ДИВАРИАНТНЫЕ РАВНОВЕСИЯ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Chemical Journal of Kazakhstan

ISSN 1813-1107, е^К 2710-1185 https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.49

Volume 4, Number 76 (2021), 59- 71

УДК 541.123.7

ДИВАРИАНТНЫЕ РАВНОВЕСИЯ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ

Л. Солиев , М.Т. Жумаев

Таджикский государственный педагогический университет имени С. Айни, Душанбе, Таджикистан *E-mail: soliev. lufullo@yandex. com

Резюме: Целью настоящего исследования являлось составление фазового комплекса шестикомпонентной взаимной системы Na,K,Mg,Ca||SO4,Cl-H2O при 50 °С в области кристаллизации ангидрита (CaSO4) методом трансляции. Показаны варианты формирования дивариантных полей при переходе системы из пятиком-понентного в шестикомпонентное состояние. Для решения поставленной цели использован метод трансляции, согласно которому размерность геометрических образов диаграммы исходной (частной) системы, при добавлении последующего компонента в неё, увеличивается на единицу, т.е. геометрические образы трансформируются. В связи с тем, что исследуемая шестикомпонентная система состоит из шести частных пятикомпонентных систем, то добавление в любой из них шестого компонента сопровождается трансформацией геометрических образов всех пяти четырёхкомпонентных систем. Трансформированные геометрические образы, исходя из своих топологических свойств, транслируются (переносятся) на уровень шестикомпонентного состава. Исследование фазовых равновесий шестикомпо-нентной водно-солевой взаимной системы из сульфатов, хлоридов натрия, калия магния и кальция и построение её диаграммы фазового комплекса методом трансляции при 50 °С в области кристаллизации ангидрита (CaSO4) показало, что для неё при этой температуре характерно наличие 49 - дивариантных полей, 58 - моновариантных кривых и 22 - нонвариантных точек. На основе полученных данных впервые построена полная замкнутая фазовая диаграмма исследованной системы и для удобства её чтения фрагментирована по дивариантным полям кристаллизации равновесных твердых фаз.

Ключевые слова: многокомпонентные системы, диаграмма, равновесия, нонва-риантные точки, моновариантные кривые, дивариантные поля.

Citation: Soliev L., Jumaev M.T. Divarent equilibriumin multi-component systems. Chem. J. Kaz., 2021, 4(76), 59-71. DOI: https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.49

1. Введение

Закономерности, определяющие строения фазового комплекса многокомпонентных систем, являются теоретической основой создания оптимальных условий галургической переработки полиминерального природного сырья и сложных по своему составу отходов химических производств. Экспериментальное установление этих закономерностей требует значительные материальные и временные затраты. Существуют также проблемы в отображении установленных закономерностей в виде диаграмм состояния системы с использованием геометрических фигур реального трёхмерного пространства [1], идентификации твёрдых фаз из-за их многообразия. Разработанные для исследования многокомпонентных систем методы [2] имеют ограниченное применение. Например, разработанный авторами работ [3-7] метод определения фазовых ассоциатов «морской» системы К, Mg, Ca||SO4, С1-Н20 при 25 °С, основанный на минимизации энергии Гиббса, позволяет удовлетворительно определять возможные фазовые ассоциации в четырёх компонентных системах. В научной литературе в основном рассматриваются двух, трехкомпонентные системы [8-19]. При использовании метода для пяти - и более компонентных систем, по мнению самих авторов, полученные результаты будут ненадёжными. Кроме того, на основании полученных данных невозможно построить диаграмму фазовых равновесий исследованной системы.

В [20,21] Н.С. Курнаков относительно природы строения диаграмм многокомпонентных систем выразил достаточно простое высказывание: «... всякую диаграмму многокомпонентной системы можно рассматривать как образованную из диаграммы систем с меньшим числом компонентов, усложнённой введением новых компонентов или иных условий равновесия, причем характерные элементы более простой диаграммы не исчезают, а только принимают иной геометрический образ.». На основании этих высказываний Н.С. Курнакова в дополнении к двум известным основным принципам физико-химического анализа (принципы соответствия и непрерывности) Я.Г. Горощенко предложил третий - принцип совместимости геометрических образов пи (п+1) компонентных систем в одной диаграмме [10,11]. На базе принципа совместимости нами был разработан метод трансляции [2] для прогнозирования фазовых равновесий в многокомпонентных системах с последующим построением их диаграмм фазовых комплексов. Метод признан специалистами как один из универсальных для исследования многокомпонентных систем [2], прошел широкую апробацию при исследовании пятикомпонентных и фрагментов шестикомпонентной систем [22,23].

Опыт применения метода трансляции для исследования фрагментов шестикомпонентной системы К, Mg, Са|^04, С1-Н20 [23] показывает на различную природу формирования геометрических образов в многокомпонентных системах. Например, исследованием условий формирования нонва-риантных равновесий в пятикомпонентной системе NaQ-KQ-MgCl2-CaCl2-Н20 при 25 °С [20] было показано, что увеличение компонентности систе-

мы способствует появлению дополнительных вариантов формирования нонвариантных точек, что сопровождается образованием «квазиточкой» имеются определений размер. Исследование методом трансляции фрагмента сильвина шестикомпонентной системы Na, K, Mg, Ca||SO4, Cl-H2O при 50 °С [23] показало, что моновариантные кривые могут формироваться как при трансляции нонвариантных точек пятикомпонентных систем на уровень шестикомпонентного состава, так и для связывания нонвариантных точек, на этом уровне компонентности.

2. Методика построения и формирования полей.

Принципы формирования геометрических образов, в частности, ди-вариантных полей, имеют не только научно-теоретическое значение для понимания закономерностей, определяющих строения диаграммы многокомпонентных химических систем, но и крайне важны для решения практических задач, в частности при установлении возможных путей кристаллизации твёрдых фаз. Например, если фигуративная точка состава фрагмента ангидрита (CaSO4) исследуемой системы при 50 °С в начале изотермического испарения расположена на дивариантном поле то возможны два варианта (по числу моновариантных кривых уровня шестикомпонентного состава) дальнейшего пути кристаллизации: а) в направлении моновариантной кривой Еп5 ^ Е36, по достижении которой в качестве четвертой равновесной твёрдой фазы кристаллизуется Пг (полигалит) и б) в направлении моновариантной кривой Е425 ^ Е36, по достижении которой в качестве четвертой равновесной твёрдой фазы кристаллизуется Си (сильвин).

Ell5---------------► Ез6

Ан+Гз+Пс

Е425 ----------------------,

Далее путь кристаллизации завершится в нонвариантной точке Е36.

' 5 Г 6 Т7 6

41-------Ез

Ан+Гз+Пг |

Е165 "Е96

При нахождении фигуративной точки состава смеси на дивариантном поле вариантов путей кристаллизации четвёртой равновесной твёрдый фазы становится четыре (по числу моновариантных кривых уровня шестиком-понентного состава). Далее путь кристаллизации завершится в одной из-за шестерных нонвариантных точек.

3. Результаты и их обсуждение

В настоящей работе рассмотрены возможные варианты формирования дивариантных полей шестикомпонентной системы Ка, К, М§, Са||804, С1-Н20 при 50 °С в области кристаллизации ангидрита (Са804), установленные методом трансляции. Исследуемая шестикомпонентная система включает 6 пятикомпонентных систем в 4-х из которых ангидрит, при 50 °С является равновесной фазой. В этих пятикомпонентных системах ангидрит участвует в формировании следующих пятерных нонвариантных точек [24].

Система: ^2804-^04^804^804-^0:

Е95=Ан+Ас+Пг+Ск; Е105=Ан+Ас+Гб+Гз; Е„5=Ан+Гз+Пг+Пс; Е165=Ан+Гз+Ас+Пг.

Система: Ка, К, Са||804, С1-Н20:

Е415=Ан+Га+Гб+Гз; Е425=Ан+Гз+Пг+Си;

55

Е45-Ан+Га+Гф+Си; Е465=Ан+Га+Гф+Са 2;

'47

Е475=Ан+Га+Гз+Си.

Система: Na, Mg, Ca||SÜ4, CI-H2O:

Е485=Ан+Га+Би+Тх; Е495=Ан+Га+Тх+Са-2; Е505=Ан+Ас+Га+Лев; Е515=Ан+Ас+Га+Гб;

Е545=Ан+Би+Га+Ки; Е565=Ан+Ас+Ск+Лев;

Е575=Ан+Ки+Лев+Ск; Е585=Ан+Га+Ки+Лев.

Система: K, Mg, Ca||SÜ4, CI-H2O:

Е625=Ан+Пг+Пс+Си; Е645=Ан+Гф+Кр+Си;

Е655=Ан+Би+Кр+Тх; Е665=Ан+гф+Тх+Са2;

Е675=Ан+Ки+Ла+Ск; Е685=Ан+Би+Ки+Кр;

Е705=Ан+Пг+Ла+Ск; Е715=Ан+Гф+Кр+Тх;

Е735=Ан+Каи+Кр+Си; Е755=Ан+Каи+Ки+Ла;

Е765=Ан+Каи+Ки+Кр; Е775=Ан+Каи+Сн+Си;

Е785=Ан+Каи+Ла+Пг.

Здесь и далее Е - обозначение нонвариантной точки, где её верхний индекс указывает на кратность точки (компонентность системы), а нижний индекс - на порядковый номер точки. Порядковые номера точек, для удобства изложения материала, сохранены как в [24,25]. Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз [26]: Ан - ангидрит (CaSO4); Ас - астраханит (Na2SÜ4-MgSÜ4-4H2Ü); Би - бишофит (MgCl2'6H2Ü); Га - галит (NaCl); Гб - глауберит (Na2SO4-CaSO4); Гз - глазерит (3K2SO4Na2SO4); Гф - гидрофилит (KCl-CaCl2); Каи - каинит (KCl-MgSÜ4-3H2Ü); Ки - кизерит (MgSÜ4'H2Ü); Кр - карналлит (KCl-MgCl2-6H2Ü); Ла - лангбейнит (K2SÜ4'2MgSÜ4); Лев - левеит (Na2SÜ4 MgSÜ4-2,5H2Ü); Пг - полигалит (K2SO4MgSÜ4-2CaSO4-2H2Ü); Пс - пентасоль (K2SO4-5CaSO4H2O); Си - сильвин (KCl); Ск - сакиит (MgSÜ4-6H2Ü); Тх - тахгидрит (2MgCl2-CaCh-12H2O);Ca-2 - CaCh^O.

Проведя соответствующие (согласно требованиям правило фаз Гиббса) моновариантные кривые между пятерных нонвариантных точек получим диаграмму фазового комплекса системы Na,K,Mg,Ca||SO4,Cl-H2O при 50 °С в области кристаллизации (СаБ04) на уровне пятикомпонентного состава. Такая диаграмма представлена на рисунке 1, где отражены пятерные нон-вариантные точки, моновариантные кривые и дивариантные поля, содержащихся в качестве одной из равновесных твёрдых фаз ангидрит (СаБ04).

Ан+Пс

-Е,

Ан+Гз

Ан+Гб

Е

62

Е425 Ан+Сн

Е

'47

Е

'41

Е

77

Е

'73

Е

64

Е

Ан+Каи

Е

Е

'45

5

Ан+Кр Ан+Гф

Е

76

Е755

Ан+Ла

Ан+Пг

'46

Ан+Са.2

5_

^66

Ан+Га ^-

Ан+Тх

Ан+Ки

5

Ан+Ск

Е

Ан+Би

'68

Е

54

Ан+Лев

Е

50

56

Е

51

Е1

е9

Е105 Ан+Ас

- Е

50

-Е-

56

Рисунок 1 - Строение диаграммы фазового комплекса изотермы 50 °С системы

Na,K,Mg,Ca||S04,Cl-H20 на уровне пятикомпонентного состава в области кристаллизации ангидрита (CaS04), построенная методом трансляции

5

5

5

10

5

5

5

5

5

5

5

5

5

48

5

5

71

65

5

5

5

5

5

5

67

57

58

5

5

5

5

5

51

5

5

5

Как видно из рисунка 1, дивариантные поля оконтурены разным количеством нонвариантных точек и моновариантных кривых. Очевидно, что чем большее количество нонвариантных точек и моновариантных кривых участвуют в оконтуривании дивариантных полей тем значительнее занимаемые этими полями части исследуемой системы. Например, в оконтуривании дивариантного поля с равновесными твёрдыми фазамиАн+Га (рисунок 1) принимает участие 10 нонвариантных точек и 10 моновариантных кривых, а в оконтуривании дивариантного поля с равновесными твёрдыми фазами Ан+Си принимают участие 7 нонвариантных точек и 7 моновариантных кривых:

Е

'45

Е

Е.

47

Е.

'41

Е49 Е4

'46 ^49 ^48

Е5

Ан+Га

Е

56

Е54 Е56

Е625 е425 е475 е455

Ан+Си

Е7

е735 е465

Это указывает на то, что первое дивариантное поле в приведённых условиях занимает большую часть системы, чем второе дивариантное поле.

Дивариантные поля с равновесными твёрдыми фазами Ан+Пс, Ан+Гб и Ан+Са-2 оконтурены тремя нонвариантными точками и таким же количеством моновариантных кривых:

Е

42

'10

Е

41

Е

51

Ан+Гб

46

Ан+Са-2

Е

49

Е

66

Это указывает на то, что они в отдельности занимают значительно меньшую часть исследуемой системы в приведенных условиях чем дива-риантные поля с равновесными твёрдыми фазами Ан+Га и Ан+Си.

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

Рисунок 2 - Строение совмещенной диаграммы фазового комплекса изотермы 50 °С на уровне пяти-шестикомпонентного составов в области кристаллизации ангидрита (CaS04),

построенная методом трансляции

При переходе системы из пятикомпонентного уровня на шестикомпо-нентный уровень (например, добавлением шестого компонента в любой из четырёх пятикомпонентных систем, где одна из равновесных фаз является ангидрит), происходит трансформация геометрических образов пятикомпонентных систем с последующей трансляцией (переносом) их на уровень шестикомпонентного состава. Далее транслированные геометрические образы участвуют в формировании элементов строения диаграммы исследуемой системы на шестикомпонентном уровне.

В соответствии с принципом совместимости [24,25], объединив геометрические образы пятикомпонентного и шестикомпонентного уровней исследуемой системы в области кристаллизации ангидрита (Са804), получим её совмещённую диаграмму фазового комплекса (рисунок 2). Такая совмещённая диаграмма фазового комплекса отражает взаимосвязь между всех геометрических образов пяти- и шестикомпонентного уровней исследуемой системы в рассматриваемых условях. Напиример, на рисунке 2 тонкие сплошные линии отражают моновариантные кривые уровня пятикомпо-нентного состава (они проходят между пятерными нонвариантными точками). Пунктирные линии являются моновариантными кривыми уровня шестикомпонентного состава. Они образованы при трансляции пятерных нонвариантных точек на уровень шестикомпонентного состава, а стрелка указывает на направления трансляции. Полужирные сплошные линии также являются моновариантными кривыми уровня шестикомпонентного состава. Они проходят между шестерными нонвариантными точками. Шестерные нонвариантные точки образуются пресечением (с соблюдением правило фаз Гиббса) моновариантных кривых уровня шестикомпонентного состава.

4. Заключение

Формирование дивариантных полей на уровне шестикомпонентного состава реализуется двумя путями. Первый путь связан с трансляцией моновариантных кривых уровня пятикомпонентного состава на уровень шестикомпонентного состава. Второй путь связан с оконтуриванием поверхности системы шестерными нонвариантными точками и проходящими между ними моновариантными кривыми.

Дивариантные поля, образованные при трансляции моновариантных кривых уровня пятикомпонентного состава на уровень шестикомпонентного состава могут быть оконтурены.

а) пятерными нонвариантными точками - проходящими между ними моновариантными кривыми, образованными при трансляции пятерных нонвариантных точек, - шестерными нонвариантными точками. Например:

Е11

Е4

• ► Е36 Е456 ■

Ан+Гз+Пс

▲

I I

. j

Е6

■ ► Е4 ▲

I I

____I

6

б) пятерными нонвариантными точками - проходящими между ними моновариантными кривыми - моновариантными кривыми, образованными при трансляции пятерных нонвариантных точек, - шестерными нонвариант-ными точками - моновариантными кривыми, проходящими между ними. Например:

En5--------► Е36

Ан+Гз+Пг

Е,65------------

Е1

■ ► Е9

Е4

Е4

■ ► Е4

Е1

- ► Ец

■ Е18 .

5

5

5

5

5

5

5

6

Анализ строения диаграммы фазового комплекса системы Na,K,Mg,Ca||S04,Cl-H20 при 50 °С в области кристаллизации (CaS04) показывает, что по второму пути формируются три (З)дивариантные поля и они имеют следующие контуры (рисунок 2):

Е1

Е1

Е1

Е6

Е2

Е2:

Е8 Е1

Ан+Каи+Ск

Ан+Ла+Лев

Е1

Е1 Ев

Е12

6

6

6

6

6

6

6

5

6

Information about authors:

Soliev Lutfullo - Doctor of Chemical Sciences, Professsor of the Department of «General and Inorganic Chemistry», Honored Worker of Scince and Technology of Tajikistan; e-mail: [email protected]; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-0376-7309.

Jumaev Marufjon Tagoymurotovich - Candidate of Chemical Sciences, Assosiate professor of the Department of «General and Inorganic Chemistry»; e-mail: [email protected]; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3797-9710.

Литература

1. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. М.: Наука, 1976. 504 с.

2. Горощенко Я.Г., Солиев Л. Основные напровления в методологии физико-химического анализа сложных и многокомпонентных систем. Журнал неорганической химии, 1987, 32(7), 1676-1681.

3. Pitser K.S., Kim J. Termodynamcs of electrolytes 1V. Activity and osmotic coefficients for mixed electrolytes. Journal American Chemical Soctarey, 1974, 96(18), 5701-5707.

4. Wood J.R. Termodynamica of brine-Salt egailibria the systems NaCl-KCl-MgCl2-CaCl2-H2O at 25 °C. Geochim at CosmochimActa, 1975, 39(8), 1147-1163.

5. Harviec E., Weare J.H. The prediction of miniralSoliblities natural water the Na-K-Mg-Ca-Cl-SO4-H2O system from. Geochem at CosmochimActa, 1980, 44(7), 981.

6. Eugster H.P., Harvie C.F., Weare J.H. The prediction of mineral solubilities natural water the Na-K-Mg-Ca-Cl-SO4-H2O system from zero to high concentration at 25 °C. Geochem at CosmochimActa, 1980, 44(9), 1335-1347.

7. Harvie C.F., Eugster H.P., Weare J.H. Mineral equilibrium in a six-components seawater system Na-K-Mg-Ca-Cl-SO4-H2O at 25 °C II compositions of the soluroted solutions. Geochem at CosmochimActa, 1982, 46(9), 1603-1618.

8. Александрова Э.А. Аналитическая химия. В 2 книгах. Книга 2. Физико-химические методы анализа: Учебник и практикум / Э.А. Александрова, Н.Г. Гайдукова. М.: Юрайт, 2014, 356 с.

9. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа / Под ред. А.А. Ищен-ко. В 2-х томах. Т. 2. М.: Академия, 2015, 416 с.

10. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Учебник. В 2-х томах. Т. 1. М.: Мир, 2016, 352 с.

11. Аналитическая химия / Под ред. Л. Н. Москвина В 3-х томах. Т. 2. Методы разделения веществ и гибридные методы анализа. М.: Academia, 2014, 304 с.

12. Белюстин А.А. Потенциометрия. Физико-химические основы и применения: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 2015, 336 с.

13. Валова (Копылова) В.Д. Физико-химические методы анализа. Практикум. М.: Дашков и К°, 2014, 836 с.

14. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 книгах. Книга 2. Физико-химические методы анализа. М.: Дрофа, 2016, 383 с.

15. Васильев В.П. Аналитическая химия. Лабораторный практикум / В.П. Васильев, Р.П. Морозова, Л.А.Кочергина. М.: Дрофа, 2015, 416 с.

16. Харитонов Ю.А. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. М.: Высш. школа, 2010, 559 с.

17. Черногоренко В.Б., Прядко Л.Ф. Ж. неорг. химии, 1982, 27(6), 527-30.

18. Глазов В.М. Изв. АН СССР. Сер. неорг. Материалы, 1984, 20(6), 925-36.

19. Федоров П.И., Федоров П.П., Дробот Д.В. Физико-химический анализ безводных солевых систем. М., 1987.

20. Курнаков Н.С. Некоторые вопросы теории физико-химического анализа. ДАН СССР, 1939, 25(5), 384-387.

21. Курнаков Н.С. Введение в физико-химической анализ. М.: Л.: изд. АН СССР, 1940,

562 с.

22. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем методом трансляции. М., 1987, 28 с. ВИНИТИАН СССР 20.12.87г. № 8990-В87.

23. Soliev L. Phase Equlibria in the Na,K,Mg,Ca||SO4,Cl-H2O System at 25 °C in the Region of Glaubarite Crystallization. Russian Journal of physical chemistry. 2003, 77(3), 351-354.

24. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. Киев: Наук. думка, 1982, 264 с.

25. Горощенко Я.Г. Физико-химической анализ гомогенных и гетерогенных систем. Киев: Наук. думка, 1978, 490 с.

26. Soliev L. Phase Equlibria in the Na,K,Mg,Ca||SO4,Cl-H2O System at 50 °C in the Crystallization Glazirite (3K2SO4-Na2SO4). Russian Journal of physical chemistry. 2013, 87(9), 1442-1447.

Тушндеме

КвП ЦУРАМДЫ ЖYЙЕЛЕРДЕГI ДИВАРИАНТТЫ ТЕВДЕУЛЕР

Л. Солиев , М. Т. Жумаев

С. Айни атындагы Тэжiкстан мемлекеттк педагогикалыцyHueepcumemi, Душанбе, Тэжкстан

*E-mail: soliev. lutfullo@yandex. com

Трансляция эдга мен ангидритгщ (CaSO4) кристалдану аймагындагы 50 °С температурада алгыкомпоненгтi реципрокты Na,K,Mg,Ca||SO4,Cl-H2O жуйесшщ фазалык кешенiнiн курылымы жэне нускалары зерттелдi. ЖYЙенiн бес компонентгi куйден алтыкомпонентгi кYЙге ауысуы кезiнде диарианттьщ врiстердiн тYзiлуi кврсетiлдi. Бул максатты шешу Yшiн бiз аударма эдiсiн колдандык, оган сэйкес бастапкы (белгш) жYЙенiн диаграммасынын геометриялык кескiндерiнiн влшем^ оган кейiнгi компоненттi косканда, бiр Yлкейедi, ягни, геометриялык кескiндер тYрленедi. Зертгелетiн алты компонеттен туратын кYрделi карастылрылатын аталган курамды жуйе алты накты бес компонентгi заттан жYЙесiнен туратындыктан, олардын кез келгенiне алтыншы тYрдегi компонент табигатын косу аркылы барлык бес турлi тврт компонент жуйенiн геометриялык кескiндерiн тYрлендiру мен катар журетiндiгiне квз жеткiзуге болады. взгертiлген геометриялык бейнелер тополо-гиялык касиетгерiне CYЙене отырып, алтыкурамды композиция децгешне аудары-лады (берiледi). Сульфаттардыц, натрий, калий, магний жэне кальций хлоридтершщ алтыкомпонентгi су-тузды реципрокты жуйесiнiц фазалык тепе-тецдiгiн зертгеу жэне ангидритгщ (CaSO4) кристалдану аймагында 50 °C температурада трансля-циялау аркылы оныц фазалык комплекс диаграммасын куру. Бул температурада 49 - дивариантгы врютердщ, 58 - моновариантгы кисыктардыц жэне 22 - инварианты нуктелердiц болуы мен сипатгалатынын кврсетгi. Алынган мэлiметтер негiзiнде алгаш реет зерттелетiн жуйенщ толык туйык фазалык диаграммасы тургызылды жэне оны окуга ыцгайлы болу ушш ол тепе-тецдiк катты фазалардыц дивизиялык кристалдану врiстерiне сэйкес фрагменттелдг

ТYЙiндi свздер: квпкомпонентгi жуйелер, диаграмма, тепе-тецдж, инвариант-тык нуктелер, моновариантгы кисыктар, дивариантгы кврiстер.

Abstract

DIVARENT EQUILIBRIUMIN MULTI-COMPONENT SYSTEMS L. Soliev , M. T. Jumaev

Tajik State Pedagogical University named after S. Aini, Dushanbe, Tajikistan * E-mail: [email protected]

The structure of the phase complex of the six-component reciprocal system Na,K,Mg,Ca||SO4,Cl-H2O at 50°C in the region of crystallization of anhydrite (CaSO4) was studied by the translation method, and variants of the formation of divariant fields during the transition of the system from the five-component to the six-component state were shown. To solve this goal, we used the translation method, according to which the dimension of the geometric images of the diagram of the original (particular) system, when adding a subsequent component to it, increases by one. Due to the fact that the investigated six-component system consists of six particular five-component systems, the addition of the sixth component to any of them is accompanied by the transformation of geometric images of all five four-component systems.The transformed geometric images, based on their topological properties, are translated (transferred) to the level of the six-component composition. The study of sulfates, sodium, potassium, magnesium and calcium chlorides and the construction of its phase complex diagram by translation at 50°C in the crystallization region of anhydrite (CaSO4) showed that at this temperature it is characterized by the presence of 49-divariant fields, 58-monovariant curves and 22-invariant points. On the data obtained, a complete closed phase diagram of the studied system was constructed for the first time and, for the convenience of its reading, it was fragmented according to divariant crystallization fields of equilibrium solid phases.

Key words: multicomponent systems, diagram, equilibria, invariant points, mono-variant curves, divariant fields.

References

1. Anosov Ya., Ozerova M.I., Fialkov Yu.Ya. Fundamentals of physical and chemical analysis. M.: Science, 1976. 504 p. (in Russ.).

2. Goroshenko Ya.G., Soliev L. Basic trends in the methodology of physical and chemical analysis of complex and multicomponent systems. Journal of Inorganic Chemistry, 1987, 32(7), 1676-1681 (in Russ.).

3. Pitser K.S., Kim J. Termodynamcs of electrolytes 1V. Activity and osmotic coefficients for mixed electrolytes // Journal American Chemical Soctarey, 1974, 96(18), 5701-5707.

4. Wood J.R. Termodynamica of brine-Salt egailibria the systems NaCl-KCl-MgCl2-CaCl2-H2O at 25 °C. Geochim at CosmochimActa, 1975, 39(8), 1147-1163.

5. Harviec E., Weare J.H. The prediction of miniralSoliblities natural water the Na-K-Mg-Ca-Cl-SO4-H2O system from. Geochem at CosmochimActa, 1980, 44(7), 981.

6. Eugster H.P., Harvie C.F., Weare J.H. The prediction of mineral solubilities natural water the Na-K-Mg-Ca-Cl-SO4-H2O system from zero to high concentration at 25 °C. Geochem at CosmochimActa, 1980, 44(9), 1335-1347.

7. Harvie C.F., Eugster H.P., Weare J.H. Mineral equilibrium in a six-components seawater system Na-K-Mg-Ca-Cl-SO4-H2O at 25 °C II compositions of the soluroted solutions. Geochem at CosmochimActa, 1982, 46(9), 1603-1618.

8. Aleksandrova Je.A. Analiticheskaja himija. V 2 knigah. Kniga 2. Fiziko-himicheskie metody analiza. Uchebnik i praktikum / Je.A. Aleksandrova, N.G. Gajdukova. M.: Jurajt, 2014. 356 p. (in Russ.).

9. Analiticheskaja himija i fiziko-himicheskie metody analiza / Pod redro A.A. Ishhenko. V 2 tomah. Vol.. 2. M.: Akademija, 2015, 416 p. (in Russ.).

10. Analiticheskaja himija i fiziko-himicheskie metody analiza. Uchebnik. V 2 tomah. Vol. 1. M.: Mir, 2016. 352 p. (in Russ.).

11. Analiticheskaja himija / Pod red. L.N. Moskvina V 3 tomah. Vol. 2. Metody razdelenija veshhestv i gibridnye metody analiza. M.: Academia, 2014, 304 p. (in Russ.).

12. Beljustin A.A. Potenciometrija. Fiziko-himicheskie osnovy i primenenija. Uchebnoe posobie. M.: Mashinostroenie, 2015, 336 p. (in Russ.).

13. Valova (Kopylova) V.D. Fiziko-himicheskie metody analiza. Praktikum. M.: Dashkov i K°, 2014, 836 p. (in Russ.).

14. Vasil'ev V.P. Analiticheskaja himija. V 2 knigah. Kniga 2. Fiziko-himicheskie metody analiza. M.: Drofa, 2016, 383 p. (in Russ.).

15. Vasil'ev V.P. Analiticheskaja himija. Laboratornyj praktikum / V.P. Vasil'ev, R.P. Moro-zova, L.A.Kochergina. M.: Drofa, 2015, 416 p. (in Russ.).

16. Haritonov Ju.A. Fiziko-himicheskie (instrumental'nye) metody analiza. M.: Vyssh. shkola, 2010, 559 p. (in Russ.).

17. Chernogorenko V.B., Prjadko L.F. Zh. neorg. himii, 1982, 27(6), 1527-30 (in Russ.).

18. Glazov V.M. Izv. ANSSSR. Ser. neorg. materialy, 1984, 20(6), 925-36 (in Russ.).

19. Fedorov P.I., Fedorov P.P., Drobot D.V. Fiziko-himicheskij analiz bezvodnyh solevyh sistem. M., 1987 (in Russ.).

20. Kurnakov N.S. Some questions of the theory of physicochemical analysis. DAN SSSR, 1939, 25(5), 384-387 (in Russ.).

21. Kurnakov N.S. Introduction to physical and chemical analysis. M.; L.: ed. Academy of Sciences of the USSR, 1940, 562 p. (in Russ.).

22. Soliev L. Prediction of the structure of phase equilibrium diagrams of multicomponent water-salt systems by the translation method. M., 1987, 28 p. Dep in VINITI of the USSR Academy of Sciences on 12/20/87. No. 8990-B87 (in Russ.).

23. Soliev L. Phase Equlibria in the Na,K,Mg,Ca||SO4,Cl-H2O System at 25 °C in the Region of Glaubarite Crystallization. Russian Journal of physical chemistry, 2003, 77(3), 351-354.

24. Goroshchenko Ya.G. Mass-centric method of imaging multicomponent systems. Kiev: Nauk. dumka, 1982, 264 p. (in Russ.).

25. Goroshchenko Ya.G. Physicochemical analysis of homogeneous and heterogeneous systems. Kiev: Nauk. Dumka, 1978, 490 p. (in Russ.).

26. Soliev L. Phase Equlibria in the Na,K,Mg,Ca||SO4,Cl-H2O System at 50 °C in the Crystallization Glazirite (3K2SO4-Na2SO4). Russian Journal of physical chemistry, 2013, 87(9), 442-1447.