ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОМ ХИМИИ, 2007, том 52, № 5, с. 841-845
^^^^^^^^^^ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
НЕОРГАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
УДК 541.1237
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ Ш, К, М^ Са//804, С1-Н2О ПРИ 25°С В ОБЛАСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МgС12 • 6Н2О, СаС12 • 6Н2О
И 2МgС12 • СаС12 12Н2О
© 2007 г. Л. Солиев
Таджикский государственный педагогический университет им. К. Джураева, Душанбе
Поступила в редакцию 10.05.2006 г.
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия в системе К, Mg, Са/^04, С1-Н20 при 25°С в области кристаллизации MgС12 ■ 6Н20, СаС12 ■ 6Н20 и 2MgС12 ■ СаС12 ■ 12Н20. Определено их участие в формировании геометрических образов исследуемой системы и построены соответствующие фрагменты диаграммы фазовых равновесий.
Парагенез хлоридов магния, кальция и их двойного соединения с другими равновесными фазами исследуемой системы при 25°С хорошо изучен на уровне четырехкомпонентного состава [1], недостаточно на уровне пятикомпонентного и совсем не изучен на уровне шестикомпонентного состава. В то же время такие сведения необходимы для установления общих закономерностей фазовых равновесий в многокомпонентных системах, содержащих указанные фазы. Знание этих закономерностей важно также с практической точки зрения для разработки оптимальных условий галургической переработки морских рассолов и морских соляных отложений, содержащих хлориды магния и кальция.
Цель настоящей работы - исследование параге-неза хлоридов магния, кальция и их двойного соединения с другими равновесными фазами шестиком-понентной системы №, К, Mg, Са/^04, С1-Н20 при 25°С методом трансляции. Метод трансляции вытекает из принципа совместимости элементов строения частных «-компонентных и общей (п + ^-компонентной систем в одной диаграмме [2] и позволяет прогнозировать строение фазового комплекса общей системы. При этом учитываются топологические свойства элементов строения «-компонентных систем (способность) увеличивать свою размерность на единицу при переходе системы в (п + 1)-состояние) и правило фаз Гиббса. Более подробно основные положения применения метода трансляции для исследования многокомпонентных водно-солевых систем рассмотрены в работах [3, 4].
Хлориды магния, кальция и их двойное соединение одновременно являются равновесными фазами следующих пятикомпонентных систем: Каа-Ка^а2-СаС12-Н20, К, Mg, Са/ДО4, С1-Н20 и Ш, Mg, Са/^04, С1-Н20. Кроме того,
хлорид магния является равновесной фазой пяти-компонентной системы К, Mg//S04, С1-Н20, а хлорид кальция - равновесной фазой пятикомпо-нентной системы К, Са/^04, С1-Н20.
Все эти пятикомпонентные системы являются частными составляющими шестикомпонентной системы Ш, К, Mg, Са/^04, С1-Н20. Участие хлоридов магния, кальция и их двойного соединения в формировании геометрических образов перечисленных пятикомпонентных систем методом трансляции было исследовано ранее [5-9]. Установлено, что хлориды магния, кальция и их двойное соединение участвуют в формировании следующих нонвариантных точек исследованных пятикомпонентных систем: е1 = Га, Кр, Тх, Са.6; е5 = Би, Га, Кр, Тх; е5 = Га, Кр, Тх, Са.6; Е522 = = Би, Га, Кр, Mg.4; Е534 = Гп, Кр, Си, Са.6; Е535 = Гп, Кр, Тх, Са.6; Е536 = Би, Гп, Кр, Тх; Е^0 = Би, Гп, Кр, Са.6; Е51 = Га, Гп, Си, Са.6; е57 = Га, Гп, Тх, Са.6; Е52 = Би, Га, Гп, Тх; е57 = Би, Га, Гп, Mg.4.
Здесь и далее буквой Е обозначена нонвариант-ная точка, верхний индекс указывает на ее кратность (компонентность системы), нижний - на порядковый номер. Порядковые номера нонвариантных точек для удобства изложения материала сохранены в соответствии с [10]. Приняты следующие обозначения равновесных твердых фаз: Би -бишофит MgС12 ■ 6Н20, Га - галит №С1, Гп - гипс СаS04 ■ 2Н20, Тх - тахгидрит 2MgС12 ■ СаС12 ■ 12Н20, Кр - карналлит КС1 ■ MgС12 ■ 6Н20, Си - сильвин КС1, Mg.4 - MgS04 ■ 4Н20, Са.6 - СаС12 ■ 6Н20.
Би + Га
Би + Тх
Е2
Би + Кр
Би + Mg.4
(а) е65:
Би + Га
Са.6 + Тх
-е1
Са.6 + Га
Са.6 + Кр
(б) е67
Ебб е61
Са.6 + Гп
Е3б
Е6 1
Са.6 + Си
(в)
Е565 Е62
Е67 Е55
Тх + Гп
Е6
Рис. 1. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий изотермы 25°С системы Ыа, К, Mg, Са//Б04, С1-Н2О в области кристаллизации MgСl2 • 6Н2О (а), СаС12 • 6Н2О (б) и 2MgСl2 • СаС12 • 12Н2О (в) на уровне пятикомпонент-ного состава.
На рис. 1 приведены фрагменты схематической [11] диаграммы фазовых равновесий изотермы 25°С системы Ыа, К, Mg, Са//804, С1-Н2О на уровне пяти-компонентного состава с участием MgQ2 • 6Н2О, СаС12 • 6Н2О и 2Mga2 • СаС12 • 12Н2О. Фазовый состав осадков нонвариантных точек приведен выше. Фазовый состав осадков дивариантных полей указан на диаграмме. Фазовый состав осадков моновариантных кривых, проходящих между пятерными нонвариантными точками, проведен ниже:
е6 -Е52 = Га, Кр, Тх; Е53 = Га, Кр, Са.6; е6 - е56 = Кр, Тх, Са.6;
Е6- Е67 = Га, Тх, Са.6; Е52- Е522 = Би, Га, Кр; е2- е56 = Би, Кр, Тх;
е2 — е(52 = Би, Га, Тх; Е^— Е34 = Кр, Си, Са.6;
Е\ — е61 = Га, Си, Са.6; Е522 ~ е40 = Би, Кр, Mg.4;
Е522~ Е67 = Би, Га, Mg.4; Е534~ е36 = Гп, Кр, Тх; е34-е61 = Гп, Си, Са.6; £36- е36 = Га, Кр, Тх; е36- е67 = Гп, Тх, Са.6;
е36 — е40 = Би, Гп, Кр; е36 — Е62 = Би, Гп, Тх;
е40- е67 = Би, Гп, Mg.4; £51- е67 = Га, Гп, Са.6; Е567- Е62 = Га, Гп, Тх;
е62- е67 = Би, Га, Гп.
Е
Е
Е
Е
Е
Е
Е
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ К, Сa//S04, С1-Н20
843
I -2
(в)
Е6
Е6
Е
Е
Е
Рис. 2. Фрагмент схематической диаграммы фазовых равновесий изотермы 25°С системы Ыа, К, Mg, Са//Б04,С1-Н2О в области кристаллизации MgСl2 • 6Н2О (а), СаС12 • 6Н2О (б) и 2MgСl2 • СаС12 • 12Н2О (в) на уровне шестикомпонент-ного состава.
При трансляции пятерных нонвариантных точек в область шестикомпонентного состава исследуемой системы они образуют следующие шестерные нонвариантные точки с равновесными твердыми фазами:
Е6 + е56 + £57-~- - Е? = Га, Гп, Кр, Тх, Са.6; Е6 + Е36 + Е562 -~- - Е3 = Би, Га, Гп, Кр, Тх; £6 + Е64 + Е61---Е6 = Га, Гп, Кр, Си, Са.6;
е62 + е50 + Е57--- - е26 = Би, Гп, Га, Кр, Mg.4.
На рис. 2 приведена совмещенная схематическая диаграмма фазовых равновесий изотермы 25°С системы Ыа, К, Mg, Са/^04, С1-Н2О на уров-
не пяти-шестикомпонентного составов в области кристаллизации MgQ2 • 6Н2О, СаС12 • 6Н2О и 2MgQ2 • СаС12 • 12Н2О, построенная методом трансляции. На диаграмме тонкие линии соответствуют моновариантным кривым, проходящим между пятерными нонвариантными точками. Пунктиром показаны моновариантные кривые, образованные в результате трансляции соответствующих нонвариантных точек в область шестикомпонентного состава, направления трансляции указаны стрелками. Фазовый состав осадков на них идентичен фазовому составу пятерных нонвариантных точек. Полужирными линиями изображены моновариантные кривые, проходящие между шестерными нонвариантными точками. Они характеризуются следующим фазовым составом осадков:
Равновесные твердые фазы (РТФ) и контуры дивариантных полей (КДП) изотермы 25°С системы Na, К, М^, Ca//SO4, С1-Н20 в области кристаллизации Мga2 ■ 6Н20, СаС12 ■ 6Н20 и 2Мga2 ■ СаС12 ■ 12Н20
КДП (рис. 2) РТФ
е?-----------е?
Е2 "Е3 Кр, Си, Са.6
е?-----------е?
Е5__________^Е6 Е3 Е6 Га, Си, Са.6
е?-----------е?
* е5____________1 Е35 Би, Кр, Mg.4
е?-----------е?
* е5____________^ е57 Би, Га, Mg.4
Е2 ~Е3 Е__________^Е е22 е26 Гп, Кр, Са.6
Е2----------^Е3 * Е5____________1 Е36 Гп, Си, Са.6
Е2----------^Е3 * Е5____________1 е62 Гп, Кр, Тх
Е35--------- * е5------------^ Га, Гп, Са.6
е5 Е° Е3 Е__________^Е е40 е26 Га, Гп, Тх
е5 Е° Е36 Е3 * е5____________; е62 Би, Га, Гп
е5 Е° е40 е26
е5____________^ е67
РТФ
КДП (рис. 2)
Га, Кр, Тх
Га, Кр, Са.6
Кр, Тх, Са.6
Га, Тх, Са.6
Би, Га, Кр
Би, Кр, Тх
Би, Га, Тх
Гп, Тх, Са.6
Би, Гп, Кр
Би, Гп, Тх
Би, Гп, Mg.4
Г е3 е3
Е
51
е
Е
Е ^ 2
Е Е(
Е
22
67 5
34"
Е
Е3
Е5 Е3
Е5 Е5
Е5 Е3
Е5 Е3
Е5 Е5
Е5 Е5
Е5 Е5
Е5 -С'Л'
Е5-Е62
Е
67
Е6
Е
Е6
Е26 *
Е6
Е6
Е61 Е6
т
-е3 '|б -е?
Е
Е6
-Ё.
26
е?-еЗ = Га, Гп, Кр, Тх; е?-
-Еб = Га, Гп, Кр,
Са.6; Е3
-Е26 = Би, Ги, Гп, Кр.
Исследуемая система при 25°С в области кристаллизации МgCl2 ■ 6Н20, СаС12 ■ 6Н20 и
2МgC12 ■ СаС12 ■ 12Н20 на уровне шестикомпонент-ного состава помимо четырех нонвариантных точек и семи моновариантных кривых имеет также 21 ди-вариантное поле, перечень которых и контуры на диаграмме приведены в таблице.
ЖУРНАЛ НЕ0РГАНИЧЕСК0Й ХИМИИ том 52 < 5 2007
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ К, М§, Сa//S04, С1-Н20
846
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочник по растворимости солевых систем Т. 2. Кн. 1-2 / Под ред. Пельша. А.Д. Л.: Химия, 1975. 1063 с.
2. Горощенко Я.Г. Mассцентрический метод изображения многокомпонентных систем. Киев: Наук. думка, 1982. 264 с.
3. Солиев Л. Деп. ВИНИТИ АН СССР 20.12.87 г. № 8950-В87.
4. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции. Кн. 1. Душанбе: ТГПУ им. К. Джураева, 2000. 247 с.
5. Солиев Л. // Журн. неорган. химии. 1979. Т. 24. № 11. С. 3112.
6. Солиев Л. // Журн. физ. химии. 1980. Т. 54. № 6. С. 1541.
7. Солиев Л. // Укр. хим. журн. 1984. Т. 50. № 9. С. 928.
8. Солиев Л. // Укр. хим. жрн. 1985. Т. 51. № 3. С. 251.
9. Солиев Л., Горощенко Я.Г. // Журн. неорган. химии. 1985. Т. 30. № 1. С. 238.
10. Солиев Л., Горощенко Я.Г. // Укр. хим. журн. 1987. Т. 53. № 5. С. 461.
11. Солиев Л. // Журн. неорган. химии. 1988. Т. 33. № 5. С. 1305.
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.