ХИМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ КОЛИЧЕСТВ МF И NaBr (М – K, Rb, Cs) ПРИ ТЕРМИЧЕСКОМ АКТИВИРОВАНИИ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ИЗ РАСПЛАВА
Аннотация
Методами дифференциального термического и рентгенофазового анализов исследовано химическое взаимодействие эквивалентных количеств МF+NaBr (М – K, Rb, Cs). Предложен механизм взаимодействия при термическом активировании, включающий образование продуктов NaF+MBr на границах контактов зерен исходных веществ за счет диффузии Na+ и M+ с последующим контактным плавлением четырех веществ, образующих лабильную жидкую фазу при температурах ниже или равных температурам плавления низкоплавких тройных эвтектик. Возникновение лабильной жидкости в объеме образца способствует быстрому ионному взаимодействию. Кривые нагревания смесей эквивалентных количеств порошков двух веществ, отвечающих нестабильным диагоналям тройных необратимо-взаимных систем, позволил по термоэффектам получить данные о появлении жидкой фазы, начале экзотермических реакций (температурах плавления низкоплавких эвтектик), температурах плавления квазибинарных эвтектик на стабильных диагоналях и температурах плавления смесей. Кристаллизация расплавленных смесей эквивалентных количеств двух нестабильных веществ тройных необратимо-взаимных систем позволила определить температуру ликвидуса в точке полной конверсии и температуру перевальной точки на стабильной диагонали. Таким образом, анализ кривых нагревания и охлаждения дал информацию о температурах плавления низкоплавких тройных эвтектик (570, 508 и 430 °С), температурах перевальных точек (654, 644 и 606 °С) и температурах плавления составов, отвечающих точкам полной конверсии (798, 845 и ~840 °С) соответственно в системах Na+,K+||F–,Br–, Na+,Rb+||F–,Br– и Na+,Cs+||F–,Br-. Реакции обмена порошкообразных веществ можно использовать для синтеза низкопотенциальных экзотермических составов, предохранителей, отключающих при появлении жидкой фазы различные реакторы или установки, а также для синтеза неорганических веществ.
Литература
Goncharov E.G., Afinogentov Yu.P., Kondrashin V.Yu., Khovin A.M. Theoretical foundations of inorganic chemistry. Voronezh: VGU. 2014. 589 p. (in Russian).
Denisova V.V., Talanova V.M. General and inorganic chemistry. Rostov-on-Don: Phenix. 2013. 573 p. (in Russian).
Marcelle Gaune‐Escard Geir Martin Haarberg. Molten salts chemistry and technology. John Wiley & Sons. 2014. 600 p. DOI: 10.1002/9781118448847.
Claude H. Yoder. Ionic compounds: applications of chemistry to mineralogy. John Wiley & Sons. 2006. 187 p. DOI: 10.1002/0470075104.
Gusak A.M., Zaporozhets T.V., Lyashenko Yu.O., Kornienko S.V., Pasichnyy M.O., Shirinyan A.S. Diffusion-controlled solid state reactions: in alloys, thin films and nanosystems. John Wiley&Sons. 2011. 498 p.
Treryakov Yu.D., Putlyaev V.I. Introduction to solid state chemistry. М.: Nauka. 2006. 400 p. (in Russian).
Sandra E. Dann. Reactions and сharacterization of solids. UK: Royal Soc. Chem. 2000. 201 p.
Lesley E. Smart. Solid state chemistry: an introduction. Fourth Edition. Taylor & Francis Group. 2017. 494 p.
Chiang Y.-T., Birnie III D.P., Kingery W.D. Physical ceramics. Principles for ceramic science and engineering. New York: John Wiley&Sons. 1997. P. 515–522.
Sedmidubsky D., Holba P. Material properties of non-stoichiometric solids. J. Therm. Anal. Calorim. 2015. V. 120. N 1. P. 183–188. DOI: 10.1007/s10973-015-4466-7.
Van der Put P.J. The inorganic chemistry of material. How to make things out of elements. NY&London Plenum Press. 1998. 400 p.
Insepov Z. Cluster ion-solid interactions: theory, simulation, and experiment. CRC Press. 2016. 272 p.
Egortsev G.E., Garkushin I.K., Istomova M.A. Investigation of the Na,K||F,Br three-component reciprocal system. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved Khim. Khim. Tekhnol. 2005. V. 48. N 10. P. 86–87 (in Russian).
Egortsev G.E., Garkushin I.K. Na,Rb∥F,Br three-component reciprocal system and analysis of the Na,M∥F,Br (M = K, Rb, and Cs) series. Russ. J. Inorg. Chem. 2008. V. 53. N 9. P. 1495–1504. DOI: 10.1134/S0036023608090246.
Egortsev G.E., Istomova M.A., Garkushin I.K. Systems of fluorides and bromides of lithium, sodium, and cesium with mono- and invariant monotectic equilibria. Russ. J. Inorg. Chem. 2013. V. 58. N 10. P. 1241–1249. DOI: 10.1134/S0036023613100070.
Zalkin V.M. The nature of eutectic alloys and the effect of contact melting. М.: Metallurgiya, 1987. P. 101–126 (in Russian).
Bugaenko L.T., Ryabykh S.M., Bugaenko A.L. An almost complete system of average ionic crystallographic radii and its use for determining ionization potentials. Vest. Moscow University. Ser. 2.Khimiya. 2008. V. 49. N 6. P. 363–384 (in Russian).
Brown E.M. Introduction to thermal analysis techniques and applications. Kluwer Academic Publishers, 2004. 264 p. DOI: 10.1007/0-306-48404-8.
Gabbott P. Principles and application of thermal analysis. Wiley-Blackwell. 2007. 480 p.
Zhao J.-C. Methods for phase diagram determination. Elsevier Science. 2007. 520 p.
Myeongkyu Lee. X-Ray diffraction for materials research: from fundamentals to applications. CRC Press. 2016. 302 p.
Mittemeijer E.J., Welzel U. Modern diffraction methods. John Wiley & Sons. 2012. 554 p.
Waseda Yo., Matsubara E., Shinoda K. X-Ray diffraction crystallography: introduction, examples and solved problems. Springer Science & Business Media. 2011. 310 p. DOI: 10.1007/978-3-642-16635-8.
Thermal constants of substances. Database. Institute of Thermophysics of Extreme States, Russian Academy of Sciences, Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences. Faculty of Chemistry, Moscow State University M.V. Lomonosov. http://www.chem.msu.ru/cgi-bin/tkv.plshow=welcome.html/welcome.html (in Russian).
Egortsev G.E., Garkushin I.K., Istomova M.A. Phase equilibria and chemical interactions in systems involving alkali metal fluorides and bromides. Ekaterinburg: Uro RAN. 2008. 132 p. (in Russian).
Garkushin I.K., Lavrentieva O.V., Egorova E.M., Kondratyuk I.M. Reactions involving solids. Samara: Samara State Technical University, 2017. P. 93 (in Russian).
