Fe－O2 体系的逸度—温度图解

氧逸度是地球化学研究中的一个重要参数，它反映了环境的氧化还原程度，它对于元素的赋存形式和元素的迁移运动都是重要的影响因素之一。铁在不同的氧化还原环境中以不同的矿物相稳定存在，利用含铁矿物相的共生组合确定氧化还原特征，在内生作用中尤其重要。另外含铁矿物相的共生组合在实验地球化学中是常用的氧逸度缓冲剂。

本例计算在不同温度下 Fe－FeO，Fe－Fe3O4，FeO－Fe3O4 和 Fe3O4－Fe2O3等共生组合稳定平衡的氧逸度条件。这些含铁矿物共生组合的反应方程如下：

2Fe＋O2 2FeO （3.36）

3Fe＋2O2 Fe3O4 （3.37）

6FeO＋O2 2Fe3O4 （3.38）

4Fe3O4+O2 6Fe2O3 （3.39）

若含铁矿物都被认为是组成不变的纯相，而氧气是总压为 1bar 气相中的一个组分，那么在不同温度下式（3.36）—（3.39）反应的标准反应自由能分别为，

0

r,T

= 2（△G⁰

） FeO − RT1nfO2

0

r,T

= （△G⁰

） Fe3O4

• RT1n（fO2 ）

0

r,T

△G⁰

= 2（△G⁰

= 6（△G⁰

） Fe3O4

）

− 6（△G ⁰

− 4（△G ⁰

） FeO − RT1nfO2

） − RT1nf

r,T

f,T

Fe2O3

f,T

Fe3O4 O2

当上述反应达到平衡，侧∆G ⁰ = 0，因而式（3.36）—（3.39）反

应的平衡氧逸度分别为：

- 2(∆G ⁰ )

logf = f ,T

（3.40）

O2 2.303RT

(∆G ⁰ )

logfO2 =

f ,T Fe3O4

2.303RT

（3.41）

2(∆G ⁰ ) − 6(∆G ⁰ )

logfO2 =

f ,T Fe3O4 f,T FeO

2.303RT

（3.42）

6(∆G ⁰ ) − 4(∆G ⁰ )

logfO2 =

f ,T Fe2O3 f ,T Fe3O4

2.303RT

（3.43）

为计算简便，我们仍在手册上查得 FeO、Fe3O4、Fe2O3 等含铁矿物相在不同温度下的标准生成自由能（表 3.3），分别代入式（3.40）—（3.43）计算得到不同共生组合的平衡氧逸度值（表 3.3）。由温度和氧逸度值绘制图解（图3.6）。由图中可见 Fe-FeO 共生组合在高温下才能稳定存在，低温下它是不稳定的。