ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na, К, Мg, Ca// SO , CI– H

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2011, том 54, №11
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.7
Л.Солиев
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na, К, Мg, Ca// SO4, CI– H2O ПРИ 50°С
В ОБЛАСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ГЛАУБЕРИТА (Na2SO4 · СаSO4)
Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 04.05.2011)
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na, К, Mg, Ca// SO4, CI–H2O
при 50°С в области кристаллизации глауберита (Na2SO4 · СаSO4). Установлено, что глауберит как
равновесная фаза исследованной системы при 50°С участвует в формировании семи нонвариантных
точек, 16 моновариантных кривых и 12 дивариантных полей. Построен фрагмент диаграммы фазовых равновесий исследованной системы в области кристаллизации глауберита.
Ключевые слова: метод трансляции – фазовые равновесия – схематические диаграммы – геометрические образы – нонвариантные точки – моновариантные кривые – дивариантные поля – глауберит
– компонент – фаза.
Глауберит является одной из равновесных фаз шестикомпонентной системы Na, К, Mg, Ca//
SO4, CI–H2O при 50°С и знание участия его в формировании геометрических образов исследуемой
системы представляет значительный теоретический и практический интерес.
Исследуемая шестикомпонентная система Na, К, Mg, Ca// SO4, CI–H2O при 50°С включает 14
четырѐхкомпонентных и шесть пятикомпонентных систем. Глауберит является равновесной фазой в
трѐх четырѐхкомпонентных (Na2SO4 – K2SO4 – CaSO4 – H2O; Na2SO4 – MgSO4 – CaSO4 – H2O и
Na,Ca//SO4,CI – H2O) и в трѐх пятикомпонентных (Na2SO4 – K2SO4 – МgSO4 – CaSO4 – H2O; Na, К,
Ca// SO4, CI–H2O и Na,Mg, Ca// SO4, CI–H2O) системах.
Как показывает анализ литературных данных [1], из приведѐнных четырѐхкомпонентных систем относительно хорошо исследована система Na, Ca// SO4, CI–H2O, а из пятикомпонентных – система Na, Мg, Ca// SO4, CI–H2O в области кристаллизации гипса. Полные диаграммы фазовых равновесий перечисленных четырѐх- и пятикомпонентных систем нами были исследованы методом трансляции [2,4].
В настоящей работе приведены результаты исследования фазовых равновесий шестикомпонентной системы Na, К, Mg, Ca// SO4, CI–H2O при 50°С методом трансляции в области кристаллизации глауберита.
Метод трансляции основан на принципе совместимости элементов n- и n+1 компонентных
систем в одной диаграмме [5]. Согласно этому методу, при увеличении компонентности системы с n
до n+1 происходит трансформация элементов строения n-компонентных систем с последующей
трансляцией их на уровень n+1-компонентного состава. На этом уровне компонентности элементы
строения диаграммы исследуемой системы с учѐтом своих топологических свойств и правила фаз
Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. Рудаки, 121,
Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: l.soliev1941@mail.ru
906
Неорганическая химия
Л.Солиев
Гиббса [6], взаимно пересекаясь, образуют элементы строения диаграммы n+1-компонентной системы. Условия применения метода трансляции более подробно рассмотрены в работах [7,8]. Ранее [9]
этим методом было изучено участие арканита (K2SO4) в формировании геометрических образов исследуемой системы при 50°С.
В пятикомпонентных системах, где одной из равновесных фаз является глауберит, он участвует в формировании следующих нонвариантных точек с равновесными твѐрдыми фазами. Система
5
Na2SO4 – K2SO4 – MgSO4 – CaSO4 – H2O: Е85 = Ас+Гз+Гб+Те; Е10
=Ан+Ас+Гб+Гз. Система Na, К,
5
5
5
Ca// SO4, CI–H2O: Е40
= Га+Гб+Гз+Те; Е 41 =Ан+Га+Гб+Гз. Система Na, Mg, Ca// SO4, CI–H2O: Е51
5
5
5
=Ан+Ас+Га+Гб; Е52
=Ас+Ва+Гб+Те; Е53
=Ва+Га+Гб+Те; Е55
=Ас+Ва+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, как в [9]. Приняты следующие обозначения равновесных твѐрдых фаз: Ас – астраханит Na2SO4· MgSO4 · 4H2O; Гз – глазерит 3K2SO4 ·
Na2SO4; Те – тенардит Na2SO4; Гб – глауберит Na2SO4 · СаSO4; Ан – ангидрит СаSO4; Ва – вантгоффит 3Na2SO4· MgSO4; Га – галит NaCI.
Рис. 1. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы Na,К,Mg,Ca//SО4,CI - H2O при 50°С
в области кристаллизации глауберита на уровне пятикомпонентного состава.
Фрагмент схематической диаграммы [10] фазовых равновесий исследуемой системы при
50°С, построенный методом трансляции для уровня пятикомпонентного состава в области кристалли907
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2011, том 54, №11
зации глауберита, приведѐн на рис.1. На диаграмме отражены все элементы строения (дивариантные
поля, моновариантные кривые, нонвариантные точки и их взаимное расположение) системы Na, К,
Mg, Ca// SO4, CI–H2O в области кристаллизации глауберита на уровне пятикомпонентного состава
при 50оС. Фазовый состав осадков пятерных нонвариантных точек приведѐн выше. Фазовый состав
осадков дивариантных полей указан на рисунке. Фазовый состав осадков моновариантных кривых,
проходящих между пятерными нонвариантными точками, таков:
Трансляция пятерных нонвариантных точек на уровень шестикомпонентного состава приводит к образованию следующих шестерных нонвариантных точек с равновесными твѐрдыми фазами:
Как видно, из четырѐх нонвариантных точек уровня шестикомпонентного состава с участием
глауберита три образованы по типу «сквозной» и одна по типу «односторонней» трансляции [7,8].
Рис. 2. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы Na,К,Mg,Ca//SО4,CI - H2O при 50°С в
области кристаллизации глауберита на уровне шестикомпонентного состава.
908
Неорганическая химия
Л.Солиев
На рис.2. представлена совмещѐнная схематическая диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы в области кристаллизации глауберита на уровня пяти- и шестикомпонентного составов. На диаграмме тонкие сплошные линии обозначают моновариантные кривые уровня пятикомпонентного состава, фазовый состав осадков которых приведѐн выше. Пунктирными линиями обозначены моновариантные 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 глауберита (рис.2) показывает на наличие 11
дивариантных полей, равновесные твѐрдые фазы и контуры которых приведены в таблице. Из них 10
дивариантных полей образованы в результате трансляции моновариантных кривых уровня пятикомпонентного состава на уровень шестикомпонентного состава, а одно поле, с равновесными твѐрдыми
фазами Ва+Гб+Гз, образовано как результат оконтуривания поверхности системы моновариантными
кривыми, проходящими между нонвариантными точками уровня шестикомпонентного состава.
Таблица
Равновесные твѐрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Na, К, Mg, Ca//SO4, CI – H2O при
50°С в области кристаллизации глауберита
Равновесные твѐрдые фазы полей
Контуры полей на диаграмме
(рис. 2)
Равновесные твѐрдые фазы полей
Ас, Гб, Гз
Га, Гб, Гз
Гб, Гз, Те
Га, Гб, Те
Ас, Гб, Те
Ан, Га, Гб
Ан, Гб, Гз
Ас, Га, Гб
909
Контуры полей на диаграмме (рис.
2)
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
Равновесные твѐрдые фазы полей
Контуры полей на диаграмме
(рис. 2)
2011, том 54, №11
Равновесные твѐрдые фазы полей
Ан, Ас, Гб
Ва, Га, Гб
Ва, Гб, Те
Ва, Гб, Гз
Контуры полей на диаграмме (рис.
2)
Таким образом, глауберит (Na2SO4 · СаSO4), как равновесная фаза, участвует в формировании
следующего количества геометрических образов системы Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O при 50оС на
уровнях пяти (А)- и шестикомпонентного (Б) составов:
Уровень компонентности
А
Б
Нонвариантные точки
8
4
Моновариантные кривые
10
11
Дивариантные поля
6
11
Поступило 11.05.2011 г.
Л И Т Е РАТ У РА
1. Экспериментальные данные по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем (справочник). – СПб.: Химиздат, 2004, т. II., кн. 1-2, 1247 с.
2. Солиев Л. – Журнал прикладной химии, 1985, т.58, № 8, с.1750-1755.
3. Солиев Л. – Укр. химический журнал, 1990, т.56, № 7, с. 687-692.
4. Солиев Л. Изв. вузов, сер. химия и химическая технология, 1992, т.35, № 2, с.96-100.
5. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. – Киев: Наукова думка, 1982, 264 с.
6. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. – М.: Наука,
1976, 503 с.
7. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водносолевых систем методом трансляции. – М., 1987, 28 с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87 г.,
№8950-В87.
8. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа
методом трансляции (кн.1). – Душанбе: ТГПУ, 2000, 247 с.
9. Солиев Л. – ДАН РТ, 2009, т.52, № 8, с. 613-618.
10. Солиев Л. – Ж. неорган. химии. 1988, т. 33, № 5, с. 1305-1310.
910
Неорганическая химия
Л.Солиев
Л.Солиев
МУВОЗИНАТЊОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O ДАР
ЊАРОРАТИ 50°С ДАР ЊУДУДИ КРИСТАЛЛИЗАТСИЯИ ГЛАУБЕРИТ
(Na2SO4 · СаSO4)
Донишгоњи давлатии омўзгории Тољикистон ба номи С.Айнї
Бо ёрии усули транслятсия мувозинатњои фазагии системаи Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O
дар њарорати 50°С дар њудуди кристаллизатсия глауберит (Na2SO4 · СаSO4) муайян карда шудааст. Муќаррар карда шудааст, ки глауберит њамчун яке аз фазањои дар мувозинат будаи системаи овардашуда дар њарорати 50°С, дар ташакулёбии 4 нуќтањои нонвариантї, 11 хатњои
моновариантї ва 11 майдонњои дивариантї ширкат меварзад. Дар асоси далелњои ба даст овардашуда маротибаи аввал фрагменти диаграммаи мувозинатњои фазагии системаи омўхташуда,
барои њудуди кристаллизатсияи глауберит, сохта шудааст.
Калимањои калидї: усули транслятсия – мувозинатњои фазагї – компонентњо – диаграммањои
схемагї – нуќтањои нонвариантї – хатњои моновариантї - майдонњои дивариантї – глауберит –
фаза.
L.Soliev
PHASE BALANCES OF Na,K,Mg,Ca//SO4, CL – H2O SUSTEM IN 50°С IN THE
BORDER OF GLAUBERIT BROADCASTING (Na2SO4 · CaSO4)
S.Ainy Tajik State Pedagogical University
Phase balances of Na,K,Mg,Ca//SO4, CI – H2O system 50оС in the border of broadcasting glauberit
are identified. It is established that vantgofit takes part as one of the phases that are in balance system in
50oC in formation of 4 nonvariants points, 11 lines of monovariants and 11 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: translation method – phase balance – connected diagram - component's – nonvariats points –
lines of monovariants – squaires of divariants – glauberit – phase.
911