S-8 : NiO = Ni(s) + 1/2O2(g)의 산소분압?

S-8 : Ni과 A원소는 그림 3-1에 보인 것 같은 상태도를 나타낸다.

1000K에서는 A원소는 Ni을 4at% 용해하고, Ni은 A원소를 6at%용해한다.

이 때 A원소중에 1at%용해되어 있는 Ni이 산화하여 NiO로되는 산소압을 구하시오.

단, A 원소는 Ni보다도 안정하고, 높은 산소압에서 산화되기 쉬운 것으로 가정한다.

또한, Ni의 표준생성자유에너지는 다음과 같다.

NiO = Ni(s) + 1/2O2(g)             ΔG1000° = 34900㎈

 

풀이)

NiO = Ni(s) + 1/2O2(g)         ΔG° = ΔH° - TΔS° ----(1)

ΔG° = (1) = 34900㎈ (at 1000°)

 

ΔG° = -RT lnK  -----(2)

 

(1) = (2) 이므로

34900 = -RT lnK 

ln K = 34900/(-RT)

여기서 a_NiO = 1 이다.

 

A원소에 1at%Ni가 용해한 용체중에 Ni의 활량은 다음과 같이 구할 수 있다.

 

Ni의 1차 고용체 β에서는

Ni는 라울(Raoult)의 법칙에 따른다.

용해도 곡선상에 N_Ni = 0.94에서는 a_Ni = 0.94이 된다.

 

이 상(相, Phase)은 Ni를 4% 포함하는 A의 1차 고용체 α와 평행하고 있기 때문에

N_Ni = 0.04에서는 a_Ni =0.94이다. 이 Ni는 핸리(Henry)의 법칙을 따르기 때문에 γ_Ni는 일정하기 때문에

a_Ni = γ_Ni • N_Ni 에 의해

 

1at%Ni 용체중의 Ni의 활량은 

a_Ni = 0.01 x 23.5 = 0.235

식(1)에 의해

0.235 x  P_O2^(1/2) = 2.36 x 10^-8

 = 1 x 10^-14atm