ЖУРНАЛ ФИЗИЧЕСКОМ ХИМИИ, 2007, том 81, № 2, с. 380-381
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ =
УДК 550.89
КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ ОБРАЗОВАНИЯ КАЛЬЦИЕВОГО ЦЕОЛИТА - ПАРТЕИТА
© 2007 г. Л. П. Огородова, И. А. Киселева, Л. В. Мельчакова
Московский государственный университет им. М.В . Ломоносова, Геологический факультет
E-mail: logor@geol.msu.ru Поступила в редакцию 05.04.2006 г.
Проведено термохимическое изучение природного кальциевого цеолита - партеита из габбро-пегматитов Денежкина Камня (Северный Урал, Россия) состава (Ca1.96Mg0.04Na0.01K0.01) •
3+
• [(Al404Fe001 )Si3.95O14.97(OH)203] • 4.2H2O. Методом высокотемпературной расплавной калориметрии растворения экспериментально определены его энтальпии образования из оксидов AfH°x (298.15 К) =
= -359 ± 21 и элементов AfH°j (298.15 К) = -10108 ± 21. На основании экспериментальных данных
оценена величина энтальпии образования из элементов партеита теоретического состава Ca2[Al4Si4O15(OH)2] • 4H2O, равная -10052 ± 21 кДж/моль.
Партеит относится к редким кальциевым цеолитам. Согласно современной номенклатуре цеолитов [1], общая формула партеита имеет вид: Са2[А1^4015(0Н)2] • 4Н20. Структура минерала изучена в [2]. Партеит кристаллизуется в моноклинной сингонии С2/с. Его каркас содержит разнообразные четырех-, шести-, восьми- и 10-членные кольца, каждый второй тетраэдр АЮ4 "разрывается" гидроксильной группой; Si и А1 упорядочены [1]. Физические, оптические свойства партеита, а также термическое поведение и условия его образования описаны в [3-5]. Сведения о термодинамических свойствах этого цеолита в литературе отсутствуют.
В данной работе методом высокотемпературной микрокалориметрии Кальве проведено первое экспериментальное определение энтальпий образования партеита из оксидов и элементов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Калориметрические исследования проводили на образце природного партеита из габбро-пегматитов Денежкина Камня (Северный Урал, Россия), изученного авторами [5]. Ими приведены результаты химического анализа, параметры элементарной ячейки, изучены термическое поведение и ИК-спектры. По результатам химического анализа исследованный образец имеет следующий состав (мас. %): №20 - 0.07, К20 - 0.06, MgO - 0.25, СаО - 16.85, Fe2O3 - 0.10, А1203 - 31.56, SiO2 - 36.41, Н20 - 14.37, сумма - 99.67. Рассчитанная по этим данным на восемь катионов в тетраэдрической позиции А1, Fe3+) кристаллохимическая формула
партеита имеет вид: (Ca1.96Mg0.04Na0.01K0.01) •
3+
• [(А14.04Рео.ш ^3.95014.97(0Н)2.03] • 4.2^0 (М = = 650.354 г/моль). Параметры элементарной ячейки: а = 21.59 А, Ь = 8.78 А, с = 9.30 А, р = 91.47°.
Энтальпию образования партеита определяли на высокотемпературном теплопроводящем микрокалориметре Тиана-Кальве ("Setaram", Франция) методом растворения в расплаве 2РЬ0 • В203 [6]. Эксперимент по растворению проводили методом "сброса" образца, выдержанного при комнатной температуре, в расплав-растворитель при Т = 973 К, при этом совместно измеряли приращение энтальпии цеолита и его энтальпию растворения, [Я°(973 К) - Я°(298.15 К) + АраствЯ°(973 К)] = = АН. Среднее из 10 определений значение составило 1388.5 ± 24.9 Дж/г (903 ± 16 кДж/моль), погрешность выражена 95%-ным доверительным интервалом. Калибровку калориметра осуществляли также методом "сброса" эталонного вещества (платины), необходимые термохимические данные для которого заимствовали из [7].
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Энтальпию образования из оксидов рассчитывали с использованием экспериментальных данных по растворению для партеита и составляющих его оксидов (таблица), энтальпию образования из элементов с учетом справочных данных [7]
о А[И° (298.15 К) соответствующих оксидов по уравнениям:
КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ
381
Термохимические данные, используемые в расчетах энтальпии образования партеита (кДж/моль)
Оксид ЛН -ЛЯ (298.15 К) [7]
№20(к) -111.8 ± 0.8 [8] 414.8 ± 0.3
К20(к) -193.7 ± 1.1 [8] 363.2 ± 2.1
MgOOs) 36.38 ± 0.59 601.6 ± 0.3
CaOW -21.78 ± 0.29 635.1 ± 0.9
FeA« 171.6 ± 1.9 826.2 ± 1.3
А!203(корунд) 107.38 ± 0.59 1675.7 ± 1.3
Si02(кварц) 39.43 ± 0.21 910.7 ± 1.0
Н20(ж) 40.9 ± 2.5 [12] 285.8 ± 0.1
Примечание. Значения АН = [Я°(973 К) - Я°(298.15 К) + + АраствН°(973 К)] для MgO(к), СаО(к), Fe2Oз(к), А1203(ко-рунд), SiO2(кварц) рассчитаны с использованием справочных данных по [Н°(973 К) - Н°(298.15 К)] [7] и экспериментальных данных по АраствН°(973 К) из работ [9], [6], [10], [11], [6] соответственно.
АЯ°Х (партеит, 298.15 К) = ^г[Я°(973 К) -
- Я°(298.15 К) + АрастеЯ°(973 К)]ох_ -
- [Я°(973 К) - Я°(298.15 К) + (1)
+ АраствЯ (973 К)]партеит,
АЯ° (партеит, 298.15 К) = = АЯ°Х (партеит, 298.15 К) + (2)
+ XV,АЯ° (ох,., 298.15 К),
где V, - стехиометрические коэффициенты в уравнении образования партеита из оксидов.
Значения АЯ°Х (298.15 К) = -359 ± 21 кДж/моль
и АЯ° (298.15 К) = -10108 ± 21 кДж/моль являются первыми экспериментальными термодинамическими данными, полученными для природного партеита.
На основании полученных калориметрических данных была рассчитана энтальпия образования партеита теоретического состава Ca2[Al4Si4O15(OH)2] • 4H2O. Для этого в экспериментальные данные по растворению для природного минерала была введена поправка на отличие его состава от теоретического, оцененная исходя из соответствующих термохимических данных для составляющих оксидов (таблица). Величина поправки (10.6 кДж) не превышает погрешности калориметрических данных. Получено следующее значение для партеита состава Ca2[Al4Si4O15(OH)2] •
• 4H2O: ЛЯ° (298.15 К) = -10052 ± 21 кДж/моль.
Авторы выражают благодарность И.В. Пеко-ву за предоставленный образец природного партеита и интерес к проведенным исследованиям.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Coombs DC, Alberti A., Armbruster T. et al. // Canad. Mineralogist. 1997. V. 35. P. 1570.
2. EngelN, YvonK. // Z. Kristallogr. 1984. B. 169. S. 165.
3. Gottardi G.,Galli E. Natural Zeolites. Berlin. Springer, 1985. 409 p.
Sarp H, Deferne J, Bizouard H, Libich B.W. // Schweiz. Miner. Petrogr. Mitt. 1979. V. 59. P. 383.
Иванов OK, Мозжерин Ю.В. // Зап. ВМО. 1982. Т. 11. С. 209.
Киселева И.А, Огородова Л.П, Топор Н.Д. и др. // Геохимия. 1979. № 12. C. 1811.
Robie RA. Hemingway B.S. // U.S. Geol. Surv. Bull. 1995. № 2131. 462 p.
Kiseleva I.A., Navrotsky A, Belitsky I.A., Fursen-ko B.A. // Amer. Mineralogist. 2001. V. 86. P. 448.
Navrotsky A., Coons W.J. // Geochim. et Cosmochim. Acta. 1976. V. 40. P. 1281.
10. Киселева И.А. // Геохимия.1976. № 6. С. 845.
11. Ogorodova LP, Melchakova L.V., Kiseleva I.A., Belitsky I.A. // Thermochim. Acta. 2003. V. 403. P. 251.
12. Киселева И.А., Огородова Л.П. // Геохимия. 1983. № 12. С. 1745.
ЖУРНАЛ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 81 < 2 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.