Аналитическое описание характеристик низкоплавких составов ряда NaF–MF (M = K, Rb, Cs), прогнозирование характеристики эвтектики в системе NaF–FrF
Расчет характеристик эвтектики в системе NaF–FrF, LiI–FrI. Зависимость температуры эвтектик от отношения ионных радиусов щелочных элементов. Состав и температура эвтектики. Расчет эвтектик рядов систем с участием других галогенидов щелочных элементов.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.12.2018 |
| Размер файла | 124,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Аналитическое описание характеристик низкоплавких составов ряда NaF-MF (M = K, Rb, Cs), прогнозирование характеристики эвтектики в системе NaF-FrF
Замалдинова Глафира Ивановна
Гаркушин Алексей Иванович
Кафедра общей и неорганической химии
Самарский государственный технический университет
Россия
Аннотация
Описаны в аналитической форме изменения температур и составов эвтектик систем ряда NaF- MF (M = K, Rb, Cs) от порядковых номеров щелочных металлов, ионных радиусов, температур плавления MF. Проведен прогноз характеристики эвтектики в системе NaF-FrF.
Ключевые слова: фазовые равновесия, эвтектика, температура плавления, ионный радиус, система, коэффициент корреляции.
Введение
Качественному анализу рядов галогенидных систем посвящены работы [1-3], а установление характеристик точек нонвариантных равновесий в рядах с участием галогенидов радиоактивных элементов (франция, радия, астата) в зависимости от относительных радиусов катионов (анионов) описано в работе [3].
Экспериментальная часть
Анализ данных литературы [3, 4] показал, что все первые три системы являются эвтектичес-кими, а следовательно, и система NaF-FrF также будет эвтектической. Исходные данные по системам NaF-MF для расчета характеристик эвтектики в системе NaF-FrF взяты из [5, 6], температуры плавления веществ из [7, 8] ионные радиусы из [9]. Все исходные данные сведены в табл. 1, 2.
Табл. 1. Данные для расчета характеристик эвтектики в системе NaF-FrF
|
Система |
Порядковый номер элемента в соли MF, Z |
Радиус иона rM, пм |
Температура эвтектик, Те, К |
Температура плавления MF, K |
|
|
NaF-KF |
19 |
133 |
985 |
1131 |
|
|
NaF-RbF |
37 |
148 |
937 |
1068 |
|
|
NaF-CsF |
55 |
165 |
888 |
976 |
|
|
NaF-FrF |
87 |
175 |
918 |
Табл. 2. Данные для расчета характеристик эвтектики в системе LiI-FrI
|
Система |
Отношение порядковых номеров, ZЩМ/ZNa |
Отношение ионных радиусов rM+/rNa+ |
Отношение температур плавления TЩМ/TNaF |
Разность температур плавления ТMF-TNaF, К |
Разность температур плавления TNaF-Те, К |
|
|
NaF-KF |
1.727 |
1.357 |
0.891 |
138 |
284 |
|
|
NaF-RbF |
1.364 |
1.540 |
0.842 |
201 |
332 |
|
|
NaF-CsF |
5.000 |
1.684 |
0.769 |
293 |
381 |
|
|
NaF-FrF |
7.909 |
1.786 |
0.723 |
351 |
Как видно из табл. 1, 2, с увеличением порядкового номера щелочных элементов (ЩМ) от K до Fr возрастают числовые значения ионных радиусов r, отношения ионных радиусов r/r, раз-ность температур плавления TNaF-TMF и TNaF-Tе. Снижаются следующие параметры: температуры плавления эвтектик Те, температура плавления фторидов от KF до FrF, отношение температур плав-ления TMF/TNaF.
Результаты и их обсуждение
В табл. 3 приведены уравнения взаимосвязи температур плавления эвтектик систем NaF - MF со всеми указанными в табл. 1 параметрами.
Табл. 3. Уравнения взаимосвязи температур эвтектики ряда NaF-MF и прогноз температур плавления эвтектики в системе NaF-FrF
|
Уравнение |
Температура эвтектики в системе NaF-FrF, К |
Коэффициент корреляции, R2 |
Среднеквадратичное отклонение, |
|
|
Т = 0.000977 + 6.7409 • 10-7 Z ln Z |
806.9 |
0.99998 |
0.0221 |
|
|
Т = 994165.7 - 79293.3 (ln )2 |
809.4 |
0.99998 |
0.0353 |
|
|
Т = 0.000554 + 34656 • 10-6 rM+ |
861.5 |
0.99999 |
9.95• 10-5 |
|
|
Те = 1122.16 - 449.29 ln() |
861.6 |
1 |
1.19• 10-7 |
|
|
Т = 0.00133 - 2.1485• 10-13T |
861.5 |
0.99902 |
1.5327 |
|
|
ln Те = 7.0416 + 1.6277()2 ln() |
867.5 |
0.99995 |
0.0820 |
|
|
ln Те = 7.2078-0.01298(lnTNaF - TMF)2 |
864.3 |
0.99999 |
7.22• 10-5 |
|
|
(ТNaF-Te)2 = 261790.67-0.000125 T |
862.7 |
0.99964 |
0.566 |
|
|
(ТNaF-Te)-1 = 0.001559 + 0.05499 ln(TNaF-TMF)/ TNaF-TMF |
865.4 |
0.99998 |
0.0226 |
Как видно из табл. 3, наиболее вероятное значение температуры эвтектики в системе NaF-FrF составляет 861.6 К (R2 = 1, = 1.19•10-7).
В табл. 4 приведены уравнения и результата расчетов состава эвтектики в системе NaF-MF.
эвтектика температура щелочной ионный
Табл. 4. Результаты расчетов состава эвтектики в системе NaF-MF
|
Уравнение |
Содержание, Х мол. % FrF |
Среднеквадратичное отклонение, |
|
|
X= 0.02124 - 1.9455• 10-9 r3 |
92.49 |
3.87• 10-4 |
|
|
X= 0.02122- 0.001827(r/r)3 |
92.47 |
7.55• 10-4 |
|
|
ln XMF = - 9.3417 + 94.467/ln TMF |
90.50 |
4.92• 10-6 |
* Коэффициент корреляции R2 для всех уравнений равен 0.99999
На рис. 1 показана зависимость Те = f(r/r).
Наиболее вероятные значения содержания FrF в эвтектике системы NaF-FrF является значение 90.5 % мол. (рис. 2), рассчитанное по уравнению 3 (табл. 3). Все расчеты проведены с использованием метода наименьших квадратов [10].
Проверка адекватности предложенных уравнений проведена построением графических зависимостей Те = f(TNaF - Te) (рис. 3) и XMF = f(Te) (рис. 4). Первая зависимость представлена уравнением прямой Те = 1269 - (TNaF - Te). Вторая зависимость представлена следующим уравнением Х = 0.0351 - 17812.27/Т; подстановка температуры эвтектики (861.6 К) дает содержание ХFrF = 89.95 % мол., то есть отличается от расчетного значения табл. 2 на 0.5% мол.
Рис. 1. Зависимость температуры эвтектик от отношения ионных радиусов щелочных элементов систем NaF-MF
Рис. 2. Зависимость содержания MF в системах NaF-MF от температуры плавления MF
Рис. 3. Зависимость температуры эвтектик от разности TNaF-Te в системах NaF-MF
Рис. 4. Зависимость содержания MF в системах NaF-MF от температуры эвтектик
Выводы
Описание взаимосвязи температур и составов эвтектик ряда NaF-СsF позволило из ряда уравнений выбрать для расчета характеристик эвтектики в системе NaF-FrF наиболее опти-мальные. Состав и температура эвтектики по данным расчета: ХFrF = 90.5 моль. %, Те = 861.6 К. Предложенная методика может быть использована для расчета эвтектик рядов систем с участием других галогенидов щелочных элементов и галогенидов франция.
Литература
1. Воздвиженский В.М. Прогноз двойных диаграмм состояния. М.: Металлургия. 1975. 224с.
2. Воздвиженский В.М. Общие закономерности в строении диаграмм состояния металлических систем. М.: Наука. 1973. С.103-109.
3. Гаркушин И.К., Кондратюк И.М., Дворянова Е.М. и др. Анализ, прогнозирование и экспериментальное исследование рядов систем из галогенидов щелочных и щелочноземельных элементов. Екатеринбург: УрОРАН. 2006. 148с.
4. Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. Диаграммы плавкости солевых систем. Двойные системы с общим анионом. М. Ч.1. 1977. 416с.
5. Воскресенская Н.К.Справочник по плавкости систем из безводных неорганических солей. Двойные системы. М.-Л.: АН СССР. 1961. Т.1. 845с.
6. Коршунов В.Г., Сафонов В.В., Дробот Д.В. Фазовые равновесия в галогенидных системах. М.: Металлургия. 1979. 182с.
7. Глушко В.П. Термические константы веществ. Справочник. М.: ВИНИТИ, ИВТ, АН СССР. 1981. Вып.Х. Ч.1. 299с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Физические свойства и основные структурные типы ионных соединений. Влияние отношения ионных радиусов на устойчивость кристаллической структуры. Определение энергии кристаллической решетки. Влияние размеров ионов на растворимость ионных соединений в воде.
лекция [946,5 K], добавлен 18.10.2013Общая характеристика элементов І группы, их химические и физические свойства, история открытия и особенности способов получения. Литий и его соединения. Закономерности в строении атомов щелочных металлов. Правила хранения некоторых элементов этой группы.
презентация [1,2 M], добавлен 30.11.2012Общая характеристика щелочных металлов и их соединений, применение в промышленности. Формы металлов, встречающиеся в природе, и способы их получения. Химические свойства щелочных металлов и их взаимодействие с водой, с кислородом, с другими веществами.
презентация [3,9 M], добавлен 22.09.2015Периодическая система химических элементов. История открытия Арфведсоном лития, Дэвием натрия и калия, Бунзеном и Кирхгоффом рубидия и цезия, Маргаритой Пере франция. Методы качественного определения щелочных металлов. Описание областей их применения.
презентация [906,5 K], добавлен 28.10.2011Развитие периодического закона в XX веке. Периодические свойства химических элементов: изменение энергии ионизации, электроотрицательности, эффекты экранирования и проникновения. Изменение величин атомных и ионных радиусов. Общие сведения о неметаллах.
презентация [155,9 K], добавлен 07.08.2015Характеристика щелочных металлов, их биологическая роль, распространение в природе и применение. Химические и физические свойства щелочных металлов. Литий, рубидий и цезий в составе живых организмов. Натрий и калий как необходимые для организма элементы.
курсовая работа [75,4 K], добавлен 27.05.2013Описание взаимодействия органилсиланолятов щелочных металлов с галогенидами металлов, расщепления силоксановой связи оксидами элементов. Синтезирование поливольфрамфенилсилоксанов в водно-ацетоновой среде путем применения фенилсиликонатов натрия.
курсовая работа [274,7 K], добавлен 16.03.2011Методы изучения гетерогенных систем. Неизоморфные смеси, образующие устойчивое химическое соединение. Построение диаграммы фазового состояния системы MgCl2-RbCl. Определение качественного и количественного состава эвтектик, построение диаграммы плавкости.
контрольная работа [833,9 K], добавлен 26.01.2013Закономерности формирования свойств полиферритов тяжелых щелочных металлов. Влияние модифицирующих добавок на формирование фазового состава и каталитических свойств ферритов. Влияние промышленной эксплуатации на активность железооксидного катализатора.
контрольная работа [113,0 K], добавлен 28.08.2012Азотистоводородная кислота и строение азидной группы. Получение чистого азота и щелочных металлов. Способы синтеза азида натрия. Применение в взрывотехнике, изготовление первичных ВВ (азида свинца). Получение азида натрия из гидразина и его солей.
реферат [344,1 K], добавлен 02.05.2015Описание интересных фактов открытия ряда элементов таблицы Менделеева. Свойства химических элементов, происхождение их названий. История открытия, в отдельных случаях получения элементов, их значение в народном хозяйстве, сфера применения, безопасность.
реферат [37,8 K], добавлен 10.11.2009Классификация химических элементов, их положение в периодической системе. Отличия элементов по степени заполнения различных электронных орбиталей (s, p, d, f) электронами. Биологическая роль исследуемых элементов и применение их соединений в медицине.
презентация [355,5 K], добавлен 01.10.2014Виды щелочных аккумуляторов. Характеристика токообразующих реакций, протекающих в них. Изготовление положительных металлокерамических и отрицательных прессованных электродов. Расчет электрода, числа циклов пропитки, ЭДС аккумулятора, Джоулева тепла.
курсовая работа [467,6 K], добавлен 30.10.2011Знакомство с основными химическими элементами, представленными в периодической системе Д. Менделеева. Рассмотрение классификации биогенных элементов. Микроэлементы как биологически активные атомы центров ферментов. Характеристика свойств s-элементов.
презентация [4,5 M], добавлен 00.00.0000Описание методов определения конформационных характеристик полимерных цепей - вискозиметрии и седиментации. Исследование гидродинамических свойств узкодисперсных образцов полистирол сульфоната в широких интервалах контурных длин и ионных сил растворов.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 18.03.2011История открытия и место в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева галогенов: фтора, хлора, брома, йода и астата. Химические и физические свойства элементов, их применение. Распространённость элементов и получение простых веществ.
презентация [656,9 K], добавлен 13.03.2014Понятие о химических элементах и простых телах, свойства химических элементов. Химические и физические свойства соединений, образуемых элементами. Нахождение точного соответствия между числами, выражающими атомные веса элементов, их место в системе.
реферат [34,8 K], добавлен 29.10.2009Характеристика, сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе. Изменение в группе величины радиусов атомов и ионов, потенциала ионизации. Свойства соединений азота в отрицательных степенях окисления: нитриды, гидроксиламин.
реферат [258,9 K], добавлен 28.04.2016История открытия элементов. Предсказание существования рения, его распространенность в природе. Изменения в группе величин радиусов атомов. Свойства простых веществ, реакции с кислотами. Соединения Mn(II), Mn(IV), Mn(VII). Кислотные признаки соединения.
контрольная работа [35,1 K], добавлен 17.03.2014Свойства элементов подгруппы азота, строение и характеристика атомов. Увеличение металлических свойств при переходе элементов сверху вниз в периодической системе. Распространение азота, фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута в природе, их применение.
реферат [24,0 K], добавлен 15.06.2009
