ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ CaSO4-CaCO3

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2014, том 57, №8
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.123.6
Л.Солиев, М.Т.Джумаев, Ш.Х.Авлоев
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O ПРИ 0ºС
Таджикский государственный педагогический университет им. С.Айни
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 12.05.2014г)
Методом трансляции исследованы фазовые равновесия системы CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2H2O при 0ºС. Установлено, что для неё характерно наличие одной нонвариантной точки, 3 моновариантных кривых и 3 дивариантных полей. На основании полученных данных построена замкнутая
фазовая диаграмма исследованной системы.
Ключевые слова: метод трансляции – нонвариантные точки – моновариантные кривые – дивариантные поля – диаграмма – кальций – сульфат – карбонат – гидрокарбонат – фазовые равновесия.
Знание закономерностей фазовых равновесий системы CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O при 0ºС
имеет не только научно-теоретическое значение, но и необходимо для создания оптимальных условий переработки природных и технических объектов, содержащих сульфаты, карбонаты и гидрокарбонаты кальция.
Как показывает анализ литературы [1], данная система не исследована. Нами она изучалась
методом трансляции, который основан на принципе совместимости элементов строения частных составляющих и общей системы в одной диаграмме [2]. Метод трансляции предусматривает, что с увеличением компонентности системы с n до n+1 элементы строения n-компонентных систем увеличивают свою размерность, трансформируются и переносятся (транслируются) на уровень n+1 компонентного состава. На уровне n+1 компонентного состава транслированные элементы n-компонентных
систем, в соответствии с своими топологическими свойствами и правилом фаз Гиббса, взаимно пересекаясь, образуют элементы строения n+1 компонентного уровня системы.
Применение метода трансляции для прогнозирования фазовых равновесий в многокомпонентных системах и построение их фазовых диаграмм более подробно рассмотрены в работах [3, 4].
Четырёхкомпонентная система CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O включает следующие трёхкомпонентные системы: CaSO4-Ca(HCO3)2-H2O; CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O; CaSO4-CaCO3-H2O.
Согласно литературным данным [5], из вышеприведённых трёхкомпонентных систем только
одна (CaSO4-CaCO3-H2O) исследована экспериментально. Для неё обнаружена одна нонвариантная
точка с равновесными твёрдыми фазами CaSO4·2H2O + CaCO3. Если строение экспериментально не
исследованных систем (CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O и CaSO4-Ca(HCO3)2-H2O) принять как эвтоническое, с
одной нонвариантной точкой, то для вышеприведённых трёхкомпонентных систем при 0ºС будут
характерны следующие нонвариантные точки с равновесными твёрдыми фазами (табл.1).
Адрес для корреспонденции: Солиев Лутфулло, Джумаев Маъруфжон Тагоймуродович. 734003, Республика
Таджикистан, г. Душанбе, пр. Рудаки, 121, Таджикский государственный педагогический университет.
E-mail: l.soliev1941@mail.ru, jumaev_m@bk.ru
671
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2014, том 57, №8
Таблица 1
Фазовый состав осадков нонвариантных точек системы CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O при 0ºС
на уровне трёхкомпонентного состава
Равновесные
твёрдые фазы
Система CaSO4-Ca(HCO3)2-H2O
Равновесные
твёрдые фазы
Система CaSO4-CaCO3-H2O
Нонвариантная точка
E13
Нонвариантная точка
E33
Гп+СаГ
Гп+Сц
Система CaСO3-Ca(HCO3)2-H2O
E23
Сц+СаГ
В табл. 1 и далее Е обозначает нонвариантную точку с верхним индексом, указывающим на кратность точки
(компонентность системы), и нижним индексом, указывающим на порядковый номер точки. Приняты следующие условные обозначения равновесных твёрдых фаз: Гп – гипс CaSO4·2H2O; Сц – кальцит CaCO3; СаГ – кальций гидрокарбонат Ca(HCO3)2.
Диаграмма фазовых равновесий системы CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O при 0ºС на уровне
трёхкомпонентного состава, в виде «развёртки» трёхгранной призмы, приведена на рис. 1.
Рис. 1. Диаграмма фазовых равновесий системы CaSO4 - CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O при 0ºС
на уровне трёхкомпонентного состава.
«Сквозная» трансляция [3, 4] нонвариантных точек уровня трёхкомпонентного состава на
уровень четырёхкомпонентного состава приводит к образованию следующих четверных нонвариантных точек с равновесными твёрдыми фазами:
Как видно, все три двухсторонние трансляции приводят к образованию четверных нонвариантных точек с идентичным фазовым составом осадков. Это означает, что исследуемая система характеризируется наличием одной нонвариантной точки, которая образуется при трёхсторонней
трансляции:
672
Неорганическая химия
Л.Солиев, М.Т.Джумаев, Ш.Х.Авлоев
На рис. 2. представлена схематическая диаграмма [6] фазовых равновесий системы CaSO4CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O при 00С, построенная методом трансляции, где элементы строения системы на
уровнях трёх- и четырёхкомпонентного составов совмещены в виде их проекций на треугольнике
состава.
Рис. 2. Схематическая диаграмма фазовых равновесий системы CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O при 0ºС,
построенная методом трансляции.
Таблица 2
Равновесные твёрдые фазы и контуры дивариантных полей системы CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O
при 0ºС
673
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2014, том 57, №8
Как видно из рис. 2, исследуемой системе при 00С, кроме одной нонвариантной точки, характерно также наличие 3 дивариантных полей однонасыщения и 3 моновариантных кривых двунасыщения равновесными твёрдыми фазами. Равновесные твёрдые фазы дивариантных полей показаны на
рис. 2. Равновесные твёрдые фазы моновариантных кривых идентичны по составу равновесным твёрдым фазам транслированных тройных нонвариантных точек (табл. 1).
В табл.2. приведены перечень и контуры дивариантных полей исследуемой системы при 00С,
полученные при фрагментации построенной диаграммы (рис. 2).
Поступило 14.05.2014 г.
Л И Т Е РАТ У РА
1. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых
систем. т.ІІ., 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 20.12.87г. №8990
- В87.
4. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа
методом трансляции (книга 1). – Душанбе: ТГПУ, 2000, 247 с.
5. Справочник экспериментальных данных по растворимости многокомпонентных водно-солевых
систем.т.І., кн. 1-2. – СПб.: Химиздат, 2003, 1151 с.
6. Солиев Л. – Журнал неорганической химии АН СССР, 1988, т.33, № 5, с.1305-1310.
Л.Солиев, М.Т.Љумаев, Ш.Х.Авлоев
МУВОЗИНАТЊОИ ФАЗАГИИ СИСТЕМАИ CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O
ДАР ЊАРОРАТИ 0ºС
Донишгоњи давлатии омўзгории Тољикистон ба номи С.Айнї
Бо ёрии усули транслятсия мувозинатњои фазагии системаи CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2H2O дар њарорати 0ºС омўхта шудааст. Муќаррар карда шудааст, ки барои вай 1 нуќтаи
нонвариантї, 3 хати моновариантї ва 3 майдони дивариантї хос мебошад. Маротибаи аввал
диаграммаи сарбастаи мувозинатњои фазагии системаи CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O дар
њарорати 0ºС сохта шудааст.
Калимањои калидї: Усули транслятсия – нуќтањои нонвариантї – хатњои моновариантї майдонњои дивариантї – диаграмма – калсий – сулфат – карбонат - гидрокарбонат –
мувозинатњои фазагї.
674
Неорганическая химия
Л.Солиев, М.Т.Джумаев, Ш.Х.Авлоев
L.Soliev, M.T.Jumaev, SH.H.Avloev
PHASE BALANCE OF CaSO4-CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O SYSTEM IN 0ºC
S.Аyni Тajik State Рedagogikal University
Translation method explored phase balance of system CaCO3-Ca(HCO3)2-H2O at 0ºС. It is established that for it presence 1 invariant points, 3 monovariant curves and 3 divariant fields is characteristic. On
the basis of the received data the closed schematic phase diagramme of the investigated system is constructed.
Key word: Method translations – lintes – monovariant curves – points – diagram – calcium – sulphate –
carbonate – hydrocarbonate – Phase balances.
675