Gerçek Gaz Sistemlerinde Denge Sabitleri

İdeal gaz davranışı göstermeyen herhangi bir reaktif için;
G - Go = nRT lnf
yazılabilir. Daha önce ideal gaz davranışı gösteren reaktifler için kullandığımız eşitlikleri elde ederken hareket ettiğimiz gibi davranarak*
DGo = - RT ln (fCc)(fDd)(fAa)(fBb)Denge
eşitliğini elde edebiliriz. Böylece denge sabiti fugasite terimlerine bağlı olarak ifade edilmiş olur. Ayrıca
KTermal = (fCc)(fDd)(fAa)(fBb)Denge

Herhangi bir gazın fugasitesi, g; gazın aktiflik katsayısı olmak üzere, f =gP ile ilişkili olarak yazılabileceğinden

KTermal = (gCPC)c(gDPD)d(gAPA)a(gBPB)bDenge
veya
Kg = (gC)c(gD)d(gA)a(gB)bKP

Eğer Kg aktiflik katsayılarına bağlı kısmı gösterecek olursa son eşitliği;

KTermal = KgKP

şeklinde yazabiliriz.

İdeal gazlar için aktiflik katsayısının değeri 1 olduğundan KTermal = KP olur. Aktiflik katsayıları sistemin basıncıyla değiştiği unutulmamalıdır.

Denge sabitinin ideallikten sapmasına ilişkin bir örnek;

1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) NH3(g)

olayı için verilebilir. Bu reaksiyon genellikle 450 oC civarında ve yüksek basınçlarda gerçekleştirilir. Gaz karışımının analizi ile denge durumunda herbir türün mol kesri saptanabilir. Bu şekilde saptanmış veriler aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

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

Kg için herhangi bir bileşen için aktiflik katsayılarının nasıl elde edildiği Tablo 2 de 450 oC ve 1000 atm. için gösterilmiştir. KTermal, KP ve Kg sabitlerinden üretilmiştir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tablo 1 : 450 oC de 1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) NH3(g) reaksiyonu için denge sabitleri


Denge Mol Kesri
Denge Kısmi basıncı, atm.
P, atm NH3 N2 H2   NH3 N2 H2   KP Kg KTermal=KPKg

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tablo 2 : 450 oC de ve 1000 atm. de 1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) NH3(g) reaksiyonu için Kg hesabı


PC, atm. TC, K PR TR g
(grafikten)

NH3 111.5 405.6 8.97 1.78 0.85
N2 33.5 126.1 29.8 5.73 1.62
H2 12.8 33.3 78.1 21.7 1.47

Kg = gNH3gN21/2gH23/2 = 0.37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


E l e k t r o n i k    K a y n a k l a r