Исследование свойств элементов периодической системы элементов Д. И. Менделеева относительно характеристик атомного ядра

- разработан ряд ингибиторов конверсии взаимодействия аммиачной селитры и Ca^g-содержащей добавки, а так же модификаторов, улучшающих товарные свойства гранулированного продукта;

- разработаны диспергирующие устройства суспензии для АС-60 и АС-72, в том числе центробежный гранулятор, на который получен патент РФ;

- разработано аппаратурное оформление дооснащения агрегатов АС-60 и АС-72 для технологии производства на них известково-аммиачной селитры;

- проведены опытно-промышленные испытания производства известково-аммиачной селитры на грануляционной башне агрегата АС-60 (ОАО «Невинномысский Азот» г. Невинномысск) и АС-72 (ОАО «Минудобрения» г. Россошь).

На основе проведенных работ создан типовой проект данной технологии, рассчитанный на производительность одной грануляционной башни ~ 30^50 т/час. Стоимость реконструкции ~ 40-100 млн. руб. Окупаемость с начала производства - 2-4 мес. Окупаемость обеспечивается даже по грубым подсчетам за счет меньшей себестоимости и неуплаты полшины. Себестоимость ниже на ~ 26% за счет содержания наполнителя (доломит, мел или известняк), что, при цене аммиачной селитры ~ 3000-3500 руб. за тонну и принимая цены на CAN равными, составляет выигрыш ~ 800-900 руб. При неуплате пошлины (~ 1400 руб./тонна) оценочная выгода составит ~ 2200-2300 руб./тонну или, при производительности ~ 300 000 т/год, ~ 650-700 млн руб./год.

Список литературы

1. Таран, А.Л. Теория и практика гранулирования расплавов и порошков. Дисс. на со-иск. уч. степ. докт. техн. наук/ А.Л.Таран.- М.:МИТХТ, 2001.- 545 с.

2. Таран, А.В. Исследование процесса кристаллизации расплавов индивидуальных веществ с переохлаждением. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. Наук/ А.В.Таран.- М.: МИТХТ, 1979.- 195 с.

3. Долгалёв, Е.В. Технология и аппаратурное оформление производства известково-аммиачной селитры в грануляционных башнях. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. Наук/ Е.В.Долгалёв.-М. :МИТХТ, 2006.- 185 с.

4. Патент № 2277011. Гранулятор. Приоритет изобретения 06 сентября 2004 // М.К.Рустамбеков, А.Л.Таран, О.А.Трошкин, Е.В.Долгалев, С.А.Сундиев, В.Ю.По-плавский, В.Ю.Бубенцов

УДК 541.11:546

Розвезев К.Г., Почиталкина И.А., Конькова Т.В., Либерман Е.Ю. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ОТНОСИТЕЛЬНО ХАРАКТЕРИСТИК АТОМНОГО ЯДРА

In work the attempt of study of periodic dependence of properties of elements is undertaken from a charge of a nucleus of their atoms. An estimation of physics-chemical properties of elements of periodic system of elements carried spent by methods of the comparative analysis, which results are submitted graphically. The analysis of the received diagrams allows receiving functional dependence of property on serial numbers. The revealing of laws of the theory of a nuclear nucleus is focused on tasks of creation of purposeful synthesis of substances with the given properties.

В работе предпринята попытка изучения периодической зависимости свойств элементов от заряда ядра их атомов. Оценку физико-химических свойств элементов периодической системы элементов проводили методами сравнительного анализа, результаты которого представлены графически. Анализ полученных графиков позволяет получить функциональную зависимость свойства от порядкового номера. Выявление закономерностей теории атомного ядра ориентировано на задачи создания целенаправленного синтеза веществ с заданными свойствами.

Электронное строение атома определяется числом его электронов [1]. В невозбуждённом состоянии атома электроны атома находятся на таких орбиталях, где их энергия минимальна. Число электронов в атоме равно положительному заряду ядра. Т.о., заряд ядра или порядковый номер элемента определяет электронное строение атома, а так же его свойства.

Поэтому периодический закон (ПЗ) согласуется с электронным строением атомов и звучит как: свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов. Этот закон указывает на периодический характер функциональной зависимости свойств элементов от заряда ядра их атомов; такой вид имеет эта зависимость для большого числа различных характеристик элементов.

Графическая иллюстрация некоторых физико-химических свойств от заряда ядра представлена для элементов периодической системы элементов Д.И. Менделеева (ПСЭ) с 1 по 94 порядковый номер на рис. 1-7[3,4,5].

периоды 1 , 2-й 3-й 4-й 5-й лантаноиды 6-й 7-й

Рис. 1. Зависимость плотности простых Рис. 2. Зависимость температуры

веществ при нормальных условиях от плавления от порядкового номера.

порядкового номера.

Эти зависимости выражаются периодическими кривыми. Аналогичный характер имеют подобные зависимости и для других свойств.

Вместе с тем, периодичность свойств сильно зависит от внешних условий. Например, плотность, температуры плавления и кипения зависят от агрегатного состояния и типа кристаллической решётки. Поэтому сопоставлять значения этих свойств лучше для тождественных структур, в частности, сравнивать атомные радиусы при одинаковом окружении атомов.

Кроме того, на свойства элемента может влиять изотопный состав. Изучение данной зависимости является задачей предстоящего периода.

Периодический закон позволяет определять неизвестные свойства простых веществ и химических соединений. Для этого важно математически описать полученную функцию. Для предсказания свойств простых веществ можно найти неизвестные величины как среднее арифметическое из свойств окружающих элемент соседей в периодической

системе по периоду и по группе. Но невысокая точность является недостатком этого способа. Здесь целесообразно остановиться на методах сравнительного расчёта М. Х. Карапетьянца[2].

1 , 2-й 3-й 4-й 5-й лантаноиды 6-й 7-й

& 5000

00" 14 28 42 56 70 84

г, [1].

Рис. 3. Зависимость температуры кипения от порядкового номера.

периоды

5-й . лантаноиды 6-й 7-й

и 2.5-

0.5-

15 30 45 60 75 90

г, [1].

Рис. 4. Зависимость атомного радиуса от порядкового номера.

периоды

1.2-й 3-й 4-й 5-й лантаноиды 6-й 7-й

24-

15 30 45 60 75

г, [1].

Рис. 5. Зависимость первой энергии ионизации от порядкового номера.

П '

сч

Р 60-

48-

36-

24-

12-

1,2-й 3-й 4-й

периоды 5-й лантаноиды 6-й 7-й

[¿V

15 30 45 60 75 90

г, [1].

Рис. 6. Зависимость второй энергии ионизации от порядкового номера.

0

Рис. 7. Зависимость девятой и десятой энергий ионизации от порядкового номера Рис. 8. Взаимосвязь между девятой и десятой энергиями ионизации для 2, 3, 4, 5, 6, 7-го периодов ПСЭ.

На основании справочных данных [1] были получены зависимости свойств простых веществ от их порядкового номера, представленные на рис. 1,2,3,4,5,6,7. Данные функциональные зависимости имеют периодический характер. При анализе зависимости первой - Ць второй - Ц2, девятой - Ц9 и десятой - Ц10 энергий ионизации было замечено, что девятая и десятая имеют более выраженный периодический характер. Поэтому на рис. 8 представлена взаимосвязь между девятым и десятым потенциалами ионизации по периодам. Эта зависимость может быть описана уравнением прямой: Ц9 = 0,876-Ц10 + 1,05.

На рис. 9 более подробно рассмотрена взаимосвязь междуЦ9 и Ц10 в рядах веществ, представленных 3,4,5,6 и 7-м периодами ПСЭ. Первые элементы (ЯЬ, сб, бг) сравниваемых периодов выпадают из общей зависимости. Аналогичная графическая зависимость (рис. 8) позволяет видеть, что первые элементы третьего и четвертого периодов (Ка и К) так же выпадают.

250 и9, [эВ]

Рис. 9. Взаимосвязь между девято й и десятой энергиями ионизации.

125 и5, [эВ].

и(\е), [эВ].

Рис. 10. Взаимосвязь между и1,и2,из,и4,и6,и7,и8 и и5 для N6, Аг, Кг, Хе, Яп.

Рис. 11. Взаимосвязь между энергиями ионизации и1,и2,и3,и4,и5,иб,и7,и8 неона и других благородных газов.

На рис. 10 показана взаимосвязь между Ц1,Ц2,Ц3,Ц4,Ц6,Ц7,Ц8 и Ц5 (потенциал ы ионизации) для благородных газов №, Аг, Кг, Хе, Яп. На рис. 11 показана взаимосвязь между первыми восемью энергиями ионизации Аг, Кг, Хе, Яп и №. В обоих случаях экпериментальные данные имеют линейный характер.

Список литературы

1. Карапетьянц, М. Х. Строение вещества/ М. Х. Карапетьянц, С. И. Дракин.-М.:Высшая школа, 1978.

2. Карапетьянц, М.Х.Методы сравнительного расчета физико-химических свойств/ М.Х. Карапетьянц.- М.:Наука, 1965.

3. Справочник химика, том 1.- М.:Химия, 1966.

4. Химическая энциклопедия, том 1,2,3,4,5.- М.:Советская энциклопедия», 1988, 1990, 1992, 1995, 1998.

5. Справочник физико-химических величин. Под редакцией А.А. Равделя.- М.: Иван Фёдоров, 2000.

УДК [666.762.64:666.768]:536.421.5

Н.В. Филатова, Н.Ф. Косенко, О.М Дубова

Ивановский государственный химико-технологический университет, Иваново, Россия КИНЕТИКА СПЕКАНИЯ ПЕРИКЛАЗА НА МАГНИЙФОСФАТНОЙ СВЯЗКЕ

The sintering kinetics of magnesium oxide in the form of periclase using magnesiumphosphate binder has been studied. The kinetics parameters have been determined. The magnesium oxide powder mechanoactiva-tion influence upon the sintering process has been considered.

Изучена кинетика спекания оксида магния в виде периклаза с использованием магнийфосфатной связки. Определены кинетические параметры. Рассмотрено влияние механической активации порошка оксида магния на процесс спекания.

Оксид магния благодаря своей высокой температуре плавления является одним из самых высокоогнеупорных материалов и при этом химически устойчивым к различным агрессивным средам. Периклазовые огнеупоры с содержанием MgO более 98 % находят широкое применение в металлургической промышленности, где предъявляются высокие требования по чистоте используемых материалов. Снижение температуры обжига позволит не только увеличить объемы их производства, но и расширить области применения. Существуют методы понижения температуры спекания за счет предварительной термической обработки [1, 2], а также за счет введения различных борсо-держащих добавок [3], при этом в качестве исходного материала предлагается использовать карбонаты и гидроксиды магния, обработанные при пониженных температурах.

В литературе описаны механизмы процессов спекания в неизотермических условиях по методу уплотнения [1, 4]. В работе [5] предложена модель для неизотермической кинетики уплотнения твердых материалов высшей огнеупорности, в том числе MgO. Кинетика спекания оксида магния, полученного из гидрата, карбоната и других соединений магния при низких температурах (600 - 1000 0С), существенно отличается от кинетики спекания периклаза, полученного при высоких температурах (свыше 1600 0С) из-за различий в характере поведения различных форм MgO. В литературе отсутствуют данные по кинетике спекания оксида магния на фосфатных связующих.

Известно уравнение для описания кинетики изотермического спекания, предложенное для корунда [6]:

Оразр = kin,

где оразр - предел прочности при разрушении, k - константа скорости спекания, т - время, n - коэффициент, характеризующий механизм процесса спекания.

Данное уравнение используется для изучения процесса упрочнения зернистых масс на временной связке и позволяет изучать механизм протекающих процессов, имеющих место в процессе спекания. В то же время, при взаимодействии наполнителя с химическими связками прирост прочности имеет место уже в первоначальный момент, т.е. до начала высокотемпературных диффузионных процессов имеющих место в процессе спекания. Для оценки вклада различных видов упрочнения (химическое взаи-