論文中の活量に関する記述を解説してほしいです。

質問

読んでいる論文中に次の記述があります。AlNをCO－N2混合ガス中で酸化させてγ－AlONを生成させることをやっているものです。活量に関する記述ができています。活量とはある物質の酸化のされやすさ（活性度？）みたいなものかなと理解しているのですが、よくわかっておりません。以下の質問に関してわかる範囲でご解説いただきたいと思います。多分、専門の人が読めば何をやりたいのかはわかるのだと思いますが、私には意図がわからず内容がつかめないです。

Fig.1とは酸化アルミ、AlN,AlONの相図です。"Fig.1 presents the thermodynamically stable region of γ-AlON in the chemical potential diagram of the Al-O-N-C system under the condition of carbon activity, a_C = 1, and total activity of gas phase, P_CO/P_N2 = 1, where a_i and P_i are the activities of component i with respect to pure graphite and 1 bar, respectively, as standard stetes."

１．炭素の活量が1になるようにすると書いてありますが、これはなんのためにこのような条件を課すのでしょうか。
２．同様にP_CO/P_N2 = 1の条件も何のためのものでしょうか。
３．「純粋な炭素に対して」という記述がありますが、なぜ、純粋な炭素がここで出てくるのでしょうか。

回答No.2

jamf0421 · ベストアンサー

意訳すれば、”Fig.1は、Carbonの活量が１、（"気相の全活量”の部分は意味不明でした。）、COとN2の活量の比が１、の条件でのAl-O-N-C系の化学ポテンシャル図の中で、γ-AlONが熱力学的に安定な領域を示す。ここでa_iは純グラファイト、P_iは1気圧を基準状態とする成分iの活量である。”
ご質問１についてですが、Cの化学ポテンシャルが、モル分率をX_cとして、μ=μ°（T,P)+RTlnX_cとかけるなら理想系ですが、そうでないときは活量a_cを使いますね。
いま活量について炭素の形態の一つである（純）グラファイトを基準にする、と言っているのですから、その活量が１になれば、系にあるCは純グラファイトの標準化学ポテンシャルに一致している状態です。ご質問３とも関係しますが、化学ポテンシャルの基準の明確化のために必要と思います。
P_co/P_n2=1についてですが、（ガスについてP_iで活量を書くのを知りませんでしたが）これは単に双方の活量の比が１、つまり、もし理想系なら双方同じ圧力を指定しているだけだと思います。（前後の関係が不明で、もしかして他に意味があるかも知れませんが。）

お礼

ありがとうございます。活量とは理想状態からのずれをあらわすというのをWebで見つけました。何のことかよくわかりませんでしたが、アドバイスのおかげでもやが晴れました。

回答No.1

101325

私は専門の人ではありませんので、あくまで参考意見なのですけど、「何をやりたいのか」ではなく、「こういうことが過去の研究からわかっている」という意図の文ではないかと思います。

１．a_C = 1 --> 純粋なグラファイトの共存下で
２．P_CO/P_N2 = 1 --> 混合ガスの組成が１：１のとき
３．COが還元されてグラファイトができるから

> 活量とはある物質の酸化のされやすさ（活性度？）みたいなものかなと
ちがいます。ここでは上で書いたように読み替えたらどうでしょうか。

また「なんのためか？」には、こだわらない方がいいと思いますよ。あえていえば、実験条件を整えやすい condition だからでしょうか。
すなおに「これこれの条件下では chemical potential diagram は図１のようになる」と読めばいいんじゃないですか？

お礼

ありがとうございます。だいぶ勘違いしていたようです。条件を設定したのではなく、その条件ではこうなるというふうに読めばよかったのですね。