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: usmonov.86@mail.ru 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