ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na,Ca//SO4,HCO3

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2013, том 56, №2
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.6
Л.Солиев, М.Т.Джумаев, В.Нури, Ш.Х.Авлоев
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na,Ca//SO4,HCO3-H2O ПРИ 0°С
Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиевым 04.01.2013 г.)
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na,Ca//SO4,HCO3,H2O при
0°С. Установлено, что для неё характерно наличие двух нонвариантных точек, пяти моновариантных кривых и четырёх дивариантных полей. На основании полученных данных построена замкнутая
фазовая диаграмма исследованной системы.
Ключевые слова: метод трансляции – нонвариантные точки – моновариантные кривые – дивариантные поля – диаграмма – натрий – кальций – сульфат – гидрокарбонат – фазовые равновесия.
Четырѐхкомпонентная взаимная система Na,Ca//SO4,HCO3-H2O является составной частного
более сложной шестикомпонентной системы Na,Ca//SO4,CO3,HCO3,F-H2O, закономерности фазовых
равновесий в которой определяют условия галургической переработки полиминерального природного и технического (отходы производства) сырья, содержащего сульфаты, карбонаты, гидрокарбонаты,
фториды натрия и кальция.
Вместе с тем, как показывает анализ литературы [1], система Na,Ca//SO4,HCO3-H2O при 0°С
никем не изучалась, а при 25°С нами исследована методом трансляции [2]. В настоящей работе приводятся результаты исследования данной системы методом трансляции при 0°С. Метод трансляции
базируется на принципе совместимости элементов строения частных n компонентных и общей n+1компонентной систем в одной диаграмме [3]. Согласно методу трансляции, при увеличении компонентности системы с n до n+1 элементы строения n-компонентной системы увеличивают свою размерность на единицу и трансформируются (нонвариантные точки превращаются в моновариантные
кривые, моновариантные кривые – в дивариантные поля и т.д.). Трансформированные элементы
строения n-компонентных систем транслируются (переносятся) на уровень n+1-компонентного состава и, взаимно пересекаясь (согласно своим топологическим свойствам и правилу фаз Гиббса), образуют элементы строения системы данного уровня компонентности. Более подробно применение
метода трансляции для прогнозирования фазовых равновесий в многокомпонентных водно-солевых
системах рассмотрены в работах [4-6].
Для прогнозирования фазовых равновесий исследуемой системы методом трансляции необходимо знание фазовых равновесий в составляющих еѐ трѐхкомпонентных системах: Na2SO4NaHCO3-H2O; Na2SO4-CaSO4-H2O; NaHCO3-Ca(HCO3)2-H2O; CaSO4-Ca(HCO3)2-H2Oпри 00С. Согласно
литературным данным [7], первые две системы исследованы методом растворимости и для них, соотАдрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло, Джумаев Маъруфжон Тагоймуродович, Валинтино Нури, Авлоев Шохиддин Хайдарович. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. Рудаки, 121, Таджикский государственный педагогический университет. E-mail: [email protected]; [email protected]
119
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2013, том 56, №2
ветственно, установлены одна и две нонвариантные точки. Для двух последних трѐхкомпонентных
систем литературные данные отсутствуют. Если их строение принять как эвтоническое, то есть содержащее по одной нонвариантной точке, то для исследуемой системы при 0°С, на уровне трѐхкомпонентного состава, будут характерны следущие тройные нонвариантные точки с равновесными
твѐрдыми фазами (табл.1).
Таблица 1
Фазовый состав осадков нонвариантных точек системы Na,Ca//SO4,HCO3-H2O при 25 С на уровне
0
трѐхкомпонентного состава
Нонвариантные
Равновесные
Нонвариантные
Равновесные
точки
твёрдые фазы
точки
твёрдые фазы
Система Na2SO4-CaSO4-H2O
Система NaHCO3-Ca(HCO3)2-H2O
Мб + Гп
Система Na2SO4 - NaHCO3-H2O
Нх + СаГ
Система CaSO4-Ca(HCO3)2-H2O
Мб + Нх
СаГ + Гп
В табл.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 равновесных твѐрдых фаз: Нх – нахколит
NaHCO3; Мб – мирабилит Na2SO4·10H2O; СаГ – кальций гидрокарбонат Ca(HCO3)2; Гп – гипс
CaSO4·2H2O.
Диаграмма фазовых равновесий системы Na,Ca//SO4,HCO3-H2O при 0°С на уровне трѐхкомпонентного состава, в виде «развѐртки» четырѐхгранной призмы, приведена на рис.1.
«Сквозная» трансляция [4-6] тройных нонвариантных точек на уровень четырѐхкомпонентного состава даѐт следующие четверные нонвариантные точки с равновесными твѐрдыми фазами:
E13  E23      E14  Мб+Нх+Гп;
E33  E43      E24  Гп+СаГ+Нх.
На основании полученных данных построена схематическая диаграмма [8] фазовых равновесий системы Na,Ca//SO4,HCO3-H2O при 0°С, которая представлена на рис.2, где тонкие сплошные
линии обозначают моновариантные кривые уровня трѐхкомпонентного состава. Пунктирные линии
со стрелками обозначают моновариантные кривые, образованные в результате трансляции тройных
нонвариантных точек на уровень четырѐхкомпонентного состава (стрелка указывает на направления
трансляции). Толстая сплошная линия также обозначает моновариантную кривую, но она проходит
между четверными нонвариантными точками и характеризуется следующим фазовым составом осадков:
= Гп + Нх.
120
Неорганическая химия
Л.Солиев, М.Т.Джумаев и др.
В табл.2 представлены перечень и контуры дивариантных полей системы Na,Ca//SO4,HCO3H2O при 0°С.
Рис.1. Диаграмма фазовых равновесий системы Na,Ca//SO4,HCO3-H2O при 0°С на уровне трѐхкомпонентного
состава в виде «развѐртки» четырѐхгранной призмы.
Таблица 2
Равновесные твѐрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Na,Ca//SO4,HCO3-H2O при 25°С
Равновесные
твёдые фазы
полей
Контуры полей на
диаграмме (рис. 2)
Равновесные
твёдые фазы
полей
Na2SO4
Контуры полей на
диаграмме (рис. 2)
CaSO4
Мб
Гп
Нх
СаГ
NaHCO3
Ca(HCO3)2
121
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2013, том 56, №2
Рис.2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na,Ca//SO4,HCO3-H2O при 0°С, построенная
методом трансляции.
Поступило 07.01.2013 г.
Л И Т Е РАТ У РА
1. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых
систем.т.ІІ., кн. 1-2. – СПб.: Химиздат, 2004, 1247 с.
2. Солиев Л., Джумаев М.Т, Нури В., Авлоев Ш.Х. – Вестник Тадж. нац. ун-та. (серия естественных
наук), 2012, № 1/3 (85), с.202.
3. Горошенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. – Киев: Наукова думка, 1982, 264 с.
4. 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.,
№8990-В87.
5. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа
методом трансляции (кн. 1). – Душанбе: ТГПУ, 2000, 247 с.
6. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа
методом трансляции (книга 2). – Душанбе: Шуљоиѐн, 2011, 147 с.
7. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых
систем, т.І., кн. 1-2. – СПб.: Химиздат, 2003, 1151 с.
8. Солиев Л. – Ж. неорг. химии АН СССР, 1988, т.33, № 5, с.1305-1310.
122
Неорганическая химия
Л.Солиев, М.Т.Джумаев и др.
Л.Солиев, М.Т.Љумаев, В.Нури, Ш.Х.Авлоев
МУВОЗИНАТЊОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na,Ca//SO4,HCO3-H2O ДАР
ЊАРОРАТИ 0°С
Донишгоњи давлатии омўзгории Тољикистон ба номи С.Айнї
Боёрии усули транслятсия мувозинатњои фазагии системаи Na,Ca//SO4,HCO3-H2O дар
њарорати 0°С омўхта шудааст. Муќаррар карда шудааст, ки барои вай 2 нуќтаи нонвариантї, 5
хатимоно вариантїва 4 майдони дивариантї хос мебошад. Маротибаи аввал диаграммаи сарбастаи мувозинатњои фазагии системаи Na,Ca//SO4,HCO3-H2O дар њарорати 00С сохташудааст.
Калимањои калидї: усули транслятсия – нуќтањои нонвариантї – хатњои моновариантї –
майдонњои дивариантї – диаграмма – натрий – калсий – сулфат-гидрокарбонат – мувозинатњои
фазагї.
L.Soliev, M.T.Jumaev, V.Nuri, SH.H.Avloev
PHASEBALANCES OF Na,Ca//SO4,HCO3-H2O SISTEM IN 0°C
S.Аyni Тajik State Рedagogical University
Translation method exploredphase balance of system Na,Ca//SO4,HCO3-H2Oat 0°С. It is established
that for it presence 2 invariant points, 5monovariant curves and 4divariant fields is characteristic. On the
basis of the received data the closed schematic phase diagramme of the investigated system is constructed.
Key word: method translations – lintes – monovariant curves – points – diagram – sodiumm – calcium –
sulphate-hydrocarbonate – phase balances.
123