الدراسة الكيميائية الحسابية لتنبؤ بإنتاج FeOمن مركبات FeS ألفا, بيتا و مركب 2FeS عند درجات حرارة األرض العميقة

Abstract

استهدفت هذه الدراسة إمكانية إنتاج أكسيد الحديد في الطبقات الأرضية العميقة، هذا عن طريق دراسات مجموعة من التفاعلات الكيميائية. التي هي تفاعلات احتراق للمواد FeS من نوع α و من نوع β و مركب FeS2، و المنتجة كل منها للغازات SO، SO2و SO3. هذا على إعتبار أن درجة الحرارة هي الفاعل الوحيد من بين المعاملات التيرموديناميكية المتغير مع العمق الأرضي، حيث تتغير درجة الحرارة بين 0 و 7000 K. إذن في الحقيقة تمت دراسة تلقائية هذه التفاعلات عن طريق تغير الطاقة الحرة، كما تمت مراقبة إمتصاص أو إنتشار الحرارة ضمنها، إضافة لمراقبة عشوائية هذه التفاعلات. حيث تحصلنا على نتائج من أهمها؛ عند ثبوت السعة الحرارية عند الضغوط الثابتة، و بالإفترض أن كل من أنتالبي و أنتيروبي التفاعل ثابتين مع تغير درجة الحرارة أو متغيريين. حيث تكون الطاقة الحرة متغيرة خطيا فقط من أجل الإمكانية الأولى، و هذا أمر منطقي. في نفس هذه الحالة دوما تكون التفاعلات تلقائية إلا من أجل؛ تلك المعتمدة على المركب FeS من نوع β و المنتجة جميع الغازات، باستثاء التفاعل المنتج لغاز و هذا بداية من للغاز SO2 بداية من العمقkm 95992.3. و المعتمد على المركب FeS2 و المنتجة لجميع الغازات. أما في حالة الإمكانية الثانية فإن هذه التفاعلات تكون غير تلقائية فقط من أجل؛ التفاعل المعتمد على المركب FeS من نوع α المنتجة للغاز SO2، و المعتمد على المركب FeS2 و المنتجة للغاز SO3. بالإضافة لتفاعل المعتمد على المركب FeS من نوع β و المنتجة لجميع الغاز، لكن ذلك يكون بين السطح الأرضي و الأعماق التالية؛ 51.91، 48.10 و 35.48 kmعلى التوالي بكل غاز منتج. أما عندما تتغير السعة الحرارية عند ثبوت الضغط بتغير درجة الحرارة، التغير في الطاقة الحرة للتفاعلات غير خطية، باستثناء التفاعل المعتمدة على المركب FeS من نوع β و المنتجة للغاز SO3. و تكون كل التفاعلات تلقائية إلا من أجل؛ الفاعل المعتمد على المركب FeS من نوع β و المنتج لجميع الغاز للغاز SO2. و التفاعل المعتمد على المركب FeS من نوع α المنتجة للغازين SO و SO3، و ذلك قبل العمقين 11376.4 و km936.16.

This study aimed to investigate the possibility of iron oxide production in the deep layers of the Earth, through studying a group of chemical reactions. These are combustion reactions of α- and β-type FeS and the FeS2 compound, each of which produces the gases SO, SO2, and SO3. This is based on the assumption that temperature is the only variable among the thermodynamic parameters that varies with the Earth's depth, as the temperature varies between 0 and 7000 K. Therefore, the spontaneity of these reactions was studied through the change in free energy, and the absorption or diffusion of heat within them was monitored, in addition to monitoring the randomness of these reactions. We obtained results, the most important of which are: when the heat capacity is constant at constant pressures, and assuming that both the enthalpy and entropy of the reaction are constant with temperature changes or are variable, the free energy varies linearly only for the first possibility, which is logical. In the same case, the reactions are always spontaneous except for; Those based on the β-type FeS compound that produce all gases, except for the gas-producing reaction that starts with SO2 gas, starting at a depth of 95992.3 km. and the FeS2-dependent reaction that produces all gases. In the second case, these reactions are non-spontaneous only for; the α-type FeS-dependent reaction that produces SO2, and the β-type FeS-dependent reaction that produces SO3. In addition, the β-type FeS-dependent reaction that produces all gases, but this occurs between the Earth's surface and the following depths: 51.91, 48.10, and 35.48 km, respectively, for each gas producer. When the heat capacity changes at constant pressure with temperature, the change in free energy for the reactions is non-linear, except for the β-type FeS-dependent reaction that produces SO3. All reactions are spontaneous except for; The β-type FeS-dependent reaction produces all the gas, SO2, and the α-type FeS-dependent reaction produces SO3 and SO4, both before depths of 11376.4 and 936.16 km.