ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na,K,Mg,Ca//SO ,Cl-H O ПРИ 50°С В ОБЛАСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЛАНГБЕЙНИТА (K

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2013, том 56, №7
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.7
Л.Солиев
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O ПРИ 50°С
В ОБЛАСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЛАНГБЕЙНИТА (K2SO4 · 2MgSO4)
Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 11.02.2013 г.)
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при
50°С в области кристаллизации лангбейнита (K2SO4·2MgSO4). Установлено, что лангбейнит как
равновесная фаза исследованной системы при 50°С участвует в формировании 16 нонвариантных
точек, 33 моновариантных кривых и 22 дивариантных полей. Построен фрагмент диаграммы фазовых равновесий исследованной системы в области кристаллизации лангбейнита.
Ключевые слова: метод трансляции – фазовые равновесия – диаграмма – нонвариантные точки –
моновариантные кривые – дивариантные поля – лангбейнит.
Для шестикомпонентной системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50оС характерно наличие 22
равновесных твёрдых фаз и лангбейнит (K2SO4 . 2MgSO4) является одной из них. Данная шестикомпонентная система включает 14 четырёхкомпонентных и 6 пятикомпонентных систем. Лангбейнит
является равновесной фазой в четырёхкомпонентной системе K,Mg//SO4,Cl-H2O и пятикомпонентных
системах Na,K,Mg //SO4,Cl-H2O и K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O.
Четырёхкомпонентная система K,Mg,//SO4,Cl-H2O при 50°С достаточно хорошо изучена методом растворимости, а пятикомпонентные системы Na,K,Mg//SO4,Cl-H2O и K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O
методом растворимости исследованы недостаточно. Они нами были исследованы методом трансляции и впервые построены их диаграммы фазовых равновесий [2,3].
В данной работе рассмотрены результаты исследования фазовых равновесий системы
Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С в области кристаллизации лангбейнита методом трансляции, который вытекает из принципа совместимости элементов строения частных составляющих и общей систем в одной диаграмме [4]. Условия применения метода трансляции для исследования фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем более подробно рассмотрены в работах [5,6].
Ранее этим методом были исследованы фазовые равновесия системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при
50°С в области кристаллизации арканита [7] и ангидрита [8].
В пятикомпонентных системах, где одной из равновесных фаз является лангбейнит, он участвует в формировании следующих пятерных нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами:
Система Na,K,Mg//SO4,Cl-H2O:
=Ла+Ас+Лео+Ск;
=Ла+Ас+Лев+Ск;
=Ла+Каи+Ки+Га;
=Ла+Ки+Лев+Ск;
=Ла+Га+Ки+Лев;
=Ла+Ас+Га+Каи.
=Ла+Ас+Га+Лев;
=Ла+Каи+Лео+Ас;
Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр.Рудаки,121,
Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: [email protected]
534
Неорганическая химия
=Ла+Лео+Пг+Ск;
=Ла+Каи+Лео+Пг;
Л.Солиев
Система K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O:
=Ла+Ан+Ки+Ск;
=Ла+Ан+Каи+Ки;
=Ла+Ан+Пг+Ск;
=Ла+Ан+Каи+Пг.
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 [7]. Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: Ла – лангбейнит K2SO4·2MgSO4; Ac – астраханит Na2SO4·MgSO4·4H2O; Лео – леонит K2SO4·MgSO4·4Н2О; Ск – сакиит MgSO4·6H2O; Ки – кизерит
MgSO4 ·H2O; Лев – левеит Na2SO4·MgSO4·2,5H2O; Га – галиит NaCl; Каи – каинит KCl·MgSO4·3H2O;
Пг – полигалит K2SO4·MgSO4·2CaSO4 ·2H2O; Ан – ангидрит CaSO4.
Ла+Ан
Ла+Пг
Ла+Ск
Ла+Ки
Ла+Лев
Ла+Га
Ла+Лео
Ла+Ас
Ла+Каи
Рис. 1. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С в
области кристаллизации лангбейнита (K2SO4·2MgSO4) на уровне пятикомпонентного состава
Фрагмент схематической диаграммы [9] фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,ClH2O при 50°С в области кристаллизации лангбейнита, на уровне пятикомпонентного состава, приведен на рис.1, где отражены все элементы строения (дивариантные поля, моновариантные кривые,
нонвариантные точки) данной системы и их взаимное расположение в области кристаллизации лангбейнита на уровне пятикомпонентного состава. Фазовый состав осадков пятерных нонвариантных
точек приведён выше. Фазовый состав осадков дивариантных полей указан на рис.1. Фазовый состав
осадков моновариантных кривых, проходящих между пятерными нонвариантными точками, таков:
535
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2013, том 56, №7
Трансляция пятерных нонвариантных точек, содержащих в качестве одной из равновесных
фаз лангбейнит, на уровень шестикомпонентного состава приводит к образованию следующих шестерных нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами:
Рис. 2. Фрагмент совмещённой схематической диаграммы фазовых равновесий системы
Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С в области кристаллизации лангбейнита (K2SO4·2MgSO4) на уровнях
пяти-шестикомпонентного составов
536
Неорганическая химия
Л.Солиев
На рис.2 представлена совмещённая схематическая [9] диаграмма фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С в области кристаллизации лангбейнита на уровнях пятишестикомпонентного составов.
На рис.2 также тонкие сплошные линии отражают моновариантные кривые уровня пятикомпонентного состава, фазовый состав осадков которых приведён выше. Пунктирные линии отражают
моновариантные кривые, образованные при трансляции пятерных нонвариантных точек (направления трансляции указаны стрелами). Фазовый состав их осадков идентичен фазовым составам транслированных пятерных нонвариантных точек.
Таблица
Равновесные твёрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Na, K, Mg, Ca // SO4, Cl-H2O при
50°С в области кристаллизации лангбейнита (K2SO4·2MgSO4)
537
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2013, том 56, №7
Полужирные сплошные также отражают моновариантные кривые, но они проходят между
шестерными нонвариантными точками и характеризуются следующим фазовым составом осадков:
Анализ построенной методом трансляции фрагмента диаграммы фазовых равновесий системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O в области кристаллизации лангбейнита показывает на наличие 22 дивариантных полей, равновесные твёрдые фазы и контуры которых приведены в таблице.
Как видно из рис.2 и таблицы, из 22 диваринатных полей 21 образованы в результате трансляции моновариантных кривых уровня пятикомпонентного состава. Одно дивариантное поле, с равновесными твёрдыми фазами Ан+Ла+Лев, образовано как результат оконтуривания поверхности системы шестерными нонвариантными точками и проходящими между ними моновариантными кривыми.
538
Неорганическая химия
Л.Солиев
Таким образом, лангбейнит как равновесная фаза участвует в формировании следующего количества геометрических образов системы Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O при 50°С на уровнях пятикомпонентного (А) и шестикомпонентного (Б) составов:
Уровень компонентности
Нонвариантные точки
Моновариантные кривые
Дивариантные поля
А
14
21
9
Б
16
33
22
Поступило 18.02.2013 г.
Л И Т Е РАТ У РА
1. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых
систем. – СПб.: Химиздат, 2004, т.2, кн.1-2, 1247 с.
2. Солиев Л. – Журн. физ. химии, 1980, т.54, №6, с.1541-1544.
3. Солиев Л., Горошенко Я.Г., Горникова М.А., Патриляк Н.М. – Укр. хим. ж., 1991, т.57, №4,
с.351-355.
4. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. – Киев: Наукова думка, 1962, 264 с.
5. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентных водно-солевых системах
методом трансляции. – М., 1987,28 с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87 г., №8990 - В87.
6. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа
методом трансляции. – Душанбе: ТГПУ им. К Джураева, 2000, кн.1, 247 с.
7. Солиев Л. – ДАН РТ, 2009, т.52, №8, с. 613-618.
8. Солиев Л. – Журн. неорган. химии, 2011, т.56, №10, с.1739-1745.
9. Солиев Л. – Журн. неорган. химии, 1988, т.33, №5, с.1305-1310.
Л.Солиев
МУВОЗИНАТЊОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O ДАР
ЊАРОРАТИ 50°С ВА ЊУДУДИ КРИСТАЛЛИЗАТСИЯИ ЛАНГБЕЙНИТ
(K2SO4·2MgSO4)
Донишгоњи давлатии омўзгории Тољикистон ба номи С.Айнї
Бо усули транслятсия мувозинатњои фазагии системаи Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O дар
њарорати 50°С ва њудуди кристаллизатсияи лангбейнит (K2SO4·2MgSO4) муайян карда шудааст.
Муќаррар карда шудааст, ки лангбейнит њамчун яке аз фазањои дар мувозинат будаи системаи
омухта шуда дар њарорати 50°С, дар ташаккулёбии 16 нуќтањои нонвариантї, 33 хатњои
моновариантї ва 22 майдонњои дивариантї ширкат меварзад. Дар асоси далелњои ба даст овардашуда барои њудуди кристаллизатсияи лангбейнит маротибаи аввал фрагменти диаграммаи
мувозинатњои фазагии системаи омухта шуда сохта шудааст.
Калимањои калидї: усули транслятсия – мувозинатњои фазагї – диаграмма – нуќтањои
нонвариантї – хатњои моновариантї – майдонњои дивариантї – лангбейнит
539
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2013, том 56, №7
L.Soliev
PHASE BALANCE OF SYSTEM Na,K,Mg,Ca//SO4, Cl-H2O AT 50°С IN AREA
CRISTALLIZATION LANGBEINITE (K2SO4·2MgSO4)
S.Aini Tajik State Pedagogical Universitiy
By a method of compilation are investigated of phase balance of system Na,K,Mg,Ca//SO4,Cl-H2O
at 50°С in area cristallization langbeinite (K2SO4. 2MgSO4). Is established, that langbeinite as balance of
phases of the investigated system at 50°С 33 monoalternative curves and 22 divariant of fields participate in
formation 16 monoalternative curves of points. The fragment of the diagram phase balance of the investigated system in area cristallization langbeinite is constructed.
Key words: a method of compilation – phase of balance – diagram – invariant of a point – monoalternative
curve – divariant fields – langbeinite.
540