Фазовые равновесия системы Na,k,Mg,Ca//so 4,cl-h 2O при 50°с в области кристаллизации лангбейнита (k 2SO 4 · 2mgso 4) Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2013, том 56, №7_

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 541.123.7

Л.Солиев

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Ка,К,М&Са//804,С1-Н20 ПРИ 50°С В ОБЛАСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЛАНГБЕЙНИТА (К2804 • 2MgS04)

Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни

(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 11.02.2013 г.)

Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С в области кристаллизации лангбейнита (K2SO4•2MgSO4). Установлено, что лангбейнит как равновесная фаза исследованной системы при 50°С участвует в формировании 16 нонвариантных точек, 33 моновариантных кривых и 22 дивариантных полей. Построен фрагмент диаграммы фазовых равновесий исследованной системы в области кристаллизации лангбейнита.

Ключевые слова: метод трансляции - фазовые равновесия - диаграмма - нонвариантные точки -моновариантные кривые - дивариантные поля - лангбейнит.

Для шестикомпонентной системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Q-H2O при 50оС характерно наличие 22 равновесных твёрдых фаз и лангбейнит (K2SO4 . 2MgSO4) является одной из них. Данная шестиком-понентная система включает 14 четырёхкомпонентных и 6 пятикомпонентных систем. Лангбейнит является равновесной фазой в четырёхкомпонентной системе K,Mg//SO4,Cl-H2O и пятикомпонентных системах //SO4,Cl-H2O и K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O.

Четырёхкомпонентная система K,Mg,//SO4,Cl-H2O при 50°С достаточно хорошо изучена методом растворимости, а пятикомпонентные системы Na,K,Mg//SO4,Cl-H2O и K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O методом растворимости исследованы недостаточно. Они нами были исследованы методом трансляции и впервые построены их диаграммы фазовых равновесий [2,3].

В данной работе рассмотрены результаты исследования фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С в области кристаллизации лангбейнита методом трансляции, который вытекает из принципа совместимости элементов строения частных составляющих и общей систем в одной диаграмме [4]. Условия применения метода трансляции для исследования фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем более подробно рассмотрены в работах [5,6]. Ранее этим методом были исследованы фазовые равновесия системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Q-H2O при 50°С в области кристаллизации арканита [7] и ангидрита [8].

В пятикомпонентных системах, где одной из равновесных фаз является лангбейнит, он участвует в формировании следующих пятерных нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами:

Система Na,K,Mg//SO4,Cl-H2O:

Е39=Ла+Ас+Лео+Ск; Е2З=Ла+Ки+Лев+Ск; Е28=Ла+Ас+Га+Лев;

Е29=Ла+Ас+Лев+Ск; ЕЗо=Ла+Га+Ки+Лев; Е32=Ла+Каи+Лео+Ас;

ЕЗЗ =Ла+Каи+Ки+Га; ЕЗ6=Ла+Ас+Га+Каи.

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

Е561 =Ла+Лео +Пг+Ск; Е74=Ла+Каи+Лео+Пг;

Система K,Mg,Ca//SO4,a-H2O: Еб7=Ла+Ан+Ки+Ск; Е75=Ла+Ан+Каи+Ки;

Е70=Ла+Ан+Пг+Ск; Е™ =Ла+Ан+Каи+Пг.

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 [7]. Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: Ла - лангбейнит K2SO4•2MgSO4; Ac - астраха-нит Nа2S04•MgS04•4H20; Лео - леонит K2S04•MgS04•4Н20; Ск - сакиит MgS04•6H20; Ки - кизерит MgS04 Щ0; Лев - левеит Na2S04•MgS04• 2,5^0; Га - галиит Каи - каинит KCl•MgS04•3H20;

Пг - полигалит K2S04•MgS04•2CaS04 2Щ0; Ан - ангидрит CaS04.

'78

Е74

Ла+Пг

Ла+Лео

"Е70"

5 _ 19

Ла+Ан

Ла+Ск

"Е67~

Ла+Ки

Ла+Лев

-■29

Ла+Ас

-■28

Ла+Га

75

Е|3

■5 36

Рис. 1. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//S04,Cl-H20 при 50°С в области кристаллизации лангбейнита (K2S04•2MgS04) на уровне пятикомпонентного состава

Фрагмент схематической диаграммы [9] фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//S04,Cl-Щ0 при 50°С в области кристаллизации лангбейнита, на уровне пятикомпонентного состава, приведен на рис.1, где отражены все элементы строения (дивариантные поля, моновариантные кривые, нонвариантные точки) данной системы и их взаимное расположение в области кристаллизации лангбейнита на уровне пятикомпонентного состава. Фазовый состав осадков пятерных нонвариантных точек приведён выше. Фазовый состав осадков дивариантных полей указан на рис.1. Фазовый состав осадков моновариантных кривых, проходящих между пятерными нонвариантными точками, таков:

Трансляция пятерных нонвариантных точек, содержащих в качестве одной из равновесных фаз лангбейнит, на уровень шестикомпонентного состава приводит к образованию следующих шестерных нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами:

Е|(|+Ас —>Е?=Ав+Ас+Ла+Пг+Ся; К ^+=Ас +Ла+Лео+Пг+Ск;

- -> Е£=Ав -НКи+Ла+Лев -НСк; Н^=Ас+Ва+Га+Ла+Оя;

Е*!=Ан+Ас+Ла+Лев+Ся

К|а+Ав—>Но=Ав+Ас+Га+Ла+Лев; К£7=Ан+Ас+Га+Ла+Си;

П|п+Ла --> Т:^=Ав+Га+Ки+Ла+Лев; Ем +Г б_>£ч1 =Ас+Га+Гб+Каи+Ла;

Е^ +Ск - -> Е?й = А в +Каи +Ки + Ла+Сж ; Е ял +Ав—Е* - = Ан+Га +Каи+Ки + Ла;

Ег;а+Ся—>Е^,=Ав+Ла+Каи+Бг-НСя; Е 4 7 = А н +Га +Г б+Каи +Ла;

С ? 1 = Ас +Каи +Ла +Пг+Се.

р6«

Л?19

р5 <1 78

п5 _ 74.

-Е564

Еб

29

"Е70

-ч

'11

* 1

«ч ""А 1 1 1

Рис. 2. Фрагмент совмещённой схематической диаграммы фазовых равновесий системы №,К,М&Са/^04,С1-Н20 при 50°С в области кристаллизации лангбейнита (K2SO4•2MgSO4) на уровнях

пяти-шестикомпонентного составов

На рис.2 представлена совмещённая схематическая [9] диаграмма фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С в области кристаллизации лангбейнита на уровнях пяти-шестикомпонентного составов.

На рис.2 также тонкие сплошные линии отражают моновариантные кривые уровня пятикомпонентного состава, фазовый состав осадков которых приведён выше. Пунктирные линии отражают моновариантные кривые, образованные при трансляции пятерных нонвариантных точек (направления трансляции указаны стрелами). Фазовый состав их осадков идентичен фазовым составам транслированных пятерных нонвариантных точек.

Таблица

Равновесные твёрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Na, K, Mg, Ca // SO4, Cl-H2O при 50°С в области кристаллизации лангбейнита (K2SO42MgSO4)

Полужирные сплошные также отражают моновариантные кривые, но они проходят между шестерными нонвариантными точками и характеризуются следующим фазовым составом осадков:

Анализ построенной методом трансляции фрагмента диаграммы фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O в области кристаллизации лангбейнита показывает на наличие 22 дива-риантных полей, равновесные твёрдые фазы и контуры которых приведены в таблице.

Как видно из рис.2 и таблицы, из 22 диваринатных полей 21 образованы в результате трансляции моновариантных кривых уровня пятикомпонентного состава. Одно дивариантное поле, с равновесными твёрдыми фазами Ан+Ла+Лев, образовано как результат оконтуривания поверхности системы шестерными нонвариантными точками и проходящими между ними моновариантными кривыми.

Таким образом, лангбейнит как равновесная фаза участвует в формировании следующего количества геометрических образов системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С на уровнях пятикомпо-нентного (А) и шестикомпонентного (Б) составов:

Уровень компонентности А Б

Нонвариантные точки 14 16

Моновариантные кривые 21 33

Дивариантные поля 9 22

Поступило 18.02.2013 г.

ЛИТЕРАТУРА

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

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

3. Солиев Л., Горошенко Я.Г., Горникова М.А., Патриляк Н.М. - Укр. хим. ж., 1991, т.57, №4, с.351-355.

4. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. - Киев: Нау-кова думка, 1962, 264 с.

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

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

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

8. Солиев Л. - Журн. неорган. химии, 2011, т.56, №10, с.1739-1745.

9. Солиев Л. - Журн. неорган. химии, 1988, т.33, №5, с.1305-1310.

Л.Солиев

МУВОЗИНАТ^ОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Ка,К,Ме,Са//804,С1-Н20 ДАР ХДРОРАТИ 50°С ВА ^УДУДИ КРИСТАЛЛИЗАТСИЯИ ЛАНГБЕЙНИТ

(К2804-2Ме804)

Донишго^и давлатии омузгории Тоцикистон ба номи С.Айни

Бо усули транслятсия мувозинатхои фазагии системаи Ка,К,М£,Са//804,С1-Н20 дар харорати 50°С ва худуди кристаллизатсияи лангбейнит (K2S04•2MgS04) муайян карда шудааст. Мукаррар карда шудааст, ки лангбейнит хамчун яке аз фазахои дар мувозинат будаи системаи омухта шуда дар харорати 50°С, дар ташаккулёбии 16 нуктахои нонвариантй, 33 хатхои моновариантй ва 22 майдонхои дивариантй ширкат меварзад. Дар асоси далелхои ба даст овар-дашуда барои худуди кристаллизатсияи лангбейнит маротибаи аввал фрагменти диаграммаи мувозинатхои фазагии системаи омухта шуда сохта шудааст.

Калима^ои калиди: усули транслятсия - мувозинатхои фазагй - диаграмма - нуцта^ои нонвариантй - хатхои моновариантй - майдощои дивариантй - лангбейнит

L.Soliev

PHASE BALANCE OF SYSTEM Na,K,Mg,Ca//SO4, Cl-H2O AT 50°C IN AREA CRISTALLIZATION LANGBEINITE (K2SO42MgSO4)

S.Aini Tajik State Pedagogical Universitiy By a method of compilation are investigated of phase balance of system Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O at 50°C in area cristallization langbeinite (K2SO4. 2MgSO4). Is established, that langbeinite as balance of phases of the investigated system at 50°C 33 monoalternative curves and 22 divariant of fields participate in formation 16 monoalternative curves of points. The fragment of the diagram phase balance of the investigated system in area cristallization langbeinite is constructed.

Key words: a method of compilation - phase of balance - diagram - invariant of a point - monoalternative curve - divariant fields - langbeinite.