ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na,Ca//SO4, F– H2O ПРИ 0°С

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2011, том 54, №9
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.6
Л.Солиев, М.Усмонов
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ Na,Ca//SO4, F– H2O ПРИ 0°С
Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 04.05.2011 г.)
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы Na,Ca//SO4,F – H2O при 0°С.
Установлено, что для неё характерно наличие трёх нонвариантных точек, семи моновариантных
кривых и пяти дивариантных полей. На основании полученных данных построена замкнутая схематическая диаграмма фазовых равновесий исследованной системы.
Ключевые слова: фаза – равновесие – система – компонент – трансляция – точка – кривые – поля –
натрий – кальций – сульфат – фторид. 
Знание закономерностей фазовых равновесий системы Na,Ca//SO4,F – H2O имеет не только
научно-теоретическое значение, но и необходимо для создания оптимальных условий переработки
природных и технических объектов, содержащих сульфаты и фториды натрия и кальция.
Как показывает анализ литературы [1], система Na,Ca//SO4,F – H2O при 0°С никем не исследована. В настоящей работе рассмотрены результаты исследования фазовых равновесий в данной
системе при 0°С методом трансляции. Метод трансляции вытекает из принципа совместимости элементов строения n и n+1 компонентных систем в одной диаграмме [2]. Согласно методу трансляции,
при добавлении в n-компонентные системы следующего компонента происходит трансформация
элементов строения исходной системы с последующей трансляцией их на уровень n+1 компонентного состава. Транслированные строения n компонентной системы на уровне n+1 компонентного состава, согласно своим топологическим свойствам и правилу фаз Гиббса, образуют элементы строения
данного уровня компонентности. Более подробно применение метода трансляции для исследования
фазовых равновесий многокомпонентных водно-солевых систем рассмотрено в работах [3,4].
Ранее [5] методом трансляции было исследовано состояние фазовых равновесий исследуемой
системы при 25оС.
Чтобы прогнозировать состояния фазовых равновесий в четырѐхкомпонентной системе
Na,Ca//SO4,F – H2O при 0°С методом трансляции, необходимо знание состояния фазовых равновесий
в составляющих еѐ трѐхкомпонентных системах при данной температуре.
Исследуемая четырѐхкомпонентная система включает следующие трѐхкомпонентные системы: NaF – CaF2 – H2O; Na2SO4 – CaSO4 – H2O; NaF – Na2SO4 – H2O и CaF2 – CaSO4 – H2O.
Согласно литературным данным [6], из вышеприведѐнных трѐхкомпонентных систем только
две (Na2SO4 – CaSO4 – H2O и NaF – Na2SO4 – H2O) исследованы экспериментально. Для них соответственно обнаружены две и одна нонвариантные точки. Если строение экспериментально не исследо
Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло, Усмонов Мухаммадсалим Бозорович. 734003, Республика
Таджикистан, г. Душанбе, пр. Рудаки, 121, Таджикский государственный педагогический университет.
E-mail: [email protected]
754
Неорганическая химия
Л.Солиев, М.Усмонов
ванных систем (NaF – CaF2 – H2O и CaF2 – CaSO4 – H2O) принять как эвтоническое с одной нонвариантной точкой, то для вышеприведѐнных трѐхкомпонентных систем при 0°С будут характерны следующие нонвариантные точки с равновесными твѐрдыми фазами (табл.1).
В табл. 1 и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на
кратность (компонентность) системы, и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки. Приняты следующие условные обозначения равновесных твѐрдых фаз: Во – вильомит NaF; Фо –
флюорит СаF2; Мб – мирабилит Na2SO4·10H2O; Гп – гипс CaSO4 2H2O; 2Na.Ca.2 – 2Na2SO4 · CaSO4 ·
2H2O.
Таблица 1
Фазовый состав осадков нонвариантных точек системы Na,Ca//SO4, F – H2O при 0°С
на уровне трѐхкомпонентного состава
Равновесные твѐрдые
фазы
Система NaF – CaF2 – H2O
Нонвариантная точка
Нонвариантная точка
Е
Е
3
4
Е
3
5
3
1
Система NaF – Na2SO4 – H2O
Во + Фо
Система Na2SO4 – CaSO4 – H2O
Е
3
2
Мб + 2Na.Ca.2
Е
3
3
Гп + 2Na.Ca.2
Равновесные твѐрдые фазы
Во + Мб
Система CaF2 – CaSO4 – H2O
Фо + Гп
Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na,Ca//SO4,F – H2O при 0°С на уровне трѐхкомпонентного состава, в виде «развертки» четырѐхгранной призмы, приведена на рис.1.
Рис.1. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na, Ca//SO4,F-H2O при 0°С
755
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2011, том 54, №9
«Сквозная» и «односторонняя» трансляции [3,4] нонвариантных точек уровня трѐхкомпонентного состава на уровень четырѐхкомпонентного состава приводит к образованию следующих
четверных нонвариантных точек с равновесными твѐрдыми фазами:
На основаннии полученных данных построена схематическая диаграмма [7] фазовых равновесий системы Na,Ca//SO4,F – H2O при 0°С, которая представлена на рис.2.
Рис.2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы Na, Ca//SO4,F-H2O при 0°С
на уровне четырѐхкомпонентного состава, построенная методом трансляции
Как видно из рис.2, поле кристаллизации флюорита (СаF2) граничит со всеми полями кристаллизации других твѐрдых фаз системы и занимает еѐ значительную часть. Это свидетельствует о
его малой растворимости по сравнению с растворимостью других твѐрдых фаз исследуемой системы.
В табл. 2 приведены перечень и контуры дивариантных полей исследуемой системы при 0°С.
Сопоставление строения диаграммы Na,Ca//SO4,F – H2O при 0 и 25°С показывает на увеличение количества геометрических образов для изотермы 25°С (табл. 3).
756
Неорганическая химия
Л.Солиев, М.Усмонов
Таблица 2
Равновесные твѐрдые фазы и контуры дивариантных полей системы Na,Ca//SO4, F – H2O при 0°С
Равновесные твѐрдые фазы полей
Контуры полей на диаграмме
(рис. 2)
Равновесные твѐрдые фазы полей
Во
Мб
Фо
2Na.Ca.2
Контуры полей на диаграмме
(рис. 2)
Гп
Таблица 3
о
Количество геометрических образов системы Na,Ca//SO4,F–H2O при 0 и 25 С
Изотерма, °С
Геометрических образы
0
3
7
5
Нонвариантные точки
Моновариантные кривые
Дивариантные поля
25
4
9
6
Наличие большего количества геометрических образов (нонвариантных точек, моновариантных кривых, дивариантных полей) для изотермы 25°С, по сравнению с изотермой 0°С, объясняется
большим числом равновесных твѐрдых фаз (6 вместо 5), что способствует формированию большего
числа геометрических образов и вполне согласуется с основными принципами физико-химического
анализа [8].
Поступило 11.05.2011 г.
Л И Т Е РАТ У РА
1. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых
систем. т. II., кн. 1, 2. – СПб.: Химиздат, 2004, 1247 с.
2. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. – Киев.: Наукова думка, 1982, 264 с.
3. 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.
757
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2011, том 54, №9
4. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа
методом трансляции (кн. 1). – Душанбе.: ТГПУ. 2000, 247 с.
5. Солиев Л., Усмонов М. – ДАН РТ, 2010, т.53, № 8, с.612-616.
6. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых
систем. т. 1., кн. 1, 2. – СПб.: Химиздат, 2003, 1151с.
7. Солиев Л. – Журнал неорганической химии, 1988, т. 33, № 5, с. 1305-1310.
8. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. – М.: Наука,
1976, 503 с.
Л.Солиев, М.Усмонов
МУВОЗИНАТЊОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na,Ca//CO3, F – H2O ДАР
ЊАРОРАТИ 0°С
Донишгоњи давлатии омўзгории Тољикистон ба номи С.Айнї
Бо ёрии усули транслятсия мувозинатњои фазагии системаи Na,Ca//SO4,F – H2O дар
њарорати 0°С омўхта шуда, маротибаи аввал диаграммаи сарбастаи он сохта шудааст.
Калимањои калидї: фаза – мувозинат – система – компонентњо – транслятсия – нуќта – хатњо –
майдон – натрий – калсий – сулфат – фторид.
L.Soliev, M.Usmonov
PHASE BALANCES OF Na,Ca//CO3, F – H2O SYSTEM IN 0°С
S.Ayni Tajik State Pedagogical University
Phase balances Na,Ca//CO3, F – H2O are studied using the broadcasting method under 0°С. It is the
first time that its tied of phase balances are built.
Key words: рhase – balances – system - component's – translation – lines – points – natrium – calcium –
sulfate – fluorides.
758