ch.7_fizhimiya_i_fha - Студенческий научно

РОССИЙСКАЯ МОЛОДЁЖНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
Посвящается 100 - летию
Самарского государственного
политехнического университета
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
Часть 8
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ,
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ТРУДЫ
14-й Международной конференции - конкурса
«Актуальные проблемы современной науки»
16-21 декабря 2013 г.
Самара 2013
1
Министерство образования и науки РФ
Министерство образования и науки Самарской области
Российская молодёжная академия наук
Самарский государственный областной университет (Наяновой)
Поволжское отделение Российской инженерной академии
Национальная система развития научной, творческой и
инновационной деятельности молодёжи России
Самарское региональное отделение РХО им. Д.И.Менделеева
Департамент образования администрации г. Самары
Администрация городского округа Самара – комитет по делам молодёжи
Ассоциация вузов Самарской области
Муниципальное общеобразовательное учреждение
Лицей философии планетарного гуманизма городского округа Самара
Самарский государственный медицинский университет
Самарский государственный технический университет
Самарский государственный архитектурно-строительный университет
Самарская государственная академия культуры и искусств
ГОУ СПО Самарский медико-социальный колледж
Ижевский государственный технический университет
Курский государственный медицинский университет
Национальная академия государственного управления
при Президенте Украины, г. Киев
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Пермский государственный технический университет
Петрозаводский государственный университет
Среднерусский университет (гуманитарный институт)
Сибирский государственный технический университет, г. Красноярск
Тольяттинский государственный университет сервиса
Челябинская государственная медицинская академия
Южно-Уральский государственный университет
Группа компаний ЗАО «Сибкон», г. Москва
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
Часть 8
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ТРУДЫ
14-й Международной конференции - конкурса
«Актуальные проблемы современной науки»
16-21 декабря 2013 г.
Самара 2013
2
Труды 14-й Международной конференции - конкурса «Актуальные проблемы
современной науки». Естественные науки. Часть 8. Физическая химия, физикохимический анализ. Самара: СамГТУ, СГОА(Н). 2013. 68 с.
14-я Международная конференция – конкурс «Актуальные проблемы современной
науки» проводится по инициативе Российской молодёжной академия наук, главная цель которой
заключается в консолидации сил молодого поколения для решения актуальных проблем современной науки, культуры, техники, промышленности и сельского хозяйства.
14-я Международная конференция - конкурс «Актуальные проблемы современной
науки» посвящена 100 – летию Самарского государственного технического университета.
В заголовках работ приводится электронный адрес е-mail, по которому заинтересованные организации и лица могут устанавливать оперативную связь с авторами.
В сборнике трудов представлены материалы исследований по секции «Физическая
химия. Физико-химический анализ».
Ответственный редактор – гл. координатор Российской молодежной академии наук,
Заслуженный деятель науки РФ, д-р хим. наук, проф. А.С. Трунин
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
ТРУНИН А.С. – ПРОФ., Д.Х.Н.
ВИННИК Д.А. – К.Т.Н., КООРДИНАТОР, РУКОВОДИТЕЛЬ ОТДЕЛЕНИЯ РОСМАН
г.ЧЕЛЯБИНСКА
МОРГУНОВА О.Е. –ДОКТОРАНТ, К.Х.Н.
КАТАСОНОВА Е.А. – АСПИРАНТ СамГТУ
N 978-5-7964-1031-8
© Российская молодёжная академия наук, 2013
© Самарского государственный технический университет, 2013
© Самарская государственная областная академия (Наяновой),
2013
3
4
СОДЕРЖАНИЕ
Секция ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ,
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Стр
Катасонова Е.А. САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ - ОДИН ИЗ СТАРЕЙШИХ ВУЗОВ
ПОВОЛЖЬЯ (Самарский государственный технический университет, г. Самара),e-mail: mal38@rambler.ru
8
Фунтиков В.А., Игнатова В. Э., Рыбакова Г.А., Панус В.Р. ТЕПЛОТЫ ПЕРЕХОДА СТЕКЛО-КРИСТАЛЛ В СИСТЕМЕ ГАЛЛИЙМЫШЬЯК-ТЕЛЛУР. (Балтийский федеральный университет им
И. Канта, Калининград), e-mail: funtikovva@mail.ru
12
Фунтиков В.А., Павлютенко А.И. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПОНЕНТОВ НА ИНФРАКРАСНЫЕ
СПЕКТРЫ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ НАФТАЛИН – СЕРА (Балтийский федеральный университет им И. Канта, Калининград), email: funtikovva@mail.ru
16
Фунтиков В.А., Пушкина А.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПОНЕНТОВ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ
СЕЛЕНТЕЛЛУР МЕТОДОМ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ (Балтийский федеральный университет им И.
Канта, Калининград), e-mail: funtikovva@mail.ru
20
Марков А.С., Марков В.С, Трунин А.С. КАЛИБРОВКА УСТАНОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО -ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
ДТА – 1СА
(СамГТУ, г.Самара), e-mail: mal38@rambler.ru;
mr.x_95@mail.ru; Vladimir__markov@mail.ru
Катасонова Е.А. Сафарян В. КАЛИБРОВКА УСТАНОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО - ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДТА – 24 (г.
Самара, СамГТУ), e-mail: e.katasonova@list.ru
5
23
30
Навотный О.И., Решетов В.А., Ромаденкина С.Б. ПОЛУЧЕНИЕ
ПРОДУКТОВ ИЗ НЕФТЯНЫХ АСФАЛЬТОВ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ОТЕЧЕСТВЕННОГО
ПРОИЗВОДСТВА (СГУ им. Н.Г. Чернышевского, Саратов), e-mail:
romadenkina@yandex.ru
35
Родина А.А, Хуршудян Г.Н, Решетов В.А. ГИДРОФОБНЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ (Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, г. Саратов),e-mail: rodina.ania2014@yandex.ru
39
Сапишева А.А., Никитина Н.В., Решетов В.А., Ромадёнкина С.Б.,
Скиданов Е.В. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ,
ПОРИСТОСТИ, АДСОРБЦИОННОЙ ЁМКОСТИ АМОРФНЫХ
НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАТИОНОВ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ. (Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, г.Саратов), e-mail:
aniy.sapisheva@yandex.ru
42
Беспалов А.В., Усова А.Ю. ФОРМИРОВАНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ МЕДИ И СЕРЕБРА В
МАТРИЦЕ ПЕРФТОРИРОВАННЫХ СУЛЬФОКАТИОНИТОВЫХ МЕМБРАН(КубГУ,Краснодар), e-mail: lab_413c_kubsu@mail.ru
46
Попов А.С., Трунин А.С.ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОЛОГИИ
СИСТЕМЫ KNO3 - K2SO4 МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО
ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА. СНИЦ им. М.В.Ломоносова,
СамГТУ, г.Самара, popoff-freeman@yandex.ru, mal38@rambler.ru
48
Дорошко Г.П., Трунин А.С., Косинский П.В.ДОВЕРИТЕЛЬНОЕ
ОЦЕНИВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА KNO3 ПО ТмА (СГАСУ, г.Самара; СНИЦ им. М. В. Ломоносова СамГТУ, г.Самара),e-mail:gen_dor@mail.ru, mal38@rambler.ru,
kpvsstu@gmail.com.
52
Дорошко Г.П., Трунин А.С., Косинский П.В. ФЕНОМЕН СТАЦИОНАРНОСТИ ПО ДАННЫМ ДТА РЕПЕРНЫХ ВЕЩЕСТВ ПОСЛЕ
ИЗОВЫДЕРЖКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ.
(СГАСУ, г. Самара; СНИЦ им. М. В. Ломоносова СамГТУ, г. Самара),
58
6
e-mail:gen_dor@mail.ru, mal38@rambler.ru, kpvsstu@gmail.com.
Трунин А.С. ФЕНОМЕН СТАЦИОНАРНОСТИ ТЕМПЕРАТУР
Г.П.ДОРОШКО ПО ДАННЫМ ДТА KNO3. (СНИЦ им. М. В. Ломоносова СамГТУ, г. Самара),e-mail: mal38@rambler.ru
7
62
Секция: ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ,
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ - ОДИН ИЗ СТАРЕЙШИХ ВУЗОВ ПОВОЛЖЬЯ
Катасонова Е.А.
(Самарский государственный технический университет, г. Самара),
e-mail: mal38@rambler.ru
Самарский государственный технический университет (СамГТУ) одно из старейших учебных заведений Поволжья со своими традициями и
историей.
Впервые о необходимости создания в Поволжье учебного заведения
технического профиля заговорили в середине 90-х годов XIX века. Тогда министр земледелия Александр Ермолаев обратился к самарскому губернатору
с предложением обсудить вопрос о возможности открытия в городе политехнического института. Но только 3 июля 1914 года законопроект об учреждении в Самаре политехнического института был одобрен Государственной
думой и Госсоветом, а император Николай II утвердил закон. Закон гласил:
«На подлинном Собственную Его ИМПЕРАТОРСКОГО ВЕЛИЧЕСТВА рукою написано: «БЫТЬ ПО СЕМУ» [1,2], (рис.1.)
Рис.1. Закон «Об учреждении в г. Самаре политехнического института»
8
Основание и один из аргументов в пользу принятого решения - удобное географическое положение Самары. Город расположен в центре Поволжья, в узловом пересечении Великой Сибирской магистрали и Ташкентской
железной дороги. К созданию в Самаре первого технического вуза были привлечены лучшие люди не только нашего города, но и России.
Первым ректором был назначен Павел Митрофанов - профессор
Варшавского университета (рис.2.). В 1915 году в здание института пришли
первые студенты [3].
Рис.2. Ректоры СамГТУ
Нельзя не отметить, что с первых дней создания университет славился лучшим профессорско-преподавательским составом (рис.3.) К выдающимся учёным и деятелям науки СамГТУ относится большая группа учёных [4],
(рис.4.).
В 1917 году в институте появились два факультета - химический и
механический. Однако Самарский политехнический институт так и не успел
осуществить первый выпуск студентов: началась революция, затем - гражданская война, период восстановления. В середине 20-х годов новая власть
поняла, что необходим не только рабочий класс, но и инженерные кадры. Для
работы на предприятиях нужны были высококвалифицированные специалисты, поэтому по распоряжению Совнаркома в 1933 году был вновь открыт
9
Средне-Волжский индустриальный институт. Статус государственного университета присвоен в 1992 г. [5,6].
В начале 1994 года был создан Научно-исследовательский институт
проблем конверсии и высоких технологий (НИИ ПКВТ) при Самарском государственном техническом университете.
Рис. 3. Почётные профессора СамГТУ
В настоящее время СамГТУ - это более чем 20-тысячный коллектив
студентов и преподавателей. Сегодня в университете работают более 90 докторов наук, профессоров, около 500 кандидатов наук, доцентов. На 65 кафедрах ведется подготовка бакалавров и магистров по 19 направлениям, 57 специальностям и более чем 90 приоритетным специализациям практически для
всех отраслей промышленности. На всех факультетах и в филиале обучаются
около 18 тысяч студентов по многоуровневой системе высшего технического
образования. Важнейшим базовым принципом университета является единство обучения, научных исследований и инженерных разработок.
10
Рис.4. Выдающиеся учёные и деятели науки СамГТУ
СамГТУ — крупнейший научный технополис Среднего Поволжья. В
его составе — 77 научных подразделений, в том числе два научноисследовательских института: НИИ проблем надежности механических систем и НИИ проблем конверсии и высоких технологий. Существующие в
университете докторантура, аспирантура и магистратура готовят квалифицированные кадры для высшей школы и научных учреждений.
В 2010 г. решением Учёного совета СамГТУ учреждён студенческий
научно - исследовательский центр (СНИЦ). В нём проводится научноисследовательская работа со студентами, начиная с первого курса, а также со
старшеклассниками.
В университете созданы условия для активной жизнедеятельности
студентов, для максимального удовлетворения потребностей студентов в
интеллектуальном, культурном и нравственном развитии.
На базе СамГТУ созданы: молодёжный центр, спортивнооздоровительный лагерь «Политехник», мультимедийная библиотека и многое другое.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Колпаков А.Н. Закон об учреждении в Самаре политехнического института //Инженер.-2004.-№12.-С.3.
11
2. Закон об учреждении в городе Самаре Политехнического института.
Штаты Политехнического института в городе Самаре. Самара,
1915.С.3.
3. Курятников В.Н. Быть по сему. Самара: Самар.гос.техн.ун-т, 2004.
С.7-15
4. О первом Куйбышевском втузе- Средневолжском индустриальном
институте.
5. Колпаков А.Н. С чего начинался Самарский политехникум
//Инженер.-2004.-№11.-16ентября.-С.-3.
6. Первые упоминания о ВУЗе //Молодой инженер.-1980.-5 марта. Об
истории возникновения ВУЗа.
УДК 54-161.6:54-162
ТЕПЛОТЫ ПЕРЕХОДА СТЕКЛО-КРИСТАЛЛ В СИСТЕМЕ
ГАЛЛИЙ – МЫШЬЯК - ТЕЛЛУР
Фунтиков В.А., Игнатова В. Э., Рыбакова Г.А., Панус В.Р.
(Балтийский федеральный университет им И. Канта, Калининград),
e-mail: funtikovva@mail.ru
Халькогенидные стеклообразные полупроводники в современном мире
являются крайне востребованным материалом в инфракрасной технике, электронике и в элементах памяти. В частности, в перезаписываемых лазерных
дисках используются теллуридные стеклообразные пленки и запись информации связана с управляемым переходом стекло-кристалл. В настоящей работе термохимически исследован такой переход для сплавов системы Ga-AsTe. Определены тепловые эффекты реакций взаимодействия кристаллических и стеклообразных (закаленных и отожженных) образцов системы Ga-AsTe с азотной кислотой. Учитывая идентичность конечных продуктов реакции
взаимодействия стеклообразных и кристаллических образцов одного и того
же состава с азотной кислотой, рассчитаны теплоты перехода стекло – кристалл.
Образцы системы Ga-As-Te готовились сплавлением порошкообразных
As и Te класса В–3 и Ga особой чистоты. Образцы синтезировались на кислородно-газовой горелке при температуре 950±50 °С с постоянным перемешиванием в течении 20 минут. Режим охлаждения состоял из двух этапов:
закалки на воздухе до вязко-текучего состояния определяемого визуально, и
закалки в ледяной воде с раскаткой расплава по внутренней поверхности ам12
пулы. Затем образец делили на три части: первая оставлялась без изменений
(закаленное стекло), вторая отжигалась в течении 30 часов при температуре
ниже температуры стеклования на 50 °С (отожженной стекло), третья подвергалась кристаллизации при температуре соответствующей максимуму
температуры кристаллизации, определенному по результатам термического
анализа (кристалл). Полученные образцы исследовались рентгенографическим методом. Образцы закаленного и отожженного стекол всех исследованных составов оказались рентгеноаморфными. Были получены стекла следующих составов: AsTe3 (закал. cтекло), As0,8Ga0,2Te3 (закал. И отожж. стекло),
As0,5Ga0,5Te3 (закал. и отожж. cтекло), As0,2Ga0,8Te3 (закал. и отожж. стекло),
As1,5Ga0,5Te3 (закал. и отожж. стекло), AsGa0,2Te2 (закал. и отожж. стекло),
AsGa0,2Te (закал. и отожж. стекло), а также кристаллические сплавы составов
AsTe3, As0,8Ga0,2Te3, As0,5Ga0,5Te3, As0,2Ga0,8Te3, As1,5Ga0,5Te3, GaTe3. Исследовались также элементные кристаллические мышьяк и теллур. Состав кристаллических фаз и предполагаемый структурно-химический состав стекол
системы Ga-As-Тe соответствует бинарным соединениям As2Te3 и Ga2Te3, а
также элементным As и Te.
Определение тепловых эффектов реакции взаимодействия полученных
образцов с раствором концентрированной азотной кислоты, разбавленной
водой (1:1), осуществлялось с помощью стационарного калориметра при
25°С. Для каждого типа образца проводилось 6-8 параллельных опытов. Все
требования к калориметрической реакции соблюдены. Полнота протекания
процесса контролировалась отсутствием непрореагировавших продуктов реакции и воспроизводимостью калориметрических опытов. Результаты эксперимента представлены на рис. 1-3.
Рис. 1. Концентрационная зависимость теплового эффекта взаимодействия
закаленных стекол системы Ga-As-Тe сечения AsxGa1-хTe3 с азотной кислотой
Рис. 2. Концентрационная зависимость теплового эффекта взаимодействия
отожженных стекол системы Ga-As-Тe сечения AsxGa1-хTe3
с азотной кислотой.
13
Видно, что возрастание доли структурных элементов галлия приводит к увеличению теплоты растворения любого типа сплава сечения As-Ga1-хTe3. При
получении стекол в жестких условиях охлаждения тонких слоев расплавов, у
сплавов в центральной части области составов сечения As-Ga1-хTe3 будет наблюдаться максимум теплоты растворения при условии, что во всех
случаях степень окисления у мышьяка меняется до +5, у теллура до +6 с сохранением степени окисления +3 у галлия.
Рис. 3. Концентрационная зависимость теплового эффекта взаимодействия
кристаллических сплавов системы Ga-As-Тe сечения AsxGa1-хTe3 с азотной
кислотой
В таблице представлены результаты эксперимента для сплавов сечения
As-Ga0,5Te3. Оказалось, что теплота реакции взаимодействия кристаллов и
стекол сечения As-Ga0,5Te3 с азотной кислотой в расчете на моль атомов для
одного состояния материала не зависит от содержания мышьяка и от доли
галлия. Это интересный факт, требующий внимательного изучения, учитывая
то обстоятельство, что из рис. 1-3 видно, что увеличение доли структурных
элементов на основе галлия приводит к возрастанию теплового эффекта.
14
Таблица
Тепловой эффект реакции взаимодействия кристаллических сплавов,
закаленных и отожженных стекол системы Ga-As-Тe
сечения As-Ga0,5Te3 с азотной кислотой
Состав
Q298,
Состав
Q298,
кДж/моль
кДж/моль
атомов
атомов
As0,5Ga0,5Te3
246 ± 2
As1,5Ga0,5Te3
246 ± 2
закал. стекло
закал. стекло
As0,5Ga0,5Te3
230 ± 2
As1,5Ga0,5Te3
226 ± 2
отож. стекло
отож. стекло
As0,5Ga0,5Te3 кристалл
216 ± 2
As1,5Ga0,5Te3 кристалл
217 ± 2
Рис. 4. Концентрационная зависимость теплового эффекта перехода закаленное стекло – кристалл у сплавов системы Ga-As-Тe
сечения As-Ga1-хTe3
Рис. 5. Концентрационная зависимость теплового эффекта перехода закаленное стекло – отожженное стекло у сплавов системы Ga-As-Тe
сечения As-Ga1-хTe3
Рис. 6. Концентрационная зависимость теплового эффекта перехода
отожженное стекло – кристалл у сплавов системы Ga-As-Тe
сечения As-Ga1-хTe3
15
На рис. 4-6 представлены концентрационные зависимости теплот переходов закаленное стекло – кристалл, закаленное стекло - отожженное стекло,
отожженное стекло – кристалл для системы Ga-As-Te. Видно, что для всех
составов наиболее значительны теплоты перехода закаленное стекло – кристалл и указанные теплоты всегда возрастают с увеличением доли галлиевых
структурных элементов. Теплоты перехода отожженное стекло – кристалл
значительно меньше. Очевидно, что в процессе отжига происходят некоторые структурные изменения, увеличивается степень упорядочения структуры
сплава и эти сплавы занимают промежуточное положение между образцами,
полученными в режиме резкой закалки и кристаллами. Это не противоречит
высказанному А. М. Ефимовым и В. Ф. Кокориной в работе [1] утверждению,
что условие синтеза образцов, отжиг, условия хранения оказывают значительное влияние на строение стеклообразных сплавов.
Выводы. Исследование теплот химического растворения и переходов стекло
– кристалл у сплавов системы Ga-As-Te свидетельствует о значительных структурных перестройках при стекловании и кристаллизации, усиливающихся при возрастании содержания галлия в
сплавах, что свидетельствует о перспективности галлийсодержащих стеклующихся халькогенидных сплавов для создания новых
материалов для элементов памяти.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ефимов А. М., Кокорина В. Ф. Стеклообразное состояние. – Л.: Наука.
1971, с. 37.
УДК 54-161.6:54-162
ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПОНЕНТОВ
НА ИНФРАКРАСНЫЕ СПЕКТРЫ СПЛАВОВ
СИСТЕМЫ НАФТАЛИН – СЕРА
Фунтиков В.А., Павлютенко А.И.
(Балтийский федеральный университет им И. Канта, Калининград),
e-mail: funtikovva@mail.ru
Традиционно взаимодействие компонентов в бинарных и многокомпонентных системах исследуется с помощью дифференциально-термического
анализа, благодаря которому устанавливаются температуры фазовых перехо16
дов. Исследуется зависимость указанных физических величин от химического состава сплавов систем, что составляет основу классического физикохимического анализа.
Представляет особый интерес для физикохимического анализа использование других физических величин, в частности, частот валентных и деформационных колебаний химических связей исходных компонентов. В качестве модельной системы выбрана система
«нафталин C10H8 - ромбическая сера S8». Эта система интересна тем, что в
случае отсутствия химического взаимодействия между серой и нафталином
проявляется эвтектический тип межфазного взаимодействия [1], а это в свою
очередь позволяет использовать данную систему в качестве модельной для
исследования процессов стеклования и аморфизации согласно эвтектоидной
модели стеклования [2].
Исследуемые образцы системы C10H8 - S8, содержащие 0, 10, 20, 30, 40,
50, 60, 70, 80, 90, 100 мол. % серы готовились методом горячего прессования
смеси соответствующих порошков при температуре 70 0С под давлением
примерно 600 атм.
Снятие ИК-спектров проводилось на ИК-Фурье спектрометре VERTEX
70 компании Bruker. Спектральный диапазон: 7500 – 370 см-1 со светоделителем KBr, детектором DTGS, окном KBr и источником среднего ИКдиапазона. В качестве прозрачной среды использовался бромид калия, в котором диспергировалось исследуемое вещество, а затем по известной методике изготавливалась с помощью ручного пресса пленка. Искомый спектр
получался путем вычитания спектра чистого бромида калия.
Типичные инфракрасные спектры сплавов системы нафталин – сера, полученных методом горячего прессования, представлены на рис. 1 и 2, а в таблице – характеристики ИК-спектров всех исследованных сплавов. У сплавов,
содержащих серу от 0 до 40 мол. % доминирует ИК-спектр, близкий к ИКспектру нафталина, а у сплавов, содержащих от 50 до 90 % пропадает целый
набор линий (см. таблицу).
В спектре нафталина, полученного в виде таблетки, обнаружено наличие
пика слабой интенсивности около 3020 см-1, что характерно для валентных
колебаний ароматической связи С-Н(ν(CH) (аром.) ); в области около 1600 см-1
проявляются валентные колебания С-С(ν(C-C) (аром.) ) средней интенсивности; а
в области от 750 см-1 до 900 см-1 выявлены деформационные колебания аренов δ(CH)(арены).
17
779.05
1006.49
958.98
1124.32
1271.71
1388.29
1503.90
1592.45
3048.99
0.4
Absorbance Units
0.2
0.3
0.1
0.0
4000
3500
3000
2500
W avenumber cm-1
2000
1500
1000
C:\Documents and Settings\User\Ðàáî÷èé ñòîë\2011 04 29 ÈÊ À. Ïàâëþòåíêî S- Se-íàôòàëèí\Ïàâëþòåíêî - ÈÊ-ñïåêòðû\Ïàâëþòåíêî - ÈÊ-ñïåêòðû\70% íàôò.
29/04/2011
- 30% ñåðû.0
2011 04 29 PAVLYUTENKO C10
Рис. 1. ИК-спектр сплава состава «30 мол % серы — 70 мол % нафталина», полученного методом горячего прессования
842.98
1295.47
1482.63
1806.18
Absorbance Units
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
3637.92
Page 1/1
4000
C:\Doc uments
3500
3000
2500
W avenumber cm-1
2000
1500
1000
and Settings \Us er\Ðàáî÷èé ñòîë\2011 04 29 ÈÊ À. Ïàâëþòåíêî S- Se-íàôòàëèí\Ïàâëþòåíêî - ÈÊ-ñïåêòðû\Ïàâëþòåíêî - ÈÊ-ñïåêòðû\30% íàôò.
29/04/2011
- 70% ñåðû.0
2011 04 29 PAVLYUTENKO C10H8 3
Рис. 2. ИК-спектр сплава состава «70 мол. % серы — 30 мол % нафталина», полученного методом горячего прессования
Page 1/1
В таблице представлены волновые числа валентных и деформационных
колебаниий у сплавов системы «нафталин C10H8 – ромбическая сера S8». Полученные результаты свидетельствуют о том, что физическое взаимодействие
компонентов в исследуемой системе приводит к определенным химическим
изменениям в системе, коррелирующим с диаграммой состояния системы
нафталин - сера. Видно, что валентные и деформационные колебания
нафталина сохраняются до 40 мол. % серы включительно. Последующее
добавление серы привело к исчезновению валентных колебаний нафталина и
к смещению волнового числа деформационных колебаний примерно с 779
см-1 до 844 см-1, что указывает на затухание характеристик ароматичности
нафталиновых колец под влиянием молекул серы. Пик поглощения примерно
при 840 см-1 отвечает колебаниям связей серы после ее термической обработки при температурах от 130 до 180 0С [3]. Приготовление таблеток методом горячего прессования проводилось нами при температуре 70 0С. Повидимому, по этой причине у чистой серы после приготовления таблеток и не
наблюдался пик при 840 см-1, но при возрастании содержания нафталина
благодаря эвтектическому взаимодействию компонентов относительная интенсивность этого пика возрастает, что свидетельствует о полимеризации
серы при более низких температурах в присутствии нафталина.
18
Таблица
Валентные и деформационные колебания у сплавов
системы «нафталин C10H8 – ромбическая сера S8»
Сплав
ν (CH) (аром.)
ν (C-C) (аром.)
δ(CH)(арены)
мол. %
см-1
см-1
см-1
серы S8
0
3048,10
1592,03
779,21
10
3048,48
1592,05
779,42
20
3048,52
1592,17
779,01
30
3048,99
1592,45
779,05
40
3049,19
1592,60
781,93
50
844,50
60
844,73
70
842,98
80
842,90
90
842,85
100
-
Выводы. Исследованы инфракрасные спектры сплавов системы «сера —
нафталин» с содержанием серы 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90,
100 мол. %, полученные методом горячего прессования. Установлено, что инфракрасные спектры сплавов до и после эвтектики
(40 – 50 мол. % серы) имеют принципиально различные характеристики. Показано, что у сплавов с избытком серы отсутствуют
признаки ароматичности нафталиновых колец и благодаря эвтектическому типу взаимодействия серы и нафталина при низких
температурах появляются устойчивые цепи полимерной серы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Hamnett P., Munger with M. Darrin, G. Stegeman. The phase diagram for
the system sulfur-naphthalene and its relation to introfaction // J. Phys. Chem. –
1930. - №34 (3). – С. 593–595.
2. Фунтиков В. А. Влияние химических и фазовых равновесий на средний
порядок и физико-химические свойства халькогенидных стекол / автореферат
дис.: Фунтиков В. А. – СПбГУ., 1999. – 34 с.
19
3. Gomez R. W., m. Perez J. L., Marquina V., Ridaura R., Marquina M. L.
Polymerization of commercial Mexican sulfur // Revista Mexicana de Fisica. –
2006. - № 53 (1). – С. 30–33.
УДК 54-161.6:54-162
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПОНЕНТОВ СПЛАВОВ
СИСТЕМЫ СЕЛЕН - ТЕЛЛУР МЕТОДОМ
РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Фунтиков В.А., Пушкина А.В.
(Балтийский федеральный университет им И. Канта, Калининград),
e-mail: funtikovva@mail.ru
В
физико-химическом
анализе доминирует дифференциальнотермический анализ двух- и трехкомпонентных систем. Представляет интерес
использование новых физических методов для выявления особенностей взаимодействия компонентов в многокомпонентных системах. В качестве такого
метода в настоящей работе выбрана рентгенофлуоресцентная спектроскопия.
Исследовано взаимодействие компонентов в системе «гексагональный селен гексагональный теллур». Сплавы готовились методом горячего прессования
мелкодисперсных порошков селена и теллура при температуре 150 °С, при
которой исходные компоненты находятся в твердом состоянии. Рабочее давление пресса составляет 600 атм. В результате в жестких условиях осуществлялось контактное взаимодействие селена и теллура. Для опыта было подготовлены таблетки сплавов системы гексагональный селен – гексагональный теллур с содержанием теллура 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ат. %. Снятие
рентгенофлуоресцентных спектров осуществлялось на спектрометре ElvaX
Light при напряжении излучателя 45 кВ.
На рис. 1 представлен типичный
рентгенофлуоресцентный спектр для сплава системы гексагональный селен –
гексагональный теллур в соотношении 50:50 (ат. %). Отчетливо видны L и
К-линии селена и теллура. Kα-линии спектров селена и теллур самые значительные по интенсивности, поэтому построены графики концентрационной
зависимости интенсивности Kα-линий селена и теллура (рис. 2-3).
Методом контактного плавления стимулируется неограниченное растворение теллура и селена друг в друге. Высокая температура заменяется высоким давлением. На представленных графиках наблюдается нелинейная концентрационная зависимость интенсивности пика Kα-линии селена и теллура в
сплавах системы «гексагональный селен – гексагональный теллур», что кор20
релирует с нелинейным характером линий ликвидуса и солидуса в системе
гексагональный селен – гексагональный теллур.
Очевидно, что в случае отсутствия взаимодействия и взаимного влияния
разных атомов на характеристики рентгенофлуоресцентных спектров можно
было бы прогнозировать линейную зависимость интенсивности сигнала от
мольной доли соответствующих атомов. В реальности же, для сплавов с содержанием от 0 до 40 ат. % Se обнаружено положительное отклонение интенсивности пика Kα-линии селена, а от 40 до 100 ат. % Se обнаружено отрицательное отклонение этой интенсивности от аддитивной зависимости при отсутствии химического сдвига Kα-линии селена. Для теллура же в сплавах системы с селеном обнаружено отрицательное отклонение от аддитивной зависимости интенсивности пика Kα-линии теллура во всем интервале составов
также при отсутствии химического сдвига этой линии.
Рис. 1. Рентгенофлуоресцентный спектр сплава системы «гексагональный селен–гексагональный теллур» в соотношении 50:50 (ат. %)
Система «гексагональный селен – гексагональный теллур» полностью
изоморфна с неограниченной взаимной растворимостью компонентов, температуры их затвердевания дают плавную кривую между температурами затвердевания кристаллических фаз соответствующих элементов соответственно 221 и 449,5°С. На представленных графиках наблюдается нелинейная концентрационная зависимость интенсивностей пиков Kα-линий в системе «гексагональный селен – гексагональный теллур», что коррелирует с нелинейным
характером линий ликвидуса и солидуса в указанной системе.
21
Рис. 2. График зависимости интенсивности пика Kα-линии селена от содержания селена в сплавах системы «гексагональный селен – гексагональный
теллур», полученных методом горячего прессования
Рис. 3. График зависимости интенсивности пика Kα-линии теллура от
содержания селена в сплавах системы «гексагональный селен – гексагональный теллур», полученных методом горячего прессования
22
Выводы. Установлено, что концентрационные зависимости линий рентгенофлуоресцентных спектров сплавов системы Se-Te, полученных методом
горячего прессования, нелинейны и неодинаковы по характеру для селена и
теллура. Наблюдается, как положительное, так и отрицательное отклонение от
аддитивной зависимости, что свидетельствует о проявлении особого типа взаимодействия между исходными компонентами, несмотря на то, что диаграмма
состояния системы Se-Te свидетельствует об образовании твердых растворов
во всем интервале составов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Кудрявцев А. А. Химия и технология селена и теллура. – М.: Высшая
школа, 1961. – 287 с.
КАЛИБРОВКА УСТАНОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДТА – 1СА
Марков А.С., Марков В.С, Трунин А.С. Студенческий научноисследовательский центр (СНИЦ) им. М. В. Ломоносова (СамГТУ,
г.Самара), e-mail: mal38@rambler.ru; mr.x_95@mail.ru;
Vladimir__markov@mail.ru
Калибровка установки дифференциального термического анализа ДТА1С имеет принципиально-важное значение для получения надежных экспериментальных данных при использовании этой установки в исследованиях [1-3].
В настоящей работе был использован метод калибровки по началу пика
при охлаждении эталонных веществ.
При изучении солей в качестве эталона используются реперные вещества квалификации «х.ч.», «ч.д.а.» и «о.с.ч.» из числа негигроскопичных индивидуальных веществ или смесей солей, имеющие надёжные данные, отражённые в справочной литературе (табл.1).
Фото 1. Студенты 1 - МиАТ Марков А.С., Марков В.С.
23
Фото 2. Старшеклассник лицея «Технический» Шипулин Н.А.
Фото 3. Установка дифференциального
термического анализа ДТА1-СА
Таблица 1
Реперные вещества для калибровки установки ДТА
Название вещеФормула
ТемпераТип перехода
ства
вещества
тура, t0С
кIV-кII
50,85
кIII-кII
84,2
Нитрат аммония
NH4NО3
кII-кI
125,85
кI-ж
169,6
24
Литература
[1]
Нитрат лития
к-ж
кI-к
Нитрит натрия
NaNO2
кI-к
кI-ж
кI-кI
Нитрат натрия
NaNO3
кI-ж
кII-кI
кIII-кII
Нитрат калия
KNO3
кIII-кI
кI-ж
Хлорид свинца
PbCl2
кI-ж
Хлорид лития
LiCl
кI-ж
Хлорид калия
KCl
кI-ж
Хлорид натрия
NaCl
кI-ж
Масса веществ для калибровки составляет 100 мг.
LiNO3
253,0
163,5
164,7
284
276
306,5
128,9
124
112
334,5
495
610
771
801
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[6]
[7]
[7]
На рис. 4-12 представлены термограммы реперных веществ и смесей,
взятых из табл.1.
Рис. 4. Термограмма нитрата аммония - NH4NO3
25
Рис. 5. Термограмма нитрата лития – LiNO3
Рис. 6. Термограмма нитрита натрия – NaNO2
26
Рис. 7. Термограмма нитрата натрия – NaNO3
Рис.8 Термограмма нитрата калия– KNO3
27
Рис.9 Термограмма хлорида свинца – PbCl2
Рис. 10 Термограмма хлорида лития – LiCl
Рис.11 Термограмма хлорида калия – KCl
Рис.12 Термограмма хлорида натрия – NaCl
28
Обрабатывая полученные термограммы по кривым охлаждения,
была построена калибровочная кривая по реперным веществам.
Калибровочная кривая ценна не только для последующего определения
термператур фазовых переходов исследуемых систем, отображая
соответствие экспериментальных данных эталонных веществ, но и для
выявления выпадений из графика с целью их повторного изучения,
результатом чего стало уменьшение погрешности калибровочной кривой.
Калибровочная кривая (рис. 13). построена с помощью программы
Microsoft Excel. Целесообразно при изучении, например, двухкомпонентной системы периодически повторять термограммы отдельных реперных
веществ или индивидуальные вещества изучаемые системой.
Рис. 13.
Калибровочная кривая
эталонных солей: абцисса температура, t °C – экспериментальные данные (первые); ордината температура, t °C – эталона по справочным данным (вторые)
Выводы:
1.
Осуществлена процедура калибровки установки ДТА-1СА по
началу кристаллизации пиков охлаждения, итогом которой явилось построение результирующей калибровочной кривой
2.
На основании приведённых исследований по данным калибровки
температур станет возможным определение энтальпий фазовых переходов индивидуальных веществ и смесей [8].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
29
1.
Термические константы веществ / Справочник в десяти выпусках.
Под научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 3, М.: ВИНИТИ ИВТ
АН СССР 1968, С. 30
2.
Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 42
3.
Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 166
4.
Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 170
5.
Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках.
Под научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 2, М.: ВИНИТИ
ИВТ АН СССР,1981, С. 64
6.
Термические константы веществ. Справочник в десяти выпусках.
Под научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ
ИВТ АН СССР,1981, С. 20
7.
Трунин А.С. Дифференциальный термический анализ / Учебное
пособие /Мешалкин А.В., Трунин А.С. Самара: Самарский гостехуниверситет. Самарская областная государственная академия (Наяновой) 2010. –
32с.
КАЛИБРОВКА УСТАНОВКИ
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО - ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДТА – 24
Катасонова Е.А. Сафарян В., (г. Самара, СамГТУ),
e-mail: e.katasonova@list.ru
Цель калибровки. Получения точных экспериментальных данных и
снижения погрешности результатов при дальнейшем использовании данной
установки в научных исследованиях.
Назначение установок ДТА. Изучения фазовых переходов индивидуальных веществ и многокомпонентных систем, исследования сплавов металлов, солей, оксидов и их смесей, полимеров, жидких кристаллов, топлив, лекарственных препаратов и т. д. Прибор широко применяется в научных и
30
производственных лабораториях, занимающихся исследованиями неорганических и органических веществ, полимеров, минералов, строительных материалов, керамик и композитов. [1-6]
Способ калибрования. Существует несколько принципиально различных способов калибровки установок ДТА и мнения специалистов по данной
области в этом вопросе различны. Нами после предварительного выявления
плюсов и минусов различных принципов калибрования был выбран по температуре начала пика при охлаждении [3 - 5].
Калибровочные вещества. Для калибровки нами были выбраны индивидуальные вещества с известными температурами и характеристиками фазовых переходов. Для калибровки выбираются вещества с известными температурами и характеристиками фазовых переходов, как правило, высокой
частоты. В табл. 1 приведён ряд солей и их, которые были использованы при
калибровке установки ДТА-2Б. Квалификация всех используемых в ходе работы солей была не ниже “х.ч”, “ч.д.а.” и “о.с.ч.”. Масса - 0,1 грамма позволяет использовать составы не только однокомпонентные, но и с большим
числом.
Таблица 1
Калибровочные вещества, используемые при калибровки установки ДТА-24
Название
вещества
Формула
вещества
Тип перехода
Температура,
t 0С
Литература
Нитрат аммония
NH4NО3
кIV-кII
кIII-кII
кII-кI
кI-ж
50,85+0,50
84,2+0,3
125,85+0,10
169,6+0,1
[7]
Нитрат лития
LiNO3
К-ж
253,0+0,5
[8]
Нитрит
натрия
NaNO2
кI-к
кI-к
кI-ж
163,5+1,0
164,7+1,0
284+2
[9]
Нитрат
натрия
NaNO3
кI-кI
кI-ж
276+1
306,5+0,5
[10]
31
Нитрат калия
KNO3
кII-кI
кIII-кII
кIII-кI
кI-ж
128,9+0,5
124+2
112
334,5+0,2
[11]
Экспериментальная часть. По результатам исследования калибровочных веществ в установке ДТА-2Б нами были получены термограммы фазовых переходов – температур превращений и плавлений. В дальнейшем
нами они были откорректированы при помощи специального программного
обеспечения в соответствии с эталонными значениями (рис. 1-7) Из термограмм эталонных веществ, приведённых ниже, видно, что авторы используют
метод калибровки по максимуму пиков.
Рис. 1. Термограмма нитрата аммония - NH4NO3
Рис. 2. Термограмма нитрата лития – LiNO3
32
Рис. 4. Термограмма нитрита натрия – NaNO2
Рис. 5. Термограмма нитрата натрия – NaNO3
Рис. 6. Термограмма нитрата калия - KNO3
33
На рис. 7. представлена калибровочная кривая эталонных солей по
началам пиков при охлаждении, подготовленная с использованием
программы MS Exsel.
В настоящее время данные проведенной калибровки активно используются для проверки наличия двойных соединений в элементах огранения
изучаемого комплекса из 16 солей: Li, Na, K \\ F, Cl, Br, NO2, NO3 SO4. Это
чрезвычайно важно для изучения топологии многокомпонентных систем, так
как в обзоре литературы встречается много соединений, неподтвержденных
рентгено – фазовым анализом.
Выводы:
1. Процесс калибрования установки ДТА-24 осуществлен по температурам эталонных веществ и успешно завершён, в связи с чем точность показаний прибора заметно возросла.
2. Установка ДТА-24 готова и пригодна для дальнейших исследований,
требующих точных данных с минимальной погрешностью.
Рис. 7. Калибровочная кривая эталонных солей
34
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Курнаков Н.С. Избранные труды в 3 т. М.: АН СССР, 1960. Т.1. 596 с.
Берг Л.Г. Введение в термографию. М.: Наука, 1969. 395 с.
Уэндландт У. Термические методы анализа. М.: Мир, 1978. 526 с.
Егунов В.П. Введение в термический анализ. Самара, 1996. 270 с.
Трунин А.С. Комплексная методология исследования многокомпонентных систем. Самара: Самар. Гос.техн.ун-т, 1997. 308с.
6. Трунин А.С. Дифференциальный термический анализ / Учебное пособие
/Мешалкин А.В., Трунин А.С. Самара: Самарский гостехуниверситет.
Самарская областная государственная академия (Наяновой) 2012. – 32с.
7. Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под
научным руководством акад. Глушко В.П., М.: ВИНИТИ ИВТ АН
СССР,1981, С. 30
8. Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под
научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ
ИВТ АН СССР,1981, С. 42
9. Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под
научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ
ИВТ АН СССР,1981, С. 166
10. Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под
научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ
ИВТ АН СССР,1981, С. 170
11. Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под
научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 2, М.: ВИНИТИ
ИВТ АН СССР,1981, С. 64
1.
2.
3.
4.
5.
УДК 541.135
ПОЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ ИЗ НЕФТЯНЫХ АСФАЛЬТОВ
И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В РАЗЛИЧНЫХ
ОТРАСЛЯХ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Навотный О.И., Решетов В.А., Ромаденкина С.Б.
(СГУ им. Н.Г. Чернышевского, Саратов),
e-mail: romadenkina@yandex.ru
Нефтяные асфальты, получаемые на нефтеперерабатывающих заводах при перегонке мазута, являются отходами производства, не находящими
в настоящее время широкого применения, и, соответственно, являются за35
грязнителями окружающей среды. В данной работе показана возможность
применения нефтяных асфальтов, в частности, асфальта деасфальтизации
гудрона пропаном в смеси с ароматическим экстрактом селективной очистки
нефтяных дистиллятов в соотношении 4:1 (15-20 % масс.экстракта) в качестве альтернативы дорогостоящему битуму при использовании его в процессе приготовления мастик на основе асфальтосмолистых олигомеров. Технические параметры используемой в испытаниях смеси асфальта с экстрактом
приведены в табл.1.
Таблица 1.
Технические параметры используемой в испытаниях смеси
асфальта с экстрактом
Наименование показателя
1. Плотность, г/см3
2. Температура размягчения по КиШ, оС
3. Вязкость при 100 оС, сСт
4. Температура вспышки, оС, не менее
5. Условная вязкость по ВУМ при 80 оС, сек
Значение
1,006-1,009
30-31,5
12,56
230
52,4
Асфальт деасфальтизации гудрона пропаном в смеси с ароматическим экстрактом селективной очистки нефтяных дистиллятов в соотношении
4:1 (15-20 %масс.) можно использовать для изготовления битумов. Так, при
окислении в окислительной колонке асфальта в течение 6 часов при температуре 230-235 оС, с расходом воздуха примерно 4 л/(мин*кг) можно получить
битум дорожный вязкий марки БНД 130/200, соответствующий требованиям
ГОСТ 22245-90 по всем показателям. Этапы превращения смеси асфальта с
экстрактом в битум показаны в таблице 2.
Таблица 2.
Этапы превращения смеси асфальта с экстрактом в битум
Название показателя
Глубина
проникания
иглы
(пенетрация),
0,1мм, при 25оС
Температура размягчения по кольцу и шару, оС
Время окисления, час
1
1,5
5
2,5
310 300 290 270
3,5
246
4,5
201
5,5
162
6,0
145
35,0
38,5
39,5
41,5
42,0
35,5
36
36,0
37,5
Смесь асфальта с экстрактом также можно использовать для приготовления мастик асмольного типа.
Асмолы – это асфальтосмолистые олигомеры, получаемые при реакции поликонденсации тяжелых нефтяных фракций (битумов, гудронов, асфальтов) с диеновыми углеводородами. Олигомеры в отличие от полимеров
имеют значительно меньшее число повторяющихся звеньев в молекуле и
свойства их сильно зависят от изменения их количества и природы концевых
групп. В процессе сополимеризации происходит нарастание олигомерных
цепочек и присоединение новых концевых групп, что приводит к значительному улучшению свойств модифицированного таким образом продукта [1].
Асфальтосмолистые олигомеры можно использовать в качестве изоляционных мастик в системе магистральных газопроводов. Система магистральных газопроводов, построенная, в основном, из стальных труб, занимает важное место в экономике нашей страны. Например, протяженность магистральных газопроводов, обслуживаемых только ОАО «Газпром», составляет
свыше 150 тысяч километров [2].
Изоляционные мастики, полученные из нефтяных асфальтов, имеют
превосходящие по сравнению с битумами и с традиционными полимернобитумными мастиками основные характеристики, и главной из них является
величина адгезии к стальной трубе. Это связано с тем, что в случае битума и
битумных мастик адгезия осуществляется преимущественно за счет сил физической природы, в то время как у асфальтосмолистых олигомеров преобладают силы химической природы, которые образуются между функциональными группами изоляционного материала и ионами металла. Функциональные группы способны образовывать химические связи и с окислами железа,
растворяя в себе продукты коррозии, что облегчает подготовку поверхности
при переизоляции участков магистрали в трассовых условиях. Кроме того, в
отличие от битумов и битумных мастик, асфальтосмолистые олигомеры обладают высокой теплопроводностью, что позволяет формировать изоляционное покрытие на трубе достаточно быстро [1].
Мастики из нефтяных асфальтов, в частности из смеси асфальта с
ароматическим экстрактом селективной очистки нефтяных дистиллятов,
можно использовать для производства полимерно-битумных вяжущих при
приготовлении асфальтобетонных смесей для верхних слоев дорожных покрытий в системе дорожного строительства.
В настоящее время в Российской Федерации протяжённость дорог с
асфальтобетонным покрытием, по данным Росавтодора, составляет около 1
млн км. В последние годы скорость, интенсивность и грузонапряжённость
движения автомобилей значительно увеличились, в частности, на основных
магистралях страны – скорость на 15-20 %; интенсивность движения – на
37
26,2 %; грузонапряжённость (объём перевозок) – более чем на 100 %. Такое
положение интенсифицирует процесс разрушения асфальтобетонных покрытий, срок службы которых в среднем в настоящее время составляет 6 лет [3].
Огромные затраты на ремонт дорожных покрытий в последние годы
требуют значительного повышения сроков их службы, и решением этой проблемы может служить замена традиционного битума на полимернобитумные вяжущие (ПБВ), приготовленные, в частности, на основе асмольных мастик, получаемых из нефтяных асфальтов [4]. Приготовленную из асфальта мастику смешивали с битумом дорожным марки БНД 60/90 или со
смесью битума и асфальта в разных соотношениях для получения ПБВ.
Опытным путём выявлено, что наилучшими свойствами обладают композиции, содержащие 8-10 % мастики и соответствующие ПБВ-40 по
ГОСТ 52056 [5]. Физико-механические свойства полученных продуктов приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Физико-механические свойства полученных продуктов
Показатели
Внешний вид
Тр по КиШ, оС
Тхр по Фраасу, оС, не выше
Глубина проникания иглы (пенетрация), 0,1 мм, при 25оС
Температура вспышки, оС, не менее
Растяжимость, см
Эластичность, %
Изменение Тр после прогрева, оС
Сцепление с мрамором или песком
Однородность
65
-10
ПБВ
2
3
4
5
Соответствует
58,5 58,7 56
58
-10
-15
-15
-12
47,5
46,3
230
16,5
230
29,5
1
57,7
53
51,3
6
60
-12
47,7
230 230 230 230
21,5 23,5 21,8 33
Нор Нор Нор
80
80
ма
ма
ма
В пределах нормы или не изменяется
Соответствует образцу №1
Однородно
Таким образом, полученные мастики на основе нефтяных асфальтов
можно использовать в дорожном строительстве, в системе магистральных
трубопроводов, в других отраслях производства. Продукты, полученные из
отходов нефтепереработки, не уступают по своим свойствам аналогичным,
приготовленным, например, из традиционных битумов, но являются более
38
экономичными, а также решают экологические проблемы, связанные с хранением и утилизацией отходов нефтехимического производства.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
1. Черкасов Н.М., Гладких И.Ф., Гумеров К.М., Субаев И.У. // Асмол и новые
изоляционные материалы для подземных трубопроводов. - М.: Недра, 2005.
с.155
2. Кравцов В.В., Черкасов Н.М., Гладких И.Ф., Шингаркина О.В. // Неметаллические материалы и покрытия в противокоррозионной технике. - СанктПетербург, Недра, 2008. с.5-6
3. Скворцов О.В. // Автомобильные дороги, № 7, 2001.
4. Средство от колеи // Дорожная держава. 2010. Специальный выпуск. С.4248.
5. ГОСТ Р 52056-2003. Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе
блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол
УДК 536.5.08.ББК 31.32
ГИДРОФОБНЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ НА ОСНОВЕ
КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ
Родина А.А, Хуршудян Г.Н, Решетов В.А. (Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, г. Саратов), email: rodina.ania2014@yandex.ru
В различных регионах Российской Федерации и в странах СНГ используются гидрофобные полимеризующиеся и неполимеризующиеся заполнители для восстановления и герметизации заводненных телефонных кабелей
типа ТПП и соединительных муфт. Результатом применения технологии и
составов является вытеснение воды (солевого раствора) из внутренней полости кабелей и муфт, полное восстановление их диэлектрических характеристик до установленных норм, прекращение доступа воды в сердечник при
повторной разгерметизации. Компоненты гидрофобных заполнителей (ГФЗ)
совместимы с комплектующими материалами кабелей и муфт, являются негорючими и нетоксичными. Способ изготовления гидрофобных композиций
чрезвычайно прост и включает всего одну технологическую операцию –
набухание эластомера в маслянистой матрице.
39
Ленинградский отраслевой НИИ связи разработал жидкий гидрофобный
заполнитель, состоящий из двух компонентов – маслонаполненного олигомера с концевыми изоционатными группами (раствор каучука ФП-65-2 в индустриальном масле И-5А (И-Л-С-5) или И-8А (И-Л-С-8) и отвердителя триэтаноламина. Эта композиция прошла испытания и освоена промышленностью[1]. Масла И-5А и И-8А – дистилятные, из малосернистых нефтей кислотно-щелочной очистки и из сернистых нефтей селективной очистки, применяют в различных отраслях промышленности для смазывания наиболее
широко распространенных высокоскоростных узлов и механизмов, а также
для изготовления паст, мастик, оконной замозки и др.[2]. Этот состав модифицирован отвердителем на основе натуральных оксидированных масел[3].
Известен новый низкотемпературный гидрофобный заполнитель, обеспечивающий восстановление линий в интервале температур от -10 °С до
+50°С с уменьшенной вязкостью, повышающий возможность прокачки отрезков кабеля на большую длину при сокращении времени технологического
процесса. Новому гидрофобному заполнителю присвоена марка ГФЗ-К-НТ. В
качестве базового компонента применена композиция из трансформаторного
масла селективной очистки и синтетического изопренового каучука. Роль
отвердителя выполняет водостойкий клей, изготовленный по специальной
рецептуре на основе натурального каучука, обеспечивающий загустение состава, постепенное склеивание с элементами конструкций кабеля и «залечивание» отверстий в изоляции жил и оболочки[4].
В качестве эластомерной матрицы следует использовать синтетический
каучук изопреновый марки СКИ-3С или СКИ – 3 (предпочтительней СКИ3С светостойкий термостабилизированный).
В качестве альтернативной замены можно применять родственные
группы слабополярных каучуков, например: полиизобутиленовый, натуральный и другие эластомеры, растворимые в трансформаторном масле.
Теоретически для отверждения указанных видов каучуков следует применять либо вулканизирующие агенты (по типу самовулканизирующихся
клеев), либо сшивать эластомеры по двойной связи с помощью би- или триили полифункциональных добавок. Например: полиизоцианатов, биуретов.
Был проведен экспериментальный поиск модифицирующих добавок
(адгезивов, депрессаторов, антипиренов, экстендеров диэлектрических
свойств, гидрофобизаторов), которые в будущем могут быть использованы в
производстве высококачественного ГФЗ, предназначенного не только для
восстановления кабелей, но и заполнение кабелей до их эксплуатации.
Наибольшего внимания заслуживают следующие функциональные электроизоляционные жидкости: И-5А, И-8А.
40
Отдельную группу электроизоляционных жидкостей представляют
кремнийорганические соединения ПМС-100, ПЭС-5, СКТН –1, АДЭ-3, совместимых друг с другом. Однако эти жидкости имеют условную вязкость
гораздо более высокую по сравнению с ТМСО. Поэтому кремнийорганический каучук СКТН –1 может быть применён в качестве эластомерной матрицы только в сочетании с менее вязкими кремнийорганическими жидкостями
типа ПМС-5 – ПМС-50. Система СКТН –1 + ПМС –5-50 + АГМ –3-9 или
АДЭ-3 (отвердители), несмотря на высокую стоимость, может быть рекомендована в качестве ГФЗ (таблица 1).
Главным достоинством этой системы является абсолютная совместимость её с комплектующими материалами кабелей и муфт. Альтернативным
составом, на основании проведённых исследований, является: полиметилсилоксановые жидкости ПМС 5-50 + Кремнийорганический жидкий каучук
СКТН –1 + продукты АГМ-3 или АГМ-9. Условная вязкость по ВЗ-4 (сек)
разработанных кремнийорганических составов составляет 20-21 сек, время
гелеобразования - 2-3 суток. Интервал температур эксплуатации: нижний
предел -60°С, верхний +80°С.
Таблица 1
Сведения по совместимости различных жидкостей друг с другом
№
п/п
1
Система
ПМС-100 +СКТН-1
Состав,
масс.ч
1:1
2
ПМС-100 + И-5-А
1:1
3
ПМС-100 + И-5-А +
СКТН-1
ПМС-100 + СКТН-1+
И-5-А
1:1:0.2
5
ПМС-100 + СКТН-1 +
И-5-А + АДЭ-3
1:0.2:2
6
ПЭС-5 + И-8А
1:1
4
1:0.2:2
Результат
Полная совместимость
Полная совместимость
Совместимость
хорошая
Совместимость
Полная совместимость
41
Примечание
Сначала каучук совмещается с ПМС 100, а затем
И-5А
Происходит
гелирование
жидкости
Себестоимость составов с участием кремнийорганической жидкости
существенно снижается за счет большого количества минерального масла.
Таким образом, авторами разработан состав композиций на основе
кремнийорганической жидкости ПМС-100, каучука СКТН-1, минерального
масла И-5А (И-Л-С-5) с отвердителем АДЭ-3 или АГМ-9, который может
использоваться в практике восстановления и герметизации кабелей связи с
полиэтиленовой изоляцией жил.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Парфёнов Ю.А. Технология восстановления повреждённых кабелей
связи с пластмассовой оболочкой / Ю. А. Парфенов, Л. И. Кайзер, В. А. Решетов В. Б. Шалыгин// Электросвязь. 1993. №12. С.51-52.
2. Решетов В.А. Методология получения композиционных материалов на
основе многокомпонентного природного и техногенного сырья: Дис. … д-ра
тех. наук./В.А. Решетов. Саратов: СГУ, 2004. 472 с.
3. Бадыштова К. М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справ. изд./К. М. Бадыштова, Я. А. Берштандт и др.; Под ред. В. И. Школьникова. М.:Химия,1989, 432с.
4. Парфенов Ю.А. Новая технология восстановления повреждённых (замокших) кабельных линий ГТС /Ю.А. Парфёнов, В.Н. Вознюк// Электросвязь. 2004. № 11. С. 10-12.
УДК 536.5.08.ББК 31.32
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, ПОРИСТОСТИ,
АДСОРБЦИОННОЙ ЁМКОСТИ АМОРФНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАТИОНОВ
ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Сапишева А.А., Никитина Н.В., Решетов В.А., Ромадёнкина С.Б.,
Скиданов Е.В. (Саратовский государственный университет имени
Н.Г. Чернышевского, г.Саратов), e-mail: aniy.sapisheva@yandex.ru
Качество воды имеет большое значение для функционирования природной среды и, в частности, для здоровья человека. Поэтому большое внимание исследователей уделяется повышению эффективности методов очистки
воды. Самым эффективным методом очистки воды является адсорбция[1].
Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95% и зависит от химической природы адсорбента и величины адсорбционной емкости. В последние годы большой интерес вызывает использование в процессах очистки
42
воды сорбентов природного происхождения. Наиболее распространенным
природным глинистым сорбентом на настоящий момент является бентонит,
исследованию которого посвящены работы многих авторов [2,3]. Известны
синтетические эффективные сорбенты и ионообменные вещества на основе
полимеров и олигомеров с отвердителем например: ПАН (полиакрилонитрил,
полиамид и окисленные их производные) [4].
Целью работы является синтез и определение физико-химических
свойств новых синтетических сорбентов на основе аморфных наночастиц,
полученных из водных растворов солей и натриевой щелочи.
Методика
В воде растворяют соли щелочноземельных элементов. Раствор анионной части содержит гидроксид натрия. Далее проводим смешивание растворов, отмывание осадка дистиллированной водой до рН=8, сушим в сушильном шкафу до постоянного веса. Для получения гранул используется глицерин и вода, после полученные гранулы обжигаем в муфельной печи.
Обсуждение экспериментальных результатов
Мы определили следующие важнейшие параметры такие как удельная
поверхность, зависимость совокупного объема пор от их диаметра, адсорбционную емкость.
Измерения для определения удельной поверхности и пористости проводились на приборе NOVA 2200. Принцип измерения основан на использовании ВЕТ-метода (Brunauer-Emmett-Teller method), который широко используется для определения площади поверхности. В качестве газа-адсорбента
выступал N2 (азот). После очистки в ячейку с образцом добавляется небольшое количество газа - адсорбата, молекулы которого конденсируются на поверхности образца, образуя монослой. По изменению давления адсорбата
можно судить о количестве сорбированного газа, следовательно, и об удельной поверхности образца.
Общая изотерма адсорбции метода ВЕТ показывает что результирующая удельная поверхность составляет 237м2/г (рис. 1). Это очень высокое
значение удельной поверхности, для сорбентов.
43
Рис. 1 - Метод ВЕТ
Рис. 2-Дифференциальные и интегральные кривые распределения
размера радиуса пор. Метод BJH
При дальнейшем добавлении газа поверхность продолжает покрываться
молекулами адсорбата, т.о. происходит постепенное заполнение пор. Расчет
распределения пор по размерам проводится методам: BJH. (Barrett- Joyner44
Halenda), использующим зависимость между размерами мезопор и равновесным давлением газа над ними.Как видно из графика, размер пор от 20 до 80
нм, при этом удельная поверхность 132м 2/г в этом интервале(Рис.2). По размеру пор можно сказать, что это область нанохимии.
Была исследована адсорбционная эффективность полученных отожженных образцов на следующих водных растворах индикаторов: хлорид железа
(III), сульфаты никеля(II) и кобальта(II), перманганат и бихромат калия.
Таблица 1
Определение адсорбционной эффективности исследуемых
аморфных образцов
№
Индикатор
Цвет индикатора
Число пропусканий
через колонку до бесцветного раствора
Хлорид железа (III)
желтый
4
Сульфат кобальта(II)
розовый
2
Сульфат никеля(II)
светло-зеленый
2
Перманганат калия
розовый
2
Бихромат калия
оранжевый
2
Новый аморфный сорбент проявляет хорошие сорбционные свойства
ко всем исследованным индикаторам (катионам, анионам)
1
2
3
4
5
Выводы:
Разработан новый нанохимический синтез эффективного аморфного
сорбента на основе водных растворов солей и натриевой щелочи. Определенны его важнейшие физико - химические параметры по результатам которых
можно сказать, что он обладает сорбционными свойствами.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кранаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск: Наука,1999.с.470.
2. Кирсанов Н.В. Генетические типы и закономерности распространения месторождения бентонитов в СССР / Н.В. Кирсанов, М.А Ратеев, А.А. Сабитов и др. – Недра, 1981. 214с.
3. Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов
/Под ред. Г.Брауна, - М.: МИР, 1965. 307с.
45
4. Тюрин И.А. Разработка технологии нанополимерных композитов
«ПОЛИКОН К» многофункционального назначения./И.А. Тюрин//
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата
технических наук, 2013. с 52.
УДК 544.77
ФОРМИРОВАНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ НАНОРАЗМЕРНЫХ
ЧАСТИЦ МЕДИ И СЕРЕБРА В МАТРИЦЕ ПЕРФТОРИРОВАННЫХ
СУЛЬФОКАТИОНИТОВЫХ МЕМБРАН
Беспалов А.В., Усова А.Ю. (КубГУ, Краснодар),
e-mail: lab_413c_kubsu@mail.ru
Как показывают многочисленные исследования последних лет, наноразмерные частицы металлов обладают рядом уникальных свойств, а материалы на их основе могут находить применение в различных областях науки
и техники. Главной проблемой, возникающей при химическом синтезе металлических наночастиц, является их низкая устойчивость к процессам агрегации и окисления. Одним из способов предотвращения агрегации наноразмерных частиц является синтез в пористых полимерных матрицах. Перспективными полимерами, используемыми для этой цели, являются ионообменные материалы, в частности перфторированные сульфокатионитовые мембраны типа Nafion и МФ-4СК [1,2]. Использование ионообменных материалов в качестве пористой полимерной матрицы предотвращает агрегацию наночастиц, однако практически не препятствует их окислению кислородом,
растворенным в воде [3,4]. Поэтому, помимо задач получения композитных
металлосодержащих ионообменников, важным аспектом является исследование устойчивости металлических наночастиц к процессам окисления в
ионообменных матрицах.
Целью данной работы являлось получение наноразмерных частиц меди
и серебра в матрице перфторсульфоновых мембран МФ-4СК, а также исследование процессов их окисления. Для получения наночастиц меди и серебра
в образцы мембран толщиной ~300 мкм предварительно вводили определенное количество ионов Ag+ и Cu2+ по ионообменному механизму, после чего
осуществляли их восстановление при помощи водного раствора боргидрида
натрия. Полученные образцы мембран помещали в дистиллированную воду
и исследовали при помощи оптической спектроскопии поглощения.
46
Эволюция спектра поглощения образца мембраны МФ-4СК с наночастицами меди, помещенного в дистиллированную воду, представлена на рисунке. Как можно заметить, в спектре поглощения, зарегистрированном сразу после восстановления (кривая 1), присутствует хорошо заметное плечо в
области 560-580 нм, характерное для наночастиц металлической меди [5].
В процессе окисления частиц меди наблюдается общее снижение
интенсивности поглощения образца, так в течение первых десяти минут
(кривые 1 - 4) интенсивность поглощения в области плеча при 560-580 нм
падает приблизительно на 0,2 отн. ед. При этом наблюдается смещение плеча
в длинноволновую область, которое, по всей видимости, обусловлено тем
фактом, что частицы меньших размеров из-за большей удельной поверхности окисляются быстрее, чем более крупные образования, что приводит к
ускоренному снижению интенсивности в коротковолновой области. В спектре, зарегистрированном спустя 20 минут после восстановления (кривая 6),
данное плечо уже не фиксируется, что позволяет сделать вывод о практически полном окислении частиц металлической меди.
В результате последующих окислительных процессов (кривые 7-9) наблюдается медленное
снижение интенсивности поглощения. Данный факт можно связать с постепенным окислением частиц Cu2O до CuO.
Рисунок - Эволюция во времени спектра поглощения образца мембраны
МФ-4СК с наночастицами меди, помещенного в дистиллированную воду: 1 - сразу после синтеза, 2 - 2 минуты, 3 - 5 минут, 4 - 10 минут, 5 - 15
минут, 6 - 20 минут, 7 - 30 минут, 8 - 1 час, 9 - 2 часа
В результате проведенных исследований установлено, что наноразмерные частицы меди, полученные в матрице мембраны МФ-4СК при помощи
химического восстановления, отличаются низкой устойчивостью к окислению, а время их существования в дистиллированной воде не превышает 1047
20 минут. Наночастицы серебра также подвержены процессам окисления,
однако этот процесс протекает существенно медленнее, чем у частиц меди.
Полученные спектральные данные позволяют сделать вывод о том, что металлические частицы меньших размеров подвергаются окислению в первую
очередь, в то время как крупные частицы отличаются большей устойчивостью. Однако в случае исследуемых материалов данный эффект выражен
относительно слабо, поскольку металлические частицы, формирующиеся в
матрице используемых мембран обладают довольно узким распределением
по размеру.
Б И Б Л И О Г Р АФ И Ч Е С К И Й С П И С О К
1. Ярославцев А.Б., Никоненко В.В. Ионообменные мембранные материалы: свойства, модификация и практическое применение // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. С. 44.
2. Иванчев С.С. Фторированные протонопроводящие мембраны типа
Нафион - прошлое и настоящее // ЖПХ. 2008. Т. 81. С. 529.
3. Золотухина Е.В., Полянский Л.Н., Пешков С.В., Кравченко Т.А., Крысанов В.А. Устойчивость ультрадисперсной меди в сульфокатионообменной
матрице // ЖФХ. 2008. Т. 82. С.525.
4. Конев Д.В., Кравченко Т.А., Калиничев А.И., Соцкая Н.В., Полянский
Л.Н. Кинетика восстановления молекулярного кислорода из воды ультрадисперсной медью в ионообменной матрице// ЖФХ. 2006. Т. 80. С. 1486.
5. Ершов Б.Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные,
оптические и каталитические свойства // Рос. хим. журн. 2001. Т. 45. С. 20.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПОЛОГИИ СИСТЕМЫ KNO3 - K2SO4
МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Попов А.С., Трунин А.С.
СНИЦ им. М.В.Ломоносова, СамГТУ, г.Самара,
popoff-freeman@yandex.ru, mal38@rambler.ru
В справочниках по расплавам солей часто встречаются данные по
фазовым равновесиям двухкомпонентных солевых систем сильно
различающиеся для одной и той же системы у разных исследователей. Как
правило, это результаты, полученные в разные годы разными методами с
использованием веществ различной чистоты. Это приводит к тому, что
использование таких данных затруднено, так как неизвестно, какие из них
наиболее достоверны.
48
Поэтому необходимо осуществлять проверку практически каждой
системы, в связи с тем, что от достоверности данных по двухкомпонентным
системам зависят результаты моделирования систем высшей мерности.
Двойная система KNO3 — K2SO4 является частью комплекса Li, K, Na //
Br, Cl, F, NO2, NO3, SO4 и участвует в процессе дифференциации и
моделирования фазовых комплексов систем с числом компонентов от трёх и
выше. Имеющиеся в литературе данные приведены в табл. 1
.
Таблица 1.
Обзор литературы по фазовым равновесиям в системе KNO3 — K2SO4 ,
п.п
Характер
СодерТемператЛитература
.
взаимодействия
жание
ура, 0С
компонентов
K2SO4,
мол. %
1
Эвтектика
2,36
300
[4]
2
Эвтектика
2,96
332
[5]
3
Эвтектика
1,6
337,6
[6]
4
Эвтектика
1,2
334
[7]
5
Эвтектика
2,5
333
[8]
Таблица 2.
Экспериментальные данные по системе KNO3 — K2SO4, полученные
методом ДТА
% K2SO4
t, 0C
1
334,5
331
2
334
330
3
331
3,5
333,5
331
4
360
332
5
429
330
9
502
330
12
535
332
49
Известно, что доказательство наличия, а тем более состава соединений
инконгурэнтного плавления методом рентгенофазового анализа является
сложной процедурой [9]. Поэтому для изучения топологии системы из
хлорида и нитрата лития был использован дифференциальный термический
анализ в его современной интерпретации, в котором использованы
достижения микроэлектроники и информационных технологий [9].
Применение ДТА позволяет фиксировать все фазовые переходы, в том числе
эвтектические. Известно, что солидусные эвтектические превращения на
диаграмме плавкости наблюдаются, при наличии скрытого под ликвидусом
соединения, лишь до его максимума, соответствующего составу соединения.
В исследовании это положение было использовано для анализа построенной
фазовой диаграммы, представленной на рис. 1
Рис. 1. Фазовая диаграмма системы KNO3 — K2SO4 , (мол.%).
Фазовая диаграмма, представленная на рисунке, имеет две
характерные кривые: ликвидус кристаллизации сульфата калия, а также
линия эвтектических превращений. В солидусе классическая эвтектика при
331±1 0C (рис. 2) наблюдается на всём протяжении диаграммы, что
50
свидетельствует
компонентами.
об
отсутствии
образования
соединений
между
Рис. 2. Термограмма охлаждения эвтектического
состава KNO3 — K2SO4
Выводы:
1. Применение современной аппаратуры ДТА [9] позволяет фиксировать все
фазовые переходы, происходящие в системе.
2. Анализ построенной фазовой диаграммы, позволяет сделать вывод об
отсутствии соединений.
3 Установлен состав эвтектики при 3 мол. % содержания сульфата калия и
331 0С.
Литература
8.
9.
10.
Афанасьева О.С. Расчёт состава и температур эвтектик
двухкомпонентных систем по известным температурам плавления
исходных веществ / О.С. Афанасьева, Г.Ф. Егорова, О.Е. Моргунова
// Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер.: Физ.-мат. науки, 2009. № 1(18).
С. 228 -238.
Афанасьева О.С. Расчет состава и температур эвтектик трех- и
четырехкомпонентных систем по известным характеристикам
двухкомпонентных систем / О.С. Афанасьева, Г.Ф. Егорова //
Вестник Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2011. № 4 (25).
С. 134 – 145.
Афанасьева О.С. Методика расчёта тройных эвтектик по данным об
элементах огранения систем низшей мерности / О.С. Афанасьева,
51
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Г.Ф. Егорова, О.Е. Моргунова, А.С. Трунин // Вестник Сам. гос.
техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2007. № 1. С. 182 – 183.
Guthrie F. // Phylos. Mag. And J. of Science // вып. 17., 1884. 462 c.
Amadori M. // Atti della Reale Accad. Dei Lincei // вып. 22, 1913. II
том, 332 с.
Perman E. Ph., Howells W. J. // J. Chem. Soc. // вып. 123, 1923. 2128
с.
Кузьмина Е. И., Тр. Инст. Прикл. Химии, вып. 23, 63 (1935).
Бергман А. Г., Ваксберг Н. М., Изв. АН СССР, сер. Хим., 1, 71
(1937).
Трунин А.С. Дифференциальный термический анализ / А.В.
Мешалкин, А.С. Трунин / Учебное пособие Самара: Самар. гос.
техн. ун-т. Самарская областная государственная академия
(Наяновой) 2010. – 32 с.
Трунов В.К. Рентгенофазовый анализ. / В.К. Трунов, Л.М. Ковба.
М.: МГУ, 1976. 232 с.
ДОВЕРИТЕЛЬНОЕ ОЦЕНИВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА KNO3 ПО ТмА
Дорошко Г.П., Трунин А.С., Косинский П.В.
СГАСУ, г.Самара; СНИЦ им. М. В. Ломоносова СамГТУ, г.Самара;
e-mail:gen_dor@mail.ru, mal38@rambler.ru, kpvsstu@gmail.com.
Теорию доверительного оценивания – ТДО применяют не всегда, у
аналитиков, как правило, недостаточно данных для проверки на соответствие
по всем трем позициям: 1) соответствие вероятности накрытия коэффициенту
доверия, 2) несмещенности, 3) наибольшей селективности. Поэтому получение
надёжных экспериментальных данных связывают с калибровкой установки
ДТА, руководствуясь принятым определением достоверности и только первым
пунктом ТДО. Используя реперные вещества, достигают вероятности совпадения близкого к единице. Однако приборы термографии весьма чувствительны,
настолько, что часто бывает трудно получить воспроизводимые линии с заданной достоверностью, на показания влияет ряд факторов [1,2].
Это относится прежде всего к определению температур Тн и Тк для
начального и конечного участка пика термической кривой и температурного
интервала превращения Тм – Тн. Требуется количественное уточнение связи с
коэффициентом К. Всё это важно в дальнейшем для калориметрических расчетов [1]. Такое уточнение возможно, если ввести дополнительную систему отсчета.
52
Теория температурного анализа – ТТмА использует стационарные
температуры в качестве опорных, которые были определены по ТДО со всей
необходимой статистикой (2500 данных), и такой подход всегда давал положительные результаты. Очевидно и в случае с ДТА, определение Тн, Тм и Тк с
приложением ТмА позволит оценить достоверность выполнением доверительного оценивания при меньшем объёме эксперимента. Для этого требуется вначале проверить эффект несмещенности для реперных веществ, исходя из положения теории температурного анализа ТТ мА – все вещества характеризуются единой шкалой стационарных температур.
Исследование выполнено на предварительно калиброванной установке ДТА, подключённой для обмена данными к персональному компьютеру с
установленным программным обеспечением. На начальном этапе каждого
эксперимента для выдержки при постоянной температуре также использовалась однотипная установка ДТА, приведённая в аналогичное состояние. Эксперименты проводились при температуре в помещении +25±2°С и дневном
освещении. Взвешивание осуществлялось на калиброванных аналитических
весах дискретностью 0,1 мг. Также в процессе исследований использовалась
форма с сухим льдом, для хранения которой применялась холодильная установка с постоянной температурой в морозильной камере -25±5°С. При приготовлении сухого льда, в нём было сделано углубление под исследуемый образец для равномерного охлаждения [3,4]. В ходе экспериментов изучались изменения для образцов, помещавшихся в рабочую камеру установки ДТА. Образцы представляли собой металлические формы, как с помещенным внутрь
простым веществом, так и без навески. В качестве форм применялись алюминиевые тигли ручного изготовления в виде прямых круговых цилиндров массой 0,030-0,035 г. и полным объёмом 0,628 см3. Для навески использовался
обезвоженный KNO3 квалификации «ч.д.а.» в виде проб массой 0,1 г. Термостатирование производилось в диапазоне от 140°С до 200°С с шагом в 5°С.
Фактические колебания температуры при этом составили ±2°С от номинальной. Стационарная температура Т мА 171,5°С, поэтому эксперимент с выдержкой при 170°С не проводился. Готовые образцы выдерживались в рабочей камере термостатирующей установки ДТА при требуемой температуре (140,3.
145,3. 150,3. …) в течение 3 минут, после чего закаливались с помощью сухого
льда.
После закаливания образцы помещались в рабочую камеру основной
установки ДТА, где последовательно нагревались до выбранной пороговой
температуры и охлаждались до 70°С. В связи с тем, что температура плавления KNO3 составляет 334,5°С [5], пороговый нагрев ДТА составил для форм с
навеской 400°С. Для форм без навески производился нагрев до 600°С.
53
Полученные при этом результаты могут быть использованы в последующих исследованиях для изучении веществ, имеющих температуру плавления в диапазоне 400-600°С, в области следующей стационарной температуры. Важно для учета влияния по ДТА тиглей.
Рис. 1. Политермическое сечение ДТА KNO3.
На рис. 1, 2, 3, 4 представлены сечения линий ДТА (они размещены
относительно температур при которых были выдержаны предварительно)
выходящие из плоскости рисунка, поэтому показаны точки не соединенные
между собой. Политермическое сечение рис.1 означает, что плоскость
сечения наклонена и не паралельна плоскости листа. Пересекает линии ДТА
в каждой точке соответствует температурам указанных на горизонтальной
оси от 140 до 200ºС. Изотермическое сечение паралельно плоскости листа
пересекает линии ДТА по одной из указанных температур (140, 165, 175ºС) и
расположены относительно температур изо выдержки.
Политермическое сечение удобнее, оно охватывает больший участок
линий, построено выборкой из таблицы данных ДТА: температура
термообработки → точка ТºС → ΔТºС, или в обозначениях воздействиеотклик ↓Т,↑Т. На рис.1 и далее представлены результаты ДТА сканирования
KNO3, нагрев – красные шарики, охлаждение – черные треугольники.
Температуры в промежутках +5ºС.
54
При рассмотрении горизонтали учитывается, что это температуры
обработки и добавлять 0,3°С. Вертикальная стрелка – 171,5°С условно
разделяет состояния слева холодное справа горячее. Анализ акцентирует,
наинизшие холодные точки слева и наинизшие-наивысшие справа, горячие
нагрева и охлаждения, т.е. они есть. Утверждать, какие из этих точек
относятся к фазовым превращениям, а какие – к стационарным, нельзя, для
этого требуются рассмотреть другие сечения (ТДО). Вывод по рис. 1 не
вызывет сомнения в области 170ºС есть скачек, и это относится к участку
ДТА где он строго горизонтален, никакого эффекта приращения температур
не зарегестрировано. При низких и более высоких температурах (чем 170ºС)
они или есть или виден наклон.
Следующее нейтральное сечение вблизи нулевой линии 140,3°С.
Изотемпературное сечение рис.2 отличается, точки отсутствуют только
вблизи вертикальной стрелки, в остальном сечения рис.1 и рис.2 подобны. И
для низкотемпературной и высокотемпературной ветвей особых изменений
нет. Это факт подчеткивает особенность области 170ºС, если соединить
красные кружки линие она пересекает нулевую линию в области 170ºС.
Проверить действительно ли появлются точки скачков вблизи 170ºС
требуются дополнительные изотемпературные сечения для 165.3°С и
175,3°С.
KNO3. Изотерма 140,3ºС
ДТА, ↑ΔºС
2000
1500
1000
500
0
Рис. 2. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 140,3°С.
-500
-1000
130 140 150 160 170 180 190
55
На рис.3 и рис.4 даны такие изотемпературные сечения. Холодные
минимумы исчезли, а граница перехода осталась, хотя сечение 175,3°С уже
относится к горячей части структуры, но оно вблизи границы и это вполне
вероятно конечных размеров слой с температурой точности представления ±
5 ºС.Следует также обратить внимание на изменения холодной части. Всё
выровнялось, точки плотно расположились вдоль нулевой линии. В горячей
части выравнивание так же возможно, если перейти в следующий интервал,
для которого нынешний будет холодным [7,8]. Ветвь охлажения (черные
треугольники) пересекает вертикаль 170ºС ортогонально и в этом отношении
является стабилизирующим фактором значений ДТА. Феномен скачка по
ТТмА в таких сучаях наблюдается при смене координат, например при
рассмотрении скоростей нагрева или реакций.
KNO3. Изотерма 165,3ºС
2500
2000
ДТА, ↑ΔТºС
1500
1000
500
0
-500
-1000
-1500
-2000
-2500
130
140
150
160
170
180
190
200
210
Дискретная температура выдержки, ↓ТºС
Рис. 3. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 165,3°С.
56
Рис.4. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 175,3°С.
Таким образом можно заключить. К тепловое прошлое образцов
имеет весьма существенное влияние на координаты точек ДТА, его
обязательно следует учитывать при калибровке. Стационарные температуры
в данном случае 171,5 могут служть критерием несмещенности ТДО и
рекомендуются в качестве системы отсчета при калибровке приборов для
повышения точности расчетов проетирования материалоа [9].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.
2.
3.
Берг Л.Г. Введение в термографию. М.: Наука, 1969. 395 с.
4.
Трунин А.С. Дифференциальный термический анализ / Учебное
/Мешалкин А.В., Трунин А.С. Самара: Самарский
Егунов В.П. Введение в термический анализ. Самара, 1996. 270 с.
Трунин
А.С.
Комплексная
методология
исследования
многокомпонентных систем, Самара: СамГТУ, СамВен, 1997. 308 с.
пособие
57
гостехуниверситет. Самарская областная государственная академия
(Наяновой) 2010. – 32с.
5.
Термические константы веществ. / Справочник в десяти
выпусках. Под научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 2, М.:
ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 64
6.
Введение в температурный анализ свойств материалов / Г.П.
Дорошко; Самарск. гос. арх. строит. ун-т. – Самара, 2007. – 396с.
7.
Дорошко Г.П. Условие комплексности топологии диаграмм
состояния для анализа ИДС плотности веществ. X Международное
совещание по физико-химическому анализу (ХКС,13): сборник трудов в
двух томах. Том 1. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т. 2013. – с. 97.
8.
Дорошко Г.П. Метод комплексного анализа ТА-ИДС-ОТА для
определения температур контакта веществ в композиционных материалах.
Современные металлургические материалы и технологии (СММТ,2013):
труды международной научно-технической конференции. – СПб .: Изд-во
Политехн. Ун-та, 2013. – с. 693-695.
9.
Дорошко. Г.П. Прогнозирование свойств материалов по сводной
диаграмме
плотности
образующих
веществ.
Современные
металлургические материалы и технологии (СММТ,13): труды
международной научно-технической конференции – СПб .: Изд-во
Политехн. Ун-та, 2013. – с.695-701.
ФЕНОМЕН СТАЦИОНАРНОСТИ ПО ДАННЫМ ДТА РЕПЕРНЫХ ВЕЩЕСТВ ПОСЛЕ ИЗОВЫДЕРЖКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Дорошко Г.П., Трунин А.С., Косинский П.В.
СГАСУ, г. Самара; СНИЦ им. М. В. Ломоносова СамГТУ, г. Самара;
e-mail:gen_dor@mail.ru, mal38@rambler.ru, kpvsstu@gmail.com.
Включение феномена стационарности в перечень характеристик реперных веществ требует разработки новой методики [3]. Для этой цели исследование проведено в термоаналитической лаборатории СНИЦ СамГТУ. ДТА
превращений KNO3 выполненное ранее показало, что стационарность температуры 171,5ºС имеет место, наблюдается в области 170ºС выражаясь явным
разбросом точек, который не предполагался на линиях ДТА.
58
По данным температурного анализа Т мА все вещества характеризуются
единой шкалой стационарных температур [2]. Ранее уже было показано, что
три из них 171.5, 514.5, 857.5ºС регистрируются с помощью ДТА и ТG [7]. Они
проявляются при анализе в виде дополнительного скачка на гладких участках
кривых ДТА, в промежутках между переходами.
Подготовка образцов и ДТА производились по классической схеме и на
приборах разработанных в СНИЦ [4,5]. Каждый образец перед термографией
подвергался изо температурной выдержке с импульсным подъёмом и охлаждением, время выдержки, химический состав и масса вещества постоянны.
Результаты рассматривались относительно температур подготовки делая изо и
поли температурные сечения линий ДТА. Это выглядит как точки, для каждой
кривой отдельно и расположенной относительно температуры предварительной выдержки. Готовые образцы (0,1г.) выдерживались в режиме термостатирования в рабочей камере установки ДТА при требуемой температуре (140,3.
160,3. 180,3. 200,3ºС) в течение 3 минут, после чего закаливались с помощью
сухого льда. После закаливания образцы помещались в рабочую камеру основной установки ДТА, где последовательно нагревались до выбранной пороговой температуры и охлаждались до 70°С.
Политермическое сечение строится по выборке соответствующих
приращений для температур из табулированной (операция «блокнот»)
диференциально термической линии на комьютере, сырые данные.
Температура термообработки → точка в таблице ТºС вторая колонка → ΔТ
первая колонка. На рис. 1 представлены результаты ДТА политермических
сечений NaNO2, LiBr, LiNO3 нагрев красные шарики и линии, охлаждение –
черные пунктирные линии и треугольники, эти точки обозначают срез
пучка линий ДТА, между ними нет промежутков и других точек если не
делалась соответствующая изовыдержка.
Политермическое сечение — это наклонная плоскость от 140 до 200ºС
через все кривые ДТА, по четыре на каждом рисунке, они выходят из плоскости, перпендикуляр к ней ось температур ДТА. Выбор трёх реперных веществ был сделан для того, чтобы выяснить влияет ли молекулярный состав
на положение стационарной температуры и есть ли смещение, так же определить, как происходит переходом через линию температуры 171,5ºС. Что бы
это выглядело яснее точки соединены линиями. Исходным условием для выводов служит то что на ДТА на этом участке кривой гладкий горизонтальный
участок, нет эффектов, а на срезах они есть.
59
Рис. 1. Политермическое сечение ДТА NaNO2.
На рис. 1 NaNO2 линии нагрева и охлаждения при продолжении до
170ºС пересеку её с некоторы Δ, есть излом. Температурный анализ в таких
случаях рекомендует использовать правило ортогональности, переход через
171,5ºС нельзя соединять а продлить до пересечения с вертикальной стрелкой,
затем разделить получившийся на вертикали отрезок пополам и провести
горизонтальную линию. Это так же требование термодинамики.
Рис. 2. Политермическое сечение ДТА LiBr
60
На рис. 2 сечения ДТА LiBr более выразительны в скачкообразном
переходе через 171,5ºС, но так же находится точка перехода с помощью
правила ортогональности. Т мА рекомендует рассматривать как полосу вдоль
стрелки вертикали. Это так же связано с точность оценки и наличием терио
ячейки [1].
Рис. 3. Политермическое сечение ДТА LiNO3
На рис.3 LiNO3 так же есть наличие изгиба, различие в состве вызвало
изменение направления передачи тепла. И для этого соединения характерна
несмещенность в области 171,5ºС.
Таким образом можно заключить. Стационарные температуры не
зависят от природы химического соединения. Наблюдаются по
соответствующему излому линий. И как опорные могут служить критерием
анализа и таким способом появляется возможность повысить точность
измерений [7]. Работу следует продолжить, уменьшив шаг изотемпературных
выдержек до 5ºС.
БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.
2.
Егунов В.П. Введение в термический анализ. Самара, 1996. 270 с.
Введение в температурный анализ свойств материалов / Г.П. Дорошко;
Самарск. гос. арх. строит. ун-т. – Самара, 2007. – 396с.
61
3.
Дорошко Г.П. Прогнозирование свойств материалов по сводной
диаграмме плотности образующих веществ. Современные металлургические материалы и технологии (СММТ,13): труды международной научнотехнической конференции – СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2013.– с.695701.
4.
Трунин А.С. Комплексная методология исследования многокомпонентных систем, Самара: СамГТУ, СамВен, 1997. 308 с.
5.
Трунин А.С. Дифференциальный термический анализ / Учебное
пособие /Мешалкин А.В., Трунин А.С. Самара: Самарский гостехуниверситет. Самарская областная государственная академия (Наяновой) 2010. –
32с.
6.
Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках.
Под научным руководством акад. Глушко В.П. Вып. 10, ч. 2, М.: ВИНИТИ
ИВТ АН СССР,1981, С. 64
7.
Дорошко Г.П. Условие комплексности топологии диаграмм состояния для анализа ИДС плотности веществ. X Международное совещание
по физико-химическому анализу (ХКС,13): сборник трудов в двух томах.
Том 1. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т. 2013. – с. 97.
ФЕНОМЕН СТАЦИОНАРНОСТИ ТЕМПЕРАТУР
Г.П.ДОРОШКО ПО ДАННЫМ ДТА KNO3
Трунин А.С., СНИЦ им. М. В. Ломоносова СамГТУ, г. Самара;
e-mail: mal38@rambler.ru,
Феномен стационарности впервые был обнаружен как явление несмещенности экстремумов плотности глин относительно температур (в 1984г)и
затем получил статистическое подтверждение после многочисленных обжигов
алюмосиликатных масс различного химического состава. Изменялись так же
время обжига, размеры и масса образцов, во всех случаях без исключений экстремумы располагались относительно некоторых температур строго в створе,
параллельно координате плотности, которая определялась после нагрева. Статистическая обработка показала, что выделенные температуры образуют ряд с
периодом в Δ343 градуса, они были обозначены как Тπ и имеют следующие
значения:
171,5; 514,5; 857.5; 1200,5; 1543,5.
(1)
В дальнейшем по литературным источникам они отслеживались как
эффект характерный не только для плотности. Было установлено, что он не
относится к фазовым переходам и по проявлению не совпадал с ними. И если
62
были данные о превращениях для одной стационарной температуры слева и
справа, то стационарность проявлялась в другой форме как соединительный
горизонтальный участок. В других случаях точки вообще отсутствовали в местах относящихся к стационарным температурам, но всегда не смещались, сохраняя численное значение указанного ряда (1). Это подробно изложено в работе [1]. Была разработана теория для физико-химического обоснования феномена, но по-прежнему оставался вопрос повышения точности определения
значений стационарных температур, на сколько она соответствует теоретической. Более точные результаты были получены по ДТА в нетрадиционном исполнении, когда каждая кривая соотносилась только с одной температуре, при
которой вещество предварительно выдерживалось. Поэтому для подтверждения феномена требуется около десятка таких кривых по пять слева и справа,
что зависит ещё и от шага температур выдержки [2,3]. Появилась возможность
исследования стехиометрических соединений, которые используются часто
как ориентиры доверительной оценки.
Проверка наличия феномена стационарности у реперных веществ не
проводилась, для этой цели выполнено исследование в термоаналитической
лаборатории СНИЦ СамГТУ (по инициативе А.С. Трунина – для определения
«феномена Дорошко»). Выбраны две из них 171,5 и 514,5ºС, чтобы определить
с помощью ДТА. На линии ΔТ – Т при этих температурах на ДТА наблюдаются гладкие участки, фазовые эффекты, могут быть слева и справа. Феномен
наоборот, проявляются при анализе после дополнительной обработки по методике, как и ИДС (изотермическое дискретное сканирование) на диаграмме в
соответствии с теорией температурного анализа (Т мА) и не обнаруживаются
другими способами [1].
Подготовка образцов и ДТА производились по классической схеме и на
приборах разработанных в СНИЦ [4,5]. Дополнительно были выполнены следующие условия:
-каждый образец прежде чем выполнить термографию подвергался изо
температурной выдержке с импульсным подъёмом и охлаждением, время выдержки, химический состав и масса вещества постоянны. Готовые образцы
выдерживались в рабочей камере термостатирующей установки ДТА при требуемой температуре (140,3. 145,3. 150,3. 155,3 160,3. 165,3. 175,3 180,3. 185,3.
190,3. 195,3. 200,3ºС) в течение 3 минут, после чего закаливались с помощью
сухого льда;
-делались изо и поли температурные сечения линий ДТА. Для точности
определения значений, выборка для ТºС соответствующих ΔТ ДТА производилась по сырым цифровым данным из табулированной диференциально
термической линии на комьютере, операция «блокнот». Изотермические
сечения – это выборка для одинаковой температуры по всем термограммам,
63
например для 140.3ºС, 165,3 и 175,3ºС. Политермическое сечение строится по
выборке соответствующих температур и приращений, как температура
термообработки → точка ТºС (вторая колонка блокнота) → ΔТºС (первая
колонка блокнота), или в обозначениях «воздействие-отклик» ↓Т,↑Т;
-результаты далее рассматривать только относительно температур термоподготовки.
На рис. 1 представлены результаты ДТА KNO3, точки обозначают срез
пучка линий нагрева ДТА, между ними нет промежутков и других точек,
соединены чтобы показать возможное направление движения тепла.
ДТА, ↑ΔТ
KNO3. Полисечение, Т↑=Т↓
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
-500
-1000
-1500
-2000
-2500
130
140
150
160
170
180
190
200
210
Дискретная выдержка,↓ºС
б
2
1
Рис. 1. Политермическое сечение ДТА нагрева KNO3, а - все данные,
б – через 10ºС и через 5ºС
64
Температуры в промежутках +5ºС. Изотермы для 165,3 и 175,3ºС
практически идентичны политермическому сечению это указывает на
высокую достоверность показаний приборов.
Рис. 2. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 140,3.
Вертикальная стрелка соответствует 171,5ºС слева от неё холодное
справа горячее состояния. Для сечения 140.3ºС рис. 2 в области 170ºС
заметен перелом пересекает нулевую линию, такая корреляция сечений
требует дополнительного изучения как возможность для калибровки
приборов. в остальном сечения рис.1 и рис.2 подобны. Проверить
действительно ли отсутствуют точки очевидно требуются изотемпературные
сечения вблизи 171,5ºС для 165.3 и 175,3ºС. На рис. 3 и рис. 4 они даны.
Холодные минимуы исчезли, а граница перехода осталась, т.е. точки ДТА как
и на рис.1 появились, хотя сечение 175,3ºС уже относится к горячей части
структуры, но оно вблизи границы и это вполне конечных размеров слой для
171,5Сº - феномен стационарности, поэтому на рис.3 и ри. 4, проведены
вертикальные стрелки.
65
ДТА,↑ΔТ
KNO3. Изосечение 165,3ºС
2500
2000
1500
1000
500
0
-500
-1000
-1500
-2000
-2500
130
140
150
160
170
180
190
200
210
Температура выдержки, ↓ТºС
Рис. 3. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 165,3ºС
Рис.4. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 175,3ºС.
66
Таким образом можно заключить. Феномен стационарности
Дорошко имеет место для KNO3 его определение для других веществ
представляется перспективным. Тепловоое прошлое обрзцов может быть
учтено при нанесении сечений на диаграмме. Стационарные температуры
определяются с помощью ДТА и появляется возможность повысить точность
измерений приборов разработкой новой методики тестирования.
БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
8.
Введение в температурный анализ свойств материалов / Г.П. Дорошко; Самарск. гос. арх. строит. ун-т. – Самара, 2007. – 396с.
9.
Дорошко Г.П. Условие комплексности топологии диаграмм состояния для анализа ИДС плотности веществ. X Международное совещание
по физико-химическому анализу (ХКС,13): сборник трудов в двух томах.
Том 1. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т. 2013. – с. 97.
10.
Дорошко Г.П. Прогнозирование свойств материалов по сводной
диаграмме плотности образующих веществ. Современные металлургические материалы и технологии (СММТ,13): труды международной научнотехнической конференции – СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2013.– с.695701.
11.
Трунин А.С. Комплексная методология исследования многокомпонентных систем, Самара: СамГТУ, СамВен, 1997. 308 с.
12.
Трунин А.С. Дифференциальный термический анализ / Учебное
пособие /Мешалкин А.В., Трунин А.С. Самара: Самарский гостехуниверситет. Самарская областная государственная академия (Наяновой) 2010. –
32с.
67
Научное издание
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ СБОРНИКА
РЕГИСТРИРУЕТСЯ В ИНФОРМРЕГИСТРЕ РФ
«Актуальные проблемы современной науки»
Труды 14-й Международной конференции – конкурса молодых ученых
Естественные науки. Ч. 8: Физическая химия. Физико-химический анализ
Печатается в авторской редакции
Научный редактор:
ТРУНИН Александр Сергеевич
Компьютерная верстка
КАТАСОНОВА Елена Анатольевна.
Самарская государственная областная академия (Наяновой), 2013
443001, Самара, ул. Молодогвардейская 196
Самарский государственный технический университет, 2013
443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244
68