Chimia Fizică

. Introducere

Chimia fizică este o ramură a chimiei alături de cea: organică, anorganică, macromoleculară şi analitică. Chimia fizică are rolul de generalizare şi ordonare a cunoştinţelor accumulate calitativ în chimiile preparative. Chimia fizică aplică legile fizicii la studiul sistemelor şi fenomenelor fizico-chimice. Pentru descrierea sistemelor şi fenomenelor fizico-chimice, chimia fizică utilizează modele matematice. Modelele se exprima sub forma unor ecuaţii multiparametrice. Orice model se aplică limitat doar în condiţiile respectării ipotezei. Orice extrapolare care depaşeşte condiţiile ipotezei conduce la rezultate false.

Cromul se utilizează la prepararea aliajelor (fonte şi oţeluri 12% Cr) inoxidabile, antiacide, termostabile, refractare, dure utilizate la confecţionarea sculelor pentru taiere rapidă, pentru construirea corpurilor submarinelor. [1]

Cr2O3 (trioxidul de crom) se obţine prin sinteză, prin descompunerea unor cromaţi sau dicromaţi ca: K2Cr2O7, Hg2CrO4, prin descompunerea Cr(OH)3 sau prin descompunerea Cr(NO3)3 ori prin reducerea dicromaţilor alcani cu C sau S. Se prezintă sub forma unor cristale hexagonale verzi, greu solubile în apă, greu fuzibile. Prezintă caracter amfoter. [2]

Prin topirea Cr2O3 cu hidroxizi alcani rezultă cromaţi. Cromaţii metalelor divalente au structura spinelică. [2]

Oxidul de crom III se utilizează ca pigment în pictură, la colorarea sticlei, la coorarea porţelanului, la fabricarea rubinelor artificiale. Sub formă de pulbere se utilizează în componente abrazive, catalizator la sinteza NH3, catalizator la obţinerea aldehidelor prin oxidarea hidrocarburilor sau alcoolilor. [2]

2. Date necesare studiului termodinamic

Reacţia studiată este următoarea:

Cr2O3(S)+ 3C(α)  2Cr(S)+ 3CO(g)

Tratarea termodinamică asupra procesului de reducere a oxidului de crom se realizează cu ajutorul anumitor calcule, pentru care ne sunt necesare următoarele date din Tabelul 1.

Tabel nr. 1 Principalele date termodinamice [3]

Substanţa

ΔHºf,298

ΔSº298 Cpº=f(T)

cal/mol•K

kcal/mol cal/mol•K a b103 c10-5

Cr(S) 0 5,68 5,84 2,36 -0,88

C(α) 0 12,37 5,31 2,94 -

Cr2O3(S) -273 19,78 28,53 2,20 -3,74

CO(S) -26,41 47,18 6,79 0,11 -0,11

Unde:

ΔHºf,298 - entalpia standard de formare a unui mol de substanţă;

ΔSº298 - entropia standard de formare a unui mol de substanţă;

Cpº - capacitatea caloriă molară la presiune p=1 [atm] şi la temperatura T=298 [K];

a, b, c – constante;

3. Transformarea temperaturilor de tranziţie de fază (de topire, de fierbere) ale substanţelor principale din procesul studiat in toate scările termodinamice

În cele ce urmează vă voi prezenta transformarea temperaturilor de tranziţie ale substanţelor principale în toate scările termodinamice abordate, şi anume: Kelvin, Farenheit, Reamur, Rankin.

Cromul

Temperatura de fierbere a Cr: 2480ºC

1ºC 1K

T(K)= t(ºC)+ 273,15

2480ºC+ 273,15= 2753,15[K]

1ºC→ ºRe

t(ºRe) = t(ºC)+ 0ºRe

(2480)= 1984[ºRe]

1ºC→ ºF

t(ºF)= t(ºC)+ 32

(2480)+ 32= 4496[ºF]

1ºC ºR

t(ºR)= t(ºC)+ 491,67

(2480)+ 491,67= 4955,67[ºR]

Temperatura de topire a Cr: 1930ºC

1ºC 1K

T(K)= t(ºC)+ 273,15

1930ºC+ 273,15= 2203,15[K]

1ºC→ ºRe

t(ºRe) = t(ºC)+ 0ºRe

(1930)= 1544[ºRe]

1ºC→ ºF

t(ºF)= t(ºC)+ 32

(1930)+ 32= 3506[ºF]

1ºC ºR

t(ºR)= t(ºC)+ 491,67

(1930)+ 491,67= 3965,67[ºR]

Oxidul de crom

Temperatura de fierbere a Cr2O3: 4000ºC

1ºC 1K

T(K)= t(ºC)+ 273,15

4000ºC+ 273,15= 4273,15[K]