ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na,K,Mg,Ca//SO ,Cl-H O ПРИ 50ºС В ОБЛАСТИ КРИСТАЛИЗАЦИИ СИНГЕНИТА (K

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2015, том 58, №1
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.7
Л.Солиев
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O ПРИ 50ºС В
ОБЛАСТИ КРИСТАЛИЗАЦИИ СИНГЕНИТА (K2SO4∙СаSO4∙H2O)
Таджикский государственный педагогический университет им. С. Айни
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 12.11.2014 г.)
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при
50ºС в области кристаллизации сингенита (K2SO4∙СаSO4∙H2O). Установлено, что сингенит как равновесная фаза исследованной системы при 50ºС участвует в формировании 3 нонвариантных точек,
10 моновариантных кривых и 12 дивариантных полей. На основании полученных данных впервые
построен фрагмент диаграммы фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 500С в
области кристаллизации сингенита.
Ключевые слова: равновесие – система – сингенит – фаза – нонвариантные точки – моновариантные кривые – дивариантные поля – диаграмма – компонент.
Закономерности фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O, известной также
как «морская», определяют условия кристаллизации солей из морских и океанических вод, морских
рассолов, а также их галлургическую переработку. Сингенит (K2SO4∙СаSO4∙H2O) является одной из 23
равновесных твёрдых фаз исследуемой системы при 50ºС, поэтому представляет не только научный,
но и практический интерес установление участия сингенита в формировании геометрических образов
системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50ºС.
В данной работе рассмотрены результаты прогнозирования строения диаграммы фазовых
равновесий (фазовый комплекс) исследуемой системы при 50ºС в области кристаллизации сингенита
методом трансляции 1,2, который вытекает из принципа совместимости элементов строения n и n+1
компонентных систем в одной диаграмме 3. Как показывает анализ литературы 4, система
Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O исследована методом растворимости частично в основном в области насыщения растворов галитом (NaCl).
Шестикомпонентная система Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O включает 14 четырёхкомпонентных и 6
пятикомпонентных систем. Сингенит является равновесной фазой в 3 четырёхкомпонентных и в 3 –
пятикомпонентных системах.
В пятикомпонентных системах, где одной из равновесных твёрдых фаз является сингенит, он
участвует в формировании следующих пятерных нонвариантных точек. Система Na2SO4-K2SO4MgSO4-CaSO4-H2O:
= Ар + Гз + Лео + Сн;
Сн. Система Na,K,Ca//SO4,CI–H2O:
= Гз + Пг + Пс + Сн;
= Гз + Пс + Си + Сн;
= Гз + Лео + Пг +
= Ар + Гз + Си + Сн. Система
Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр.Рудаки,121,
Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: [email protected]
57
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
К,Mg,Ca//SO4,CI–H2O:
2015, том 58, №1
= Ар + Лео + Си + Сн;
= Пг + Пс + Си + Сн;
= Лео + Пг + Си
+ Сн.
Здесь и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на
кратность точки (компонентность системы), и нижним индексом, указывающим на порядковый
номер точки. Для удобства изложения материала, порядковые номера точек сохранены, как в
5. Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: Ар – арканит K2SO4;
Гз
–
глазерит
К2SO4·СаSO4·H2O;
3K2SO4·Na2SO4;
Пг
–
Лео
–
полигалит
леонит
К2SO4·MgSO4·4H2O;
К2SO4·MgSO4·2СаSO4·2H2O;
Сн
Пс
–
–
сингенит
пентасоль
К2SO4·5СаSO4·H2O; Си – сильвин KCI.
На основании данных фазовых равновесий в пятерных нонвариантных точках построен
фрагмент диаграммы фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50ºС в области
кристаллизации сингенита на уровне пятикомпонентного состава.
Сн+Пг
Сн+Гз
Сн+Лео
Сн+Си
Сн+Ар
Сн+Пг
Рис. 1. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50ºС в области
кристаллизации сингенита на уровне пятикомпонентного состава, построенная методом трансляции.
58
Неорганическая химия
Л.Солиев
На рис. 1. отражены все элементы строения (нонвариантные точки, моновариантные
кривые, дивариантные поля) системы Na,К,Mg,Ca//SO4,CI–H2O и их взаимное расположение
при 50ºС на уровне пятикомпонентного состава. Равновесные твёрдые фазы пятерных нонвариантных точек приведены выше, равновесные твёрдые фазы дивариантных полей указаны на
рисунке. Моновариантные кривые, проходящие между пятерными нонвариантными точками,
характеризуются следующим фазовым составом осадов:
Трансляция пятерных нонвариантных точек на уровень шестикомпонентного состава
исследуемой системы приводит к образованию следующих шестерных нонвариантных точек с
равновесными твёрдыми фазами:
Как видно, все три шестерные нонвариантные точки образованы по типу «сквозной»
трансляции 1.
На рис. 2. представлен фрагмент совмещённой схематической 6 диаграммы фазовых
равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50ºС в области кристаллизации сингенита на
уровнях пяти-шестикомпонентных составов.
На рис. 2. тонкие сплошные линии отражают моновариантные кривые уровня пятикомпонентного состава, равновесные твёрдые фазы которых приведёны выше. Пунктирные линии,
отходящие от пятерных нонвариантных точек, отражают моновариантные кривые, образованные при трансляции пятерных нонвариантных точек. Фазовый состав осадков этих моновариантных кривых идентичен фазовому составу транслированных точек. Полужирные сплошные
линии отражают моновариантные кривые, проходящие между шестерными нонвариантными
точками. Для них характерен следующий состав равновесных твёрдых фаз:
Анализ
построенного
фрагмента
диаграммы
фазовых
равновесий
системы
Na,K,Mg,Ca//SO4,CI–H2O при 50ºС, в области кристаллизации сингенита (рис.2), показывает на
наличие 12 дивариантных полей при насыщении равновесными твёрдыми фазами. В таблице
представлены перечень и контуры этих дивариантных полей, которые образованы при трансля-
59
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2015, том 58, №1
ции моновариантных кривых уровня пятикомпонентного состава на уровень шестикомпонентного состава.
Рис. 2. Совмещенная схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O
при 50ºС в области кристаллизации сингенита на уровнях пяти- и шестикомпонентного составов,
построенная методом трансляции.
Таким
образом,
сингенит
как
равновесная
фаза
шестикомпонентной
системы
Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50ºС участвует в формировании следующего количества геометрических образов на уровнях пятикомпонентного (А) и шестикомпонентного (Б) составов:
60
Неорганическая химия
Л.Солиев
Таблица
Равновесные твёрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O
при 50ºС в области кристаллизации сингенита (K2SO4∙СаSO4∙H2O)
Поступило 14.11.2014 г.
Л И Т Е РАТ У РА
1. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водносолевых систем методом трансляции. – М., 1987, 28 c. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87 г.,
№8950-В87
2. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа
методом трансляции. (кн. 1). – Душанбе: ТГПУ, 2000, 247 c.
3. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. – Киев: Наукова думка, 1982, 264 c.
4. Cправочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых
систем. – СПб: Химиздат, 2004, т. 11, кн. 1-2, 1247 с.
5. Cолиев Л. – ДАН РТ, 2009, т. 52, № 8, с.613-618.
6. Солиев Л. – Журн. неорган. химии, 1988, т. 33, № 5, с.1305-1310.
61
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2015, том 58, №1
Л.Солиев
МУВОЗИНАТЊОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O ДАР
ЊАРОРАТИ 500С ДАР ЊУДУДИ КРИСТАЛЛИЗАТСИЯИ СИНГЕНИТ
(K2SO4∙СаSO4∙H2O)
Донишгоњи давлатии омўзгории Тољикистон ба номи С.Айнї
Бо усули транслятсия мувозинатњои фазагии системаи Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O дар
њарорати 50ºС дар њудуди кристаллизатсияи сингенит (K2SO4·СаSO4·H2O) омухта шудааст.
Муќаррар карда шудааст, ки сингенит њамчун фазаи мувозинатии ин система дар њарорати 50ºС
дар ташаккулёбии 3 нуќтањои нонвариантї, 10 хатњои моновариантї ва 12 майдонњои
дивариантї ширкат меварзад. Дар асоси далелњои ба даст овардашуда маротибаи аввал фрагменти диаграммаи мувозинатњои фазагии системаи Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O дар њарорати 50ºС,
дар њудуди кристаллизатсияи сингенит, сохта шудааст.
Калимањои калидї: мувозинат – система – сингенит – фаза – нуќтањои нонвариантї – хатњои
моновариантї – майдонњои диварианти – диаграмма – компонент.
L.Soliev
PHASE BALANCE OF SYSTEM Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O AT 50ºС IN AREA
CRYSTALLIZATION OF SINGENIT (K2SO4∙MgSO4∙H2O)
S.Ainy Tajik State Pedagogikal Unversity
By method of compilation of phase balance of system Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O at 50ºС in area
crystallization of singenit (K2SO4∙СаSO4∙H2O) are investigated. Is established, that as the equilibrium phase
of the investigated system at 50ºС participates in formation 3 invariant of points, 10 monoalternative curves
and 12 divariant of fields. On the basis of the received data a fragment of the diagram phase equilibrium
investigated of system Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O for the first time is constructed at 50ºС in area crystallization of singenit.
Key words: balance – system – singenit – phase – invariant point – monoalternative curve – divariant of a
field – diagram – component.
62