Исследование фазовых равновесий в системе Na,k//SO4,f-н2о при 0 и 25°с методом трансляции Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________2007, том 50, №5____________

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 541.123.6

Л.Солиев, Дж.Мусоджонова ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В СИСТЕМЕ Ка,К/804^-Н2О ПРИ 0 И 25°С МЕТОДОМ ТРАНСЛЯЦИИ

(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.Мирсаидовым 30.04.2007 г.)

Данная четырёхкомпонентная система является составной частью более сложной шестикомпонентной системы Ка,К//804,С03;НС03,Е-Н20. Знание закономерностей фазовых равновесий в приведенной шестикомпонентной, составляющих ее пяти - и четырехкомпонентных системах может служить теоретической основой для разработки оптимальных способов утилизации жидких отходов производства алюминия, которые содержат сульфаты, карбонаты, гидрокарбонаты, фториды натрия и калия [1].

В настоящей работы приведены результаты исследования фазовых равновесий в системе Ка,К//804,Е-Н20 при 0 и 25°С методом трансляции [2,3]. Метод трансляции вытекает из принципа совместимости элементов строения систем из п компонентов с элементами строения системы из п+1 компонентов в одной диаграмме [4].

Ранее этим методом были исследованы строения фазовых равновесий и в некоторых других четырехкомпонентных системах, составляющих шестикомпонентную систему Ка,К//804,С0з,НС0з,Б-Н20 [5-9].

Для прогнозирования строения диаграммы фазовых равновесий системы Ка,К//804,Б-Н2О необходимо знание состояния фазовых равновесий в составляющих ее трехкомпонентных системах: Ка2804-К2804-Н20; КаБ-КЕ-Н20; Ка2804-КаЕ-Н20 и К2804-КЕ-Н20. Как показал анализ литературы [10], трехкомпонентные системы Ка2804-К2804-Н20 и Ка2804-ЫаР-Н20 исследованы методом растворимости и для них определены состояния фазовых равновесий при 0 и 25°С. Для трехкомпонентных систем КаБ-КЕ-Н20 и К2804-КБ-Н20 экспериментальные данные отсутствуют. Если допускать, что они при этих температурах относятся к эвтоническим, то для исследуемой системы на уровне трехкомпонентного состава для них могут быть характерны следующие нонвариантные точки с соответствующим равновесными фазами (табл. 1).

Здесь и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на кратность точки (компонентность системы), и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки. Применены следующие обозначения равновесных твердых фаз: Мб -мирабилит №280440н20; Гз - глазерит 3К2804^а2804 ; Шр - шейрерит Ка2804^аР; Ар -арканит К2804.

Таблица 1

Нонвариантные точки системы Na,K//S04,F-Н20 при 0 и 25°С

на уровне трехкомпонентного состава

Изотерма, °С Нонвариантная точка Фазовый состав осадков

Система Na2SO4-K2SO4-H2O

0 Е13 Мб+Гз

Е23 Ар+Гз

25 Е13 Мб+Гз

Е23 Ар+Гз

Система NaF-KF-H2O

0 Е33 NaF+KF

25 Е33 NaF+KF

Система Na2SO4-NaF-H2O

0 Е43 Мб+ NaF

25 Е43 NaF+Шр

Е53 Мб+Шр

Система K2SO4-KF-H2O

0 Е53 Ар+ KF

25 Е63 Ар+ KF

При трансляции нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава на уровень четырёхкомпонентного состава (математически реализуемого как сочетания нонвариантных точек, отличающихся друг от друга на одну фазу) [2,3], образуются следующие нонвариантные точки уровня четырёхкомпонентного состава: для изотермы 0°С Еі3+Е43 -» Е]4=Мб+Гз+ №Р;

Е23+Е53 -> Е24=Ар+Гз+ КБ.

для изотермы 25°С

Еі3+Е53 -> Еі4=Мб+Гз+Шр;

Е23+Еб3 -> Е24=Ар+Гз+ КБ;

Ез3+Е43 -> Е34= №Р + КТ+Шр.

Анализ полученных результатов показывает, что для изотермы 0°С одна из нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава (Е33) «сквозным» методом не транслирована на уровень четырехкомпонентного состава. При «односторонней» трансляции она приводит к образованию следующей нонвариантной точки уровня четырехкомпонентного состава:

Е33 ^аР+КТ)+Гз -> Е34= NaF+KF+Гз.

Как показывает анализ полученных результатов для изотермы 25°С, все нонвариант-ные точки уровня трехкомпонентного состава на уровень четырехкомпонентного состава транслируются по «сквозному» типу. Однако полученных нонвариантных точек оказалось недостаточно для построения замкнутой фазовой диаграммы: остались незамкнутыми поля кристаллизации Шр и Гз. Для их замыкания была найдена «промежуточная» [2,3] нонвари-антная точка с равновесными твердыми фазами:

Е44= КЕ+Шр+Гз.

Окончательный вариант замкнутой диаграммы фазовых равновесий системы Ка,К//804,Б-Н20 при 0 и 250С, построенной методом трансляции, приведен на рисунке.

2 КГ

а)

2

2КР

б)

1 ь.1 Мб

і -і *"ч ю-1 г

1 КГ

'2 ^ Ар

$

А-г504

ЕІ МаЛО,

Г 1 ■ І 1 1 1 ШГ [ Шр | Мб 1 1 ♦ і

’Ьъ ь 4 А 1

Гз

і 7**

г

Ар

Рис. Диаграмма фазовых равновесий системы Ка,К//804,Р-Н20 при 0 (а) и 250С (б), построенной методом трансляции.

На рисунке моновариантные кривые, образованные в результате трансляции нонвариантных точек уровня трехкомпонентного состава, отмечены пунктирными линиями, а направление трансляции указано стрелками. Характерный для этих моновариантных кривых фазовый состав идентичен фазовому составу нонвариант-ных точек уровня трёхкомпонентного состава. Моновариантные кривые, проходящие между нонвариантными точками уровня четырёхкомпонентного состава, отмечены толстыми сплошными линиями. Они характеризуются следующим фазовым составом осадков:

для изотермы 0°С

Е14 ------ Ез4 = №Б+ Гз;

Е24 ------ Ез4 = КБ+Гз;

для изотермы 25°С

Е14 ---- Е44 = Гз+Шр;

Е24 ---- Е44 = КБ+Гз;

Е34 ---- Е44 = КБ+Шр.

Из рисунка видно, что поле кристаллизации глазерита при 0°С граничит с полями кристаллизации всех остальных равновесных фаз, а при 25°С с четырьмя из пяти других

равновесных фаз. Это указывает на то, что в данных условиях поле кристаллизации глазерита

занимает значительную часть исследуемой системы.

Таблица 2

Перечень и контуры дивариантных полей системы Ка,К//804,Б-Н20 при 0 и 25°С

Как видно, количество геометрических образов (поля, кривые, точки) для изотермы 25°С больше, чем для изотермы 0°С. Это обусловлено образованием при 25°С в качестве равновесной фазы нового соединения №2804- № (Шр) [11], что согласуется с одним из основных принципов физико-химического анализа - принципом соответствия [12].

В табл. 2 приведены перечень и контуры дивариантных полей системы Ка,К//804,Г-Н20

при 0 и 25°С.

Как показывает анализ построенной диаграммы фазовых равновесий системы Na,K//S04,F-Н20 при 0 и 25°С методом трансляции, она характеризуется следующим количеством дивариантных полей (А), моновариантных кривых (В) и нонвариантных точек (С):

Геометрические образы Изотермы, °С

0 25

А 5 6

В 7 9

С 3 4

Таджикский государственный Поступило 30.04.2007 г.

педагогический университет им. С.Айни.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мирсаидов УМ., Исматдинов М.Э., Сафиев Х.С. Проблемы экологии и комплексная переработка минерального сырья и отходов производства. Душанбе: Дониш, 1999, 53 с.

2. 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.

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

4. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. Киев: Наукова думка, 1982, 264 с.

5. Солиев Л., Авлоев Ш., Турсунбадалов Ш. - ДАН РТ, 2005, т.48, №2, с. 29-35.

6. Солиев Л., Турсунбадалов Ш., Низомов И. - ДАН РТ, 2006, т. 49, № 2, с.43-48.

7. Солиев Л., Авлоев Ш., Турсунбадалов Ш., Низомов И., Мусоджонова Дж. - Материалы международной конференции «Современная химическая наука и её прикладные аспекты». Душанбе: 2006, с. 83-85.

8. Солиев Л., Низомов И., Турсунбадалов Ш. - Вестник Национального университета (Серия естественных наук), 2006, №5(31), с.137-142.

9. Авлоев Ш., Солиев Л. - Вестник Национального университета (Серия естественных наук), 2006, №5(32), с. 151-156

10. Справочнок по растворимости солевых систем (под.ред.А.Д.Пельша). т.1, кн. 1-2, Л.: Химия, 1973, 1070 с.

11. Foote H.W., Schairer J.F. - J. Am. Chem. Soc., 1930,v.52. р. 4202-4209.

12. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико- химического анализа. М.: Наука, 1976, 503 с.

Л.Солиев, 4,-Мусочонова

ОМУЗИШИ МУВОЗИНАТ^ОИ ФАЗАГЙ ДАР СИСТЕМАМ Na,K//S04,F-H20 ДАР ^АРОРАТИ 0 ВА 25°С БО МЕТОДИ ТРАНСЛЯТСИЯ

Бо ерии методи транслятсия мувозинатх,ои фазагии системаи Na,K//S04,F-H20 дар хдрорати 0 ва 25°С омухта шуда, якумин маротиба диаграммаи сарбастаи мувозинатх,ои фазагии он сохта шудааст.

L.Soliev, J.Musojonova TRANSIT-POINT BALLANCES EXAMINATION IN THE SYSTEM Na,K//SO4,F-H2O UNDER THE TEMPERATURE 0 AND 25°C BY COMPILATION

Transit-point ballances in the system Na,K//SO4,F-H2O were studied under the temperature 0 and 25°C by compilation and for the first time was built its enclosed transit-point diagram.