CC BY
3КИМИЁ (ХИМИЯ)
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ №,Са//804, НСOз,F-H2O ПРИ 00С
Солиев Л., Нури В., Мусоджонова Дж.
Таджикский государственный педагогический университет имени С. Айни
Закономерности фазовых равновесий в системе Na,Са//SO4,НСOз,F-H2O определяют условия галургической переработки природного минерального и сложного технического сырья, содержащие сульфаты, гидрокарбонаты, фториды натрия и кальция. В то же время, согласно литературных данных [1], система №,Са//504,НС0з^-H2O никем не исследована.
В настоящей работе рассмотрены результаты определения фазовых равновесий в системе Na,Са//SO4,НСOз,F-H2O при 00С методом трансляции. Согласно методу трансляции, основанного на принципе совместимости [2], увеличение компонентности системы с п до п+1 (при постоянстве температуры и давления) сопровождается трансформацией геометрических образов п-компонентных систем и увеличением их размерности на единицу. Трансформированные геометрические образы транслируются (переносятся) на уровень п+1 компонентного состава и исходя из своих топологических свойств, а также с соблюдением правило фаз Гиббса, формируют элементы строения п+1 компонентной системы. Более детально применение метода трансляции, для прогнозирования и построения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем, рассмотрено в работах [3-4]. Ранее этим методом система Na,Са//SO4,НСO3,F-H2O была исследована при 250С [5].
Пятикомпонентная система Na,Ca//SO4,HCOз,F-H2O состоит из следующих четверных систем: Na2SO4-NaHCOз-NaF-H2O; CaSO4-Ca(HCOз)2-CaF2-H2O; №^/^04,^03^20; Na,Ca//HCOз,F-H2O; Na,Ca//SO4,F-H2O. Из этих четырёхкомпонентных систем первые две при 00С не исследованы. Остальные три исследованы методом трансляции [6-8]. Если принять строение четырёхкомпонентных систем CaS04-Ca(HC0з)2-CaF2-H20 и Na2S04-NaHC0з-NaF-H20 как простое эвтоническое с одной нонвариантной точкой, то фазовые равновесия в нонвариантных точках системы Na,Ca//S04,HC0з,F-H20 при 00С на уровне четырёхкомпонентного состава выглядит следующим образом (табл.1).
Таблица 1
Фазовый состав осадков нонвариантных точек системы Na,Ca//S04,HC0з,F-H20 при 00С на уровне четырёхкопонентного состава
Система Нонвариантная точка Равновесные твёрдые фазы
Na2S04-NaHC0з-NaF-H20 E41 Бо+Мб+Нх
CaS04-Ca(HC0з)2-CaF2-H20 Е42 Фо+СаГ+Гп
Е4з Во+Фо+Нх
Е44 Фо+Нх+СаГ
№^//^03^04-^0 Е45 Гп+Нх+Мб
Е46 Гп+Нх+СаГ
Е47 Мб+Гп+Во
Е48 Гп+Во+Фо
В таблице 1 и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на компонентность системы и нижним индексом, указывающим на
порядковый номер точки. Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: Нх-нахколит №НСОз; СаГ-кальций гидрокарбонат Са(НСОз)2; Во-вильомит NaF; Фо-флюорит СаF2; Гп-гипс CaSO4.2H2O; Мб мирабилит Na2SO4•10H2O.
На рис 1. представлена солевая часть диаграммы фазовых равновесий системы №,Са/^04,НС0з,Р-Ш0 при 00С на уровне четырёхкомпонентного состава, построенная на основании данных табл. 1., в виде «развёртки» призмы.
2МаР
Рис. 1. «Развёртка» солевой части диаграммы фазовых равновесий системы №,Са// SO4 НСОз^-ШО при 0оС на уровне четырёхкомпонентного состава
После её унификации (объединения идентичных полей кристаллизации разноименных систем) получим схематическую диаграмму [9] фазовых равновесий исследуемой системы на уровень четырёхкомпонентного состава (рис.2).
Е4
Е
Е4
Рис 2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы №,Са//504,НС0з,Р-Н20 при 00С, на уровне четырехкомпонентного состава, построенная методом трансляции
Е41
3
Мб Е4
5
7
Е4з
Е47
Е48
Е44
На рис 2. отражены все возможные фазовые равновесия на геометрических образах исследуемой системы при 00С на уровне четырёхкомпонентного состава. Фазовый состав осадков четверных нонвариантных точек приведен в табл.1. Фазовый состав осадков дивариантных полей отражен на рисунке. Фазовый состав осадков моновариантных кривых, проходящих между четверными нонвариатными точками, таков:
Е41 _Е4з=Во+Нх; Е41_Е45=Нх+Мб; Е41_ Е47=Во+Мб;
Е42 _Е44=Фо+СаГ; Е42_Е4б=СаГ+Гп; Е42- Е4в=Фо+Гп;
Е4з -Е44=Фо+Нх; Е4з-Е4в=Фо+Во; Е44- Е4б=Нх+СаГ;
Е45 -Е4б=Нх+Гп; Е45-Е47=Мб+Гп; Е47- Е4в=Во+Гп.
Трансляция четверных нонвариантных точек на уровень пятикомпонентного состава приводит к образованию следующих пятерных нонвариантных точек:
Е41+Е4з+Е47-----► Е51=Во+Мб+Нх+Гп;
Е42+Е44+Е46-----► Е52=СаГ+Гп+Фо+Нх;
Е4з+Е48 ----♦ Е5з=Во+Нх+Фо+Гп.
На основе полученных данных построена схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na,Ca//SO4,HCOз,F,-H2O при 00С для уровня пятикомпонентного состава, которая представлена на рис 3.
„ -^Е5!— -
Е4
Е
4 _
ч4 .
ч /
ч /
Е4
Е4!
Е4
Е48 -
Е4
Е4
Рис. 3. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы №,Са//504,НС0з^-Н20 при 00С на уровне пятикомпонентного состава, построенная методом трансляции
На рис.3 тонкие сплошные линии обозначают моновариантные кривые уровня четырёхкомпонентного состава, пунктирные линии обозначают моновариантные кривые уровня пятикомпонентного состава и они образованы в результате трансляции четверных нонвариантных точек, поэтому их фазовый состав осадков идентичен фазовому составу последних. Полужирные линии также являются моновариантными кривыми уровня пятикомпонентного состава. Они проходят между пятерными нонвариантных точками и характеризуются следующим фазовым составом осадков:
Е51- Е5з=Во+Нх+Гп;
Е52- Е5з=Фо+Гп+Нх.
В табл. 2 приведены перечень и контуры дивариантных полей системы Na,Са//SO4, НСОз^-ШО при 0оС, которые получены при фрагментации построенной диаграммы (рис. 2).
3
7
3
6
2
Таблица 2.
Равновесные тв ëрдые ф азы и контуры дивариантных полей системы Na,Ca//S04,HC0зF-H20 при 00С
Равновесые твердые фазы
Контуры полео кристаллизации (рис.)
Равновесые твердые фазы
Контуры полео кристаллизации (рис)
Во+Нх
Мб+Нх
Во+Мб
СаГ+Фо
СаГ+Гп
Фо+Гп
Е4,-
Е51
Е4з -
Е45 ■
Е51
Е51
Е47
Е42 .
Е44
• Е52
Е42 --
Е46
2 ▲
Е42
■Е52
Во+Фо
Нх+Фо
Нх+СаГ
Нх+Гп
Мб+Гп
Во+Мб
Е4з ■
Е47 -
Е44
Е46.
Е45
Е46.
Е45 ■
Е47
Е48 ■
Е5з
Е52
2 А
Е5з
Е52
Е5з
-►е51
Е5з
Таким образом методом трансляции показано, что для системе Na,Ca//S04,HC0з,F,-H20 при 00С характерно следующее количество геометрических образов на уровнях четырёхкомпонентного (А) и пятикомпонентного (Б) составов: Уровень компонентности А Б
Нонвариантные точки 8 з
Моновариантные кривые 12 10
Дивариантные поля 6 12
Литература:
1. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем Т.2. Кн. 1-2. Санкт-Петербург: Химиздат, 2004. 1247 с.
2. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. Киев: Наук. думка, 1982. 264 с.
Е5
1
Е4
Е5
Е4
1
1
3
Е4
Е5
Е4
1
1
4
Е4
7
Е4
Е5
8
3
3. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем методом трансляции. М.1987, 28 с. Деп. ВИНИТИ АН СССР 20.12.87г., №8990- В87.
4. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции Кн.1. Душанбе: ТГПУ им К.Джураева, 2000. 247 с.
5. Солиев Л., Нури В., Авлоев Ш. Х. Журнал неорганической химии РАН, 2014, Том. 59, №3, с.421-425.
6. Солиев Л., Усмонов М. Докл.АН.Республики Таджикистан, 2011, Т.54, №9, с.754-758.
7. Солиев Л., Джумаев М.Т., Нури В., Авлоев Ш.Х. Докл. АН. Республики Таджикистан, 2013, Т.56, №9, с. 119-123.
8. Солиев Л., Нури В., Икбол Г. Вестник педагогического университета, 2013, №3(52), с.77-83.
9. Солиев Л. Журнал неорганической химии АН СССР, 1988, Т.33, 35, с. 1305.
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ Ca//SO4,HCO3,F-H2O ПРИ 00С
Методом трансляции изучено фазовые равновесия в системе Na,Ca//SO4,HCO3,F-H2O при 00С. Для исследуемой системы, характерно наличие 12-дивариантных полей, 10-моновариантных кривых и 3 нонвариантные точки. Впервые построена замкнутая диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы при 00С.
Ключевые слова: диаграмма, фаза, равновесия, нонвариантные точки, моновариантные кривые, дивариантные поля, метод трансляции.
THE COMPARATIVE ANALYSIS OF A STRUCTURE OF THE DIAGRAMPHASE EQUILIBRIUM OF SYSTEMS OF Na,Ca//SO4,HCO3,F-H2O AT 00C
The phase of equilibrium in the system Na,Ca//SO4,HCO3,F-H2O at 00С is investigated by means of translation method. There is 12 divariant fields, 10 monovariant carves and 3 invariant point in this system. The diagram of closed phase equilibrium is modeled for the first time.
Key words: system, diagram, phase, equilibrium, invariant of a point, monoalternative are curve, divariant of a field, method of compilation.
Сведения об авторах: Солиев Лутфулло - доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета имени Садриддина Айни, е-mail: l.soliev1941@mail.ru; Валантена Нури - аспирант кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета имени Садриддина Айни, е-mail: v.noory1980@mail.ru; Мусоджонова Джамила Мансуровна -кандидат химических наук, Таджикский государственный педагогический университет имени С. Айни, e-mail: musojonova-j@mail.ru
Information about the authors: Soliev Lutfullo - doctor of Chemistry sciences, professor head of chair of generl and inorganic chemistry, Tajik State pedagogical University named after Sadriddin Aini; Valantena Noory - aspirant of chair of general and inorganic chemistry, Tajik State pedagogical University named after Sadriddin Aini; Musojonova Jamila Mansurovna - Ph.D in Chemistry, Tajik State pedagogical University named after Sadriddin Aini
