The reduction of magnetite by hydrogen to soluble ferrous ions is an important factor in the corrosion behavior of steels in high temperature water and the maintenance of solubility equilibrium removes any tendency for deposition of oxide within the pores and thus explains the continued growth of the oxide. The variations of the solubility as a function of temperature, pH-value, and hydrogen pressure can be calculated. To find the exact method of calculation for the solubility of magnetite and the thermodynamic data, solubility measurements were made in an autoclave containing the mixture of boric acid plus dilute hydrogenated lithium hydroxide solution by a static method. Also, theoretical calculations have been made from thermodynamic data relating to magnetite and ferrous species by using "Criss-Cobble Correspondence Principle" in the case of ionic species. The experimental data were compared with the theoretical results to refine the method of calculation. On the basis of these studies the following conclusions are drawn.
The experimental results are in reasonable agreement with the calculations involving formation of $Fe^{2+}$, $FeOH^+$, $HFeO^-_2$, and $FeO^{2-}_2$ with a pressure dependence S = constant × $P^{1/3}_{H_2}$. Besides, theoretical approach in this thesis can be applied to the calculation for the solubility of other oxides by using appropriate input data. Furthermore, necessary future improvement for the basic thermodynamic data.
본 논문에서는 마그네타이트의 용해도를 구하기 위한 방법으로 실험과 이론적 계산을 병행하였다. 우선 실험에서는 압력 및 온도를 조절할 수 있는 Autoclave 를 이용하여 수소의 분압과 온도 그리고 pH에 따른 용해도의 변화를 측정하였고 수소로 포화시킨 수산화리튬 용액과 붕산 용액을 써서 pH를 조절하였다. 또 한 이론적 방법으로는 MacDonald 의 열역학적 해석 방법을 기초로하여 온도가 변함에 따른 Standard Free Energy와 Free Energy of Reaction 값을 구하고 다시 이 값들을 이용해 Computer Calculation 에 의한 용해도 값을 얻었다.
실험에서 얻은 용해도 값과 이론값은 pH 가 9.25 일때 온도가 증가할수록 잘 일치하는 경향을 보였으나 그 반대인 경우는 비교적 큰 오차를 나타내었고 대체적으로 수소 분압의 1/3승에 비례하는 경향을 나타내었다. 또한 pH에 따른 용해도값이 최소값을 갖는 점도 관측되었으며, 특히 298K 인 경우는 pH가 약 12.1 일때 최소값이 존재하는 것으로 나타났다.
