ПРОГНОЗИРОВАННЫЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ СИСТЕМЫ NA2SO4-NA2CO3-NAF-H2O ПРИ 75 ОС Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 541.123.6

ПРОГНОЗИРОВАННЫЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ СИСТЕМЫ NA2SO4-NA2CO3-NAF-H2O

ПРИ 75 ОС

Усмонов Мухаммадсалим Бозорович

Кандидат химических наук, и. о доцента, Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни, Душанбе, Таджикистан Солиев Лутфулло Доктор химических наук, профессор, Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни, Душанбе, Таджикистан

FORECASTED PHASE EQUIBRIUM SYSTEM NA2SO4-NA2CO3-NAF-H2O SUSTEM 75 ОС

Usmonov Muhammadsalim Bozorovich

Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor Tajik state pedagogical university named after S.Ayni, Dushanbe,

Tajikistan Soliev Lutfullo Doctor of Chemical Sciences, Full Professor Tajik state pedagogical university named after S.Ayni, Dushanbe,

Tajikistan

Резюме

Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na2SO4-Na2CO3-NaF-H2O при 75оС. Установлено, что для данной системы при этой температуре характерно наличие 3 нонвариантных точек, 7 моновариантных кривых и 5 дивариантных полей. Построена замкнутая фазовая диаграмма исследованной системы. Abstract

Phase balances Na2SO4-Na2CO3-NaF-H2O are studied using the broadcasting method under 75оС. It is established that 5 squires of divariants, 7 lines of monovariants and 3 points on nonvariants are typical for phase balances. It is the first time that its tied of phase balances are built.

Ключевые слова: метод трансляции, фазовые равновесия, компоненты, диаграмма, геометрические образы, нонвариантные точки, моновариантные кривые, дивариантные поля.

Key words: translation method, phase balances, system, connected diagram, component's, nonvariats points, lines of monovariants, squaires of divariants.

Система Na2SO4-Na2COз-NaF-H2O, является составной частью более сложной шестикомпонентной водно-солевой системы Na,Са//SO4,COз,НCOз,F-H2O, закономерности фазовых равновесий в которой определяют условия переработки сложного природного и технического минерального сырья, содержащих эти соли.

Согласно данных литературы [1], четырехкомпонентная система Na2SO4-Na2CO3-NaF-H2O при 75оС никем не изучена. Фазовые равновесия в данной системе при 75оС нами исследовано методом трансляции, который основан на принципе совместимости элементов строения общей и частных составляющих систем в одной диаграмме [2]. Согласно методу трансляции элементы строения диаграммы п- компонентных систем при добавлении в них следующего компонента (при постоянстве температуры и давления), увеличивают свою размерность на

единицу и транслируются на уровень (п+1) компонентного состава в трансформированном виде. Например, при этом, нонвариантные точки п - компонентных систем на (п+1) компонентном уровне превращаются в моновариантные кривые, а моновариантные кривые в - дивариантные поля и т.д.

В работах [3-5] приведени примеры применения метода трансляции для прогнозирования строения диаграммы фазовых равновесий в многокомпонентных водно - солевых системах.

Ранее методом трансляции [6,7] были установлены фазовые равновесия исследуемой системы и построена её фазовая диаграмма при 0, 25 и 50 оС.

Для прогнозирования фазовых равновесий в системе Na2SO4-Na2CO3-NaF-H2O методом трансляции использованы данные о фазовых

равновесиях в нонвариантных точках, составляющих данную четырехкомпонентную систему, трехкомпонентных систем: Na2SO4-Ма2С03-И20; №2804^а? -Н20 и Na2CO3- N8? -Н20.

Анализ литературы [8] показывает, что при 75оС в трёхкомпонентной системе Na2SO4-Na2C03-H20 при 75оС между карбоната натрия и

сульфата натрия образуется фаза беркеит (2Na2SO4• Na2CO3).

Таким образом для изотермы 75оС системы №2804^а2С03^а?-Н20, на уровне трёхкомпонентного состава, будет характерно наличие следующих нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами (табл. 1).

Таблица 1.

Фазовые равновесия в нонвариантных точках трёхкомпонентных систем, составляющих

Нонвариантная точка Фазовый состав осадков Нонвариантная точка Фазовый состав осадков

Система №2804 - №2С0з - Н0 е4 Шр + Во

Е? Те + Бр Система ЫаР- Na2C0з - И20

Е2 Бр + №•! е5 Во + Ыа4

Система Na2804 - ЫаР - И20

Е? Те + Шр

В таблице 1 и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на кратность точки (компонентность системы) и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки. Приняты следующие условные обозначения: Те - тенардит N82804; Шр -

шейрерит N82804 • ИаР; N8 1 термонатрит -№2С0э • Н20; Бр - беркеит 2Ыа2804- Ыа2С0э.

Строение диаграммы фазовых равновесий системы №2804-№2С0э^аР-И20 при 75°С на уровне трёхкомпонентного состава, в виде «развёртки» трёхгранной призмы, приведено на рис. 1.

2NaF

Н2О

Н2О

№80,

Na2C0з

Н2О

Рисунок 1. Диаграмма фазовых равновесий системы Ыа2804-Ыа2С0—ЫаЕ-И20 при 75°С на уровне трёхкомпонентного состава

Трансляция нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава на уровень четырёхкомпонентного состава по «сквозному» и «одностороннему» типам трансляции [3] приводит к образованию следующих четверных нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами:

е? + е? е4 = Те-+-£р-+шр;

Е4 + Е? Е2 = Во+Шр+Ш^; Е? + Во Е? = Во-+Шр-+-]%-1.

На рис. 2. представлена схематическая диаграмма [9] фазовых равновесий системы №2804-№2С0з^а?-И20 при 75°С, построенная методом трансляции, где элементы строения системы на уровнях трёх- и четырёхкомпонентного

составов совмещены в виде их проекции на треугольнике состава.

№,80,

Е?

№2С0з

Е

Е

Рисунок 2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Ыа&О—ЫаСОз-ЫаГ—ИО при 75оС,

построенная методом трансляции.

На рис.2. пунктирные линии со стрелками обозначают моновариантные кривые,

образованные в результате трансляции троиных нонвариантных точек на уровень четырёхкомпонентного состава (стрелка указывает на направления трансляции). Толстые сплошные линии также обозначают моновариантные кривые, уровня четырёхкомпонентного состава, но они проходят между четверными нонвариантными точками и характеризуются следующим фазовым составом осадков:

Е4 Е4 = тттр + Бр- е| Е4 = №4 + Шр.

Таким образом, для системы №2804-№2С0з-NaF-H20 при 75оС характерно наличие 3 нонвариантных точек тринасыщения, 7 моновариантных кривых двунасыщения и 5 дивариантных полеи однонасыщения.

Анализ дивариантных полеи исследуемои системы показывает что наибольшое число таких полеИ с другими фазами образуют и Во. Это указывает на то, что поля кристаллизации этих соединении занимают значительную часть исследуемои системе при 75оС.

При решении конкретных практических задач построенная методом трансляции схематическая диаграмма фазовых равновесии исследуемои четырёхкомпонентнои системе может быть фрагментирована по областям кристаллизации отдельных индивидуальных соединении на всех уровняхдариантности системы.

В табл. 2. приведены перечень и контуры дивариантных полеи исследуемои системы при 75оС, полученные при фрагментации построенной диаграммы (рис. 2).

Таблица 2.

Равновесные твёрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Ка2804-Ка2С0з-КаЕ-Ш0

при 75°С

Равновесные твёрдые фазы попей

Те

Бр

N3-1

Контуры полей на диаграмме (рис, 2)

Е!

-> Е*

Ка2504-

А I

Е?

Е?

а |

Е \

■к

А 1

I

-рз

Е* ■

А

■Е|<—Е|

■ №;СОз

Равновесные твёрдые фазы полей

Во

Шр

Контуры полей на диаграмме (рис. 2)

ЖЕ — ¥

1 V

ц — - >Е*

ц — - >Е$

р3

"> Е?

Литература

Экспериментальные данные по растворимости многокомпонентных водно - солевых систем (справочник). Т. II., кн. 1-2. Санкт - Петербург, Химиздат, 2004, 1247с.

Горощенко Я.Г., Солиев Л. Основные направления в методологии физико-химического анализа сложных и многокомпонентных систем (к 125 летию Н.С. Курнакова). Журнал неорганической химии, 1987. Т.32, № 7, с. 1676 -1681.

Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий

многокомпонентных водно - солевых систем методом трансляции. М., 1987, 28с. Деп. В ВИНИТИ АН СССР 20.12.87г, № 8990 - В87.

Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции (книга 1). Душанбе. ТГПУ. 2000г, 247с.

Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции (книга 2). Душанбе. 2011г, 247с.

Авлоев Ш.Х., Солиев Л. Фазовые равновесия в системе Na2SO4 -№2С03-Ыа?-И20 при 0 и 25 оС. Вестник ТГНУ. Душанбе-2006, №5(31), С.122-126.

М.Усмонов, Л.Солиев. Прогнозирование фазовых равновесий в системе Na2S04-Na2C03-NaF-H2O при 50оС. XV Нумановский чтения «Современное состояние химической науки и использование ее достижений в народном хозяйстве Республики Таджикистан». Душанбе 2019. Стр.209-211.

Экспериментальные данные по растворимости многокомпонентных водно - солевых систем (справочник). Т. 1., кн. 1 -2. Санкт - Петербург, Химиздат, 2003г, 1151с.

Солиев Л. - Журнал неорганической химии АН СССР, 1988, т.33, № 5, с.1305-1310.