T RT ln K 1 ( T) K ( T) RT ln H TS K K ( T) H S ln K RT R 2 0 K K ( T ) H ln K RT K ( T2 ) H 1 1 ln K ( T1 ) R T2 T1 2 0

10 ln K Beisiel für exotherme Transortreaktion Mit abnehmender Temeratur nimmt die Gleichgewichtskonstante zu Abhängigkeit der Gleichgewichtskonstante von der Temeratur bei H< ln K H K1 R T2 T1 lnk 1 lnk 2 Steigung = -H/R 1/T 2 1/T 1 1/T

11 Beisiel für exotherme Transortreaktion Temeraturgradient führt zu Partialdruckdifferenz K AB A ln K H K1 R T2 T1

12 Abschätzung der Transortleistung n n A A 0,8 i T qt j s 1, Molzahldestransortierten Bodenkörers i, j stöchiometrische Faktoren der allgemeinen Transortgleichung ia( s) kb( g) jab( g) =Partialdruckdifferenz q mittlerer Damfdruck in der Transortamulle Amullenquerschnitt/cm s Länge des Diffusionsweges/cm T mittlere Temeratur/K t Transortdauer/h 2

13 Durchführung Abwiegen in der Amulle (bitte Einteilung und Menge unbedingt beachten) Hinzufügen einer Satelsitze I 2 als Transortmittel Abschmelzen der Amulle unter Vakuum (Rücksrache mit dem Assistenten) Zuerst Wasserstoff leicht aufdrehen (rot) Entzünden der Wasserstoffflamme Vorsichtig Sauerstoff aufdrehen Flamme relativ schmal halten Abschmelzen (geeignete Schutzbrille tragen) Zuerst Sauerstoff abdrehen, dann Wasserstoff Amulle im Ofen latzieren (heißeste Stelle im Bereich der zu transortierenden Substanz) Einige Substanzen sind giftig!!!!! Schutzbrille und Handschuhe nicht vergessen

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