Фазовые равновесия системы Na,Ca//SO4, fH2O при 0°с

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _______________________________________2011, том 54, №9____________________________________

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 541.123.6

Л.Солиев, М.Усмонов

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Ка,Са//804, F- Н20 ПРИ 0°С

Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни

Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na,Ca//SO4,F - H2O при 0°С. Установлено, что для неё характерно наличие трёх нонвариантных точек, семи моновариантных кривых и пяти дивариантных полей. На основании полученных данных построена замкнутая схематическая диаграмма фазовых равновесий исследованной системы.

Ключевые слова: фаза - равновесие - система - компонент - трансляция - точка - кривые - поля -натрий - кальций - сульфат - фторид.

Знание закономерностей фазовых равновесий системы №,Са/^04,Б - Н20 имеет не только научно-теоретическое значение, но и необходимо для создания оптимальных условий переработки природных и технических объектов, содержащих сульфаты и фториды натрия и кальция.

Как показывает анализ литературы [1], система №,Са/^04,Б - Н20 при 0°С никем не исследована. В настоящей работе рассмотрены результаты исследования фазовых равновесий в данной системе при 0°С методом трансляции. Метод трансляции вытекает из принципа совместимости элементов строения п и п+1 компонентных систем в одной диаграмме [2]. Согласно методу трансляции, при добавлении в п-компонентные системы следующего компонента происходит трансформация элементов строения исходной системы с последующей трансляцией их на уровень п+1 компонентного состава. Транслированные строения п компонентной системы на уровне п+1 компонентного состава, согласно своим топологическим свойствам и правилу фаз Гиббса, образуют элементы строения данного уровня компонентности. Более подробно применение метода трансляции для исследования фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем рассмотрено в работах [3,4].

Ранее [5] методом трансляции было исследовано состояние фазовых равновесий исследуемой системы при 25оС.

Чтобы прогнозировать состояния фазовых равновесий в четырёхкомпонентной системе Ка,Са//804,Б - Н20 при 0°С методом трансляции, необходимо знание состояния фазовых равновесий в составляющих её трёхкомпонентных системах при данной температуре.

Исследуемая четырёхкомпонентная система включает следующие трёхкомпонентные системы: NaF - СаБ2 - Н20; Ка^04 - Са804 - Н20; КБ - Ка^04 - Н20 и CaF2 - Са804 - Н20.

Согласно литературным данным [6], из вышеприведённых трёхкомпонентных систем только две (№2804 - Са804 - Н20 и NaF - Ка^04 - Н20) исследованы экспериментально. Для них соответственно обнаружены две и одна нонвариантные точки. Если строение экспериментально не исследо-

Лдрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло, Усмонов Мухаммадсалим Бозорович. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. Рудаки, 121, Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: usmonov.86@mail.ru

ванных систем - СаБ2 - Н20 и CaF2 - Са804 - Н20) принять как эвтоническое с одной нонвари-антной точкой, то для вышеприведённых трёхкомпонентных систем при 0°С будут характерны следующие нонвариантные точки с равновесными твёрдыми фазами (табл.1).

В табл. 1 и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на кратность (компонентность) системы, и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки. Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: Во - вильомит NaF; Фо -флюорит СаF2; Мб - мирабилит №280410Н20; Гп - гипс CaSO4 2Н20; 2№.Са.2 - 2Ка^04 • CaSO4 • 2Н2О.

Таблица 1

Фазовый состав осадков нонвариантных точек системы №,Са/^04, Б - Н20 при 0°С

на уровне трёхкомпонентного состава

Нонвариантная точка Равновесные твёрдые фазы Нонвариантная точка Равновесные твёрдые фазы

Система NaF - СаБ2 - Н20 Система NaF - №2804 - Н20

Е3 Во + Фо Е3 Е 4 Во + Мб

Система Na2S04 - Са804 - Н20 Система СаР2 - Са804 - Н20

Е 2 Мб + 2№.Са.2 Е53 Фо + Гп

ГП съ Гп + 2№.Са.2

Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы №,Са/^04,Б - Н20 при 0°С на уровне трёхкомпонентного состава, в виде «развертки» четырёхгранной призмы, приведена на рис.1.

НгО

Н2О

Рис.1. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы N8. Са//804,Р-Н20 при 0°С

«Сквозная» и «односторонняя» трансляции [3,4] нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава на уровень четырёхкомпонентного состава приводит к образованию следующих четверных нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами:

ЕІ + ЕІ------------------

ЕЇ =Во+ Фо + Мб;

На основаннии полученных данных построена схематическая диаграмма [7] фазовых равновесий системы №,Са/^04,Б - Н20 при 0°С, которая представлена на рис.2.

Рис.2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы №, Са//804,Б-Н20 при 0°С на уровне четырёхкомпонентного состава, построенная методом трансляции

Как видно из рис.2, поле кристаллизации флюорита (СаF2) граничит со всеми полями кристаллизации других твёрдых фаз системы и занимает её значительную часть. Это свидетельствует о его малой растворимости по сравнению с растворимостью других твёрдых фаз исследуемой системы.

В табл. 2 приведены перечень и контуры дивариантных полей исследуемой системы при 0°С.

Сопоставление строения диаграммы №,Са/^04,Б - Н20 при 0 и 25°С показывает на увеличение количества геометрических образов для изотермы 25°С (табл. 3).

Таблица 2

Равновесные твёрдые фазы и контуры дивариантных полей системы №,Са/^04, Б - Н20 при 0°С

Равновесные твёрдые фазы полей

Контуры полей на диаграмме

Равновесные твёрдые фазы полей

Контуры полей на диаграмме

Во

Мб

Фо

2№.Са.2

Гп

Таблица 3

Количество геометрических образов системы №,Са/^04,Б-Н20 при 0 и 25оС

Геометрических образы Изотерма, °С

0 25

Нонвариантные точки 3 4

Моновариантные кривые 7 9

Дивариантные поля 5 6

Наличие большего количества геометрических образов (нонвариантных точек, моновариант-ных кривых, дивариантных полей) для изотермы 25°С, по сравнению с изотермой 0°С, объясняется большим числом равновесных твёрдых фаз (6 вместо 5), что способствует формированию большего числа геометрических образов и вполне согласуется с основными принципами физико-химического анализа [8].

Поступило 11.05.2011 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. т. II., кн. 1, 2. - СПб.: Химиздат, 2004, 1247 с.

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

3. 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., № 8990-В87.

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

5. Солиев Л., Усмонов М. - ДАН РТ, 2010, т.53, № 8, с.612-616.

6. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. т. 1., кн. 1, 2. - СПб.: Химиздат, 2003, 1151с.

7. Солиев Л. - Журнал неорганической химии, 1988, т. 33, № 5, с. 1305-1310.

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

Л.Солиев, М.Усмонов

МУВОЗИНАТ^ОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na,Ca//CO3, F - H2O ДАР ХДРОРАТИ 0°С

Донишго^и давлатии омузгории Тоцикистон ба номи С.Айни

Бо ёрии усули транслятсия мувозинатх,ои фазагии системаи Na,Ca//SO4,F - H2O дар хдрорати 0°С омухта шуда, маротибаи аввал диаграммаи сарбастаи он сохта шудааст.

Калима^ои калиди: фаза - мувозинат - система - компонентно - транслятсия - нуцта - хатуо -майдон - натрий - калсий - сулфат - фторид.

L.Soliev, M.Usmonov PHASE BALANCES OF Na,Ca//CO3, F - H2O SYSTEM IN 0°С

S.Ayni Tajik State Pedagogical University Phase balances Na,Ca//CO3, F - H2O are studied using the broadcasting method under 0°С. It is the first time that its tied of phase balances are built.

Key words: phase - balances - system - component's - translation - lines - points - natrium - calcium -sulfate - fluorides.