Термографическое и термогравиметрическое исследование процесса взаимодействия фтористого магния с серной кислотой Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Там 250 1975

ТЕРМОГРАФИЧЕСКОЕ И ТЕРМОГРАВИМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФТОРИСТОГО МАГНИЯ С СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ

Н. П. КУРИН, Н. С. ТУРАЕВ, В. П. ПИЩУЛИН, Ф. И. ТИЩЕНКО (Представлена научным семинаром кафедр ПМАХП и ОХТ)

Взаимодействие фтористого магния с серной кислотой — эндотермический процесс. Термодинамические расчеты показывают, что для сернокислотного разложения фторида магния при стандартных условиях требуется подвести 98,27 кдж]моль, то есть в 1,53 раза больше, чем для разложения фтористого кальция.

При изучении процесса сернокислотного разложения фтористого магния нами было замечено разогревание реакционной массы при смешении фторида магния с серной кислотой, а также снижение скорости роста температуры массы при ее нагревании в интервале 150—180° С, при этом наблюдалось интенсивное выделение фтористого водорода. Эти два замеченных тепловых эффекта свидетельствуют о стадийности процесса разложения фторида магния серной кислотой.

Для установления фазовых превращений в системе MgF2—H2SO4 был проведен дифференциальный термический анализ одновременно с термогравиметрией. Такое сочетание дифференциального термического

анализа с термогравиметрией позволяет одновременно проводить наблюдения за потерей веса образца, указывающей на изменение состава промежуточных соединений, и за сопровождающими нагревание тепловыми эффектами [1].

Дифференциальный термический анализ в совокупности с термогравиметрией был осуществлен на установке для термовесового анализа УТА-1 по стандартной методике [2]. Для исследования использовались фтористый магний марки «ч» и серная кислота марки «ч» концентрацией 97,5% с избытком 10%. Скорость нагревания образца составляла 8° в минуту. Навеска реакционной массы для термовесового анализа составляла 0,2043 г, навеска для дифференциального термического анализа—0,4492 г. Усредненные из шести значений термограмма (кривая /)

0,215 Д2Ю

С£Ф954РЗ

СЦВ5-

0,175

цю

Q155

0 -3 -6

-12

I \

К ч

Y \ s

Г \ V

V V

щ п N_

-100 0 100 200 300 Ш Температура,°С

Рис. 1. Термограмма (1) и термогравиграм-ма (2) процесса сернокислотного разложения фтористого магния

и термогравиграмма (кривая 2) приведены на рис. 1. Исследования системы —Н2304 термографией и термогравиметрией проведены в интервале температур от —70° С до -Н400°С. Термограмма системы показывает, что при температуре —30-*-—23° С и при 0°С в системе наблюдаются два эндотермических эффекта, не сопровождающиеся изменением веса, связанных, по-видимому, с плавлением криогидратов серной кислоты- Далее, при +18Н-20°С происходит разогрев системы (экзотермический пик без изменения веса) вследствие возможного образова-

/Р-ИР

ния промежуточных соединений типа МцРъ • Н2804, M.g \^304Н'

При дальнейшем нагревании наблюдаются три эндотермических эффекта на термограмме (кривая 1) при 170, 250°С и при 320—330°С и соответствующие им три ступенчатых изменения веса образца на тер-могравиграмме (кривая 2). Первые два изменения веса равны между собой и соответствуют последовательному выделению двух молекул фтористого водорода. Последний эндотермический эффект при 320—330°С и потеря веса связаны с кипением (испарением) избыточной серной кислоты из системы.

Таким образом, на основании полученных термограмм и термогра-виграмм и по аналогии с механизмом реагирования фтористого кальция с серной кислотой [3, 4] можно представить вероятный механизм реагирования фтористого магния с серной кислотой следующей схемой:

уР'НР

ЩР2 4 Н,Э04 МёР2. Н2304

Х304Н

170—180°С УР 250-270° --> 1Лё/ + НИ |--► Мё304 + 2НР | .

Х304Н

Следует заметить, что для процесса сернокислотного разложения фтористого магния температуры разложения промежуточных соединений гораздо выше, чем для процесса с фтористым кальцием, у которого для первого промежуточного соединения температура разложения составляет 100—110°С, для второго — 225°С, что указывает на большую прочность промежуточных соединений магния.

Выводы

При изучении системы N[gp2—Н2804 с помощью дифференциального термического анализа и термогравиметрии в области —70°400° С обнаружены экзотермический эффект без потери веса при 20° С и эндотермические эффекты при 170 и 250° С^ с одновременным ступенчатым изменением веса системы.

На основании полученных данных предложен вероятный механизм реагирования фтористого магния с серной кислотой.

ЛИТЕРАТУРА

1. Г. В. Юинг. Инструментальные методы химического анализа, стр. 274—280, М., Госатомиздат, 1963.

'2. Установка для термовесового анализа УТА-1. Гос. Геол. Комитет СССР Л., 1965.

3. XV. И о £ е г б, К. М и 1Ь е г, СЬет. Еп^вд. Ргоег., 59, № 5, 85, 1965.

4. N. СИореу, СЬеш. Лщ., 69, № 9, 94—96, 1962.