АПРИОРНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПОСТРОЕНИЕ ДРЕВА ФАЗ ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМЫ LINO₃-NANO₃-NACI-SR(NO₃)₂

Расулов Абутдин Исамутдинович

канд. хим. наук, старший преподаватель, кафедра химии, ДГПУ, г. Махачкала

Е-mail: abutdin.rasulov@mail.ru

Мамедова Аида Кафлановна

соискатель, ДГПУ, г. Махачкала

Общепризнанно, что научно-технический прогресс определяется созданием новых материалов, теоретической основой которого является изучение фазовых диаграмм «состав-свойство». Диаграммы состояния в свою очередь являются теоретическим инструментом физико-химического анализа (ФХА), одним из важных направлений которого является развитие существующих и разработка новых фундаментальных методов исследования фазовых диаграмм, позволяющих интенсифи­цировать сложный многостадийный процесс выявления характера взаимодействия составляющих многокомпонентных систем (МКС).

Для аппроксимации фазовых равновесных состояний анали­тическими или термодинамическими моделями необходимо иметь информацию о сходящихся поверхностях совместной кристаллизации (п-2) фаз, о количестве и локализации в фазовых единичных блоках (ФЕБах) нонвариантных точек (НВТ), реализуемых в системе, в противном случае экспериментатор обречен на получение заведомо большой избыточной информации [5].

Для упрощения планирования эксперимента, прогнозирования нонвариантных точек и построения древа фаз системы LiNO₃-NaNO₃-NaCl-Sr(NO₃)₂ нами был применен метод априорного прогноза [3–6]. Необходимым условием для применения данного метода является изученность двойных и тройных систем, являющихся элементами огранения систем, мерностью выше трех [1].

Обзор и анализ ограняющих элементов исследуемой системы (таб. 1) показывает, что физико-химические взаимодействия и диаграммы состояния данной системы характеризуются наличием эвтектических и перитектических фазовых равновесий, обусловленных образованием инконгруэнтно плавящегося бинарного соединения LiNO₃-NaCl. Диаграмма составов четырехкомпонентной системы LiNO₃-NaNO₃-NaCl-Sr(NO₃)₂показывает (рис. 1), что ее ликвидус состоит из пяти политермических объемов первичной кристаллизации, из которых четыре принадлежать исходным компонентам: LiNO₃ → р₁Е₁₀Е₉е₈Е₁₁е₁Р₁, NaNO₃ → е₇Е₉е₈Е₁₁е₉Е₇,NaCl → е₂Е₁₀Е₉е₇Е₇е₆Е₁, Sr(NO₃)₂ → е₆Е₇е₉Е₁₁е₁Р₁Е₁ и одному бинарному соединению LiNO₃-NaCl → е₂Е₁₀р₁Р₁Е₁

Таблица 1.

Характеристики нонвариантных точек тройных и трехкомпонентных систем

Обозначения: Е_i— эвтектика; Р_i—перитектика; 1, 2 и 3 в столбце «состав» компонентов в порядке их записи в системе.

Физико-химические взаимодействия в данной системе привели к образованию следующих поверхностей совместной кристаллизации двух фаз: е₉Е₇Е₁₁ (NaNO₃+Sr(NO₃)₂), е₁Р₁Е₁₁ (LiNO₃+Sr(NO₃)₂), е₈Е₉Е₁₁ (LiNO₃+NaNO₃), е₇Е₉Е₇ (NaCl+NaNO₃), е₆Е₁Е₇ (NaCl+ Sr(NO₃)₂), е₂Е₁₀Е₁ (NaCl∙LiNO₃+ NaCl).

Рисунок 1. Диаграмма составов четырехкомпонентной системы LiNO₃-NaNO₃-NaCl-Sr(NO₃)₂.

Поверхности первичной кристаллизации исходных компонентов: LiNO₃, NaNO₃, NaCl, Sr(NO₃)₂ и бинарного соединения NaCl∙LiNO₃сходятся в точках тройных эвтектических и перитектического равновесий (Е₁, Е₇ Е₉ Е₁₀ Е₁₁, Р₁). Из данного метода вытекает, что шесть моновариантных линий третичной кристаллизации и их объемы должны замыкаться двумя четверными нонвариантными точками, одна из которых эвтектического характера плавления.

Таким образом, методом априорного прогноза древа кристаллизации выявлено, что в четырехкомпонентной системеLiNO₃-NaNO₃-NaCl-Sr(NO₃)₂ реализуются две четверные нонвариантные точки (ε, Р), в которых кристаллизуются следующие фазы (рис.1):

ε = LiNO₃ + NaNO₃ + NaCl + Sr(NO₃)₂

Р = LiNO₃ + LiNO₃∙NaCl + NaCl + Sr(NO₃)₂.

После качественного определения фазового комплекса, образующие нонвариантные точки, построена схема древо фаз (рис.2).

Рисунок 2. Схема древо фаз четырехкомпонентной системы LiNO₃-NaNO₃-NaCl-Sr(NO₃)₂

Список литературы:

1.        Васина Н. А. Изучение реакции в многокомпонентных системах на основе матриц взаимных пар солей. Дисс…к. х. н. М.: ВЗПИ, 1973. —150 с.

2.        Воскресенская Н. К. Справочник по плавкости систем из безводных неорганических солей. Системы тройные, тройные взаимные и более сложные. М. Л.: АН СССР, 1961. Т. 2. —585 с.

3.        Гасаналиев А. М. Топология, обмен и комплексообразование в много­компо­нентных системах. Дисс.. д.х.н. Ташкент: АН УзАССР, 1990.— 477 с.

4.        Гасаналиев А. М., Кочкаров Ж. А., Мохосоев М. В. Доклад АН СССР. 1989. Т. 308. № 4. С. 889.

5.        Кочкаров Ж. А.Топология многокомпонентных гетерофазных систем из молибдатов, вольфраматов и других солей щелочных металлов. Дисс...д.х.н. Нальчик: КБГУ, 2001. —305 с.

6.        Кочкаров Ж. А., Гасаналиев A. M., Трунин А. С. // ЖНХ. 1990. Т. 35. № 10. С. 2652.

7.        Посыпайко В. И. и др. Диаграмма плавкости солевых систем. Двойные системы с общим анионом. — М.: Металлургия, 1977. ч. 1. — 416 с.

8.        Посыпайко В. И. и др. Диаграмма плавкости солевых систем. Двойные системы с общим анионом. — М.: Металлургия, 1977. ч. 2. — 304 с.

9.        Посыпайко В. И. и др. Диаграмма плавкости солевых систем. Тройные взаимные системы. -М.: 1977. — 329 с.

10.     Посыпайко В. И. и др. Диаграмма плавкости солевых систем. Тройные системы. М.:1977. — 328 с.