CC BY
54
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН __________________________________2007, том 50, №9-10______________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.6
Л.Солиев, Дж.Мусоджонова ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ Na2S04-NaHC0з-NaF-Н20
ПРИ 0 И 25°С
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 19.10.2007 г.)
Четырёхкомпонентная водно-солевая система из сульфатов, гидрокарбонатов и фторидов натрия является составной частью более сложной шестикомпонентной водно-солевой системы из сульфатов, карбонатов, гидрокарбонатов, фторидов натрия и калия, закономерности фазовых равновесий в которой определяют условия переработки сложного природного и технического минерального сырья, содержащего эти соли.
Согласно литературным данным [1], четырёхкомпонентная система Ка2804-КаНС03-КаБ-НгО при 25°С никем не изучена. При 0°С она и составляющие её трехкомпонентные системы исследованы с целью определения оптимальных условий выделения из смесей глауберовой соли [2-6]. Поэтому представляет интерес исследование фазовых равновесий в приведенной системе также и при 25°С с целью установления условий кристаллизации как отдельных фаз, так и их совокупности при данной температуре и сопоставления полученных результатов при 0 и 25°С.
Фазовые равновесия в системе Ка2804-КаНС03-КаР-Н20 при 0 и 25°С нами исследовались методом трансляции [7,8], который основан на принципе совместимости элементов строения частных составляющих и общей системе в одной диаграмме [9].
Для прогнозирования фазовых равновесий в системе Ка2804-КаНС03-КаБ-Н20 методом трансляции использованы данные о фазовых равновесиях в нонвариантных точках, составляющих данную четырёхкомпонентную систему, трёхкомпонентных систем: Ка2Б04-КаНС03-Н20; Ка2804-ЫаР-Н20 и Ка2804-ЫаР-Н20. В табл.1 приведены характерные для этих трёхкомпонентных систем нонвариантные точки и соответствующие этим точкам равновесные твёрдые фазы, которые заимствованы из [2-6,10].
Таблица 1
Нонвариантные точки трёхкомпонентных систем, составляющих четырёхкомпонентную
систему Ка2804-КаНС03-МаР-Н20, и соответствующие им равновесные твёрдые фазы
Изотерма, °С Нонвариантная точка Равновесные твёрдые фазы
Система Ка2804- КаНС03 -Н20
0 Еі3 Мб+Нх
25 Еі3 Мб+Нх
Система Ка2804- КаБ -Н20
0 Е23 Мб+Во
25 Е23 Мб+Шр
Е33 Во+Шр
Система КаНС03-КаБ-Н20
0 Ез3 Нх+Во
25 Е43 Нх+Во
Условные обозначения: Мб - мирабилит Ка280410Н20; Нх - нахколит КаНС03; Во - вильомит КаБ; Шр - шейрерит Ка2804-№Р.
Здесь и далее буквой Е обозначена нонвариантная точка с верхним индексом, указывающим на кратность точки (компонентность системы), и нижним индексом, указывающим на её порядковый номер.
Математически трансляция нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава на уровень четырёхкомпонентного состава даёт следующие нонвариантные точки этого уровня компонентности с равновесными твёрдыми фазами: для изотермы 0°С Еі3+Е23+Е33 -> Еі4=Мб+Нх+Во; для изотермы 25°С Еі3+Е23 -» Еі4=Мб+Нх+Шр;
Ез3+Е43 -> Е24= Во + Нх+Шр.
На основе полученных данных нами построена схематическая [11] диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы.
На рисунке представлена построенная методом трансляции диаграмма фазовых равновесий системы Ка2804-КаНС03-КаБ-Н20 для изотермы 0°С (а) и 25°С (в).
Л'а25'01 £3 2ЫаНСОг \a.SO. щ 2 КаНСО,
а в
Рис. Диаграмма фазовых равновесий системы Ка2804-КаНС03-КаБ-Н20, построенной методом
трансляции: а - изотерма 0°С; в - изотерма 25°С.
Нонвариантная точка Еі4 (рис. а) образована в результате «сквозной» [7,8] трансляции нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава на уровень четырёхкомпонентного
состава. Фазовый состав осадков моновариантных кривых, образованных в результате трансляции тройных нонвариантных точек (пунктирные линии со стрелками), идентичен фазовому составу осадков последних.
Нонвариантные точки Е14 и Е24 (рис. в) также образованы в результате «сквозной» трансляции нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава. Здесь из 5 моновариантных кривых 4 образованы в результате трансляции нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава (пунктирные линии со стрелками), поэтому фазовый состав их осадков идентичен фазовому составу осадков последних.
Одна моновариантная кривая (Е14 — Е24) проходит между нонвариантными точками уровня четырёхкомпонентного состава и характеризуется фазовым составом осадков Шр+Нх.
Как показывает анализ строения диаграммы фазовых равновесий системы Ка2Б04-КаНС0з-КаБ-Н20 при 0 и 25°С, с повышением температуры и появлением в этой связи новой равновесной фазы (Шр) строение диаграммы усложняется, так как появляются дополнительные геометрические образы, что соответствует основным принципам физикохимического анализа [12].
Следует отметить, что строение системы Ка2Б04-КаНС03-КаР-Н20 при 0°С, установленное нами методом трансляции, подтверждается данными, полученными методом растворимости [2,6], что свидетельствует о достоверности данных, полученных нами методом трансляции.
В табл. 2. приведены перечень и контуры дивариантных полей (поля кристаллизации индивидуальных равновесных твёрдых фаз), характерные для исследуемой системы при 0 и 25°С.
Таблица 2
Перечень и контуры дивариантных полей системы Ка2804-КаНС03-КаБ-Н20 при 0 и 25°С
Равновесные твёрдые фазы Контуры полей на диаграмме (рис. а) Равновесные твёрдые фазы Контуры полей на диаграмме (рис. в)
Изотерма 0 С Изотерма 25иС
Мб Мб №г:
Е] Е\ ►£*' °* £, I 1 е1 ^
Нх ... Нх
!\ап си, л3 Е,3 Д4 НаН к ,з ►!;
Во Во
Е . \ — к ш —л4 1 1 3 ¿2
Шр Е 53 '1 — ►£,'
Анализ построенной методом трансляции диаграммы фазовых равновесий системы Ка28О4-КаНСО3-КаТ-Н2О показывает, что для неё при 0 и 25°С характерны следующие количества геометрических образов:
Геометрические образы Изотермы, °С
0 25
Дивариантные поля 3 4
Моновариантные кривые 3 5
Нонвариантные точки 1 2
Таджикский государственный Поступило 30.10.2007 г.
педагогический университет им.С.Айни
ЛИТЕРАТУРА
1. Справочник по растворимости солевых систем (под ред.А.Д.Пельша). Л.: Химия, 1975, т.2, кн. 1-2, 1063 с.
2. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. - Журнал прикладной химии, 1976, т.49, №5, с. 1152.
3. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. - Журнал неорганической химии, 1977, т.22, №3, с. 873.
4. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. - Журнал неорганической химии, 1977, т.22, №11, с. 3135.
5. Морозова В.А., Смирнов М.И., Ржечицкий Э.П. - Журнал прикладной химии, 1982, т.55, №3, с. 506.
6. Морозова В.А., Смирнов М.И., Ржечицкий Э.П. - Цветные металлы, 1985, №9, с. 44.
7. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водносолевых систем методом трансляции. М.: 1987, 28 с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87г. № 8990-В 87.
8. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции (кн. 1). Душанбе: ТГПУ им.К.Джураева, 2000, 247 с.
9. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. Киев: Наукова думка, 1982, 264 с.
10. Справочник по растворимости солевых систем (под ред.А.Д.Пельша). Л.: Химия, 1975, т.1, кн. 1-2, 1070 с.
11. Солиев Л. - Журнал неорганической химии, 1988, т.33, №5, с. 2305.
12. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. М.: Наука, 1976, 503 с.
Л.Солиев, 4,-Мусочонова
МУВОЗИНАТ^ОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na2S04-NaHC03-NaF-H20 ДАР ХДРОРАТИ 0 ВА 25°С
Бо ёрии усули транслясия мувозинатх,ои фазагии системаи Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О дар ^арорати 0 ва 25°С омухта шудааст. Мукдррар карда шудааст, ки барои системаи омухташуда дар хдрорати 0 ва 25°С, мутаносибан 3 ва 4 майдонх,ои дивариантй, 3 ва 5 хатх,ои моновариантй, 1 ва 2 нук;тах,ои нонвариантй хос мебошад. Дар асоси натичах,ои ба даст овардашуда диаграммаи сарбастаи мувозинатх,ои фазагии системаи Na2S04-NaHC03-NaF-H20 дар ^арорати 0 ва 25°С сохта шудааст.
L.Soliev, J.Musojonova
PHASE EQUILIBRIA OF THE SYSTEM Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O AT 0 AND 25°C
The phase equilibria of the system Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O at 00C and 25°C is investigated by means of the translation method. It is determined that there are 3 and 4 divariant fields, 3 and 5 monovariant curves, 1 and 2 nonvariant points respectively. For 0°C and 25°C. We have modeled the closed diagram of the Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O system at 0°C and 25°C using the obtained data.
