Научная статья на тему 'Объемные свойства IF5 и BrF3. Сообщение 3. Критические параметры IF5 и BrF3'

Объемные свойства IF5 и BrF3. Сообщение 3. Критические параметры IF5 и BrF3 Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
212
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
критические параметры / результаты расчетов / фактор ацентричности / трифторид брома / пентафторид йода / труды учёных ТПУ / электронный ресурс / объемные свойства / термодинамическое подобие / критическая температура / гексафторид урана / критическое давление / фактор сжимаемости

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Амелина Галина Николаевна, Гордиенко Владимир Васильевич, Жерин Иван Игнатьевич, Калайда Р. В., Тягельская А. М.

В сообщениях 1 и 2 этих же авторов приведены результаты исследований и анализ температурных зависимостей давлений насыщенных паров BrF3 и IF5. В настоящем представлены результаты расчетов критических параметров и одного из важнейших критериев термодинамического подобия фактора ацентричности для BrF3, IF5 и UF6. Расчетные критические параметры последнего являются тестовыми, поскольку для него имеются наиболее полные и достоверные литературные данные о физико-химических свойствах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Амелина Галина Николаевна, Гордиенко Владимир Васильевич, Жерин Иван Игнатьевич, Калайда Р. В., Тягельская А. М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

VOLUMETRIC PROPERTIES OF IFS AND BrF3 THE MESSAGE 3. CRITICAL PARAMETERS OF BrF3 AND IFS

Results of researches and analysis of temperatures dependencies of pressures saturated vapors of BrF3 and 1F5 are shown in 1st and 2nd messages. Results of calculations of critical parameters and one of important criterion for BrF3 and IF5,UF6 are shown in this message. Calculated critical parameters of UF6 was made comparison because more full and authentic dates of physical-chemical properties of UF6 is described in literature.

Текст научной работы на тему «Объемные свойства IF5 и BrF3. Сообщение 3. Критические параметры IF5 и BrF3»

8. Суховерхое В.Ф. Таканова Н.Д. Определение фтора, брома, щелочного металла и сурьмы во фторидах брома и их комплексных соединениях// Ж. Аналит.химии. 1978. Т.33. № 7. С. 1365-1369.

9. Sakurai T., Kobayashi Y., Iwasaki M. Химический анализ трехфтористого брома// J.Nucl.Sci. and Tehnol. 1966. V.33. No Л. P. 10-13.

10. Курин H.П., Тушин ПЛ., Жерин И.И. Применение трифторида брома для определения воды во фтористом водороде / тез. докл. VIII Всесоюзного симпозиума по химии неорганических фторидов. - Полевской: 1987.

11. Основы аналитической химии. Кн.1 / Под ред. Ю.А.Золотова. - М.: Высшая школа, 1999. 352с.

12. Морачевский А.Г., Смирнова Н.А., Балашова И.М., Пукинский И.Б. Термодинамика разбавленных растворов неэлектролитов. - JL: Химия, 1982. 240с.

13. Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия. Кн.1, 2. / Под ред. Я.И. Герасимова. - М.: Изд.ИЛ, 1962. 1148с.

14. Хала Э„ Пик И., Фрид В., Валим О. Равновесие между жидкостью и паром / Под. ред. А.Г.Морачевского. -М.: Изд.ИЛ, 1962. 438с.

15. Основные свойства неорганических фторидов. Справочник / Под ред. Н.П.Галкина. - М.: Атом-издат, 1976. 400с.

VOLUMETRIC PROPERTIES OF IFS AND BrF3 THE MESSAGE 2. PRESSES SATURATED VAPOR OF BrF3

G.N. Amelina, V.V. Cordienko, I.I. Zhcrin, R.V. Kalaida, V.F. Usov, A.Yu. Vodyankin, S.A. Yakimovich, R.V. Ostvald

Tomsk polytechnic university

Analysis of literature dates about temperature dependence of pressure vapor BrF3 are devoted in this

work. Also this v/ork describes methods of synthesis and identification of BrF3, description experimental

stand, experiments procedures, and pressure vapor measurement results of BrF3 at temperature from 10 to

100 °C.

УДК:546.16

ОБЪЕМНЫЕ СВОЙСТВА IFS И BrF3. СООБЩЕНИЕ 3. КРИТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ BrF3 И IF5

Г.Н. Амелина, В.В. Гордиенко, И.И. Жерин, Р.В. Калайда, A.M. Тягельская, В.Ф. Усов, АЛО. Водянки», С.А. Якимович

Томский политехнический университет

В сообщениях 1 и 2 этих же авторов приведены результаты исследований и анализ температурных зависимостей давлений насыщенных паров BrF3 и 1F5. В настоящем представлены результаты расчетов критических параметров и одного из важнейших критериев термодинамического подобия -фактора ацентричности - для BrF3,1F5 и UF6. Расчетные критические параметры последнего являются тестовыми, поскольку для него имеются наиболее полные и достоверные литературные данные о физико-химических свойствах.

В термодинамических и кинетических расчетах различных химико-технологических процессов большое значение имеет наличие точных данных о физико-химических свойствах индивидуальных веществ. Это весьма актуально для процессов, основанных на фазовых превращениях. Здесь из-за недостаточного количества экспериментальных данных для многих веществ первостепенное значение имеют достаточно надежные и обоснованные аппроксимирующие зависимости по описанию свойств как чистых веществ, так и их смесей, поскольку последние могут весьма заметно отличаться от идеальных.

В процессах с участием гетерогенных систем в ряду агрегатных состояний жидкая фаза занимает промежуточное положение между твердой и газовой и поэтому проведение расчетов без учета её свойств практически невозможно. К сожалению, в настоящее время не существует единой стройной теории растворов и в целом жидкого состояния вещества. Основные достижения последнего времени в этой области связаны с молекулярно-статистическими исследованиями и в первую очередь - с развитием теории возмущений [1 - 3]. В этой теории используется метод приближенного решения физических задач, заключающихся в применении упрощенных (невозмущенных), т.е. точно решаемых уравнений, с последующим вводом в них поправок (возмущений). Одним из наиболее эффективных подходов при решении этих проблем является теория термодинамического подобия, т.е. принцип соответственных состояний [3]. Сущность его заключается в использовании единого уравнения состояния, не содержащего абсолютных значений свойств чистых веществ и основанного на применении некоторых приведенных величин, например температуры и давления. В этом случае системы газ (пар) - жидкость с одинаковыми значениями двух параметров называют соответственными. В большинстве случаев в качестве опорных для расчетов приведенных параметров используются значения критических параметров. Основной закон термодинамического подобия, согласно [3], может быть выражен в виде безразмерного комплекса 2С, являющегося определяющим параметром этого подобия:

Р ■V

=-£—- , (1) с к-тс

где Рс, Ус, Тс - критические параметры (соответственно давление, объем, температура) чистого вещества, Я - универсальная газовая постоянная.

Величину Хс называют также фактором сжимаемости в критической точке (или критическим фактором сжимаемости). Для термодинамически подобных систем значение 2С показывает на принадлежность данного соединения к той или иной группе термодинамически подобных веществ.

В соответствии с различными формами уравнений состояния наряду с основными (температурой и давлением) для компонентов в соответственных состояниях совпадает и третий основополагающий параметр - приведенный мольный объем. Экспериментальное определение последнего представляет наиболее сложную задачу, поэтому наряду с этим в качестве третьего параметра, наиболее чувствительного к природе вещества и связанного с давлением насыщенного пара, используют фактор ацентричности, предложенный Питцером и др. [3 , 4].

Для вычисления приведенных параметров, фактора сжимаемости, фактора ацентричности, используемых для расчета различных свойств чистых жидкостей, требуется знание критических параметров веществ, однако их экспериментальное определение связано с определенными трудностями. Так, например, в литературе приводятся крайне скудные данные о критических параметрах для большого класса неорганических фторидов. В этом сообщении представлены результаты расчета критической температуры, давления и объема трифторида брома, пентафторида иода и гексафторида урана. Нужно сказать, что физико-химические свойства Шб в литературе описаны достаточно полно, поэтому представлялось интересным провести расчет для этого соединения с целью оценки точности получаемых результатов.

Критическая температура

В соответствии с правилом Гульдберга, приведенным в [5, по грубой оценке все вещества имеют одинаковую приведенную температуру при нормальной температуре кипения, поэтому, используя простое соотношение (2), можно найти критическую температуру соединения

Тс = | Ть, (2)

где Тс - критическая температура, К; Ть - нормальная температура кипения, К.

Вопреки общепринятому мнению Хала и др. [6] считают, что правило Гульдберга выражается следующим соотношением:

Тк=0,6-Тс, (3)

откуда следует, что критическая температура

Тс = |г4. ' (4)

Простое сравнение показывает, что значения Тс, рассчитанные по уравнению (4), будут превышать значения, найденные по (2).

Помимо соотношения (3) в [6] приводится несколько других уравнений для расчета критической температуры соединений с температурами кипения (при нормальных условиях) выше 235 К, среди которых для нас представляют интерес следующие:

1) для соединений, содержащих галоген или серу

Гс =1,41-Г4+66-11^, (5)

где /*' количество атомов галогена (фтора) в молекуле;

2) для остальных веществ

Тс - 1,027 • Ть + 159 . (6)

Согласно [6], зависимости (5) и (6) позволяют определить Тс с точностью около

5 %.

Л.П. Филиппов [3] описывает два алгоритма расчета критических температуры и объема вещества, в основе которых лежит закон соответственных состояний. Здесь мы не будем приводить эти алгоритмы, укажем лишь, что они различаются набором исходных данных, а именно:

. по алгоритму I необходимо знать температуру нормального кипения Ть, давление паров при какой-либо иной температуре Т\ и плотность жидкости при какой-либо одной температуре 7?; . по алгоритму II - температуру нормального кипения Ть и два значения плотности жидкости при двух температурах Т\ и Тг-

Согласно [3], погрешность определения параметров вещества по этим алгоритмам не превышает погрешности эксперимента и составляет не более 1 % отн.

Значения критической температуры для ВгРз, №5 и Ш6, рассчитанные по уравнениям (2), (4) - (6), а также по алгоритмам I и II из [3], приведены в табл. 1.

Из таблицы видно, что критические температуры ВгБз, 1Р5 и Шб, полученные по уравнению (4), выше Тс, рассчитанных из других соотношений, однако для гек-сафторида урана среднее значение Тс, определенное с учетом этого значения, гораздо ближе к литературной величине, равной 503,35 К [1]. Для трифторида брома, напротив, среднее значение критической температуры, найденное без учета величины, полученной по выражению (4), ближе к литературному значению Тс, равному 600 К [7]. Что касается величин, полученных по алгоритмам из [3], то для гексафторида

урана они очень близки к среднему значению Тс, при этом погрешность определения относительно литературных данных составляет 1,8 % отн. Для ВгРз значения Тс, вычисленные по этим алгоритмам, превышают литературные данные, погрешность составляет 7,14 % отн. Лучше всего с литературной величиной критической температуры ВгРз. указанной Николаевым Н.С., согласуются температуры, рассчитанные по уравнениям (2) и (5) (соответственно 0,27 и 0.76 % отн.). Значение критической температуры для 1175 в литературе не приводится.

Таблица 1

Критическая температура ВгГз, 1Г5 и №б

ратура Отз, 5 и и 1ч_

Значение критической температуры Ты К, рассчитанное по уравнениям (2), (4), (5), (6) и по алгоритмам I, II

о а я

и Ж

5? о

и

Температура кипения при нормальных условиях, П, К

з £

5 § р< к

I

к) &

V

н к ч

(2)

(4)

(5)

(6)

по [3]

I

II

Среднее значение критической температуры

т~,к

ВгР3

398,90

[7]

598,365

664,850

595,463

569,091

640,980

642,820

618,595

373,70

Л1

560,550

622,833

537,917

542,790

559,726

555,320

563,189

иг6

329,69*

[В]

494,535

549,483

464,863

497,591

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

496,630

494,353

499,576

324,97

487,452 541,613 458,205 492,742 496,630 494,353

495,166

Примечание:

* нормальная температура сублимации

** значение нормальной температуры кипения ОТ6 получено экстраполяцией из уравнения давления

1126 78Я

пара жидкого гексафторида урана 1гР = 6 99464__... _ . [9].

/ + 221,963

Критическое давление

Для расчета критических давлений ВгРз, 1Р5 и ир<, применяли косвенные методы, основанные на температурных зависимостях давлений насыщенных паров и теплоты испарения. Рид, Праусниц и Шервуд [4] приводят уравнения для расчета теплоты испарения при нормальной температуре кипения по нескольким параметрам, среди которых и критическое давление данного вещества. Из этих уравнений нашли интересующие нас значения Рс (в атм)

Уравнение Джиакалоне :

АН

уЬ

т.

1п Р.

1 -т,

Ьг У

откуда

1п Р,

Я -Тс • АГ1 уЬ ■ТЬг

(7)

(8)

где АНУь - теплота парообразования при нормальной температуре кипения, кал/моль; Я - универсальная газовая постоянная, 1,987 кал/(моль-К); Ты - приведенная температура, рассчитанная как отношение (7УТС); ~ коэффициент сжимаемости при нормальной температуре кипения, обычно принимается равным 1,0.

• Метод Риделя для расчета нормальной теплоты испарения:

1пР-1

АН

1,093 Я-Т

т,

Ьг

0,930 - Г,

Ьг

(9)

откуда 276

1пР

¿Нл • (0,930-Ты) 1,093 -Я-Т-Т

+ 1.

(10)

Метод Чена использует следующее уравнение:

3,978• ТЬг -3,9384 1,555 • 1пРс

ЛНуЬ = К-Тс- ТЬг

1,07 - Т,

Ьг

откуда

1п Р =

АН* -(ш-т;,)

2,5582 • 7, + 2.5325.

(11) (12)

1,555 • К - У; • ткг

Метод Ветере. Ветере предложил [4] соотношение, похожее на уравнение Чена

0,4343-1пР -0,68859 +0,89584•/;,,

АН уЬ ™ Н • /' • Т,.

Ьг

0,37691 -0,37306- 7, +0.14878-Р1 -71

'•Ьг

Метод Прокопио и Су АН

уЬ

К-Я-Т-Т,

(1п рс % - рг У

Ьг

1 - т,

(13)

(14)

Ьг

где коэффициенты К= 1,024 и 7= 1,000.

Критические давления ВгР?. 11;5 и иРб (в атм) рассчитали из уравнений (8), (10), (12)—(14), используя литературные данные о теплотах парообразования при нормальных температурах кипения и средних значениях критических температур, найденных описанными выше методами. Для ОТУ, расчеты провели также, используя литературное значение Тс. Результаты расчетов критических давлений ВгР3, 1Р5 и ОТб (в Па) представлены в табл. 2.

Таблица 2

Критическое давление ВгЕ3, №5 и ЦУ6

Соеди-нение Теплота испарения при нормальной температуре кипения АНуь, кДж/моль Литературный источник значения АНуЬ Значение критического давления Рсх К) 5, Па, рассчитанное по уравнениям (8), (10), (12), (13), (14) Среднее значение критического давления Рсх 10"5, Па

(8) (10) (12) (13) (14)

ВгР3 42,885 [7] 84,606 79,976 83,616 85,468 93,656 85,465

№5 41,397 [71 89,116 70,589 75,650 76,031 84,556 79,188

ш6 28,576 Г«1 38,226' 38,791' 39,552' 38,848' 38,078' 38,693'

28,576 [81 36,7802 37,8102 38,4182 38,2672 37,2372 37,7032

Примечание:

Индексом «1» помечено значение Рс, рассчитанное с применением значения критической температуры иБб, полученного экстраполяцией по уравнению давления пара жидкого гексафторида урана (7> 495,166 К);

Индексом «2» - Рс, рассчитанное с применением литературной величины критической температуры ОТ6 (Гс= 503,35 К).

Из таблицы видно что наиболее высокие значения критического давления для ВгБз были получены по методу Прокопио и Су (14), а для 1Р5 - по уравнению Джиа-калоне (8) и по (14), самые низкие - по методу Риделя (10), однако для ОТб все методы расчета Рс дали ровные результаты. Гмелин [8] приводит значения критического давления гексафторида урана, найденные Оливером с сотр. (45,5 ± 0,5 атм = (46,1 ±0,5)-105 Па) и В.В. Малышевым (45,9 атм = 46,65-Ю5 Па); согласно [9], Рс равно 45,5 ± 0,5 атм, а по данным [10] - 63 атм (63,83-Ю5 Па). Видно, что значения Рс для ОТб, взятые из [8, 9], хорошо согласуются между собой, а последнее значительно от-

дичается от них и, скорее всего, является завышенным. Для трифторида брома и пентафторида иода данные о величине критического давления не сообщаются.

Критический объем

Для расчета критических объемов (Ус) ВгР;. РР5 и ОТб применяли следующие методы:

• Метод Риделя [4]:

Ус = ^Цз,72 + 0,2б(ас - 7,0)]4 , (15)

Рс

в котором критический коэффициент Риделя ас рассчитывается по уравнению:

Пг ■1п рс

ас - 0,9076

1,0 +

(16)

1,0 - Т^у.

а выражение, заключенное в квадратные скобки в уравнении (15), представляет собой величину, обратную критическому коэффициенту сжимаемости. Для расчета критического объема соединений по уравнению (15) необходимо знать их критическую температуру (Тс, К) и давление (Рс, атм), а также приведенную температуру {Тьг, К), рассчитанную при нормальной температуре кипения (Тъ, К).

® Метод Ганна - Ямады [11] для расчета критического объема предлагает выражение (16):

V - (°>2918 -°>0928 а>)К-Тс

С

в котором фактор ацентричности со находили по соотношению (18), предложенному [12] Эдмистером:

ш Рс-\. (18)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

' 1 1 Ьг

Кроме того, основываясь на принципе соответственных состояний, для определения свойств чистой жидкости Ганн и Ямада вводят [12] масштабирующий параметр Ухс, который в большинстве случаев близок по значению к критическому объему и может быть использован для приближенного расчета значения Ус. Масштабирующий параметр вычисляется по уравнению (19):

Кс = (0,2920 -0,0967 со). (19)

Рс

Фактор ацентричности в этом случае также находят по соотношению Эдмиете-ра(18).

Для расчета Ус методом Ганна-Ямады, как и в методе Риделя, необходимо знать критическую температуру (Гс, К) и давление (Рс, атм), приведенную темпера-туру (Ты, К), а также фактор ацентричности (со) соединений.

• Метод Мейснера и Реддинга [6]. Авторы этого метода вывели следующее соотношение (20) для расчета критического объема:

Ус = (0,377 •[/>] +11,0)1'25, (20)

в котором парахор \Р\ определяется выражением (21):

Рж-Р;

где М - молекулярная масса вещества, г/моль; у - поверхностное натяжение жидкости, дин/см; рж и рп - плотности жидкой и паровой фаз, г/см3.

Согласно [6], метод Мейснера и Реддинга позволяет рассчитать критический объем (в см3/моль) как полярных, так и неполярных веществ, однако для ассоциированных жидкостей необходимо использовать данные для парахора [Р] в неассоции-рованном состоянии.

* Метод Тина и Калуса, описанный в [4], позволяет рассчитывать критический объем веществ через их мольный объем при нормальной температуре кипения (Уъ) по соотношению (22):

Согласно [4], этот простой метод достаточно точен (погрешность составляет менее 3 %), однако результаты расчета Vc во многом зависят от значения мольного объема соединения при нормальной температуре кипения. В данной работе мы использовали следующие методы вычисления У/,:

1) аддитивные методы Шредера и Ле Ба [4], позволяющие найти мольный объем вещества при нормальной температуре кипения (в см3/моль) как сумму объемов составляющих его атомов; эти методы применяются, в основном, для расчета мольных объемов органических соединений, однако наличие данных для брома, иода и фтора позволило нам вычислить V/, для BrF? и IF?:

2) метод, позволяющий рассчитать мольный объем вещества при изменении температуры как отношение его молекулярной массы (М) и плотности (d)

V = M/j • плотность жидких BrF}, IF3- и UIv, при температуре кипения веществ находили по известным зависимостям, приведенным в [7, 8J.

® Алгоритмы I и II, описанные Филипповым в [3] и упомянутые нами выше, позволяют рассчитывать также критический объем веществ.

Значения критических объемов трифторида брома, пентафторида иода и гек-сафторида урана, рассчитанные по уравнениям (15), (17), (19), (20), (22) и по алгоритмам I, II с применением найденных нами критических температур и давлений этих веществ, приведены в табл. 3.

Из таблицы видно, что значения критического объема UF6, найденные по рассчитанным нами Тс и Рс и по величинам, взятых из литературы, различаются достаточно сильно (более 10 % отн.), однако среднее между ними значение Vc, равное 256,78хЮ"6 м3/моль, наиболее близко к литературной величине 256х10~б м3/моль [8]. Сравнение величин критического объема гексафторида урана, полученных представленными методами, показывает, что с литературными данными лучше всего согласуются значения Vc, вычисленные по методу Мейснера - Реддинга (через пара-хор) и по алгоритмам из [3]. Следует отметить, что для определения критического объема этими методами не требуется знание других критических параметров вещества, а для расчета нужен лишь небольшой набор экспериментальных данных. Для BrF3 и IF5 значения критических объемов в литературе не приводятся.

Vh =0,285-Г

■1,048

(22)

Таблица 3

Критический объем 'Вг Уз, №5,1 Г&

Соеди-нение Значения критического объема Ксх 106 (м7 моль), рассчитанные по уравнениям (15), (17), (19), (20), (22), алгоритмам I и II Среднее значение Гсх 106, м3/ моль

Метод Риделя (15) Метод Ганна-Ямады Метод Мейснера-Реддинга1 (20) Метод Тина-Клауса (22) по [3]

Способ расчета ¥ь по

(17) (19) ч а> О. 3 го >> & 4 о н о методу Ле Ба 1 через плот-ость жидкое 1 й I II

ВгР3 149,08 110,12 107,49 157,05 17X63 146,65 149,88 149.36 149,50 143,52

№5 141,99 139,63 138,36 222,57 245,19 218,12 208,82 207,19 208,32 192,24

ир6 281,702 285,702 280,392 256,47 - - 260,56 251,411 251,501 266,73'

236,013 235,483 234,433 256,47 - - 260,56 251,412 251.502 246,822

Примечание:

Индексом «1» обозначены значения парахора [Р] для ВгР3, №5 и Ш6, рассчитанные при 338,15 К;

Индексом «2» - значения Ус 11Р6 найденные по рассчитанным в данной работе величинам

Тс = 495,166 К и Рс= 3 8,187 атм;

Индексом «3» - значения Ус ир6 найденные по литературным величинам Тс = 503,35 К и

Рс = 45,5атм.

Фактор ацентричности и фактор сжимаемости

Фактор ацентричности, являющийся одной из наиболее простых констант чистого вещества, в настоящее время используется в качестве параметра, который характеризует сложность молекулы как в отношении её геометрии, так и полярности. Расчет фактора ацентричности ВгРз, I !• 5 и 11Рб проводили по выражению (18), приведенному выше, а также по уравнению (23), взятому из [4]:

ю = -1 §РЩ -1,00, (23)

где Р^ = рг/р - приведенное давление паров вещества; РУР -давление паров веще-

ства при приведенной температуре Тг = 0,1 Тс.

Расчет РУР для ВгРз, 1Р> и ир<> проводили по нескольким уравнениям, взятым из [7-9], а также по аналитическим зависимостям, полученным авторами при обработке экспериментальных данных о давлении насыщенных паров трифторида брома и пен-тафторида иода и приведенным в сообщениях 1 и 2 этих же авторов.

Что касается критического фактора сжимаемости, то при решении различных форм уравнений, связывающих давление, объем и температуру вещества в критической точке, чаще всего используют величину, обратную 2С, которая равна отноше-Л-Т

нию —В [5] приводятся следующие значения этого отношения: 2,67; 3,695; 3,75; Р V

с с

3,68 и 4,39. Там же предлагается классификация жидкостей по значению указанного отношения, в соответствии с которой:

• у^ = 4,39 для полярных жидкостей с частичной ионизацией,

® у^ = 3.68 для неполярных жидкостей, в которых отсутствует поляризация,

• I/ =3,41 для металлических жидкостей с полной поляризацией.

В таблице 4 приведены результаты расчета значения фактора ацентричности, найденные по уравнениям (18) и (23), а также значения фактора сжимаемости 2С, вычисленные по уравнению (1).

Таблица 4

Соединение Критическая температура та к Критическое давление рсх Ю-5, Па Критический объем Ffx 106, м3/ моль Фактор ацентричности со, рассчитанный по уравнениям (18) и (23) P-V Z ~ с ~ R-Tc II H NT ,

(1В) (23)

BrF; 606,00 76,551 157,53 0,50 0,50 ± 0,02 0,2357 4,243

IF5 566,02 82,501 185,88 0,60 0,60 ±0,01 0,3276 3,053

UF6 495,00 38,901 271,01' 0,29' 0,27' ±0,02 0,2507' 3,989'

503,35 46,100 256,002 0,352 0,342 ±0,02 0,28542 3,5042

Примечание:

Индексом «1» обозначены параметры ир6, найденные по рассчитанным в данной работе величинам

Тс= 495,166 К и Рс= 3 8,187 атм;

Индексом «2» - по литературным величинам Тс = 503,35 К и Рс = 45,5атм.

Величина для Шб, вычисленная как среднее между значениями, рассчитанными по найденным нами в данной работе и критическим параметрам из литературы, составляет 3,746 и близка к значению 3,68, относящемуся к неполярным соединениям. Для ВгРз эта величина также близка к значению 4,39 для полярных жидкостей. Пентафторид иода, как и трифторид брома, является полярным соединением,

однако значение для Пч отличается от такового для Вгр3. Можно предположить, что одной из причин такого различия является ассоциация жидкого 1Р5.

Анализ значений критических температуры, давления и объема для гексафто-рида урана, трифторида брома и пентафторида иода, полученных рассмотренными в данной работе методами показал, что:

• при расчете критической температуры 1)Р6 (из найденного интерполяцией значения 76=324,97 К) наиболее близкие к литературным данные получены по уравнению (6) (погрешность 2,10 % отн. не превышает указанной авторами [6] 5 %) и по алгоритмам из [3] (погрешность составляет 1,78 % отн.);

® при расчете критического давления для ир6 все методы дали близкие по значениям результаты, при этом отклонение среднего значения Рс от литературной величины составляет 16,07 % отн.; для ВгР3 и №5 расчетные значения Рс при разных методах различаются между собой (до 20 % отн.);

• при расчете критического объема лучше всего согласуются с литературными данными для ОТе значения, полученные методами Мейснера - Реддинга (20) (погрешность 0,18 % отн.) и Тина - Калуса (22) (погрешность 1,78 % отн.), а также по алгоритмам I и II, описанным в [3] (погрешность 1,75 % отн.);

® рассчитанные величины критических факторов сжимаемости Цр^ , ВгР3 и 1Р5 удовлетворительно согласуются с известными полуэмпирическими значениями для чистых веществ с учетом полярности и склонности к ассоциации.

Литература

1. Смирнова H.A. Молекулярные теории растворов. - Л.: Химия, 1987. 336 с.

2. Морачевский Л.Г., Смирнова H.A., Балашова И.М., Пукинский И.Б. Термодинамика разбавленных растворов электролитов. - Л.: Химия, 1982. 240с.

3. Филиппов Л.П. Прогнозирование теплофизических свойств жидкостей и газов. - М.: Энергоатом-издат, 1988. 168с.

4. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие: Пер. с англ. / Под ред. Б.И.Соколова. - Л.: Химия, 1982. 592 с.

5. Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия. Т. 1,2: Пер. с англ. / Под ред. Я.И. Герасимова. - М.: Изд.ИЛ, 1962.

6. Хала Э., Пик К, Фрид В., Вилим О. Равновесие между жидкостью и паром. - М.: Изд.ИЛ, 1962.

7. Николаев Н.С., Суховерхое В.Ф. Шишков Ю.Д., Аченчикова И.Ф. Химия галоидных соединений фтора. -М.: Наука, 1968. 346с.

8. Gmelin Handbuch der Anorganischen Chemie. Uran. Ergänzungsband C8. Varbindungen mit Fluor. 1980. Erg.-Bd. С 8. S. 90-138.

9. Переработка ядерного горючего / Под ред. С. Столера и Р. Ричардса. - М.: Атомиздат, 1964. 648 с.

10. Галкин ПЛ., Судариков Б.Н. и др. Технология урана. - М.: Атомиздат, 1964.308с.

11. Gunn R.D., Yamada Т. //AIChE J. 1971. V.7. Р.1341.

12. Edmister W.C. // Pet. Refiner. 1958. V.37 (4). P.173.

VOLUMETRIC PROPERTIES OF IF5 AND BrF3 THE MESSAGE 3. CRITICAL PARAMETERS OF BrF3 AND IFS

G.N. Amelina, V.V. Gordicnko, I.I. Zherin, R.V. Kalaida, A.M. Tiagelska, V.F. Usov, A.Yu. Vodyankin, S.A. Yakimovich

Tomsk polytechnic university

Results of researches and analysis of temperatures dependencies of pressures saturated vapors of BrF3 and IF5 are shown in 1st and 2nd messages. Results of calculations of critical parameters and one of important criterion for BrF3 and IF5,UF6 are shown in this message. Calculated critical parameters of UF6 was made comparison because more full and authentic dates of physical-chemical properties of UF6 is described in literature.

УДК 661.48.546.16

ИНФРАКРАСНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА

ТЕХНИЧЕСКОГО ФТОРА

Н.П. Курин, В.А. Красильников, Т.И. Гузеева

Томский политехнический университет

Приведена методика инфракрасного определения вещественного состава фторсодержащих компонентов в «анодном газе». Разработана аппаратура для непрерывного анализа газовой фазы, образующейся при электролизе кислых фторидов калия и при фторировании различных соединений. Метод позволяет изучать вещественный количественный состав газового образца. Ошибка количественных определений компонентов в газовой смеси при точной калибровке прибора не превышает 5 % отн. Состав анодного газа, получаемого из электролизера, оценивается по данным химического анализа. Методами газового анализа определяется содержание в анодном газе фтора, фтороводорода, кислорода и инертных примесей. Химический анализ состава фтора и реакционных газов на содержание примесей производили двумя способами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.