ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ NA, К, МG, CA// SO , CI– H

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2010, том 53, №12
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.7
Л.Солиев
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ NA, К, МG, CA// SO4, CI– H2O ПРИ 50°С
В ОБЛАСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ВАНТГОФФИТА (3NA2SO4 · MGSO4)
Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 15.09.2010 г.)
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na, К, Mg, Ca// SO4, CI–H2O
при 50°С в области кристаллизации вантгоффита (3Na2SO4 · MgSO4). Установлено, что вантгоффит как равновесная фаза исследованной системы при 50°С участвует в формировании 12 нонвариантных точек, 25 моновариантных кривых и 15 дивариантных полей. Построен фрагмент диаграммы фазовых равновесий исследованной системы в области кристаллизации вантгоффита.
Ключевые слова: система Na, K, Mg, Ca//So4, Cl-H2O – кристаллизация вантгоффита – метод
трансляция – фазовые равновесия – компоненты – диаграмма – геометрические образы – нонвариантные точки – моновариантные кривые – дивариантные поля.
Вантгоффит является одной из равновесных фаз шестикомпонентной взаимной системы
Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O при 50оС, и знание участия еѐ в формировании геометрических образов
исследуемой системы представляет определенный интерес.
Шестикомпонентная взаимная система Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O состоит из шести пятикомпонентных и 14 четырѐхкомпонентных систем. Вантгоффит является равновесной фазовой в двух
пятикомпонентных и одной четырѐх компонентных системах. Четырѐхкомпонентная система Na, Mg,
//SO4, CI – H2O, в которой вантгоффит является равновесной фазой, относительно хорошо изучена
методом растворимости [1]. Пятикомпонентная система Na,K,Mg //SO4, CI – H2O, содержащая в качестве одной из равновесных фаз вантгоффит, также изучена методом растворимости хорошо [1, хотя
еѐ полная диаграмма не построена. Пятикомпонентная система Na,Mg,Ca//SO4, CI – H2O методом
растворимости исследована в основном в области насыщения растворов сульфатом кальция.
Полные диаграммы фазовых равновесий пятикомпонентных систем Na,K,Mg //SO4, CI – H2O
и Na,K,Ca//SO4, CI – H2O при 50°С впервые были построены нами методом трансляции [2,3].
В настоящей работе приведены результаты исследования фазовых равновесий шестикомпонентной системы Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O при 50°С методом трансляции в области кристаллизации
вантгоффита.
Метод трансляции основан на принципе совместимости элементов строения n-компонентных
и (n+1)-компонентной систем в одной диаграмме [4]. Согласно методу трансляции при увеличении
компонентности системы с n до n+1 элементы строения n-компонентных систем трансформируются
и, транслируясь на уровень (n+1) компонентного состава, с учетом их топологическиого состава и
Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, проспект Рудаки, 121, Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: lsoliev1941@mail.ru
921
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2010, том 53, №12
правила фаз Гиббса [5], образуют элементы строения (n+1)-компонентной системы. Условия метода
трансляции для исследования фазовых равновесий в многокомпонентных водно-солевых системах
более подробно рассмотрены в [6,7]. Ранее [8] этим методом было изучено участие арканита (K2SO4)
в формировании геометрических образов шестикомпонентной системы Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O
при 50°С.
В пятикомпонентных системах, где одной из равновесных фаз является вантгоффит, он участвует в формировании следующих нонвариантных точек с равновесными твѐрдыми фазами. Система
Na,K,Mg //SO4, CI – H2O;
5
5
5
Е 252 = Ва, Га, Гз, Те; Е25
= Ва, Ас, Гз, Те; Е26
= Ва, Ас, Ла, Си; Е27
=Ва,
5
5
5
5
Ас, Га, Ла; Е36
=Ва, Га, Каи, Ла; Е37
=Ва, Гз, Каи, Си; Е38
=Ва, Га, Гз, Каи; Е39
= Ва, Ас, Гз, Си. Сис5
5
5
тема Na, Mg,Ca//SO4, CI – H2O : Е52
=Ва, Ас, Гб, Те; Е53
=Ва, Га, Гб, Те; Е55
=Ва, Ас, Га, Гб.
Здесь и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на компонентность системы, и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки. Порядковые
номера точек для удобства изложения материала сохранены такими же, как в [8]. Приняты следующие обозначения равновесных твѐрдых фаз: Ва – вантгоффит (3Na2SO4 · MgSO4); Га – галит (NaCI);
Гз – глазерит (3K2SO4 · Na2SO4); Те – тенардит (Na2SO4); Ас – астраханит (Na2SO4·МgSO4 ·4Н2О); Ла –
лангбайнит (K2SO4·2МgSO4); Сu – сильвин (KCI); Каи – каинит (KCI·MgSO4·3H2O); Гб – глауберит
(Na2SO4 ·CaSO4).
Фрагмент схематической диаграммы [9] фазовых равновесий исследуемой системы при 50°С,
построенный методом трансляции для уровня пятикомпонентного состава в области кристаллизации
вантгоффита, приведен на рис.1. На диаграмме отражены все элементы строения (дивариантные поля, моновариантные кривые, нонвариантные точки) системы Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O в области
кристаллизации вантгоффита на уровне пятикомпонентного состава при 50°С. Фазовый состав осадков нонвариантных точек диаграммы приведен выше. Фазовый состав осадков дивариантных полей
указан на диаграмме. Фазовый состав моновариантных кривых, проходящих между нонвариантными
точками, таков:
Трансляция пятерных нонвариантных точек на уровень шестикомпонентного состава приводит к образованию следующих шестерных нонвариантных точек с равновесными твердыми фазами:
922
Неорганическая химия
Л.Солиев
Рис.1. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы Na,K, Mg, Ca//SO4, Cl – H2O при
50°С в области кристаллизации вантгоффита (3Na2SO4 MgSO4) на уровне пятикомпонентного состава.
923
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2010, том 53, №12
Как видно из 12-ти шестерных нонвариантных точек, в которых одна из равновесных твѐр6
6
6
6
6
дых фаз – вантгоффит, три ( Е25
, Е27
, Е40
) образованы по типу «сквозной», пять ( Е28
, Е30
, Е 461 , Е 462 ,
6
6
6
6
) по типу «односторонней» и четыре ( Е32
, Е35
, Е36
, Е 464 ) по типу «промежуточной» трансляции
Е43
[6,7].
Рис.2. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы Na,K, Mg, Ca//SO4, Cl – H2O при 50оС
в области кристаллизации вантгоффита (3Na2SO4 · MgSO4) на уровне шестикомпонентного состава.
На рис.2 представлена совмещенная схематическая диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы в области кристаллизации вантгоффита на уровне пяти- и шестикомпонентного составов. На диаграмме тонкие сплошные линии – моновариантные кривые уровня пятикомпонентного
состава, фазовый состав осадков которых приведен выше; пунктирные линии отражают моновари924
Неорганическая химия
Л.Солиев
антные кривые, образованные при трансляции пятерных нонвариантных точек на уровень шестикомпонентного состава. Направления трансляции указаны стрелками. Толстые сплошные линии обозначают моновариантные кривые, проходящие между шестерными нонвариантными точками, и характеризуются следующим фазовым составом осадков:
Анализ построенного методом трансляции фрагмента диаграммы фазовых равновесий исследуемой системы при 50°С в области кристаллизации вантгоффита (рис.2) показывает на наличие 15
дивариантных полей, равновесные твѐрдые фазы и контуры которых приведены в таблице. Все они
образованы в результате трансляции моновариантных кривых уровня пятикомпонентного состава на
уровень шестикомпонентного состава.
Таким образом, вантгоффит (3Na2SO4 · MgSO4) как равновесная твѐрдая фаза участвует в
формировании следующего количества геометрических образов системы Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O
при 50°С на уровнях пяти (А) – и шестикомпонентного (Б) составов:
Уровень компонентности
Нонвариантные точки
Моновариантные кривые
Дивариантные поля
А
11
15
5
925
Б
12
25
15
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2010, том 53, №12
Таблица
Равновесные твердые фазы и контуры дивариантных полей системы Na, К, Mg, Ca//SO4, CI-H2O при
50°С в области кристаллизации вантгоффита
Поступило 15.09.2010 г.
Л И Т Е РАТ У РА
1. Экспериментальные данные по растворимости многокомпонентных водносолевых систем
(справочник), т.II, кн.1-2. – СПб.:Химиздат, 2004, 1247 с.
2. Солиев Л. – Ж. физ.химии, 1980, т.54, № 6, с.1541-1544.
3. Солиев Л. – Изв. вузов,сер. химия и химическая технология, 1992, т.35, № 2, с.96-100.
4. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. – Киев:
Наукова думка, 1982, 264 с.
926
Неорганическая химия
Л.Солиев
5. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. – М.: Наука,
1976, 503 с.
6. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных
водно-солевых систем методом трансляции. – М., 1987, 28 с. Деп. В ВИНИТИ АН СССР
20.12.87 г, № 8950 – В87, 28 с.
7. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции. – Душанбе: ТГПУ им. К.Джураева, 2000, кн. 1, 247 с.
8. Солиев Л. – ДАН РТ, 2009, т.52, № 8, с. 613-618.
9. Солиев Л. – Ж. неорган. химии, 1988, т. 33, № 5, с. 1305-1310.
Л.Солиев
МУВОЗИНАТЊОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ NA,K,MG,CA//SO4, CI – H2O ДАР
ЊАРОРАТИ 50°С ДАР ЊУДУДИ КРИСТАЛЛИЗАТСИЯИ ВАНТГОФФИТ
(3NA2SO4 · MGSO4)
Донишгоњи давлатии омўзгории Тољикистон ба номи С. Айнї
Бо ёрии методи транслятсия мувозинатњои фазагии системаи Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O
дар њарорати 50°С дар њудуди кристаллизатсия вантгоффит (3Na2SO4 · MgSO4) муайян карда
шудааст. Муќаррар карда шудааст, ки вантгоффит њамчун яке аз фазањои дар мувозинат будаи
системаи овардашуда дар њарорати 50°С дар ташакулёбии 12 нуќтањои нонвариантї, 25 хатњои
моновариантї ва 15 майдонњои дивариантї ширкат меварзад. Дар асоси далелњои ба даст овардашуда маротибаи аввал фрагменти диаграммаи мувозинатњои фазагии системаи омўхташуда,
барои њудуди кристаллизатсияи вантгоффит, сохта шудааст.
Калимањои калидї: системаи Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O – кристаллизатсияи вантгоффити –
методи транслятсия – мувозинатњои фазагї – компонентњо – диаграмма – система – нуќтањои
нонвариантї – хатњои моновариантї – майдонњои дивариантї.
L.Soliev
PHASE BALANCES OF NA,K, MG, CA//SO4, CL – H2O SUSTEM IN 50°С IN THE
BORDER OF VANTGOFIT BROADCASTING (3NA2SO4 · MGSO4)
S.Ainy Tajik State Pedagogical University
Phase balances of Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O system 50°С in the border of broadcasting vantgofit
are identified. It is established that vantgofit takes part as one of the phases that are in balance system in
50°C in formation of 12 nonvariants points, 25 lines of monovariants and 15 squaires of divariants on the
basis of the received evidences, it is the first time that the fragment of phase balances diagrame of the studied
system is studied. Is built for border of vantgofit broadcasting.
Key words: systems Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O – сrystallization vanthoffite – translation method – phase
balances – system – connected diagram – component's – nonvariats points – lines of monovariants –
squaires of divariants.
927