Фотохимические реакции. Радиационно-химические реакции

     СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………..……………. 4

1. РАСЧЁТНЫЕ МЕТОДЫ  ПОСТРОЕНИЯ КРИВЫХ              ЛИКВИДУСА …………………………………………………………. 5
1. Методы расчета …………………………………………………….. 5
2. Расчет кривых ликвидуса по данным температур и теплот         плавления веществ в системе «Ga – Zn»………………………..…. 9
3. Сравнительный анализ экспериментальных и рассчитанных      диаграмм………………………………………………………….….. 12
2. ФОТОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ………………………………….…13
1. Общие сведения о фотохимических реакциях……….……………13
2. Фотосинтез……………………………………………….………….21
3. Люминесценция……………………………………………….…….23
3. Радиационная химия…………….……………………………26
1. Общие сведения……………………………………………………...26
2. Три стадии радиационных процессов ……………………………27
3. Дозиметрия ионизирующих излучений…………………………..28
4. Радиационная стойкость некоторых материалов……………….. 29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ  ……………………………………………………………32

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………33 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

       Задачей курсовой работы является расчет кривых ликвидуса по данным температур и теплот плавления веществ в системе «Ga - Zn» методом Шредара – Ле-Шателье и методом Эпстейна – Хоуленда, и по полученным данным построить диаграмму состояния двухкомпонентной системы.

       Диаграммы состояния позволяют решать технологические  задачи, связанные с производством  стекла, керамики и технологии вяжущих  материалов.

       Фотохимия изучает химические процессы, идущие при воздействии на вещество света  или же сопровождающиеся свечением. Фотохимические реакции взникают под  влиянием видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. Данный раздел физической химии имеет большое прикладное значение, так как фотохимические реакции часто встречаются в окружающем нас мире. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ  ПОСТРОЕНИЯ КРИВЫХ  ЛИКВИДУСА

1. Методы расчета

     Диаграммы состояния позволяют решать технологические  задачи, связанные с производством  стекла, керамики и технологии вяжущих  материалов, например оценивать плавкость  систем, устанавливать температурные  интервалы кристаллизации, составы  эвтектик, планировать фазовый состав материала и т. д. Экспериментальные  данные для построения диаграмм состояния  получают с помощью динамического  метода кривых нагревания и охлаждения либо статистического метода (метода закалки). Поскольку в ряде случаев  экспериментальные данные по системам отсутствуют, а диаграммы состояния  не построены, прибегают к расчетным  методам.

     Относительно  простым расчетным методом можно  определить температуру ликвидуса  оксидных систем и построить их диаграммы  состояния, используя законы термодинамики. Для двухкомпонентных диаграмм состояния можно рассчитать температуры ликвидуса, а также температуру и состав эвтектики. Для многокомпонентных систем расчетным методом можно определить минимальную температуру эвтектики, но для этого предварительно вычисляются температуры ликвидуса частных двухкомпонентных систем и устанавливаются их температуры эвтектики. Расчетный метод применим только для систем, в которых между компонентами не образуются химические соединения.

     1)Расчет  кривых ликвидуса по уравнению  Шредера-Ле-Шателье. 

     В основу расчета кривых ликвидуса  двухкомпонентных систем положено уравнение  Шредера-Ле-Шателье: 

                                             

                                                     или

     T=                    (1.1)

где Т — температура  ликвидуса, К;

   — температур плавления i-го компонента, К;

   R — универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль• К);

     энтропия плавления i-го компонента, Дж/(моль-К);

   молярная  доля i-го компонента ().

     Для исследуемых компонентов (например, A и В), если известны величины  теплот плавления , уравнение Шредера - Ле-Шателье будет иметь вид 
 

или

                                                   

                                  (1.2)

где и — температуры плавления компонентов А и В, K;

     и — теплоты плавления компонентов А и В, кДж/(мольК);

   — молярная доля компонентов А и  В;

   и — температуры ликвидуса соответственно при добавлении к компоненту А компонента В и наоборот.

     По  уравнению (1.2) строятся диаграммы плавкости  двухкомпонентных систем, близкие к  диаграммам состояния, построенным  на основании экспериментальных  данных.

     2)Расчет  кривых ликвидуса по уравнению  Эпстейна - Хоуленда.

     При отсутствии значений используется допущение Эпстейна - Хоуленда, выражающее зависимость между энтропией плавления соединения и числом атомов в молекуле:

                                                                         (1.3)

     берется со знаком плюс. Подставив выражение (1.3) в формулу (1.2), получим уравнение  для расчета бинарных систем:

                                               

                                (1.4)

где и — число атомов в молекулярной формуле компонентов А и В соответственно.

     Вычислив  для заданных значений , можно рассчитать ориентировочные значения .

     3)Расчет  по методу С. А. Суворова.

       Приближенный расчет температур  ликвидуса, состава и температуры  эвтектики двухкомпонентной системы  можно выполнить, используя эмпирические  уравнения Суворова, в основе  которых лежит учет соотношений  между числом атомов и молекулярной  формуле обоих компонентов.

     Исходными данными для расчета являются температуры плавления чистых компонентов А и В, число атомов в молекулярной формуле компонентов А и В и сумма числа атомов N, равная сумме nА и .

     Достаточно  надежные данные по составу эвтектики  можно получить, используя для  расчетов следующие формулы:

1) при  и nА < (например, в системе MgO−Mg):

                                                                    (1.5)

где

2) при  и nА > (например, Ni):

                                    (1.6)

3) при nА = в системе из простых оксидов (например,MgO−CaO):

                                                    (1.7)

4) при  nА = в системе из более сложных соединений (например, Mg

                                       (1.8)

     Для ориентировочных расчетов температуры  эвтектики можно использовать уравнение

     ,

     где К — отношение молярных концентраций компонентов системы в эвтектике, т.е. К =.С большим приближением температуру плавления эвтектики можно вычислить по формуле .

     Вычислив  и подставив эти значения в уравнения (1.2), можно рассчитать значения  

     По  полученным данным для рассчитывается температура ликвидуса для различных значений . После расчета данные сводятся в таблицу и оформляются графически.[1] 

1.2 Расчет кривых ликвидуса по данным температур и теплот плавления веществ в системе «Ga – Zn»

Исходные данные:

; 

; 
 
 
 
 
 
 
 

1. Расчёт  кривых ликвидуса по уравнению Шрёдера – Ле-Шателье, данные приведены в таблице 1.1:

Таблица 1.1 – Расчётные данные

 

Диаграмма, построенная по расчётным данным, приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Диаграмма состояния системы «Ga – Zn»  

Т_эвт.=291 К

(Zn  19%, Ga  81%) 
 

     2)Расчет  кривых ликвидуса по уравнению Эпстейна — Хоуленда, данные приведены в таблице 1.2:

Таблица 1.2

 

Диаграмма, построенная по расчётным данным, приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Диаграмма состояния системы «Ga – Zn» 

Т_эвт.=266 К

(Zn 19%, Ga 81%) 

  
 

2. Сравнительный анализ экспериментальных  и рассчитаных  диаграмм

     На  рисунке 1.3 представлена диаграмма  состояния «Ga – Zn», построенная на основе обобщения данных термического анализа и  измерения электросопротивления сплавов.

Рисунок 1.3 – Диаграмма состояния «Ga – Zn»,взятая из справочника

     На  диаграмме, построенной по методу Шредера  – Ле-Шателье получили температуру плавления эвтектики равную 291 К и состав (Zn 19%, Ga 81%). На диаграмме, построенной по методу Эпстейна — Хоуленда получили температуру плавления эвтектики равную 266 К и состав (Zn 19%, Ga 81%).