Изучение стабильного тетраэдра LiF-NaF-NaCl-NaBr четырехкомпонентной взаимной системы Li,Na||F,Cl,Br

Полная исследовательская публикация _________________________ Чугунова М.В. и Гаркушин И.К.

Размещено на http://www.allbest.ru/

20 _______________ http://butlerov.com/ _____________ ©--Butlerov Communications. 2010. Vol.22. No.10. P.17-20.

Тематический раздел: Физико-химические исследования. Полная исследовательская публикация

Подраздел: Неорганическая химия. Регистрационный код публикации: 10-22-10-17

г. Казань. Республика Татарстан. Россия. __________ ©--Бутлеровские сообщения. 2010. Т.22. №10. ________ 17

Изучение стабильного тетраэдра LiF-NaF-NaCl-NaBr четырехкомпонентной взаимной системы Li,Na||F,Cl,Br

Чугунова Марина Владимировна и Гаркушин Иван Кириллович

Кафедра общей и неорганической химии. Самарский государственный технический университет.

Ул. Молодогвардейская, 244. г. Самара, 443100. Самарская область. Россия.

Аннотация

Методом дифференциального термического анализа исследованы фазовые равновесия в стабильном тетраэдре четырехкомпонентной взаимной системы Li,Na||F,Cl,Br. В результате исследований установлено отсутствие нонвариантных точек. Объем кристаллизации тетраэдра представлен тремя объемами - LiF, NaF и непрерывного ряда твердых растворов.

Ключевые слова: ДТА, четырехкомпонентная взаимная система, фазовые равновесия, твердые растворы.

Различные по составу солевые композиции используются при разработке и создании новых типов генераторов тепловой и электрической энергии, при решении эколoгических прoблем, связанных с утилизацией промышленных отходов, при осуществлении прoцессoв термo- и химической oбработки поверхнoсти материалов: закалки, оксидирования, борирования, цианирования. Непрерывное вoзрастание практическoгo испoльзования расплавленных сoлевых смесей стимулирует прoведение исследований физико-химических и термодинамических свойств, знание которых требуется при подборе оптимальных солевых композиций [1, 2]. При изучении двух- или многокомпонентных систем главную роль играет определение физико-химических свойств системы от её состава. Четырехкомпонентная взаимная система Li,Na||F,Cl,Br ранее не изучена, поэтому подробное изучение является основной целью наших исследований. Авторами статьи была проведена работа по изучению одного из симплексов данной четырехкомпонентной взаимной системы. Исходной информацией для проведения исследований стабильного тетраэдра явилось разбиение четырехкомпонентной взаимной системы Li,Na||F,Cl,Br на симплексы, приведенное в [3].

Экспериментальные исследования проводили методом дифференциального термического аннализа (ДТА) в стандартном исполнении [4, 5]. Индифферентным веществом служил свежепро-каленный Al₂O₃. Скорость охлаждения образцов составляла 12-15 К/мин. Система исследована в интервале температур от 450 до 900 ^oС. Все составы выражены в мольных процентах, температуры - в градусах Цельсия. Масса навесок 0.3 г (точность взвешивания 0.05%).

Исходные реактивы квалификаций "хч" (NaF, NaCl, NaBr), "чда" (LiF) были предварительно прокалены или переплавлены.

Планирование эксперимента проведено в соответствии с правилами проекционно-термографического метода (ПТГМ) [6]. Данные по фазовым превращениям индивидуальных веществ взяты из [7].

Результаты и их обсуждение

Элементами огранения стабильного тетраэдра являются следующие системы: секущий треугольник LiF-NaCl-NaBr, стабильными элементами LiF-NaF-NaCl, LiF-NaF-NaBr соот-ветствующих взаимных систем и тройная система NaF-NaCl-NaBr. Все граневые элементы были изучены ранее [8-11].

Рис. 1. Развертка граневых элементов стабильного тетраэдра LiF-NaF-NaCl-NaBr системы Li,Na||F,Cl,Br и расположение сечения аbc

Авторами уточнена температура плавления состава, отвечающего точке нонвариантного равновесия в систеие. Температура плавления тройной эвтектики Е₂ 605 ^oС в симплексе LiF-NaF-NaCl тройной взаимной системы Li,Na||F,Cl, которая превышает данные [8] на 23 ^oС.

Уточненные данные нанесены на развертку граневых элементов стабильного тетраэдра LiF-NaF-NaCl-NaBr четырехкомпонентной взаимной системы Li,Na||F,Cl,Br (рис. 1).

Для экспериментального исследования было выбрано политермичеcкое сечение abc (a - 50% LiF, 50% NaF, b - 50% NaCl, 50% NaF, c - 50% NaBr, 50% NaF) (рис. 2), в котором методом ДТА изучен одномерный политермический разрез С [50% NaF, 30% LiF, 20% NaBr] -D [50% NaF, 30% LiF, 20% NaCl] (рис. 3).

Рис. 2. Сечение аbc стабильного тетраэдра LiF-NaF-NaCl-NaBr системы Li,Na||F,Cl,Br

Рис. 3. T-x-диаграмма политермического разреза С-D сечения abc тетраэдра LiF-NaF-NaCl- NaBr

Первым кристаллизующимся компонентом является фторид натрия, так как разрез был выбран в объеме кристаллизации именно этого компонента. Вторичная кристаллизация соответствует NaF+LiF. Отсутствие совместной кристаллизации четырех фаз показывает, что в тетраэдре третичной кристаллизации отвечают фазы NaF+LiF+NaClxBr1-x. Фазовые реакции, протекающие в тетраэдре LiF-NaF-NaCl-NaBr, отвечают моновариантной линии Е1-Е2: Ж?LiF+ NaF+ NaClxBr1-x.

Фазовые равновесия для тетраэдра: трехвариантное равновесие - Ж?NaF (объем NaFе₄е₃Е₂Е₁е₁NaF), Ж?LiF (объем LiFе₂Е₂е₁Е₁е₅LiF) (рис. 4)

Рис. 4. Эскиз объемов кристаллизации тетраэдра LiF-NaF-NaCl-NaBr

фторид бромид литий натрий

В результате экспериментального исследования тетраэдра LiF-NaF-NaCl-NaBr определены фазовые равновесия. Установлено отсутствие четверной эвтектики, то есть в системе существуют только моновариантные равновесия. Объем стабильного тетраэдра представлена тремя объемами кристаллизации: фторида лития, фторида натрия, твердые растворы на основе хлорида и бромида натрия.

Литература

1. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика. М.: Энергоатомиздат. 1991. 264с.

2. Варыпаев Н.Н. 1Химические источники тока: учеб. пособ. для химико-технологических специальностей вузов. М.: Высш. школа. 1990. 240с.

3. Чугунова М.В., Егорцев Г.Е. Разбиение четырехкомпонентных взаимных систем Li, Na(K)||F,Cl,Br и построение древ фаз. Химия: сборник науч. трудов. Самара: Самар. гос. техн. ун-т. 2009. 112с.: ил. С.56-60.

4. Уэндландт У. Термические методы анализа. М.: Мир. 1978. 526с.

5. Егунов В.П. Введение в термический анализ. Самара. 1996. 270с.

6. Трунин А.С., Космынин А.С. Проекционно-термографический метод исследования гетерогенных равновесий в конденсированных многокомпонентных системах. Куйбышев. 1977. 68с. Деп. в ВИНИТИ 12.04.77 г. №1372-77.

7. Глушко В.П. Термические константы веществ. Справочник. Вып. X. Ч. 1. М.: ВИНИТИ. 1981. 300с.

8. Бергман А.Г., Козаченко Е.Л., Березина С.И. Система из Li,Na||F,Cl. ЖНХ. 1964. Т.9. С.1214-1217.

9. Волков Н.Н., Захвалинский М.Н. Тройная взаимная система из фторидов и бромидов лития и натрия. Изв. Физ.-хим. науч.-исслед. ин-та при Иркут. гос. ун-те. 1953. Т.2. Вып.1. С.69-71.

10. Дворянова Е.М. и др. Стабильный тетраэдр LiF-LiBr-NaBr-KBr четырехкомпонентной взаимной системы Li,Na.K\\F,Br. Вестник СамГТУ: Нефтегазовое дело. 2004. Вып.28. С.94-98.

11. Бухалова Г.А., Шегурова Г.А., Ягубьян Е.С. Система Na||F,Cl,Br,I. Журнал неорганической химии. 1971. Т.XVI. Вып.9. С.2589-2591.

Размещено на Allbest.ru