Трехкомпонентная система Na2MoO4 - NaF - NaI Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Journal of Siberian Federal University. Chemistry 1 (2011 4) 83-88 УДК 543.572.3:541.123.5

Трехкомпонентная система Na2MoO4 - NaF - Nal

Е.О. Игнатьева*, Е.М. Дворянова, И.К. Гаркушин

ГОУВПО «Самарский государственный технический университет» Россия 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244 1

Received 4.03.2011, received in revised form 11.03.2011, accepted 18.03.2011

Методом дифференциального термического анализа исследована трехкомпонентная система, определены температуры плавления и составы тройных нонвариантных точек, описаны фазовые равновесия для разлиных элементов треугольника.

Ключевые слова: фазовые равновесия, Т-х-диаграмма, дифференциальный термический анализ (ДТА), эвтектика.

Введение

Построение Т-х-диаграмм разрезов многокомпонентных систем позволяет выявлять составы, отвечающие точкам нонвариантных равновесий, например эвтектикам, которые широко используются в качестве расплавляемых электролитов для химических источников тока и теплоаккумулирующих материалов [1, 2]. Объектом исследования данной работы является трехкомпонентная система Na2MoO4-NaF-NaI, которая дополняет ряд ранее изученных систем Na2MoO4-NaF-Nar (Г - Cl, Br, I) [3].

Анализ объекта исследования

Элементами огранения тройной системы являются три двухкомпонентные системы (рис. 1). Проведенный обзор литературы показал, что в системах NaF-NaI и NaI- Na2MoO4 образуются эвтектики [4, 5]. В системе Na2MoO4-NaF образуется двойное соединение NaF-Na2MoO4 (D) инконгруэнтного плавления. Наличие на бинарной стороне двойного соединения D [4] предполагает образование в трехкомпонентной системе двух точек нонвариантного равновесия: эвтектической и перитектической.

Экспериментальная часть

Экспериментальное исследование проводили методом дифференциального термического анализа (ДТА) на установке в стандартном исполнении [6]. Исходные реактивы квалификации

* Corresponding author E-mail address: windy22@mail.ru

1 © Siberian Federal University. All rights reserved

Рис. 1. Треугольник составов системы Ыа 2Мо04-ЫаЕ-№1 и расположение политермических разрезов МЫ и QS■ I

«ч.д.а» (Ыа2Мо04, ЫаЕ Ыа1) были предварительно обезвожены. Температуры плавления веществ соответствовали справочным данным [7]. Исследования проводили в стандартных платиновых микротиглях. Составы выражены в эквив. %.

Для нахождения точек нонвариантных равновесий в трехкомпонентной системе Ыа2Мо04-ЫаР-Ыа1 в соответствии с правилами проекционно-термографического метода (ПТГМ) [8] был выбран политермический разрез М [50 % Ыа1; 50 % ЫаБ] - N [50 % Ыа1; 50 % Ыа2Мо04], пересекающий два поля кристаллизации - ЫаР и Ыа1. Как видно из Т-х-диаграммы разреза МЫ (рис. 2), кристаллизация компонентов системы заканчивается при температуре, соответствующей эвтектическому превращению. Термоэффектов предполагаемого перитектического превращения (распада соединения D) не зафиксировано. Отсюда сделано предположение о выклинивании соединения, т. е. о существовании фазы соединения D в ограниченной области. Для подтверждения данного предположения был выбран разрез в поле молибдата натрия Q[90 % Ыа2Мо04; 10 % ЫаБ] - S [90 % Ыа2Мо04; 10 % Ыа1]. В результате его экспериментального исследования было зафиксировано направление на точку выклинивания Я, а также направление на эвтектическую точку Е' из вершины Ыа2Мо04 (рис. 3).

Изучением разреза, выходящего из вершины и проходящего через точку пересечения ветвей вторичной кристаллизации Е.на разрезе МЫ, определены характеристики трехкомпонентной эвтектики: Е 498 оС при содержании компонентов 66,7 % Ыа2Мо04, 0,3 % ЫаЕ 33 % Ыа1 (рис. 4).

'50% Nal" Эквив.% 50% Nal

.50% NaF_ .50% Na:MoO,.

Рис. 2. Т-х-диаграмма политермического разреза MN системы Na2MoO4-NaF-NaI

и

Nal + 8-Na,Mo04+ NaF

400 400

А 20 40 60 80 с

90% Na,Mo04" Эквив.% Г 90% Na,Mo04"

_ 10% NaF L10% Nal _

Рис. 3. Т-х-диаграмма политермического разреза QS системы Na2MoO4-NaF-NaI

и с.661' сз о,

н

(Я

Он

<и с

600

о

Н

500

К

\ё

ж- -N31 Ч

&

Е 498 1 Я

N31 + 5-Ыз,М + N3^

684<5

80 60 40

№1 Эквив.%

о

о Он й

&635

с

2

Н 600

500

\: К + о МоО.,

М/

р-№,Мо( 585 . с к

/ к 575

* + " 1 а,Мо о,

Ж + у- ^а,Мо04

498 + !>

.

Ь NaF + Ма!

451

5-Ка ,МоО,

- -№Р + N11

400

95 90 85

КаЛ'ТоО, Эквив.%

80

Рис. 4. Т-х-диаграмма политермического разреза Е ^Е системы№2Мо04-МаЕ-На1

Рис. 5. Т-х-диаграмма политермического разреза Ыа2Мо04^ Я системы №2Мо04-МаЕ-№1

Изучением разреза, выходящего из вершины №2Мо04 и проходящего через точку пересечения ветвей вторичной кристаллизации Я на разрезе QS, определены характеристики точки выклинивания: R 575 оС при содержании компонентов 81 % №2Мо04, 7,7 % МаЕ 11,3 % №1 (рис. 5). Для каждых элементов ликвидуса системы №2Мо04-№Р-№1 выявлены фазовые реакции (табл. 1).

Обсуждениерезультатов

В работе изучен фазовый комплекс трехкомпонентной системы №2Мо04-МаР-№1. В треугольнике выявлено поле соединения МаР-№2Мо04, которое нестабильно внутри системы, т. е. выклинивается и не участвует в разбиении на симплексы. Это приводит к образованию тройной нонвариантной точки - точки выклинивания, температура плавления которой составляет R 575 оС при содержании компонентов 81 % №2Мо04, 7,7 % МаЕ7, 11,3 % №1. Определены характе -ристики эвтектики Е 498 оС при содержании компонентов 66,7 % №2Мо04, 0,3 % МаЕ7 33 % №1.

На основании данных Т-х-диаграмм политермических разрезов показано наличие кристаллизующихся фаз а, р, у, 5 модификации №2Мо04, протекающих соответственно при температурах: а^р 635 оС, р^у 585 оС, у^5 451 оС. Ликвидус системы представлен шестью полями кристаллизующихся фаз: №Е №1, D, а-Ыа2Мо04, р-№2Мо04 и у-Ыа2Мо04, которые пересекаются по шести моновариантным кривым, сходящимся в двух нонвариантных точках - Е 498 и R 575. Максимальное поле кристаллизации соответствует наиболее тугоплавкому компоненту - фториду натрия.

Таблица 1. Фазовые равновесия в системе Na2MoO4-NaF-NaI

Элемент диаграммы Фазовое равновесие Характер равновесного состояния

Эвтектика Е ;^^y-Na2MoO4+NaF+NaI нонвариантное

Точка выклинивания R Ж+D ^y-Na2MoO4+NaF нонвариантное

Перитектика Р *+P-Na2MoO4+D ^ *+y-Na2MoO4+D моновариантное

Кривая е1Р Ж^ P-Na2MoO4+D моновариантное

Кривая PR Ж^y-Na2MoO4+D моновариантное

Кривая рД Ж^NaF+D моновариантное

Кривая RE Ж^ Y-Na2MoO4+NaF моновариантное

Кривая е3Е Ж^NaF+NaI моновариантное

Кривая е2Е Ж^Y-Na2MoO4+NaI моновариантное

Поле eзNaFplRE е3 Ж^NaF дивариантное

Поле рДРе1 р1 Ж^ дивариантное

Поле е3Ее2№1е3 Ж^№ дивариантное

Поле р2'№2Мо04 р2''р2' Ж^а-NaiMoO^i дивариантное

Поле Р2'р2''Рз'Ре1Р2' Ж^Р-Na^oO,, дивариантное

Поле e2ERPpз'e2 Ж^Y-Na2MoO4 дивариантное

Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы.

Список литературы

1. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1991. 264 с.

2. Варыпаев Н.Н. Химические источники тока. М.: Высшая школа, 1990. 240 с.

3. Трунин А.С., Бухалова ГА., Петрова Д.Г., Г аркушин И.К. Термический анализ системы Na//F, Cl, MoO4 // Журнал неорганической химии. 1976. Т. XXI. Вып. 9. С. 2506-2510.

4. Игнатьева Е.О., Дворянова Е.М., Гаркушин И.К. Исследование двухкомпонентных систем NaI-Na2MoO4, KI-K2MoO4 // Актуальные проблемы химии. Теория и практика: Тезисы докладов Всероссийской научной конференции. 21-23 октября 2010 г./ Отв. ред. В.Н. Майстерен-ко. Уфа: РИЦ БашГУ, 2010. С. 56

5. Воскресенская Н.К., Евсеева Н.Н., Беруль С.И., Верещатина И.П. Справочник по плавкости систем из безводных неорганических солей. М.: Изд-во АН СССР, 1961. Т.1. 845 с.

6. Егунов В.П. Введение в термический анализ. Самара: ПО «СамВен», 1996. 270 с.

7. Термические константы веществ: Справочник / Под ред. В.П. Глушко. М.: ВИНИТИ, Вып. X. 1 2. 1981. 300 с.

8. Трунин А.С., Космынин А.С. Проекционно-термографический метод исследования гетерогенных равновесий в конденсированных многокомпонентных системах. Куйбышев, 1977. 68 с. - Деп. в ВИНИТИ 12.04.77, № 1372 - 77.

Phase Equilibria in Ternary System Na2MoO4-KF-KI

Elena O. Ignatieva, Ekaterina M. Dvoryanova and Ivan K. Garkusnin

Samara State Technical University 244 Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100 Russia

The three-component system has been examined by the differential thermal analysis. As a result we have defined melting point temperature, the compositions and the enthalpy of melting ternary eutectic mixtures. We also have described the non and invariant equilibria.

Keywords: phase equilibrium, T-x-diagram, the differential thermal analysis (DTA), eutectic.