MALT for Windowsは販売終了し、アップグレードしたバージョンを販売開始しました。 MALT for Windows has been discontinued. Upgraded versions are now available. |
2003年より販売しておりましたMALTグループ開発によるMALT for Windowsは、さまざまな研究分野、産業分野でご利用いただいてきましたが、 この度大幅なアップグレード版(Omega)と改訂普及版(Basic)の2版をリリースいたしました。 MALT Omegaは従来より収録化合物が飛躍的に増え、さらに水溶液種も含んでいます。--->収録化合物リスト(7890種) MALT Basicは従来と同じ化合物(上記化合物リストのNewを除く:4930種)ですが、一部データの改訂がなされています。--->更新化合物のリスト どちらのバージョンもヘルプ(オンラインヘルプとローカルヘルプ)が充実していて、一貫して読むこともオンデマンドで読むことも出来るhtml形式です。 化学ポテンシャル図作成プログラム(CHD)、多元系平衡計算プログラム(gem)はOmegaにもBasicにも共通で含まれており、水溶液にも対応しています。 たとえば、Omega版ではプールべ線図をCHDにより描くことができます。CHDの作図例 また、Omega版ではgemにより気体、水溶液、凝縮相を含む系の平衡計算を行うことが出来ます。gemの計算例
MALT for Windows had been sold to many researchers and engineers in a variety of fields since 2003, now greatly upgraded version (Omega)
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Chemical thermodynamic data Enthalpy change Gibbs energy change for formation Entropy at 298.15 K Heat capacities Enthalpy change for phase transition ------------------------ 化学熱力学データの収録 エンタルピー変化 生成ギブズエネルギー変化 298.15度のエントロピー 比熱 相転移におけるエンタルピー変化 |
MALT の目的は
この目的を実現するために次のことができます。 MALTデータベースは多くの化合物、化学種のデータを格納しています。それでも、詳細な解析には十分とはいえません。このため、ユーザーがMALTデータベースに格納されているデータの信頼性、集積度を調べ、他の入手可能なデータと比較し、最後に当該化合物におけるベストな組み合わせを得ることが必要とされます。 この目的には、複数の化合物の熱力学関数の間での整合性を検討する良いツールが必要となります。この意味からしても、当該化合物の関与する平衡を吟味するために、先進的なソフトを利用することが推奨されます。、 これは最も基本的な熱力学解析の一つです。非常に単純な操作ですが、材料科学、化学プロセス解析など多くの分野で極めて重要な操作となっています。 化合物の熱力学表は標準的な交換関数(熱容量、エントロピー、相対エンタルピー、ギブズエネルギー関数、生成エンタルピー変化、生成ギブズエネルギー変化を温度毎に表示します。 化学反応に伴う熱力学量変化を同じく温度毎に表示します。 gem あるいは CHD の計算結果を、抽出された化学反応式に対して詳細に再検討することによって、物理化学的観点より更に明瞭となります。 特に、酸化還元反応あるいは酸・塩基関係に関連した特性を化学反応の奥に認めることができます。このことによって、生起した現象あるいは観測された事実と物理化学的特徴との相関を導くこともできます。 MALTアプリケーションソフトの一つ、多元系化学平衡計算プログラムgemはギブズエネルギー最小化法に基礎をおいている。 温度、圧力、反応物の初期量を指定する、対応する平衡時の各化学種の量並びに化学ポテンシャル値が与えられる。この手法はとりわけ複数の化学反応が同時進行するような多元系では便利である。 圧力一定下でのギブズエネルギー最小化あるいは体積一定下でのヘルムホルツエネルギー最小化を一連の計算として行うことができる。 特に後者では、一定の化学ポテンシャル値で特徴付けられる条件下での系についての計算を行うことができる。例えば、空気中での平衡は、多くの工業的なプロセスで重要である。 酸素ポテンシャルの関数として与えられる平衡はまた、高温形燃料電池で重要である。 一連の計算では、反応物のモル数を前回の計算結果から決めることもできる。ガス流通下の反応で、ガス中に反応性の高い不純物を含んでいた場合の反応の時間変化なども計算することができる。 長い円筒形の反応器では、円筒内の物質の変化を、ある地点でその点での物質と反応し平衡に達したガスが、次の地点まで輸送されてその点での物質と反応し次の平衡に達するという仮定をおいて評価することができる。 材料科学や化学プロセスの現実的な状況に関する熱力学的解析には強力なツールとなっている。特定した条件下で唯一の回答を与えるので、結果は非常に理解しやすく他の考察に容易に適用できる。 従って、熱力学的考察にはソフトgem を使いこなすことができるのが重要となる。前述したように、このソフトから出力される膨大な結果から重要な化学反応式を抽出することも重要であろう。 該当する材料や化学プロセスで生起している現象を物理化学的に理解するのに役立つであろう。
(4) 化学ポテンシャル図構築による解析 詳細は「化学ポテンシャル図とは何か?」を参照してください。 化学ポテンシャル図はギブズ相律によって構築される。温度・圧力一定下での3元系では、三相共存状態は自由度はゼロとなるため、すべての元素ポテンシャルが一意的に決まり、その結果すべての化合物の化学ポテンシャルも一意的に決まる。 この状態が化学ポテンシャル図の一点に対応する。この平衡点から3本の2相共存線がでている。このような幾何学的特徴を2座標変数で示される化学ポテンシャル図上にプロットすると化学ポテンシャル図を構成することができる。 通常、これらの座標変数は環境がコントロールする性質(温度、圧力、log p(O2), log p(CO2)など)から選ばれる。ただし、更に一般的な変数を選ぶこともできる。これがいわゆる一般化された化学ポテンシャル図である。CHDは一般化された化学ポテンシャル図を多角形アルゴリズムを用いて構築する強力なツールです。更に、プロファイル図を構築することもでき、化学ポテンシャルで定められた線上に沿った気相化学種の分圧あるいは水溶液化学種の活量をプロットできます。 プールベ線図は最近のヴァージョンアップ作業と新たに用意されました。プールベ線図を描くためには、いくつかの特別な取り扱いをする必要あるので、CHDでは既定値の設定を広い範囲で行いました。 例えば、水溶液化学種の熱力学データの入手は298.15Kが最も充実しているので、初期温度設定は常に298.15Kとした。H2O(l)の活量は1に固定し、座標の変数は pH と E/V を既定値にした。 O-H-X-M 系のような多元系では、元素Mが元素XよりもNBS順で大きな値であれば、元素Mをターゲット元素として選定している。 <O,H,S,Fe><O,H,P,Fe>系では元素Feがターゲットに選ばれ、<O,H,Fe,Ti><O,H,Fe,Na>系では元素Feはターゲットとして選ばれない。
MALT関連ソフトであるgem と CHD でも同じMALT ダイレクト 機能を用いて、必要なデータをMALTシステムから受け取っています。 The major objectives of MALT thermodynamic database are
For those purposes, the followings can be made:
(1) Preparation of thermodyanmic data for the compound system The MALT database contains many compounds or species. Even so, it is not sufficient for the detailed thermodynamic analyses.This makes it necessary for users to check the validity and coverage of the data stored in the MALT database, to compare with other available data and finally to obtain a best combination of compound data. For such a purpose, it is also required to have a good facility of checking the consistency among the thermodynamic data of several different compounds. In view this, it is highly recommended to mae use of advanced software in order to examine the equilibira associated with targeted compounds. (2) Analysis based on one chemical reaction This is one of the fundamental thermodynamic analyses. This is quite simple but most important in many fields such as materials science or chemical process analyses. The thermodynamic table provides the normal high temperature properties such as heat capacity, entropy, relative enthalpy, Gibbs energy function, the enthalpy change for formation and the Gibbs energy change for formaion at selected temperatures.The thermodynamic properties change for chemical reaction can be also tabulated at selected temperatures. When results of gem or CHD are reconsidered by analyzing in more details on the extracted chemical reaction, it becomes more clear from the physicochemical point of view. In particular, the redox nature or the acid-base relation can be seen behind the chemical reaction, leading to correlation between what happened and are obserbed and what are known from the physicochemical nature. (3) Analysis based on the Gibbs energy minimization method
When temperature, pressure and the initial amount of chemical reactions are given, the corresponding equilibrium amount and associated chemical potential are given for respective species involved in equilibrium. This is parrticularly convenience for the multicomponent system in which several chemical reactions can proceed simultanesouly. The Gibbs energy minimization under the constant pressure or the Helmholtz energy minimization under the fixed volume can be made in a series. The latter makes it possible to make calculations for the system under the selected conditions characterized by the constant chemical potentials. For example, equilibria in air are quite important in many industrial processes. The equilibria as a function of oxygen potential are also important in high temperature fuel cells. In a series of calculations, the amounts of reactants can be determined from the reaction products in the previous calculation. This makes it possible to calculation the time dependent change in composition of those materials which are exposed under a flow of gases containing some reactive impurities. In a long reaction tube, the changes in substances in the tube can be evaluated by the condition that the gases are in equilibrium with the substance in a point and then equilibriated gases flows to the next point to react with substance at the point. This is the strong tool in the themodyanmic analyses for the practical situations of materials science or chemical processes. Since the unique solution can be given for the specified conditions, results are quite understandable and are easily applied for other further considerations. It is therefore crucial to be familiar with handling gem software in the thermodynamic considerations. As described above, it is also essential to extract the most important chemical reaction out of a huge amount of results produced by this software. This makes it useful for users to understand the phenomena occuring on materials or chemical processes from the physicochemical reasons.
(4) Analysis based on the Chemcial potential diagram See What is Chemical Potential Diagram? for further details. The chemical potential diagram is constructed on the basis of the Gibbs phase rule. In the ternary system at fixed temperature and pressure, three phase coexistence gives no freedom so that the chemical potentials of all elements are uniquely fixed and as a result, the chemical potential of other species/compound can be quique determined.This state corresponds to the point in the chemical potential space. From this equilibrium point, three lines are extended; those are the two-phase coexistence equilibrium. Those geometric feature can be plotted to construct the chemical potential diagram having two axis values. Usually, those axis values are selected among the environmentally controllable properties such as temperature, log p(O2), log p(CO2) etc. Even so, more general variables can be adopted as the variables. This is so called generalized chemical potential diagram. CHD is a strong tool of constructing the generalized chemcial potential diagrams using the powerful polyhedron algorithm. This makes it possible to construct the high temperature stability diagrams as well as the Pourbaix diagrams by the same software. In addition, the profile diagram is also constructed to show the variation of the partial pressure of the gaseous species or of the logarithmic activities of the aquoues species along the fixed line in the diagram. The Pourbaix diagram is newly prepared in the recent verion up procedure. Since the special treatments are needed to construct the Pourbaix diagram, the default setting are widely adopted when CHD is run for the chemical system which contains aqueous species. For example, tempearrture is fixed at 298.15 K since the availability of aqueous data is best at 298.15 K. The fixation of H2O(l) at activity of unity is adopted together with the adoption of pH and E/V as axes.In the multicomponent O-H-X-M system, the element of M is selected as target element according to the order of NBS table, when the NBS order of M is higher than that of X. In the <O,H,S,Fe> or <O,H,P,Fe> system, the element Fe is selected as target, while in the <O,H,Fe,Ti> or <O,H,Fe,Na> system, the element Fe will not selected as target.
(5) MALT Direct - User's Program MALT suggests users to write their own programs and to make their own analyses on their problems. For this purpose, several sample programs written in Delphi are prepared to show how user programs can be written to utilize the MALT supplied procedures for handling thermodynamic data. In order to transfer the thermodynamic data in the MALT to the User's propgrams, the special function of "MALT Direct" is prepared. In the MALT related software, gem and CHD make use of the same MALT Direct function to recieve the data from the MALT Data management System. |