физико-химическое взаимодействие серы, селена и тиомочевины

Россия , 236040, г. Калининград, ул. Университетская, 2

e-mail: danshin_e@mail.ru

Методом дифференциально-термического анализа исследовано взаимодействие компонентов в системах орторомбическая сера - тиомочевина и гексагональный селен - тиомочевина. С учетом неустойчивости тиомочевины в расплавленном состоянии физико-химическое исследование проводилось методом контактного плавления исходных компонентов в мелкодисперсном состоянии. Системы на основе тиомочевины и халькогенов (серы и селена) представляют интерес для моделирования процесса стеклования веществ, согласно эвтектоидной теории стеклования веществ методом физико-химического конструирования [1]. Результаты эксперимента указывают на эвтектический характер взаимодействия компонентов в исследуемых системах и на пригодность этих систем для моделирования процесса стеклования.

Ключевые слова: дифференциально-термический анализ, стеклование, эвтектоидная модель, физико-химическое конструирование, сера, селен, тиомочевина

PHYSICOCHEMICAL INTERACTION SULFUR, SELENIUM AND THIOUREA

E.V. Danjshin

Thus, for the first time the interaction of components in systems a orthorhombic sulfur - thiourea and a hexagonal selenium - thiourea is researched by a method of the differential - thermal analysis. The physicochemical research was conducted by a method of contact melting of the initial components in a finely divided state. The systems on the basis of a thiourea and chalcohgens (sulfur and selenium) are of interest for simulation of the process of a glass transition of matters agrees эвтектоидной of the eutectoidal theory of a glass transition of matters by a method of chemical constructionning. The results of experiment indicate eutectic character of interaction of components in researched systems and on fitness of these systems for simulation of the process of a glass transition.

differential thermic analysis, glass transition, eutectoidal model, physicochemical assembly, sulfur, selenium, thiourea

ВВЕДЕНИЕ

Ранее было установлено, что методом дифференциального термического анализа (ДТА) можно исследовать взаимодействие стабильных и метастабильных компонентов на примере системы на основе гексагонального и моноклинного селена [2]. Также впервые на примере систем на основе халькогенов (селена и теллура) осуществлен синтез стекол по принципу физико-химической сборки стеклообразных материалов [3]. Для раскрытия принципов стеклования веществ нужны новые модельные системы. Представляет интерес изучить применимость систем на основе органических и неорганических исходных компонентов. В настоящей работе методом дифференциально-термического анализа исследованы системы ромбическая сера - тиомочевина и гексагональный селен - тиомочевина.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

тиомочевина сера селен мелкодисперсный

В качестве исходных веществ использовались гексагональный селен и орторомбическая сера марки ОСЧ и тиомочевина марки ЧДА. Гексагональный селен получался из стеклообразного селена путем его кристаллизации. Для проведения дифференциального термического анализа использовалась установка высокоскоростного ДТА, специально сконструированная для исследования метастабильных и неравновесных объектов. Кривые ДТА снимались для одного цикла нагревание-охлаждение. Скорость нагревания 80 0С/мин. Проводилось не менее трех параллельных опытов. Физико-химическое взаимодействие микродисперсных серы, селена и тиомочевины осуществлялось контактным способом из-за неустойчивости тиомочевины в расплавленном состоянии. Дифференциально-термический метод анализа контактного плавления исходных компонентов используется в тех случаях, когда исследуются метастабильные фазовые равновесия. Для точного измерения использовалась дифференциальная термопара. Исследуемый образец помещают в термографическую ампулу, которая представляет собой длинную стеклянную трубочку с запаянным дном и с углублением снизу для термопары. Вторая ампула с оксидом алюминия служит эталоном, по которому определяется температура в ячейке. Исследованы образцы систем ромбическая сера (гексагональный селен) - тиомочевина составов: 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 мол. % тиомочевины. Температура фазовых переходов на термограммах фиксируется по начальной температуре формирования минимума (для эндотермических процессов) и максимума (для экзотермических процессов).

Для градуировки установки дифференциально-термического анализа использовался нитрит натрия. На рис. 1 представлена дифференциально-термическая кривая, на которой видны две точки фазового перехода: первый эффект свидетельствует о наличии полиморфного превращения, второй связан с температурой плавления. По шести кривым дифференциально-термического анализа производилось усреднение. В качестве реперной точки использовалась температура плавления нитрита натрия [(Тпл = (284 ± 2) оС] [4].

Рис.1. Кривая дифференциально-термического анализа для нитрита натрия

Fig. 1. The curve of differential thermic analysis for sodium nitrite

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На рис. 2 представлены результаты дифференциально-термического анализа тиомочевины. Видно, что наблюдается один эффект - плавление при температуре (179 ± 2) °С. На рис. 3 представлена кривая дифференциально-термического анализа для ромбической серы. Наблюдается эффект плавления при (110± 2) °С.

Рис. 2. Кривая дифференциально-термического анализа для тиомочевины

Fig. 2. The curve of differential thermic analysis for thiourea

Рис. 3. Кривая дифференциально-термического анализа для ромбической серы (S8)

Fig. 3. The curve of differential thermic analysis for the rhombic sulfur (S8)

Типичная кривая дифференциально-термического анализа для сплава состава тиомочевина 50 мол. % - сера (S8) 50 мол. % (S8) представлена на рис. 4. Наблюдаются два эффекта: Т1 - наличие тиомочевины или твердых растворов на основе тиомочевины; Т2 - наличие серы или твердых растворов на ее основе. Температуры плавления чистых серы и тиомочевины: ромбическая сера - Тпл.=112,8°С; тиомочевина - Тпл.=180°С. Об образовании твердых растворов свидетельствует то, что Т1 проявляется только с 40 мол. % серы (см. табл. 1).

Рис. 4. Кривая дифференциально-термического анализа сплава состава тиомочевина 50 мол. % - ромбическая сера (S8) 50 мол. %

Fig. 4. The curve of differential thermic analysis of the alloy, consisting thiourea 50 mol. % - rhombic sulfur (S8) 50 mol. %

Таблица 1. Результаты исследования взаимодействия компонентов системы тиомочевина - ромбическая сера методом дифференциально-термического анализа

Table 1. The results of investigation of the interaction of system components thiourea - rhombic sulfur by the method of differential thermic analysis