Как взаимодействуют атомы As и Bi

На этой странице представлены результаты термодинамического расчёта взаимодействия 10 моль атомов As и 10 моль атомов Bi в газовой фазе, с учётом следующих допущений:

  • Приведён равновесный состав системы в указанном интервале температур при давлении 1 атм.
  • Каждое вещество рассматривается как индивидуальная фаза.
  • Фаза каждого конкретного газа-продукта не образует газовых растворов с другими фазами.
10 As + 10 Bi298–877 K10 As_-a,metal + 10 Bi

10 As + 10 Bi877–1910 K10 Bi + 2.5 As4 (gas)

10 As + 10 Bi1910–1920 K2.5 As4 (gas) + 10 Bi (gas)

10 As + 10 Bi1920–3000 K5 As2 (gas) + 10 Bi (gas)

Расчёт произведён с помощью химического калькулятора равновесного фазового состава.

Описание взаимодействий Bi и As*

Анализ термодинамического равновесия системы мышьяк-висмут демонстрирует отсутствие склонности данных элементов к образованию устойчивых бинарных соединений в исследуемом диапазоне температур. В низкотемпературной области наблюдается сосуществование чистых фаз, что свидетельствует о крайне низком химическом сродстве между этими представителями пятой группы периодической системы. Отсутствие интерметаллидов может быть обусловлено значительным различием в атомных радиусах и особенностями электронной конфигурации, что делает формирование общих кристаллических решеток энергетически невыгодным.

При повышении температуры до 877 К система переходит в гетерогенное состояние, где мышьяк переходит в газовую фазу в виде тетрамера As4. Это обусловлено высокой летучестью мышьяка по сравнению с висмутом, который остается в конденсированном состоянии благодаря более высокой температуре кипения и значительной атомной массе. Полный переход системы в газовую фазу происходит при 1910 К, что знаменует испарение висмута.

Особый интерес представляет область выше 1920 К, где наблюдается диссоциация молекул As4 на более простые частицы As2. Данный процесс продиктован ростом энтропийного вклада в свободную энергию Гиббса: при экстремально высоких температурах увеличение числа частиц в системе становится доминирующим фактором, способствующим распаду сложных молекул. Подобные расчеты имеют существенное значение для разработки процессов высокотемпературного разделения полуметаллов методом вакуумной дистилляции и анализа чистоты материалов в полупроводниковой промышленности, где важно понимать границы фазовой стабильности компонентов.



* Из-за большого количества расчетных данных, анализ расчетов осуществлялся нейросетью. В выводах могут присутствовать ошибки. Если вы обнаружили спорные моменты, напишите нам.