Фазовые равновесия системы Na, к, Мg, Ca// SO4, cih2o при 50°с в области кристаллизации глауберита (Na2SO4 · СаSO4)

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ______________________________________2011, том 54, №11__________________________________

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 541.123.7

Л.Солиев

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na, К, Mg, Ca// SO4, CI- H2O ПРИ 50°С В ОБЛАСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ГЛАУБЕРИТА

Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни

Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na, К, Mg, Ca// SO4, CI-H2O при 50°С в области кристаллизации глауберита (Na2SO4  СаSO4). Установлено, что глауберит как равновесная фаза исследованной системы при 50°Сучаствует в формировании семи нонвариантных точек, 16 моновариантных кривых и 12 дивариантных полей. Построен фрагмент диаграммы фазовых равновесий исследованной системы в области кристаллизации глауберита.

Ключевые слова: метод трансляции - фазовые равновесия - схематические диаграммы - геометрические образы - нонвариантные точки - моновариантные кривые - дивариантные поля - глауберит - компонент - фаза.

Глауберит является одной из равновесных фаз шестикомпонентной системы Na, К, Mg, Ca// SO4, CI-H2O при 50°С и знание участия его в формировании геометрических образов исследуемой системы представляет значительный теоретический и практический интерес.

Исследуемая шестикомпонентная система Na, К, Mg, Ca// SO4, CI-H2O при 50°С включает 14 четырёхкомпонентных и шесть пятикомпонентных систем. Глауберит является равновесной фазой в трёх четырёхкомпонентных (Na2SO4 - K2SO4 - CaSO4 - H2O; Na2SO4 - MgSO4 - CaSO4 - H2O и

Na,Ca//SO4,CI - H2O) и в трёх пятикомпонентных (Na2SO4 - K2SO4 - MgSO4 - CaSO4 - H2O; Na, К, Ca// SO4, CI-H2O и Na,Mg, Ca// SO4, CI-H2O) системах.

Как показывает анализ литературных данных [1], из приведённых четырёхкомпонентных систем относительно хорошо исследована система Na, Ca// SO4, CI-H2O, а из пятикомпонентных - система Na, Mg, Ca// SO4, CI-H2O в области кристаллизации гипса. Полные диаграммы фазовых равновесий перечисленных четырёх- и пятикомпонентных систем нами были исследованы методом трансляции [2,4].

В настоящей работе приведены результаты исследования фазовых равновесий шестикомпонентной системы Na, К, Mg, Ca// SO4, CI-H2O при 50°С методом трансляции в области кристаллизации глауберита.

Метод трансляции основан на принципе совместимости элементов n- и n+1 компонентных систем в одной диаграмме [5]. Согласно этому методу, при увеличении компонентности системы с n до n+1 происходит трансформация элементов строения n-компонентных систем с последующей трансляцией их на уровень n+1-компонентного состава. На этом уровне компонентности элементы строения диаграммы исследуемой системы с учётом своих топологических свойств и правила фаз

Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. Рудаки, 121, Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: l.soliev1941@mail.ru

Гиббса [6], взаимно пересекаясь, образуют элементы строения диаграммы n+1-компонентной системы. Условия применения метода трансляции более подробно рассмотрены в работах [7,8]. Ранее [9] этим методом было изучено участие арканита (K2SO4) в формировании геометрических образов исследуемой системы при 50°С.

В пятикомпонентных системах, где одной из равновесных фаз является глауберит, он участвует в формировании следующих нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами. Система

Na2SO4 - K2SO4 - MgSO4 - CaSO4 - H2O: Е85 = Ас+Гз+Гб+Те; Е5 =Ан+Ас+Гб+Гз. Система №, К, Ca// SO4, a-H2O: Е450 = Га+Гб+Гз+Те; Е4 =Ан+Га+Гб+Гз. Система №, Mg, Са// SO4, a-H2O: Е551

=Ан+Ас+Га+Гб; Е\2 =Ас+Ва+Гб+Те; Е„ =Ва+Га+Гб+Те; Е555 =Ас+Ва+Га+Гб.

Здесь и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на ком-понентность системы и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки. Порядковые номера точек, для удобства изложения материала, сохранены, как в [9]. Приняты следующие обозначения равновесных твёрдых фаз: Ас - астраханит №^04 MgSO4 • 4Н20; Гз - глазерит 3К^04 • №^04; Те - тенардит Nа2SO4; Гб - глауберит №^04 • СаSO4; Ан - ангидрит СаSO4; Ва - вантгоф-фит 3Na2SO4• MgSO4; Га - галит №С1.

Е 55 Е 51

Г6 +Ас

Гб + Ан

Гб + Ва

Е я * % * 'Л 10

Гб + Те Г6+ Гз

Е ь 1 Е

Гб+ Га

я*---------------е1-----------------е1

Рис. 1. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы №,К,]У^,Са//804,С1 - Н20 при 50°С в области кристаллизации глауберита на уровне пятикомпонентного состава.

Фрагмент схематической диаграммы [10] фазовых равновесий исследуемой системы при 50°С, построенный методом трансляции для уровня пятикомпонентного состава в области кристалли-

зации глауберита, приведён на рис.1. На диаграмме отражены все элементы строения (дивариантные поля, моновариантные кривые, нонвариантные точки и их взаимное расположение) системы Ка, К, М§, Са// 804, С1-Н20 в области кристаллизации глауберита на уровне пятикомпонентного состава при 50оС. Фазовый состав осадков пятерных нонвариантных точек приведён выше. Фазовый состав осадков дивариантных полей указан на рисунке. Фазовый состав осадков моновариантных кривых, проходящих между пятерными нонвариантными точками, таков:

^ -----=* = Го г^та. ^------------Е5 =Дд ГаГ5- £*------------Е5 =ас, г а,Г о;

Е:

+ 0

4= Га, Гб,Те; Е.

+і

Трансляция пятерных нонвариантных точек на уровень шестикомпонентного состава приводит к образованию следующих шестерных нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами:

-------- Е6. =Га+Гб+Гз+Те+Ва;

Е +Е

40 ^53

4 +Гз

=Ас+Ва+Г а+Гб+Гз

'32

Как видно, из четырёх нонвариантных точек уровня шестикомпонентного состава с участием глауберита три образованы по типу «сквозной» и одна по типу «односторонней» трансляции [7,8].

Рис. 2. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы Na,К,Mg,Ca//SО4,CI - Н20 при 50°С в области кристаллизации глауберита на уровне шестикомпонентного состава.

На рис.2. представлена совмещённая схематическая диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы в области кристаллизации глауберита на уровня пяти- и шестикомпонентного составов. На диаграмме тонкие сплошные линии обозначают моновариантные кривые уровня пятикомпонентного состава, фазовый состав осадков которых приведён выше. Пунктирными линиями обозначены моновариантные кривые, образованные при трансляции пятерных нонвариантных точек на уровень шестикомпонентного состава. Направления трансляции указаны стрелками. Толстые сплошные линии обозначают моновариантные кривые, проходящие между шестерными нонвариантными точками, и характеризуются следующим фазовым составом осадков:

Анализ построенного методом трансляции фрагмента диаграммы фазовых равновесий исследуемой системы при 50°С в области кристаллизации глауберита (рис.2) показывает на наличие 11 дивариантных полей, равновесные твёрдые фазы и контуры которых приведены в таблице. Из них 10 дивариантных полей образованы в результате трансляции моновариантных кривых уровня пятикомпонентного состава на уровень шестикомпонентного состава, а одно поле, с равновесными твёрдыми фазами Ва+Гб+Гз, образовано как результат оконтуривания поверхности системы моновариантными кривыми, проходящими между нонвариантными точками уровня шестикомпонентного состава.

Таблица

Равновесные твёрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Na, К, Mg, Ca//SO4, CI - H2O при

50°С в области кристаллизации глауберита

Равновесные твёрдые фазы полей

Контуры полей на диаграмме

Равновесные твёрдые фазы полей

Контуры полей на диаграмме (рис. _________________2)_______________

Ас, Гб, Гз

Га, Гб, Гз

Гб, Гз, Те

Га, Гб, Те

Ас, Гб, Те

Ан, Га, Гб

Ан, Гб, Гз

Ас, Га, Гб

Равновесные твёрдые фазы полей

Контуры полей на диаграмме ____________(рис. 2)__________

Равновесные твёрдые фазы полей

Контуры полей на диаграмме (рис. ________________2)________________

Ан, Ас, Гб

Ва, Га, Гб

Ва, Гб, Те

Ва, Гб, Гз

Таким образом, глауберит (Na2SO4  СаSO4), как равновесная фаза, участвует в формировании следующего количества геометрических образов системы Na,K,Mg,Ca//SO4, И - H2O при 50оС на уровнях пяти (А)- и шестикомпонентного (Б) составов:

Уровень компонентности А Б

Нонвариантные точки 8 4

Моновариантные кривые 10 11

Дивариантные поля 6 11

Поступило 11.05.2011 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Экспериментальные данные по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем (справочник). - СПб.: Химиздат, 2004, т. II., кн. 1-2, 1247 с.

2. Солиев Л. - Журнал прикладной химии, 1985, т.58, № 8, с.1750-1755.

3. Солиев Л. - Укр. химический журнал, 1990, т.56, № 7, с. 687-692.

4. Солиев Л. Изв. вузов, сер. химия и химическая технология, 1992, т.35, № 2, с.96-100.

5. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. - Киев: Наукова думка, 1982, 264 с.

6. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. - М.: Наука, 1976, 503 с.

7. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водносолевых систем методом трансляции. - М., 1987, 28 с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87 г., №8950-В87.

8. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции (кн.1). - Душанбе: ТГПУ, 2000, 247 с.

9. Солиев Л. - ДАН РТ, 2009, т.52, № 8, с. 613-618.

10. Солиев Л. - Ж. неорган. химии. 1988, т. 33, № 5, с. 1305-1310.

Л.Солиев

МУВОЗИНАТ^ОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na,K,Mg,Ca//SO4, CI - H2O ДАР ^АРОРАТИ 50°С ДАР Х,УДУДИ КРИСТАЛЛИЗАТСИЯИ ГЛАУБЕРИТ

Донишго^и давлатии омузгории Тоцикистон ба номи С.Айни

Бо ёрии усули транслятсия мувозинатхои фазагии системаи Na,K,Mg,Ca//SO4, CI - H2O дар харорати 50°С дар худуди кристаллизатсия глауберит (Na2SO4  СаSO4) муайян карда шуда-аст. Мукаррар карда шудааст, ки глауберит хамчун яке аз фазахои дар мувозинат будаи системаи овардашуда дар харорати 50°С, дар ташакулёбии 4 нуктахои нонвариантй, 11 хатхои моновариантй ва 11 майдонхои дивариантй ширкат меварзад. Дар асоси далелхои ба даст овардашуда маротибаи аввал фрагменти диаграммаи мувозинатхои фазагии системаи омухташуда, барои худуди кристаллизатсияи глауберит, сохта шудааст.

Калима^ои калиди: усули транслятсия - мувозинатнои фазагй - компонентно - диаграммами схемагй - нуцтанои нонвариантй - хатнои моновариантй - майдощои дивариантй - глауберит -фаза.

L.Soliev

PHASE BALANCES OF Na,K,Mg,Ca//SO4, CL - H2O SUSTEM IN 50°С IN THE BORDER OF GLAUBERIT BROADCASTING

S.Ainy Tajik State Pedagogical University Phase balances of Na,K,Mg,Ca//SO4, CI - H2O system 50оС in the border of broadcasting glauberit are identified. It is established that vantgofit takes part as one of the phases that are in balance system in 50oC in formation of 4 nonvariants points, 11 lines of monovariants and 11 squaires of divariants on the basis of the received evidences, it is the first time that the fragment of phase balances diagrame of the studied system is studied. Is built for border of vantgofit broadcasting.

Key words: translation method - phase balance - connected diagram - component's - nonvariats points -lines of monovariants - squaires of divariants - glauberit - phase.