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chemistryli

金虫 (小有名气)

[求助] 求石墨的饱和蒸汽压与温度的关系

请问石墨的饱和蒸汽压与温度关系的具体公式是什么?谢谢

[ Last edited by sddtc888 on 2013-11-11 at 14:25 ]
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sddtc888

至尊木虫 (著名写手)

Hψ=Eψ S=klnΩ dS≥δQ/T

要求石墨(固态)的饱和蒸汽压与温度的关系,也就是说存在以下相变:

C (石墨, s) == C (g)

这是升华现象(即从固态直接变成气态),那么根据热力学平衡理论
求石墨的饱和蒸汽压与温度的关系
所以
求石墨的饱和蒸汽压与温度的关系-1

其中求石墨的饱和蒸汽压与温度的关系-2是饱和蒸汽压,求石墨的饱和蒸汽压与温度的关系-3是标准压力,求石墨的饱和蒸汽压与温度的关系-4,R = 8.314 J/K•mol

然后查化学手册,得 ΔH (石墨) = 0,S (石墨) = 5.74 J/K•mol,ΔH (C, g) = 716.68 kJ/mol,S (C, g) = 158.1 J/K•mol
所以 ΔHm = 716.68 kJ/mol = 716680 J/mol,ΔSm = 152.36 J/K•mol

将上述数据代入式子里,得:
求石墨的饱和蒸汽压与温度的关系-5,其中求石墨的饱和蒸汽压与温度的关系-6


不过这里有一个问题,理论上说,将石墨不断地加热,当温度很高的时候,其肯定会气化变成气态下的“碳气体”,且气体肯定是单原子分子气体,但问题来了,比如在常温下,石墨是以固态形式存在,石墨的结构是层状的,由许多单层的石墨烯堆积而成,而每层石墨烯相当于是一个以碳六元环为基础的,不断重复的“高分子”平面材料,碳与碳之间是通过碳-碳化学键结合在一起的,如果存在石墨的饱和蒸汽压,即满足石墨和“碳气体”之间存在一个气-固平衡,平衡是动态的,即石墨中碳原子会进入气相“碳气体”,气相中的碳会进入石墨中变成石墨层状结构中的一个碳,但从微观结构上看,石墨里碳与碳之间是通过碳-碳化学键结合在一起,会发生“石墨里的一个碳原子断了与周围碳原子形成的化学键,然后跑入气相中;同时,气相中的碳进入石墨内,与它周围的碳成键,变成石墨里的一个碳”这一过程吗???这是需要好好考虑的问题,如果这一过程不存在,则石墨这种固体材料没有饱和蒸汽压这一物理性质,如果这一过程存在,则饱和蒸汽压满足上面的公式!

个人觉得应该不存在这种过程,即石墨没有饱和蒸汽压这种性质。因为在一般相变过程中,都是分子间相互作用力(范德华力)或者氢键(比如水中)这种弱相互作用发生变化或者断裂,而化学键这种相互作用太强了!

数据来源:《兰氏化学手册 第二版(原书第15版) 中文版》

[ Last edited by sddtc888 on 2013-11-14 at 16:18 ]
I can safely said that nobody understands the quantum theory. —— R. P. Feynman
2楼2013-11-14 15:44:51
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