ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ Na О SO -NaHCO

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2007, том 50, №9-10
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.6
Л.Солиев, Дж.Мусоджонова
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О
ПРИ 0 И 25°С
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 19.10.2007 г.)
Четырѐхкомпонентная водно-солевая система из сульфатов, гидрокарбонатов и фторидов натрия является составной частью более сложной шестикомпонентной водно-солевой
системы из сульфатов, карбонатов, гидрокарбонатов, фторидов натрия и калия, закономерности фазовых равновесий в которой определяют условия переработки сложного природного и
технического минерального сырья, содержащего эти соли.
Согласно литературным данным [1], четырѐхкомпонентная система Na2SO4-NaHCO3NaF-Н2О при 25°С никем не изучена. При 0°С она и составляющие еѐ трехкомпонентные
системы исследованы с целью определения оптимальных условий выделения из смесей глауберовой соли [2-6]. Поэтому представляет интерес исследование фазовых равновесий в приведенной системе также и при 25°С с целью установления условий кристаллизации как отдельных фаз, так и их совокупности при данной температуре и сопоставления полученных
результатов при 0 и 25°С.
Фазовые равновесия в системе Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О при 0 и 25°С нами исследовались методом трансляции [7,8], который основан на принципе совместимости элементов
строения частных составляющих и общей системе в одной диаграмме [9].
Для прогнозирования фазовых равновесий в системе Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О методом трансляции использованы данные о фазовых равновесиях в нонвариантных точках, составляющих данную четырѐхкомпонентную систему, трѐхкомпонентных систем: Na2SO4NaHCO3-H2O; Na2SO4-NaF-H2O и Na2SO4-NaF-H2O. В табл.1 приведены характерные для
этих трѐхкомпонентных систем нонвариантные точки и соответствующие этим точкам равновесные твѐрдые фазы, которые заимствованы из [2-6,10].
Таблица 1
Нонвариантные точки трѐхкомпонентных систем, составляющих четырѐхкомпонентную
систему Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О, и соответствующие им равновесные твѐрдые фазы
Изотерма, °С
0
25
0
25
Нонвариантная точка
Равновесные твѐрдые фазы
Система Na2SO4- NaНСO3 -H2O
Е13
Мб+Нх
Е13
Мб+Нх
Система Na2SO4- NaF -H2O
Е23
Мб+Во
3
Е2
Мб+Шр
Е33
Во+Шр
757
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2007, том 50, №9-10
Система NaНСO3-NaF-H2O
0
Е33
Нх+Во
25
Е43
Нх+Во
Условные обозначения: Мб – мирабилит Na2SO4·10Н2О; Нх – нахколит NaНСO3; Во – вильомит NaF;
Шр – шейрерит Na2SO4·NaF.
Здесь и далее буквой Е обозначена нонвариантная точка с верхним индексом, указывающим на кратность точки (компонентность системы), и нижним индексом, указывающим
на еѐ порядковый номер.
Математически трансляция нонвариантных точек уровня трѐхкомпонентного состава
на уровень четырѐхкомпонентного состава даѐт следующие нонвариантные точки этого
уровня компонентности с равновесными твѐрдыми фазами:
для изотермы 0°С
Е13+Е23+Е33
Е14=Мб+Нх+ Во;
для изотермы 25°С
Е13+Е23
Е14=Мб+Нх+ Шр;
Е33+Е43
Е24= Во + Нх+ Шр.
На основе полученных данных нами построена схематическая [11] диаграмма фазовых равновесий исследуемой системы.
На рисунке представлена построенная методом трансляции диаграмма фазовых равновесий системы Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О для изотермы 0°С (а) и 25°С (в).
Рис. Диаграмма фазовых равновесий системы Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О, построенной методом
трансляции: а – изотерма 0°С; в – изотерма 25°С.
Нонвариантная точка Е14 (рис. а) образована в результате «сквозной» [7,8] трансляции
нонвариантных точек уровня трѐхкомпонентного состава на уровень четырѐхкомпонентного
758
Физическая химия
Л.Солиев, Дж.Мусоджонова
состава. Фазовый состав осадков моновариантных кривых, образованных в результате трансляции тройных нонвариантных точек (пунктирные линии со стрелками), идентичен фазовому
составу осадков последних.
Нонвариантные точки Е14 и Е24 (рис. в) также образованы в результате «сквозной»
трансляции нонвариантных точек уровня трѐхкомпонентного состава. Здесь из 5 моновариантных кривых 4 образованы в результате трансляции нонвариантных точек уровня трѐхкомпонентного состава (пунктирные линии со стрелками), поэтому фазовый состав их осадков
идентичен фазовому составу осадков последних.
Одна моновариантная кривая (Е14 ▬▬ Е24) проходит между нонвариантными точками
уровня четырѐхкомпонентного состава и характеризуется фазовым составом осадков Шр+Нх.
Как показывает анализ строения диаграммы фазовых равновесий системы Na2SO4NaHCO3-NaF-Н2О при 0 и 25°С, с повышением температуры и появлением в этой связи новой равновесной фазы (Шр) строение диаграммы усложняется, так как появляются дополнительные геометрические образы, что соответствует основным принципам физикохимического анализа [12].
Следует отметить, что строение системы Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О при 0°С, установленное нами методом трансляции, подтверждается данными, полученными методом растворимости [2,6], что свидетельствует о достоверности данных, полученных нами методом
трансляции.
В табл. 2. приведены перечень и контуры дивариантных полей (поля кристаллизации
индивидуальных равновесных твѐрдых фаз), характерные для исследуемой системы при 0 и
25°С.
Таблица 2
Перечень и контуры дивариантных полей системы Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О при 0 и 25°С
759
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2007, том 50, №9-10
Анализ построенной методом трансляции диаграммы фазовых равновесий системы
Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О показывает, что для неѐ при 0 и 25°С характерны следующие количества геометрических образов:
Изотермы, °С
Геометрические образы
0
25
Дивариантные поля
3
4
Моновариантные кривые
3
5
Нонвариантные точки
1
2
Таджикский государственный
Поступило 30.10.2007 г.
педагогический университет им.С.Айни
Л И Т Е РАТ У РА
1. Справочник по растворимости солевых систем (под ред.А.Д.Пельша). Л.: Химия, 1975, т.2,
кн. 1-2, 1063 с.
2. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. – Журнал прикладной химии, 1976, т.49, №5, с. 1152.
3. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. – Журнал неорганической химии, 1977, т.22, №3, с. 873.
4. Морозова В.А., Ржечицкий Э.П. – Журнал неорганической химии, 1977, т.22, №11, с. 3135.
5. Морозова В.А., Смирнов М.И., Ржечицкий Э.П. – Журнал прикладной химии, 1982, т.55, №3, с.
506.
6. Морозова В.А., Смирнов М.И., Ржечицкий Э.П. – Цветные металлы, 1985, №9, с. 44.
7. Солиев Л. Прогнозирование строения диаграмм фазовых равновесий многокомпонентных водносолевых систем методом трансляции. М.: 1987, 28 с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 20.12.87г. №
8990-В 87.
8. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа
методом трансляции (кн. 1). Душанбе: ТГПУ им.К.Джураева, 2000, 247 с.
9. Горощенко Я.Г. Массцентрический метод изображения многокомпонентных систем. Киев: Наукова думка, 1982, 264 с.
10. Справочник по растворимости солевых систем (под ред.А.Д.Пельша). Л.: Химия, 1975, т.1,
кн. 1-2, 1070 с.
11. Солиев Л. – Журнал неорганической химии, 1988, т.33, №5, с. 2305.
12. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа. М.: Наука, 1976,
503 с.
760
Физическая химия
Л.Солиев, Дж.Мусоджонова
Л.Солиев, Љ.Мусољонова
МУВОЗИНАТЊОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О
ДАР ЊАРОРАТИ 0 ВА 25°С
Бо ёрии усули транслясия мувозинатњои фазагии системаи Na2SO4-NaHCO3-NaFН2О дар њарорати 0 ва 25°С омўхта шудааст. Муќаррар карда шудааст, ки барои системаи омўхташуда дар њарорати 0 ва 25°С, мутаносибан 3 ва 4 майдонњои дивариантї, 3
ва 5 хатњои моновариантї, 1 ва 2 нуќтањои нонвариантї хос мебошад. Дар асоси
натиљањои ба даст овардашуда диаграммаи сарбастаи мувозинатњои фазагии системаи
Na2SO4-NaHCO3-NaF-Н2О дар њарорати 0 ва 25°С сохта шудааст.
L.Soliev, J.Musojonova
PHASE EQUILIBRIA OF THE SYSTEM Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O AT 0 AND 25°C
The phase equilibria of the system Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O at 00C and 25°C is investigated by means of the translation method. It is determined that there are 3 and 4 divariant fields, 3
and 5 monovariant curves, 1 and 2 nonvariant points respectively. For 0°C and 25°C. We have modeled the closed diagram of the Na2SO4-NaHCO3-NaF-H2O system at 0°C and 25°C using the obtained data.
761