CC BY
12
Естественные и точные науки •••
Natural and Exact Sciences •••
Химические науки / Chemical Science Оригинальная статья / Original Article УДК 541.123.3:543.246 DOI: 10.31161/1995-0675-2018-12-4-15-19
Фазовый комплекс четырехкомпонентной системы
LiCl-KCl-SrCl2-Sr(NO3)2
© 2018 Расулов А. И. 1 2, Гаматаева Б. Ю. 1, Гасаналиев А. М. 1, Мамедова А. К. 3, Расулов И. А. 4
1 Дагестанский государственный педагогический университет, Махачкала, Россия; e-mail: gamataeva.bariyat@mail.ru; abdulla.gasanaliev @mail.ru
2 Многопрофильный лицей № 39 имени Б. Астемирова, Махачкала, Россия; e-mail: abutdin.rasulov@mail.ru 3 Средняя общеобразовательная школа № 34, Махачкала, Россия; e-mail: himiya_dgpu@mail.ru 4 Новолидженская средняя общеобразовательная школа, с. Новое Лидже, Табасаранский р-н, Республика Дагестан, Россия;
e-mail: himiya_dgpu@mail.ru
РЕЗЮМЕ. В данной работе приводятся результаты приложения расчетных методов для выявления состава эвтектики. Цель. Изучение фазового комплекса хлорид-нитратной солевой композиции расчет-но-экспериментальным методом, для определения состава нонвариантного равновесия. Методы. Состав композиции нонвариантного равновесия определяли методом аппроксимации фазовых равновесных состояний в комбинировании с экспериментом. Результаты. Определен состав низкоплавкой солевой композиции, эвтектического характера плавления, с незначительной погрешностью по составу и температуре плавления. Вывод. Применение расчетных методов в комбинировании с экспериментом для определения состава и температуры плавления многокомпонентных солевых композиций нонвариантного равновесия позволяет правильно спланировать и минимизировать эксперимент при изучении фазового комплекса системы.
Ключевые слова: метод, система, эвтектика, диаграмма, фаза.
Формат цитирования: Расулов А. И., Гаматаева Б. Ю., Гасаналиев А. М., Мамедова А. К., Расулов И. А. Фазовый комплекс четырехкомпонентной системы LiCl-KCl-SrCl2-Sr(NO3)2 // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2018. Т. 12. № 4. С. 15-19. DOI: 10.31161/1995-0675-2018-12-4-15-19_
Phase Complex of a LiCl - KCl -SrCl2 -Sr(NO3)2
Four-Component System
© 2018 Abutdin I. Rasulov 1 2, Bariyat Yu. Gamataeva 1 Abdulla M. Gasanaliev 1, Aida K. Mamedova 3, Isamutdin A. Rasulov 4
1 Dagestan State Pedagogical University, Makhachkala, Russia; e-mail: gamataeva.bariyat@mail.ru; abdulla.gasanaliev@mail.ru
2 B. Astemirov Multidisciplinary Lyceum No. 39, Makhachkala, Russia; e-mail: abutdin.rasulov@mail.ru
3 Secondary School No. 34 Makhachkala, Russia; e-mail: himiya_dgpu@mail.ru 4 New lidzhe Secondary School New lidzhe Village, Tabasaran District, the Republic of Dagestan, Russia;
e-mail: himiya_dgpu@mail.ru
ABSTACT. The article deals with the results of the computational methods to identify the eutectic composition. Aim. The study of the phase complex of the chloride-nitrate salt composition by computational-
••• Известия ДГПУ. Т. 12. № 4. 2018
••• DSPU JOURNAL. Vol. 12. No. 4. 2018
experimental method to determine the composition of non-variant equilibrium. Methods. The composition of non-variant equilibrium was determined by the method of approximation for phase equilibrium states in the combination with experiment. Results. It is determined the low-melting salt composition formulation, the eutectic nature of melting with a light error in the composition and melting point. Conclusion. The use of the computational methods in combination with the experiment to determine the composition and melting point of multicomponent salt compositions of non-variant equilibrium makes it possible to plan and minimize the experiment in the study of the phase complex of the system.
Keywords: method, system, eutectic, diagram, phase.
For citation: Rasulov A. I., Gamataeva B. Yu., Gasanaliev A. M., Mamedova A. K., Rasulov I. A. Phase Complex of a LiCl-KCl-SrCl2-Sr(NO3)2 Four-Component System. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2018. Vol. 12. No. 4. Pp. 15-19. DOI: 10.31161/1995-0675-201812-4-15-19 (In Russian)
Введение
Настоящая работа является продолжением цикла исследований по выявлению теплоаккумулирующих материалов [1]. В последнее время для уменьшения затрат, в том числе человеческих, при изучении фазовых равновесий применяют расчетно-экспериментальные методы. Этот метод для аппроксимации фазовых равновесных состояний в комбинировании с экспериментом позволяет рационально планировать и оптимально проводить экспериментальную работу. Методика позволяет на основе изучения десятка составов относительно достоверно определить состав нон-вариантной композиции.
Целью данной работы является изучения фазового комплекса хлорид-нитратной солевой композиции расчетно-экспериментальным методом, для определения состава нонвариантного равновесия.
Материал и методы исследования
Состав композиции нонвариантного равновесия определяли методом аппрок-
симации фазовых равновесных состояний в комбинировании с экспериментом. Для подтверждения состава использовали синхронный термический анализатор, модификации STA 409PC (термоанализатор), выпущенный германской фирмой «NE-TZSCH».
Результаты и обсуждение
В тетраэдре изображающий состав четырехкомпонентной хлорид-нитратной системы из хлоридов лития, калия, стронция и нитрата стронция, три линии (Е12Е, Е5£, Рэе), (рис. 1 и 2) соответствующие линиям солидуса третичной кристаллизации, пересекаются в четверной эвтектике.
Ветви третичной кристаллизации появляются при пересечении близких по температуре поверхностей вторичной кристаллизации езЕ12Е5, еюЕ^Рэ, е»Е5Р9. Из вершины SrCl2 на основание тетраэдра проецируется часть фазового комплекса элементов низшей мерности.
SrCI2 (875)
SrCI2 (875)
LiCI (610)
KCI (775)
е8 612 P9400 "^t M
L ею 490
Sr(NO3)2 (645)
е10 490 L
SrCI2 (875)
Рис.1. Развертка тетраэдра LiCl-KCl-SrCl2-Sr(NÜ3)2
Естественные и точные науки
Natural and Exact Sciences ••
M
Рис. 2. Сечение МЬК в объеме
В сечении МЬК (рис. 2) вершины треугольника (М - 36 мол. % хлорида калия и 64 мол. % хлорида стронция, К - 46 мол. % хлорида лития и 54 мол. % хлорида стронция, и Ь - 53 мол. % хлорида стронция и 47 мол. % нитрата стронция) представляют собой бинарные эвтектики, а линии (Е12Е, Еь£, Р9£) являются проекциями поверхностей третичной кристаллизации
ликвидуса хлорида стронция
исходящих от тройных эвтектик и перитектик.
Рассматривая сечение МЬК как псевдотрехкомпонентную систему, мы применили к ней расчетный метод [2].
В соответствии с рис. 2 вводим обозначения:
К1 - (КС1), К2 - (БгСЬ), Кз - (Ь!С1), К4 ^(N03)2)
1. Уравнение поверхности совместной кристаллизации двух компонентов хлорид калия + хлорид стронция (у1-у2-уз) в у! ;
у1 = 612 у1 + 402 у 2 + 400 уз. Матрица составов:
У1 у 2
уз
K1 0,з6 0,16 0,42 ki Х2 = кз / 0,565
K2 = 0,64 0,275 0,42 k2 хз = к4 / 0,16
Кз 0 0,565 0 кз Xi = (к2 - 0,275 кз 1
0,275
K4 0 0 0,16 к4
0,42 k.4
0,16
) / 0,64
Xi = 956K2 + 246,5Кз - IOK4
2. Уравнение поверхности совместной кристаллизации двух компонентов: хлорид лития + хлорид стронция (у2-у4-уь) в у! ;
Х2 = 402у2 + 487у4 + 340уз Матрица составов:
У 2 У 4
у5
Ki 0,i6 0 0 h у 2 = к / 0,i6
К2 = 0,275 0,54 0,02 к2 У5 = к4 / 0,28 - 0,02 к4 1 ) / 0,54
Кз 0,565 0,46 0,7 кз у 4 = (к2 - 0,275 kl 1
0,16 0,28
К4 0 0 0,28 к4
1
Х2 = 962Ki + 902К2 - 1278К4
••• Известия ДГПУ. Т. 12. № 4. 2018
••• DSPU JOURNAL. Vol. 12. No. 4. 2018
3. Уравнение поверхности совместной кристаллизации двух компонентов: хлорид стронция + нитрат стронция (у3-у5-у6) в уi ;
Х3 = 400У3 + 340У5 +490У6 Матрица составов:
0,28 k3— ) / 0,47 0,7
У3 У5 У6
K1 0,42 0 0 k1 У2 = k / 0,42
K2 = 0,42 0,02 0,53 k2 У5 = k3 / 0,7 1
K3 0 0,7 0 k3 У6 = (k - 0,16 k
0,42
K4 0,16 0,28 0,47 k4
Х3 = 555K1 + 69K3 - 1042,5K4
4. Решаем систему уравнений:
246,5^ + 956K2 - 10K4 = 265 902^ + 962Kl - 1278K4 = 265 69^ + 555Kl - 1042,5^ = 265 С учетом нормировки: ^ + K2 + ^ + K4 = 1, получим г 265 = хлорид лития - 0,55; хлорид калия - 0,18; хлорид стронция -0,05; нитрат стронция - 0,22
Для подтверждения результатов расчет-но-экспериментального метода, мы провели исследование диаграммы плавкости данной солевой композиции на синхронном термическом анализаторе. Характеристики по нонвариантной точке (НВТ) солевой композиции системы LiCl-KCl-SrCI2-Sr(NOз)2 эвтектического характера плавления представлены в таблице.
Таблица
Характеристики НВТ системы_
Обозначения t,0C Состав, мол. %
LiCI KCl SrCl2 Sr(NO3)2
El 250 55 21 1 23
Заключение
Анализ результатов расчетно-
экспериментального метода по сравнению с экспериментальными данными, полученными на синхронном термическом анализаторе, показывает, что расхождения по температуре плавления нонвариантной солевой композиции эвтектического характера плавления составляет 15 0С, расхождения по составу (координатам) незначительные, причем мольное содержание одного из компонентов (хлорид лития) 55 мол. % определено точно. Расхождения по составу для остальных компонентов следующие:
- по хлориду калия - 3 мол. % (14,2 %);
- по хлориду стронция - 4 мол. % (20 %);
- нитрату стронция - 1 мол. % (4,3 %).
Литература
1. Гасаналиев А. М., Расулов А. И., Гама-таева Б. Ю., Мамедова А. К. Фазовый комплекс четырехкомпонентной системы Naa-Ka-Sra2-Sr(NOз)2 и физико-химические свойства эвтектической смеси // Журнал физической химии. 2012. Т. 86. № 2. С. 1-8.
2. Кочкаров Ж. А. Топология многокомпонентных гетерофазных систем из молибдатов, вольфраматов и других солей щелочных металлов: Дисс. ... д-ра хим. наук. Нальчик, 2001. 305 с.
References
1. Gasanaliev A. M., Rasulov A. I., Gama-taeva B. Yu., Mamedova A. K.. Phase complex of a Naa-KCl-SrCl2-Sr(NO3)2 four-component system and physical and chemical properties of eutectic mixture. Zhurnal fizi-cheskoy khimii [Journal of physical chemistry]. 2012. Vol. 86. No. 2. Pp. 1-8. (In Russian)
2. Kochkarov Zh. A. Topologiya mnog-okomponentnykh geterofaznykh sistem iz molib-datov, vol'framatov i drugikh soley shche-lochnykh metallov: Diss. ... d-ra khim. Nauk [Topology of the multicomponent heterophase systems of molybdates, tungstates and other alkali metal salt: Dr. Sci. (Chemistry) diss.]. Nalchik, 2001. 305 p. (In Russian)
Естественные и точные науки •••
Natural and Exact Sciences •••
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации
Расулов Абутдин Исамутдинович, кандидат химических наук, доцент кафедры химии, факультет биологии, географии, химии, Дагестанский государственный педагогический университет (ДГПУ), Махачкала, Россия; e-mail: abutdin.rasulov@mail.ru
Гаматаева Барият Юнусовна, доктор химических наук, профессор кафедры химии, факультет биологии, географии, химии, ДГПУ, Махачкала, Россия; e-mail: gamatae-va.bariyat@mail.ru
Гасаналиев Абдулла Магомедович, доктор химических наук, профессор, кафедра химии, факультет биологии, географии, химии, ДГПУ, Махачкала, Россия; e-mail: ab-dulla.gasanaliev @mail.ru
Мамедова Аида Кафлановна, кандидат химических наук, учитель химии Средней общеобразовательной школы № 34, Махачкала, Россия; e-mail: himiya_dgpu@mail.ru
Расулов Исамутдин Абдурагимович, учитель химии и биологии Новолидженской средней общеобразовательной школы, Табасаранский район, Россия; e-mail: abutdin.rasulov@mail.ru
AUTHORS INFORMATION Affiliations
Abutdin I. Rasulov, Ph.D. (Chemistry), Associate Professor, Department of Chemistry, Faculty of Biology, Geography and Chemistry, Dagestan State Pedagogical University (DSPU), Makhachkala, Russia; e-mail:
abutdin.rasulov@mail.ru
Bariyat Yu. Gamataeva, Doctor of Chemistry, Professor, Department of Chemistry, Faculty of Biology, Geography and Chemistry, DSPU, Makhachkala, Russia; e-mail: gamatae-va.bariyat@mail.ru
Abdulla M. Gasanaliev, Doctor of Chemistry, Professor, Department of Chemistry, Faculty of Biology, Geography and Chemistry, DSPU, Makhachkala, Russia; e-mail: ab-dulla.gasanaliev @mail.ru
Aida K. Mamedova, Ph.D. (Chemisty), Chemistry teacher, Secondary School No. 34, Makhachkala, Russia; e-mail: himi-ya_dgpu@mail.ru
Isamutdin A. Rasulov, Chemistry and Biology teacher, New lidzhe Secondary School, Tabasaran District, Russia; e-mail: abutdin.rasulov@mail.ru
Принята в печать 10.10.2018 г.
Received 10.10.2018.
