Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах
Методом изотермического насыщения изучена растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах. Температурная зависимость растворимости представлена уравнениями lnС = А – В/Т. Установлено влияние на величину растворимости солевых добавок NaCl, KCl, NaNO₃. Приведены значения растворимости фе...
Збережено в:
| Дата: | 2005 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2005
|
| Назва видання: | Украинский химический журнал |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/183886 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах / М.Н. Бильченко, Б.Ф. Дмитрук, О.Г. Зарубицкий // Украинский химический журнал. — 2005. — Т. 71, № 6. — С. 65-67. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-183886 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1838862022-04-23T01:31:21Z Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах Бильченко, М.Н. Дмитрук, Б.Ф. Зарубицкий, О.Г. Неорганическая и физическая химия Методом изотермического насыщения изучена растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах. Температурная зависимость растворимости представлена уравнениями lnС = А – В/Т. Установлено влияние на величину растворимости солевых добавок NaCl, KCl, NaNO₃. Приведены значения растворимости феррата (VІ) натрия в щелочно-солевых расплавах. Методом ізотермічного насичення вивчено розчинність оксиду феруму (ІІІ) в лужно-сольових розплавах. Температурну залежність розчинності показано рівнянням lnC = A – B/T. Виявлено вплив на розчинність сольових добавок NaCl, KCl, NaNO₃. Наведені значення розчинності Na₂FeO₄ в лужно-сольових розплавах. The solubility of ferrum (III) oxide in alkali-salt melts has been investigated by the method of isothermal saturation. The dependence of solubility an temperature is illustrated by the equation lnC = A – B/T. We found the influence of salt abolitions NaCl, KCl, NaNO₃ on the solubility. Presented data of solubility Na₂FeO₄ in alkali-salt melts. 2005 Article Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах / М.Н. Бильченко, Б.Ф. Дмитрук, О.Г. Зарубицкий // Украинский химический журнал. — 2005. — Т. 71, № 6. — С. 65-67. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0041–6045 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/183886 546.04 ru Украинский химический журнал Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия |
| spellingShingle |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия Бильченко, М.Н. Дмитрук, Б.Ф. Зарубицкий, О.Г. Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах Украинский химический журнал |
| description |
Методом изотермического насыщения изучена растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах. Температурная зависимость растворимости представлена уравнениями lnС = А – В/Т. Установлено влияние на величину растворимости солевых добавок NaCl, KCl, NaNO₃. Приведены значения растворимости феррата (VІ) натрия в щелочно-солевых расплавах. |
| format |
Article |
| author |
Бильченко, М.Н. Дмитрук, Б.Ф. Зарубицкий, О.Г. |
| author_facet |
Бильченко, М.Н. Дмитрук, Б.Ф. Зарубицкий, О.Г. |
| author_sort |
Бильченко, М.Н. |
| title |
Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах |
| title_short |
Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах |
| title_full |
Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах |
| title_fullStr |
Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах |
| title_full_unstemmed |
Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах |
| title_sort |
растворимость оксида железа (ііі) в щелочно-солевых расплавах |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| publishDate |
2005 |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/183886 |
| citation_txt |
Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых расплавах / М.Н. Бильченко, Б.Ф. Дмитрук, О.Г. Зарубицкий // Украинский химический журнал. — 2005. — Т. 71, № 6. — С. 65-67. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Украинский химический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT bilʹčenkomn rastvorimostʹoksidaželezaííívŝeločnosolevyhrasplavah AT dmitrukbf rastvorimostʹoksidaželezaííívŝeločnosolevyhrasplavah AT zarubickijog rastvorimostʹoksidaželezaííívŝeločnosolevyhrasplavah |
| first_indexed |
2025-07-16T03:56:22Z |
| last_indexed |
2025-07-16T03:56:22Z |
| _version_ |
1837774335479119872 |
| fulltext |
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 546.04
М.Н. Бильченко, Б.Ф. Дмитрук, О.Г. Зарубицкий
РАСТВОРИМОСТЬ ОКСИДА ЖЕЛЕЗА (ІІІ) В ЩЕЛОЧНО-СОЛЕВЫХ РАСПЛАВАХ
Методом изотермического насыщения изучена растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочно-солевых
расплавах. Температурная зависимость растворимости представлена уравнениями lnС = А – В/Т . Уста-
новлено влияние на величину растворимости солевых добавок NaCl, KCl, NaNO3. Приведены значения
растворимости феррата (VІ) натрия в щелочно-солевых расплавах.
Расплавы щелочей и щелочно-солевых сме-
сей применяются в технологиях термохими-
ческой и электрохимической обработки поверх-
ности металлов [1, 2], в связи с чем результаты
исследований взаимодействия металлов и их
оксидов со щелочными расплавами имеют не
только теоретическое, но и прикладное значе-
ние [3, 4].
Нами изучена растворимость оксида желе-
за (ІІІ) в расплавах NaOH, KOН , эвтектической
смеси NaOH—KOH и щелочно-солевых смесях
NaOH — 10 % мол. MeAn (MeAn: NaCl, KCl, NaNO3).
Растворимость определяли методом изотер-
мического насыщения по методике [5] в темпе-
ратурном интервале 673—873 К. Расплавленные
смеси готовили из обезвоженных реактивов ква-
лификации ч.д.а . Оксид железа (ІІІ) (ч.д.а., по-
рошкообразный, тонкодисперсный) был высу-
шен при температуре до 800 К .
Концентрацию Fe2O3, растворенного в ще-
лочном расплаве, определяли по содержанию же-
леза методами фотоколориметрии водного рас-
твора [6] и атомно-абсорбционной спектрофо-
тометрии отдельных проб. Величина раствори-
мости рассчитывалась как среднее значение из
трех опытов при Т=const в условиях гетеро-
генного равновесия.
Экспериментальные значения растворимос-
ти Fe2O3 в щелочных и щелочно-солевых рас-
плавах представлены в табл. 1.
Температурная зависимость растворимости
представлена уравнением lnC=A–B/T , где С —
концентрация оксида железа (ІІІ) в насыщенном
расплаве–растворе, мол. дол.; А , В — постоянные
в температурном интервале 673—873 К. Методом
наименьших квадратов (Р=0.95) эксперимен-
тальные данные растворимости F e2O3 в распла-
вах щелочей аппроксимированы в уравнения:
lnC = 2.66 – 6805/Т , в расплаве NaOH ;
lnC = 0.83 – 4787/Т , в расплаве KOH ;
lnC = 7.08 – 9530/Т , в расплаве NaOH–KOН .
Полученные результаты свидетельствуют о
том, что растворимость оксида железа (ІІІ) в
щелочных расплавах зависит от температуры
и природы растворителя. С повышением тем-
пературы растворимость нелинейно увеличи-
вается. Установлено увеличение растворимости
Fe2O3 в ряду расплавов NaOH, KOН, NaOH⋅
KOН . Более высокая растворимость оксидов ме-
таллов в щелочной эвтектике показана и в дру-
гих работах [4, 7].
Содержание солей NaCl, KCl (10 % мол.) в
щелочном расплаве снижает растворимость
Fe2O3. Эта закономерность отмечена в ряде дру-
гих работ и объясняется снижением реакцион-
© М .Н . Бильченко, Б .Ф . Дмитрук, О.Г. Зарубицкий , 2005
Т а б л и ц а 1
Растворимость оксида железа (ІІІ) в щелочных и щелоч-
но-солевых расплавах
Расплав
Растворимость Fe2O3, ⋅103 мол. дол.
при Т , К
673 723 773 823 873
NaOH 0.3 1.1 2.2 2.9 3.6
KOH — 2.5 4.6 7.2 9.0
NaOH—KOH 0.3 2.7 5.5 8.3 11.5
NaOH—NaCl 0.2 0.6 1.0 1.2 1.5
NaOH—KCl 0.2 0.7 1.2 1.5 1.7
NaOH—NaNO3 0.5 1.5 2.6 2.9 3.4
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2005. Т . 71, № 6 65
ной активности щелочи за счет разбавления
химически индифферентным компонентом [5,
7]. Добавка NaNO3 (10 % мол.) действует ина-
че, заметно увеличивая растворимость Fe2O3
в интервале 673—773 К , что позволяет предпо-
ложить активное участие NaNO3 в химическом
механизме растворения оксида.
Химическое взаимодействие оксидов желе-
за с гидроксидом натрия идет с образованием
феррита натрия, который превращается в фер-
раты Na2FeO4 и Na4FeO4 [8, 9], о чем также сви-
детельствует термодинамический анализ, вы-
полненный в работе [10]. Термодинамически ус-
тойчивыми продуктами взаимодействия F eO и
Fe2O3 с гидроксидом натрия при участии кис-
лорода должны быть Na2FeO4 и Na4FeO4. При
образовании в расплаве NaFeO2 и Na2FeO3 вза-
имодействие в присутствии кислорода продол-
жается до получения Na2F eO4 и Na4FeO4:
2NaFeO2 + 2NaOH + 0.5O2 = 2Na2FeO3 + H2O,
Na2F eO3 + 2NaOH = Na4FeO4 + H2O,
Na2FeO3 + 0.5O2 = Na2FeO4.
При температурах до 650 К Na4FeO4 окисля-
ется до Na2F eO4:
Na4FeO4 + O2 = Na2FeO4 + Na2O2.
В интервале температур 620—720 К проис-
ходит переход Na2FeO4 в Na4FeO4, который ус-
тойчив в присутствии NaOН до 1370 К [9].
Таким образом, учитывая химическое взаи-
модействие, можно утверждать, что равновесны-
ми продуктами в гетерогенной системе гидрок-
сид натрия—оксиды железа будут ферраты, а
при относительно низких температурах — фер-
рат (VI) натрия. Поэтому оценку растворимос-
ти Fe2O3 в щелочных расплавах необходимо да-
вать с учетом растворимости конечных продук-
тов взаимодействия в системе NaOH—Fe2O3.
В связи с этим нами проведено исследова-
ние растворимости Na2FeO4 в расплавах NaOH
и щелочно-солевых смесей NaOH—NaCl, NaOH
—KCl, NaOH—NaNO3 при содержании солево-
го компонента 10 % мол. Методика эксперимен-
та и условия его проведения те же, что и при
изучении растворимости Fe2O3. Феррат (VI) нат-
рия получен по методике [9].
Результаты эксперимента приведены в табл.
2. Установлено, что в исследуемом интервале
температур растворимость Na2F eO4 выше, чем
Fe2O3, что можно объяснить различием хими-
ческого состава систем, образующихся в том и
другом случаях. Неравномерная зависимость рас-
творимости Na2FeO4 от температуры связана с
равновесием F eO4
4– + O2 ↔ FeO4
2– + O2– и вли-
янием на него температуры. В работе [8] пока-
зано, что коррозия Fe2O3 в расплаве NaOH под
атмосферой кислорода намного выше, чем под
атмосферой азота. Отличие обусловлено тем,
что под кислородсодержащей атмосферой, кро-
ме феррита натрия, образуются ферраты со сте-
пенью окисления железа (+4), (+ 6). Следова-
тельно , можно утверждать, что феррат (VI) на-
трия обладает более высокой растворимостью,
чем NaF eO3, который рассматривается как
первичный продукт взаимодействия в системе
NaOH—F e2O3.
Добавки солевых компонентов NaCl, KCl,
NaNO3 заметно снижают растворимость ферра-
та (VI) натрия, однако степень влияния NaNO3
на равновесное содержание в расплаве ферра-
тов иная по сравнению с хлоридами натрия и
калия (табл. 2). Таким образом, равновесная кон-
центрация продуктов взаимодействия F e2O3 со
щелочами в расплаве зависит от природы щело-
чей и солевых добавок.
РЕЗЮМЕ. Методом ізотермічного насичення вив-
чено розчинність оксиду феруму (ІІІ) в лужно-сольових
розплавах. Температурну залежність розчинності пока-
зано рівнянням lnC = A – B/T . Виявлено вплив на роз-
чинність сольових добавок NaCl, KCl, NaNO3. Наведе-
ні значення розчинності Na2FeO4 в лужно-сольових
розплавах.
SUMMARY. The solubility of ferrum (III) oxide in
alkali-salt melts has been investigated by the method of
isothermal saturation. The dependence of solubility an
temperature is illustrated by the equation lnC = A – B/T .
We found the influence of salt abolitions NaCl, KCl,
NaNO3 on the solubility. Presented data of solubility
Na2F eO4 in alkali-salt melts.
Т а б л и ц а 2
Растворимость феррата (VI) натрия в щелочно-солевых
расплавах
Расплав
Растворимость Na2FeO4, ⋅103 мол.дол.
при Т , К
673 723 773 823 873
NaOH 3.6 4.5 76.9 7.4 7.2
NaOH—NaCl 0.8 1.0 1.6 1.9 2.2
NaOH—KCl 0.9 1.2 1.7 2.2 2.3
NaOH—NaNO3 1.4 2.2 2.8 3.4 —
66 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2005. Т. 71, № 6
1. Зарубицкий О.Г. Очистка металлов в расплавлен-
ных щелочах. -М .: Металлургия, 1981.
2. Зарубицкий О.Г., Захарченко Н .Ф., Дмитрук Б.Ф.
// Ионные расплавы и твердые электролиты. -1990.
-Вып. 5. -C. 16—29.
3. Дмитрук Б.Ф., Зарубицкий О.Г., Бабич Н .Н . // Укр.
хим. журн. -1983. -49, № 7. -С. 690—693.
4. Зарубицкий О.Г., Скриптун И .Н . // Там же. -2001.
-67, № 7. -C. 19—24.
5. Бильченко М .Н ., Дмитрук Б.Ф., Зарубицкий О.Г.
// Там же. -1997. -63, № 8. -С. 85—88.
6. Марченко З. Фотометрическое определение эле-
ментов. -М .: Мир, 1971.
7. Скриптун И .Н ., Бильченко М .Н ., Зарубицкий О.Г.
// Расплавы. -2001. -№ 3. -С. 68—74.
8. Rhamel A ., Kruger H. // Werkstoffe und Korrosion.
-1967. -18, № 3. -S. 193—205.
9. Паюсов С.А ., Вильнянский Н .Е. // Журн. неорган.
химии. -1966. -11, № 6. -C. 1245—1250.
10. Делимарский Ю.К., Дмитрук Б.Ф., Зарубицкий О.Г.
// Ионные расплавы. -Киев: Наук. думка, 1976.
-Вып. 4. -С. 56—65.
Сумской государственный педагогический университет Поступила 30.03.2004
им. А.С. Макаренко
Институт общей и неорганической химии им. В.И . Вернадского
НАН Украины, Киев
УДК 546.185
В.В. Лісняк, Н.В. Стусь, М.С. Слободяник
ІНТЕРКАЛЯЦІЯ ТАЛІЮ В МОНОФОСФАТНУ ВОЛЬФРАМОВУ БРОНЗУ
З ПЕНТАГОНАЛЬНИМИ КАНАЛАМИ (PO2)4(WO3)14
*
Досліджено процеси інтеркаляції талію в монофосфатну вольфрамову бронзу (PO2)4(WO3)14 при
взаємодії з розплавленими солями. Синтезовано монофосфатну вольфрамову бронзу Tlх (PO2)4(WO3)14
(0.6 ≤ x ≤ 1.53). Склад кристалів встановлено методом рентгено -спектрального мікроаналізу. За
даними рентгенівського фазового аналізу розраховано параметри кристалічної гратки. Визначено , що
температури аномалій опору при 82—174 та 200—278 К залежать від концентрації талію. Валентний
стан атомів талію в кристалах монофосфатних вольфрамових бронз досліджено методом рентгенівської
фотоелектронної спектроскопії.
Фосфатні вольфрамові бронзи (ФВБ) міс-
тять перовскітоподібні шари з октаедрів WO6,
з’єднані прошарками з тетраедрів PO4 або дифос-
фатних груп P2O7 [1, 2]. Дві родини монофосфа-
тних вольфрамових бронз (МФВБ) відрізня-
ються взаємною орієнтацією шарів (паралель-
на та антипаралельна), а також формою "вікон",
що з’єднують великі порожнини, утворені вісім-
надцятьма атомами оксигену (гексагональні та
пентагональні). Відомі МФВБг (гексагональні)
складу Аx(WO3)2m(PO2)4 (А — Na, Pb, K) [1] та
МФВБп (пентагональні), більшість з яких ма-
ють склад (WO3)2m(PO2)4 [2].
Для фосфатних вольфрамових бронз харак-
терні низьковимірні електричні властивості,
електронна нестабільність, хвилі зарядової гус-
тини [1—4], тому ці об’єкти інтенсивно дослід-
жуються впродовж останніх двадцяти років за
підтримки європейских та українських науко-
во-дослідних програм, наприклад, Human Ca-
pital & Mobility, DMR-03-04003, JNICT-CNRS
(STRDAC/CEN/431/92), теми "Oксидні матері-
али з особливими електрофізичними властивос-
тями" (0101U002160).
Тривалий час вважалося, що інтеркаляція ка-
тіонів у матрицю МФВБп взагалі неможлива ,
а в присутності додаткових катіонів завжди крис-
талізуються МФВБг.
Електрофізичні властивості МФВБ залежать
від товщини перовскітоподібного шару з окта-
едрів [1—3], для МФВБг Аx(WO3)2m(PO2)4 (А
— Na, Pb та K) та МФВБп Na0.1(WO3)6(PO2)4
також встановлено залежність властивостей від ти-
пу та концентрації позакаркасних катіонів [4—6].
Хоча відомості про талійвмісні МФВБ на
сьогодняшній день у літературі відсутні, близь-
© В.В. Лісняк, Н .В. Стусь, М .С. Слободяник , 2005
* Роботу підтримано Фондом фундаментальних досліджень (грант № 0101U002160).
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2005. Т . 71, № 6 67
|