Как взаимодействуют атомы H и Tb

На этой странице представлены результаты термодинамического расчёта взаимодействия 10 моль атомов H и 10 моль атомов Tb 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 H + 10 Tb298–3000 K10 Tb_-a;-b + 5 H2 (gas)

Расчёт произведён с помощью химического калькулятора равновесного фазового состава.

Описание взаимодействий Tb и H*

Анализ равновесного состава системы тербия и водорода в газовой фазе указывает на термодинамическую склонность системы к выделению молекулярного водорода при одновременном сохранении металлической фазы тербия. Отсутствие в результатах устойчивых гидридов в широком температурном интервале от 298 до 3000 К свидетельствует о том, что энергия связи в молекуле H2 и высокая энтропия газовой фазы перевешивают энтальпийный выигрыш от образования химических связей Tb-H. С точки зрения физической химии такое поведение объясняется тем, что при давлении в 1 атм химический потенциал молекулярного водорода оказывается ниже, чем потенциал гидридных фаз, что делает процесс диссоциации или отсутствие синтеза соединений энергетически выгодным.

Особое значение здесь имеет температурный фактор: с ростом температуры вклад энтропийного члена в свободную энергию Гиббса возрастает, что еще сильнее смещает равновесие в сторону газообразных продуктов. Несмотря на общее химическое сродство лантаноидов к водороду, данные расчеты подчеркивают ограниченную стабильность соответствующих соединений в указанных условиях. Подобные исследования имеют прикладное значение при разработке методов очистки редкоземельных металлов от примесей или при анализе деградации водородсохраняющих материалов. С кинетической точки зрения переход из газообразного состояния атомов в структурированную твердую фазу гидрида может быть затруднен из-за необходимости преодоления высокого активационного барьера нуклеации, что в сочетании с термодинамическими данными делает образование устойчивых соединений маловероятным.



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