В системе Cu – H2O присутствуют Cu, Cu2+, Cu2O, CuO и Cu2O3.

Реакции окисления меди до оксидов приведены ниже:

(1) Cu0 + 0,5O2 = CuO = - 129 365 Дж/моль

(2) 2Cu0 + 0,5O2 = Cu2O = - 150 548 Дж/моль

(3) 2Cu0 + 1,5O2 = Cu2O3 = ?

Для (3) реакции:

= 100 Дж/моль·К для Cu2O3

= 33,149 Дж/моль·К для Cu

= 205,036 Дж/моль·К для O2

= - 355 000 Дж/моль·К

Отсюда по уравнению находим = - 273 392 Дж/моль

(4) Cu2O + 0,5O2 = 2CuO = ?

(5) 2CuO + 0,5O2 = Cu2O3 = ?

Для (4) и (5) реакций по закону Гесса находим:

= 2· - = - 106 182 Дж/моль

= - 2· = - 14 662 Дж/моль

Для некоторого процесса энергию Гиббса можно рассчитать как:

(2.1)

Здесь - это минимальное значение давления кислорода в газовой фазе, при котором в среде начнется окисление. Соответственно, чем меньше , тем легче окисление Me.

Исходя из уравнения (2.1) найдем значения для реакций (1), (3) и (4):

= 4,57·10-46 атм.

= 1,18·10-38 атм.

= 7,28·10-6 атм.

В системе может протекать выделение кислорода:

(6) O2 + 4ē + 4H+ = 2H2O = - 470 461 Дж/моль

Фазовые переходы Cu в данной системе описываются следующими уравнениями:

(I) Cu2+ + 2ē = Cu0 φ = 0,337 B = - 65 031 Дж/моль

(II) Cu2O + 2H+ + 2ē = 2Cu0 + H2O φ = ? = - 84 682 Дж/моль

(III) 2Cu2+ + H2O + 2ē = Cu2O + 2H+ φ = ?

(IV) 2CuO + 2H+ + 2ē = Cu2O + H2O φ = ?

(V) CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O φ = ?

(VI) Cu2O3 + 6H+ + 2ē = 3H2O + 2Cu2+ φ = ?

(VII) Cu2O3 + 2H+ + 2ē = 2CuO + H2O φ = ?

По закону Гесса для реакций (III) – (VII):

= 2· - = - 45 380 Дж/моль

= + 0,5· - 2· = -127 049 Дж/моль

= 0,5· - - = - 40 835 Дж/моль

= 1,5· - 2· - = - 302 238 Дж/моль