Tellurium Oxides: Thermodynamics and Phase Relations in the Te–O System

Abstract The Te–O phase diagram and the TeO 2 thermodynamic properties are of interest for many industrial fields: nuclear applications, steel making industry and chalcogenide glass processes. Both, the thermodynamic properties and phase diagram of this relevant binary system were reviewed and assessed using the Calphad method. From this assessment, the standard Gibbs free energy and corresponding heat capacity of the binary oxides are calculated as: $$\begin{gathered} \Delta_{{\text{f}}} {\text{G}}_{{{\text{TeO}}_{2} }}^{ \circ } \left( {{\text{KJ}} \cdot {\text{mol}}^{ - 1} } \right) = - 109.646 + 0.1034 \cdot T - 0.0064 \cdot T \cdot \ln (T) \hfill \\ {\text{C}}_{{{\text{p}}_{{{\text{TeO}}_{2} }} }} \left( {{\text{J}} \cdot {\text{K}} \cdot {\text{mol}}^{ - 1} } \right) = 19.59 + 0.0101 \cdot {\text{T}} - 1.6 \cdot 10 ^{- 6}.T^{2} - 186517 \cdot T^{ - 2} \hfill \\ \end{gathered}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>Δ</mml:mi> <mml:mtext>f</mml:mtext> </mml:msub> <mml:msubsup> <mml:mtext>G</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mtext>TeO</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mtext>KJ</mml:mtext> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mtext>mol</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>109.646</mml:mn> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.1034</mml:mn> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:mi>T</mml:mi> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>0.0064</mml:mn> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:mi>T</mml:mi> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:mo>ln</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>T</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mrow> <mml:mrow/> <mml:msub> <mml:mtext>C</mml:mtext> <mml:msub> <mml:mtext>p</mml:mtext> <mml:msub> <mml:mtext>TeO</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> </mml:msub> </mml:msub> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mtext>J</mml:mtext> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:mtext>K</mml:mtext> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mtext>mol</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>19.59</mml:mn> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.0101</mml:mn> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:mtext>T</mml:mtext> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1.6</mml:mn> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>6</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo>.</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>T</mml:mi> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>186517</mml:mn> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>T</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mtd> </mml:mtr> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mrow/> </mml:mtd> </mml:mtr> </mml:mtable> </mml:mrow> </mml:math> $$\begin{gathered} \Delta_{{\text{f}}} {\text{G}}_{{{\text{Te}}_{2} {\text{O}}_{5} }}^{ \circ } \left( {{\text{KJ}} \cdot {\text{mol}}^{ - 1} } \right) = - 104.81 + 0.1175 \cdot T - 0.0077 \cdot T \cdot \ln (T) \hfill \\ {\text{C}}_{{{\text{p}}_{{{\text{Te}}_{2} {\text{O}}_{5} }} }} \left( {{\text{J}} \cdot {\text{K}}^{ - 1} \cdot {\text{mol}}^{ - 1} } \right) = 19.86 + 0.0091 \cdot T - 285181 \cdot T^{ - 2} \hfill \\ \end{gathered}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mtable> <mml:mtr> <mml:mtd> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>Δ</mml:mi> <mml:mtext>f</mml:mtext> </mml:msub> <mml:msubsup> <mml:mtext>G</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mtext>Te</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:msub> <mml:mtext>O</mml:mtext> <mml:mn>5</mml:mn> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mtext>KJ</mml:mtext> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mtext>mol</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>104.81</mml:mn> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.1175</mml:mn> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:mi>T</mml:mi> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>0.0077</mml:mn> <mml:mo>·</mml:mo> <mml:mi>T</mml:mi> <mml:mo>·</mml:mo>