Фазовые равновесия системы Na, к, Мg, Ca// SO4, cih2o при 50°с в области кристаллизации вантгоффита (3Na2SO4 · MgSO4)

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ______________________________________2010, том 53, №12__________________________________

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 541.123.7

Л.Солиев

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ NA, К, MG, CA// SO4, CI- H2O ПРИ 50°С В ОБЛАСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ВАНТГОФФИТА

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 вантгоффита (3Na2SO4 • MgSO4). Установлено, что вантгоф-фит как равновесная фаза исследованной системы при 50°С участвует в формировании 12 нонвари-антных точек, 25 моновариантных кривых и 15 дивариантных полей. Построен фрагмент диаграммы фазовых равновесий исследованной системы в области кристаллизации вантгоффита.

Ключевые слова: система Na, K, Mg, Ca//So4, Cl-H2O - кристаллизация вантгоффита - метод трансляция - фазовые равновесия - компоненты - диаграмма - геометрические образы - нонвари-антные точки - моновариантные кривые - дивариантные поля.

Вантгоффит является одной из равновесных фаз шестикомпонентной взаимной системы Na,K,Mg,Ca//SO4, CI - H2O при 50оС, и знание участия её в формировании геометрических образов исследуемой системы представляет определенный интерес.

Шестикомпонентная взаимная система Na,K,Mg,Ca//SO4, CI - H2O состоит из шести пятикомпонентных и 14 четырёхкомпонентных систем. Вантгоффит является равновесной фазовой в двух пятикомпонентных и одной четырёх компонентных системах. Четырёхкомпонентная система Na, Mg, //SO4, CI - H2O, в которой вантгоффит является равновесной фазой, относительно хорошо изучена методом растворимости [1]. Пятикомпонентная система Na,K,Mg //SO4, CI - H2O, содержащая в качестве одной из равновесных фаз вантгоффит, также изучена методом растворимости хорошо [1, хотя её полная диаграмма не построена. Пятикомпонентная система Na,Mg,Ca//SO4, CI - H2O методом растворимости исследована в основном в области насыщения растворов сульфатом кальция.

Полные диаграммы фазовых равновесий пятикомпонентных систем Na,K,Mg //SO4, CI - H2O и Na,K,Ca//SO4, CI - H2O при 50°С впервые были построены нами методом трансляции [2,3].

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

Метод трансляции основан на принципе совместимости элементов строения n-компонентных и (n+1)-компонентной систем в одной диаграмме [4]. Согласно методу трансляции при увеличении компонентности системы с n до n+1 элементы строения n-компонентных систем трансформируются и, транслируясь на уровень (n+1) компонентного состава, с учетом их топологическиого состава и

Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, проспект Руда-ки, 121, Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: lsoliev1941@mail.ru

правила фаз Гиббса [5], образуют элементы строения (п+1)-компонентной системы. Условия метода трансляции для исследования фазовых равновесий в многокомпонентных водно-солевых системах более подробно рассмотрены в [6,7]. Ранее [8] этим методом было изучено участие арканита (К2804) в формировании геометрических образов шестикомпонентной системы Na,K,Mg,Ca//S04, СІ - Н20 при 50°С.

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

№,К^ /^04, СІ - Н2О; Е 252 = Ва, Га, Гз, Те; Е255 = Ва, Ас, Гз, Те; Е2б = Ва, Ас, Ла, Си; Е257 =Ва, Ас, Га, Ла; Е35б =Ва, Га, Каи, Ла; Е357 =Ва, Гз, Каи, Си; Е358 =Ва, Га, Гз, Каи; Е359 = Ва, Ас, Гз, Си. Система №, Mg,Ca//S04, СІ - Н2О : Е\2 =Ва, Ас, Гб, Те; Е23 =Ва, Га, Гб, Те; Е25 =Ва, Ас, 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 такими же, как в [8]. Приняты следующие обозначения равновесных твёрдых фаз: Ва - вантгоффит (3№^04 • MgS04); Га - галит (№СІ); Гз - глазерит (3К^04 • №^04); Те - тенардит (№^04); Ас - астраханит (Na2S04•МgS04 -4Н2О); Ла -лангбайнит (K2S04•2МgS04); Си - сильвин (КСІ); Каи - каинит (KCI•MgS04•3H20); Гб - глауберит (№^04 •CaS04).

Фрагмент схематической диаграммы [9] фазовых равновесий исследуемой системы при 50°С, построенный методом трансляции для уровня пятикомпонентного состава в области кристаллизации вантгоффита, приведен на рис.1. На диаграмме отражены все элементы строения (дивариантные поля, моновариантные кривые, нонвариантные точки) системы Na,K,Mg,Ca//S04, СІ - Н20 в области кристаллизации вантгоффита на уровне пятикомпонентного состава при 50°С. Фазовый состав осадков нонвариантных точек диаграммы приведен выше. Фазовый состав осадков дивариантных полей указан на диаграмме. Фазовый состав моновариантных кривых, проходящих между нонвариантными точками, таков:

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

Еs +

"ja

4 + 4 •

4+Га-^ + Пг

> £jj =Ac, Ва, Гб, Гз,Те;

> £^7 = Ac, Ва, Га, Гб, Ла;

£± = Ас, Ва, Га, Ла, Си;

'iS

-äS, = Ас, Ва, Гз, Пг, См;

е£ = Ас, Ва, Га, Гб, Гз; E¡s =Ас, Ва, Га, Гз, Пг; 4, = Ас,Ва,Га, Пг, Си; Ґій — Ва, Г а, Гб, Гз, Те ;

Та

^+Гб 4+ Пг

4+Гб

+ Iі

53

- £+1 = Ва, Га, Го, Кап, Ла;

£* -Ва, Гз, Кап, Пг, См;

> = Ва, Га, Гб, Гз, Кап;

45

- Ва, Гб, Гз, Каи, Пг

Рис.1. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы Na,K, Mg, Ca//SO4, Cl - H2O при 20°С в области кристаллизации вантгоффита (3Na2SO4 MgSO4) на уровне пятикомпонентного состава.

Как видно из 12-ти шестерных нонвариантных точек, в которых одна из равновесных твёрдых фаз - вантгоффит, три (Е|5, Е67, Е40) образованы по типу «сквозной», пять (Е68, Е|0, Е '^, Е 62,

Е6) по типу «односторонней» и четыре (Е3б2, Е3б5, Е3б6, Е ) по типу «промежуточной» трансляции [6,7].

Рис.2. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы №Д, Mg, Ca//S04, С1 - Н20 при 50оС в области кристаллизации вантгоффита (3Na2S04 • MgS04) на уровне шестикомпонентного состава.

На рис.2 представлена совмещенная схематическая диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы в области кристаллизации вантгоффита на уровне пяти- и шестикомпонентного составов. На диаграмме тонкие сплошные линии - моновариантные кривые уровня пятикомпонентного состава, фазовый состав осадков которых приведен выше; пунктирные линии отражают моновари-

антные 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:

Е6 ^25 — = В а, Гз, Ас, Го; Е6 ^25 — Е% = Ва, Гз, Гб, Те;

Е* — ^27 — Е% = Ва Га, Ас, Ла; К6 27 — Е*2 = Ва, Га, Гб, Ас:

Е* — 27 — =Ба Га, Гб, Ла; Е* — ^ - Ва, Ас, Га,Си;

ЗП 30

— <а = Ва,Гі. Сн.Пг;

Е6 — Е6^ - Ва. Га, Гз, Гб; -ь+1

Е6 ^42 - Вії Га,Каи, Пі, ^45

Анализ построенного методом трансляции фрагмента диаграммы фазовых равновесий исследуемой системы при 50°С в области кристаллизации вантгоффита (рис.2) показывает на наличие 15 дивариантных полей, равновесные твёрдые фазы и контуры которых приведены в таблице. Все они образованы в результате трансляции моновариантных кривых уровня пятикомпонентного состава на уровень шестикомпонентного состава.

Таким образом, вантгоффит (3№^04  MgSO4) как равновесная твёрдая фаза участвует в формировании следующего количества геометрических образов системы Na,K,Mg,Ca//S04, С1 - Н20 при 50°С на уровнях пяти (А) - и шестикомпонентного (Б) составов:

Уровень компонентности А Б

Нонвариантные точки 11 12

Моновариантные кривые 15 25

Дивариантные поля 5 15

Таблица

Равновесные твердые фазы и контуры дивариантных полей системы №, К, Mg, Ca//SO4, С1-Н20 при

50°С в области кристаллизации вантгоффита

Равновесные твердые фегеы попей Котуры полей на Равновесные диаграмме

Вп, Гз, Те ^ * | & % Ва. Ас, Си чв & - * 4 і 1* тб -ні

Вп, Га, Гз Кі ^ 1 ЕЇ, £ Ва,Гп,Ла 'П -1 J Ч,  £* &  аї і

Ва, Га, Те  ££, Ва.Ас, Га - -I і ¡в * ^ 4 і і ¡О 1

Ва, Ас. 1'і &—-4. Г5 р. ЇҐ-' і '19 ^0 Ва, Га, Кап 1 ^33 -ж ^ ш 5, 3

Ва, Ас, Те  Ва.Гч.Кан т 1 Е- 1 і  +1?, '35 ' * * 7й 4+ * '43

Вп. Ас, Ла Е 1 *Е 1 1 * Ва, Г'5, Ох ж Й ІГ Чі ^ ^ < "12 і

Вії, Гб, Те Ї % * % -+ £* Ва, Га. Гб -10 1 1 &  4, ^ * ігА 'Я **1

Ва, П>, Ас & ... Ь35 К

Поступило 15.09.2010 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Экспериментальные данные по растворимости многокомпонентных водносолевых систем (справочник), т.11, кн.1-2. - СПб.:Химиздат, 2004, 1247 с.

2. Солиев Л. - Ж. физ.химии, 1980, т.54, № 6, с.1541 -1544.

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

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

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

6. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем методом трансляции. - М., 1987, 28 с. Деп. В ВИНИТИ АН СССР 20.12.87 г, № 8950 - В87, 28 с.

7. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции. - Душанбе: ТГПУ им. К.Джураева, 2000, кн. 1, 247 с.

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

9. 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 ХДРОРАТИ 50°С ДАР ^УДУДИ КРИСТАЛЛИЗАТСИЯИ ВАНТГОФФИТ

Донишго^и давлатии омузгории Тоцикистон ба номи С. Айни

Бо ёрии методи транслятсия мувозинатхои фазагии системаи Na,K,Mg,Ca//SO4, CI - H2O дар харорати 50°С дар худуди кристаллизатсия вантгоффит (3Na2SO4  MgSO4) муайян карда шудааст. Мукаррар карда шудааст, ки вантгоффит хамчун яке аз фазахои дар мувозинат будаи системаи овардашуда дар харорати 50°С дар ташакулёбии 12 нуктахои нонвариантй, 25 хатхои моновариантй ва 15 майдонхои дивариантй ширкат меварзад. Дар асоси далелхои ба даст овардашуда маротибаи аввал фрагменти диаграммаи мувозинатхои фазагии системаи омухташуда, барои худуди кристаллизатсияи вантгоффит, сохта шудааст.

Калима^ои калиди: системаи Na,K,Mg,Ca//SO4, CI - H2O - кристаллизатсияи вантгоффити -методи транслятсия - мувозинатхои фазагй - компонентно - диаграмма - система - нуцта^ои нонвариантй - хатхои моновариантй - майдощои дивариантй.

L.Soliev

PHASE BALANCES OF NA,K, MG, CA//SO4, CL - H2O SUSTEM IN 50°С IN THE BORDER OF VANTGOFIT BROADCASTING

S.Ainy Tajik State Pedagogical University Phase balances of Na,K,Mg,Ca//SO4, CI - H2O system 50°С in the border of broadcasting vantgofit are identified. It is established that vantgofit takes part as one of the phases that are in balance system in 50°C in formation of 12 nonvariants points, 25 lines of monovariants and 15 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: systems Na,K,Mg,Ca//SO4, CI - H2O - crystallization vanthoffite - translation method - phase balances - system - connected diagram - component's - nonvariats points - lines of monovariants -squaires of divariants.