ХИМИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ ИЗ ГАЛОГЕНИДОВ, СУЛЬФАТОВ, МОЛИБДАТОВ, ВОЛЬФРАМАТОВ НЕКОТОРЫХ S-ЭЛЕМЕНТОВ I И II А ГРУПП (27.04.2009)

Автор: Вердиев Надинбег Надинбегович

ВЕРДИЕВ Надинбег Надинбегович

ХИМИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ ИЗ ГАЛОГЕНИДОВ, СУЛЬФАТОВ, МОЛИБДАТОВ, ВОЛЬФРАМАТОВ НЕКОТОРЫХ S-ЭЛЕМЕНТОВ I И II А ГРУПП

02.00.01 – неорганическая химия

02.00.04 – физическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора химических наук

Иваново – 2009

Работа выполнена в филиале Объединенного института высоких температур РАН (г. Махачкала)

Официальные оппоненты: доктор химических наук

Кондратюк Игорь Мирославович

доктор химических наук, профессор

Лефедова Ольга Валентиновна

доктор химических наук, профессор

Лупейко Тимофей Григорьевич

Ведущая организация: Московский государственный университет

им. М. В. Ломоносова, химический факультет

Защита состоится «____» «_________» 2009 г. в ___часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.06 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Автореферат разослан «___» «_________» 2009 г.

Ученый секретарь совета Д 212.063.06 по

защите докторских и кандидатских диссертаций Егорова Е. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изучение реакций взаимного обмена и фазовых равновесных состояний в многокомпонентных системах с соединениями являются проблемными задачами физико-химического анализа, для решения которых необходимо усовершенствование существующих и разработка новых методов разбиения диаграмм составов, исследования фазовых равновесных состояний, выявления химического взаимодействия, подтверждения правомерности обменных химических процессов во взаимных системах. Изучение реакций обмена и образования соединений во взаимных солевых системах создает возможность синтеза одних и тех же композиций с заданными свойствами путем подбора различных вариантов смесей ингредиентов в исходной системе. Соответственно, чем больше наблюдается взаимодействий между соединениями, тем больше вариантов возможных комбинаций. Исследование фазовых равновесных состояний солевых систем позволяет решать многие технологические задачи: разработка теплоаккумулирующих фазопереходных материалов, расплавленных электролитов химических источников тока, сред для электролитического выделения металлов, тугоплавких покрытий, с заданной температурой кристаллизации и концентрацией исходных ингредиентов.

Одним из перспективных способов аккумулирования энергии является тепловое аккумулирование с использованием скрытой теплоты фазового перехода солевых эвтектических смесей. Сплавы, расположенные на моновариантных кривых систем с устойчивыми твердыми растворами поясного типа, так же отвечают требованиям, предъявляемым к теплоаккумулирующим материалам, однако в литературных источниках нет информации о возможности их использования в качестве теплонакопителей.

В качестве объекта исследований выбраны пятикомпонентные взаимные системы и элементы их огранения с участием фторидов, хлоридов, бромидов, сульфатов, молибдатов, вольфраматов лития, натрия, калия, магния, кальция, стронция и бария. Исследования проведены в соответствии с координационными планами научных советов АН СССР по направлениям «Неорганическая химия», «Физическая химия ионных расплавов и твердых электролитов», по темам № 1836083268,

№ 01860065258.

Цель работы: выявление ионообменных процессов, фазовых равновесных состояний в многокомпонентных системах из фторидов, хлоридов, бромидов, сульфатов, молибдатов, вольфраматов лития, натрия, калия, магния, кальция, стронция и бария.

Для достижения цели исследований в работе решались следующие задачи:

– разбиение диаграмм составов пятерных взаимных Li,Na,Ca,Ba//F,MoO4; Li,Ca//F,Cl,SO4,MoO4; Na,K,Ca,Ba//F,MoO4; Na,K//F,Cl,Br,MoO4; Na,K//F,Cl,Br,WO4 и ограняющих тройных, тройных взаимных, четверных, четверных взаимных систем на фазовые единичные блоки;

– формирование древ фаз, кристаллизаций, определение наличия, характера (эвтектика, перитектика), температур кристаллизаций, изучение фазовых равновесных состояний, выявление концентраций исходных ингредиентов в нонвариантных точках, границ областей существующих фаз в ряде двойных, тройных, четверных и пятерных систем из галогенидов, сульфатов, молибдатов, вольфраматов s-элементов I и II групп методами физико-химического анализа, выявление закономерностей образования различных форм древ фаз;

– разработка методов разбиения диаграмм составов, исследования фазовых равновесных состояний, выявления химического взаимодействия, подтверждения правомерности уравнений химических реакций во взаимных системах с двойными соединениями.

Научная новизна. Впервые сформированы древа фаз и кристаллизаций, получены данные по диаграммам плавкости 14 двойных; 21 тройных; 9 тройных взаимных; 12 четверных и четверных взаимных и 5 пятерных взаимных систем из фторидов, хлоридов, бромидов, сульфатов, молибдатов, вольфраматов лития, натрия, калия, магния, кальция, стронция и бария. Установлено, что все двойные, тройные взаимные, ряд тройных, четверных и четверных взаимных систем являются эвтектическими, в тройных системах Na//F,Cl,Br, K//F,Cl,Br, K//Cl,Br,MoO4, и в четверных K//F,Cl,Br,MoO4, Ba//F,Cl,Br,MoO4 образуются поясные твердые растворы.

Методами физико-химического анализа установлено, что сплавы, соответствующие составам, расположенным на моновариантных кривых систем с устойчивыми твердыми растворами поясного типа, обладают термоцикличностью и достаточными для использования в качестве теплоаккумулирующих материалов значениями энтальпий фазовых переходов.

Получены данные по диаграммам состояния и теплофизическим свойствам сплавов нонвариантных составов, кристаллизующихся в интервале температур от 422 до 998 0С.

Впервые выявлены закономерности образования разветвленных и циклических форм древ фаз в зависимости от количества и месторасположения двойных соединений на диаграммах составов.

Разработаны методы разбиения диаграмм составов, исследования фазовых равновесных состояний, выявления химического взаимодействия в тройных, четверных и более сложных взаимных системах с неограниченным числом двойных соединений, формирования правых частей уравнений химических реакций из элементов сингулярной звезды, подтверждения правомерности обменных процессов во взаимных системах.

Впервые предложены матрицы ионных индексов, позволившие выявлять левые и правые части уравнений химических реакций в тройных взаимных системах и секущие элементы метастабильного комплекса четверных взаимных систем.

Практическая значимость работы:

1. Впервые выявлены характеристики (состав исходных компонентов в нонвариантной точке, температура кристаллизации, энтальпии фазовых переходов) в ряде квазибинарных и двойных: NaBr–Na3ClMoO4; KBr–K3FMoO4; NaMgF3–SrF2; KMgF3–KCaF3; KMgF3– CaF2; LiF–Na2MoO4; LiF–CaMoO4; LiF–ВaMoO4; CaF2–BaMoO4; NaBr–Na2MoO4; KBr–K2MoO4; NaBr–Na2WO4; Na2MoO4–MgMoO4; MgF2–SrF2, тройных: Li2MoO4–Na2MoO4–CaMoO4; Li2MoO4–Na2MoO4–BaMoO4; Li2MoO4–CaMoO4–BaMoO4; LiF–CaMoO4–BaMoO4; NaF–NaCl–NaBr; NaF–NaBr–Na2MoO4; NaF–NaBr–Na2WO4; NaCl–NaBr–Na2MoO4; KF–KCl–KBr; KF–KBr–K2MoO4; KCl–KBr–K2MoO4; NaF–CaF2–BaMoO4; NaF–CaF2–K2MoO4; NaF–MgF2–SrF2; KF–MgF2–BaF2; KF–MgF2–СaF2; CaF2–CaCl2–CaSO4; CaCl2–CaSO4–CaMoO4; CaF2–CaSO4–CaMoO4; KCl–BaCl2–CaMoO4; NaCl–CaMoO4–BaMoO4, тройных взаимных: Li,Na//F,MoO4; Li,Ca//F,MoO4; Li,Ba//F,MoO4; Li,Ca//F,SO4; Li,Ca//SO4,MoO4; Li,Sr//Cl,MoO4; Li,Sr//Cl,WO4; Na,K//Br,MoO4; Na,Sr//Cl,WO4, четверных и четверных взаимных: Li,Na,Mg,Sr//F; Na//F,Cl,Br,MoO4; Na,K,Ca,Ba//MoO4; Na,K,Ca,Ba//WO4; K//F,Cl,Br,MoO4; Ba//F,Cl,MoO4,WO4; NaF – K2MoO4 – CaF2 – K2(BaMoO4)2; Na,Ca,Ba//F,MoO4; Na,Ca,Ba//F,WO4; Li,Ca,Ba//F,MoO4; K,Ca,Ba//MoO4,WO4; Na,Ca//F,Cl,MoO4 и пятерных взаимных: Li,Na,Ca,Ba//F,MoO4; Li,Ca//F,Cl,SO4,MoO4; Na,K,Ca,Ba//F,MoO4; Na,K//F,Cl,Br,MoO4; Na,K//F,Cl,Br,WO4 систем.


загрузка...