Фазовые равновесия системы caso 4-caco 3-ca(HCO 3) 2-h 2O при 0ºс Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2014, том 57, №8_

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 541.123.6

Л.Солиев, М.Т.Джумаев, Ш.Х.Авлоев

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Са804-СаС03-Са(НС03)2-Н20 ПРИ 0°С

Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни

(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 12.05.2014г)

Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O при 0°С. Установлено, что для неё характерно наличие одной нонвариантной точки, 3 моновариантных кривых и 3 дивариантных полей. На основании полученных данных построена замкнутая фазовая диаграмма исследованной системы.

Ключевые слова: метод трансляции - нонвариантные точки - моновариантные кривые - дивари-антные поля - диаграмма - кальций - сульфат - карбонат - гидрокарбонат - фазовые равновесия.

Знание закономерностей фазовых равновесий системы Са804-СаС03-Са(НС03)2-Н20 при 0°С имеет не только научно-теоретическое значение, но и необходимо для создания оптимальных условий переработки природных и технических объектов, содержащих сульфаты, карбонаты и гидрокарбонаты кальция.

Как показывает анализ литературы [1], данная система не исследована. Нами она изучалась методом трансляции, который основан на принципе совместимости элементов строения частных составляющих и общей системы в одной диаграмме [2]. Метод трансляции предусматривает, что с увеличением компонентности системы с п до п+1 элементы строения п-компонентных систем увеличивают свою размерность, трансформируются и переносятся (транслируются) на уровень п+1 компонентного состава. На уровне п+1 компонентного состава транслированные элементы п-компонентных систем, в соответствии с своими топологическими свойствами и правилом фаз Гиббса, взаимно пересекаясь, образуют элементы строения п+1 компонентного уровня системы.

Применение метода трансляции для прогнозирования фазовых равновесий в многокомпонентных системах и построение их фазовых диаграмм более подробно рассмотрены в работах [3, 4].

Четырёхкомпонентная система Са804-СаС03-Са(НС03)2-Н20 включает следующие трёхком-понентные системы: Са804-Са(НС03)2-Н20; СаС03-Са(НС03)2-Н20; Са804-СаС03-Н20.

Согласно литературным данным [5], из вышеприведённых трёхкомпонентных систем только одна (Са804-СаС03-Н20) исследована экспериментально. Для неё обнаружена одна нонвариантная точка с равновесными твёрдыми фазами Са804-2Н20 + СаС03. Если строение экспериментально не исследованных систем (СаС03-Са(НС03)2-Н20 и Са804-Са(НС03)2-Н20) принять как эвтоническое, с одной нонвариантной точкой, то для вышеприведённых трёхкомпонентных систем при 0°С будут характерны следующие нонвариантные точки с равновесными твёрдыми фазами (табл.1).

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

Таблица 1

Фазовый состав осадков нонвариантных точек системы Са804-СаС03-Са(НС03)2-Н20 при 0°С

на уровне трёхкомпонентного состава

Нонвариантная точка Равновесные твёрдые фазы Нонвариантная точка Равновесные твёрдые фазы

Система Са804-Са(НС0зЪ-Н20 Система Са804-СаС0з-Н20

Е3 Гп+СаГ Е3 Гп+Сц

Система СаС0з-Са(НС0з)2-Н20

Е3 Сц+СаГ

В табл. 1 и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на кратность точки (компонентность системы), и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки. Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: Гп - гипс Са8042Н20; Сц - кальцит СаС03; СаГ - кальций гидрокарбонат Са(НС03)2.

Диаграмма фазовых равновесий системы Са804-СаС03-Са(НС03)2-Н20 при 0°С на уровне трёхкомпонентного состава, в виде «развёртки» трёхгранной призмы, приведена на рис. 1.

Рис. 1. Диаграмма фазовых равновесий системы Са804 - СаС03-Са(НС03)2-Н20 при 0°С на уровне трёхкомпонентного состава.

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

Как видно, все три двухсторонние трансляции приводят к образованию четверных нонвариантных точек с идентичным фазовым составом осадков. Это означает, что исследуемая система ха-рактеризируется наличием одной нонвариантной точки, которая образуется при трёхсторонней трансляции:

На рис. 2. представлена схематическая диаграмма [6] фазовых равновесий системы Са804-СаС0з-Са(НС0з)2-Н20 при 00С, построенная методом трансляции, где элементы строения системы на уровнях трёх- и четырёхкомпонентного составов совмещены в виде их проекций на треугольнике состава.

СаСОз

Са304 Е* Сз(НСОз):

Рис. 2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Са804-СаС0з-Са(НС0з)2-Н20 при 0°С,

построенная методом трансляции.

Таблица 2

Равновесные твёрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Са804-СаС03-Са(НС03)2-Н20

при 0°С

Равновесные твёрдые фазы и Олей Контуры палей на диаграмме (рис. 2) Равновесные твёрдые фазы полей Контуры полей на диаграмме (рис, 2)

СаГ I I %4..........[ л. ЭзЬ Сд СаСО;-Ег ■ ■ ■ 1 ■ * ЕЯ.........* Е*

Гп Е С 1............ Л 1 1 ■

Как видно из рис. 2, исследуемой системе при 00С, кроме одной нонвариантной точки, характерно также наличие 3 дивариантных полей однонасыщения и 3 моновариантных кривых двунасы-щения равновесными твёрдыми фазами. Равновесные твёрдые фазы дивариантных полей показаны на рис. 2. Равновесные твёрдые фазы моновариантных кривых идентичны по составу равновесным твёрдым фазам транслированных тройных нонвариантных точек (табл. 1).

В табл.2. приведены перечень и контуры дивариантных полей исследуемой системы при 00С, полученные при фрагментации построенной диаграммы (рис. 2).

Поступило 14.05.2014 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем. т.11., кн. 1-2. - СПб.: Химиздат, 2004, 1247 с.

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

3. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем методом трансляции. - М.,1987, 28 с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87г. №8990 - В87.

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

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

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

Л.Солиев, М.Т.Чумаев, Ш.Х.Авлоев

МУВОЗИНАТ^ОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O

ДАР ХДРОРАТИ 0°С

Донишго^и давлатии омузгории Тоцикистон ба номи С.Айни

Бо ёрии усули транслятсия мувозинатх,ои фазагии системаи CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O дар хдрорати 0°С омухта шудааст. Мукаррар карда шудааст, ки барои вай 1 нуктаи нонвариантй, 3 хати моновариантй ва 3 майдони дивариантй хос мебошад. Маротибаи аввал диаграммаи сарбастаи мувозинатх,ои фазагии системаи CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O дар хдрорати 0°С сохта шудааст.

Калима^ои калиди: Усули транслятсия - нуцта^ои нонвариантй - хатуои моновариантй -майдонуои дивариантй - диаграмма - калсий - сулфат - карбонат - гидрокарбонат -мувозинатуои фазагй.

L.Soliev, M.T.Jumaev, SH.H.Avloev PHASE BALANCE OF CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O SYSTEM IN 0°C

S.Ayni Tajik State Pedagogikal University

Translation method explored phase balance of system CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O at 0°C. It is established that for it presence 1 invariant points, 3 monovariant curves and 3 divariant fields is characteristic. On the basis of the received data the closed schematic phase diagramme of the investigated system is constructed.

Key word: Method translations - lintes - monovariant curves - points - diagram - calcium - sulphate -carbonate - hydrocarbonate - Phase balances.