Журнал неорганической химии, 2020, T. 65, № 7, стр. 982-989

Термодинамика растворов и азеотропия в расплавах системы цинк–кальций

В. Н. Володин ab, Ю. Ж. Тулеушев a*, Н. М. Бурабаева b, A. S. Kerimshe a

a Институт ядерной физики
050032 Алматы, ул. Ибрагимова, 1, Казахстан

b Институт металлургии и обогащения
050010 Алматы, ул. Шевченко, 29/33, Казахстан

* E-mail: tuleushev@mail.ru

Поступила в редакцию 10.01.2020
После доработки 13.02.2020
Принята к публикации 27.02.2020

Аннотация

На основании величин давления пара, определенных методом точек кипения, рассчитаны парциальные и интегральные термодинамические функции смешения и испарения расплавов системы Zn–Са. Образование сплавов во всем интервале концентраций протекает с выделением тепла, сопровождается значительным упорядочением в системе по сравнению с идеальным раствором до концентрации ~70 ат. % Са в сплаве и незначительным увеличением беспорядка при превышении указанной концентрации. На кривых зависимостей интегральных функций испарения при концентрации кальция ~85 ат. % присутствуют экстремумы: минимум изменения энтропии 85.48 Дж/(моль K) и максимум энтальпии 156.44 кДж/моль. На основании данных о величине давления пара компонентов диаграмма состояния Zn–Са дополнена полями сосуществования жидкости и пара при атмосферном давлении (101.33 кПа) и в вакууме (1.33 и 0.7 кПа). Обнаружено существование нераздельно кипящей при температуре 1494°С жидкости с концентрацией кальция 93.2 ± 6.7 ат. %. С понижением давления (температуры кипения) состав азеотропной смеси незначительно смещается (в соответствии с законом Вревского) в сторону цинкового края диаграммы состояния, где цинку соответствует меньшая (118.6 кДж/моль) по сравнению с кальцием (153.7 кДж/моль) энтальпия испарения. Расположение границ полей парожидкостного равновесия свидетельствует о невозможности дистилляционного разделения системы Zn–Са на металлы дистилляцией.

Ключевые слова: давление пара, диаграмма состояния, энтальпия, энтропия

DOI: 10.31857/S0044457X20070235

Список литературы

  1. Schulze G.E.R., Werncke U. // Monatsberichte der Deutschen Akademie der Wissenschaften. 1963. Bd. 5. H. 2. S. 68.

  2. Chiotti P., Hecht R.J. // Trans. Met. Soc. 1967. V. 239. № 4. P. 536.

  3. Бурылев Б.П. // Термодинамические и термохимические константы. М.: Наука, 1970. С. 32.

  4. Вол А.Е., Каган И.К. Строение и свойства двойных металлических систем. М.: Наука, 1979. Т. 4. 576 с.

  5. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Под ред. Лякишева Н.П. М.: Машиностроение, 1996. Т. 1. 992 с.

  6. Hultgren R., Desai P.D., Hawkins D.T. et al. Selected Values of the Thermodynamic Properties of Binary Alloys. N.Y.: ASM, 1973. 558 p.

  7. Журавлев В.И., Волкович А.В., Жирков Г.Н. // Физ. химия и электрохимия редк. и цв. мет.: Тез. докл. 7 кол. семин. Апатиты, 1992. С. 38.

  8. Yong Nian Dai, Bing Yang. Vacuum Metallurgy of Non-Ferrous Metals. Beijing: Metallurgical Ind. Press, 2000. V. 3. 547 p.

  9. Brubaker C.O., Zi-Kui Liu // Calpad. 2001. V. 25. № 3. P. 381. https://doi.org/10.1016/S0364-5916(01)00057-8

  10. Yu Zhong, Koray Ozturk, Zi-Kui Liu // J. Phase. Equilbria. 2003. V. 24. № 4. P. 340.

  11. Spencer P.J., Pelton A.D., Youn-Bae Kang et al. // Calpad. 2008. V. 32. № 2. P. 423. https://doi.org/j.calphad.200803.01

  12. Штенберг М.В., Бычинский В.А., Королева О.И. и др. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 11. С. 1470. https://doi.org/10.7868/S0044457X17110071

  13. Шилов И.Ю., Лященко А.К. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 9. С. 1006. https://doi.org/10.1134/S0044457X19090216

  14. Мурадов В.Г. // Ученые записки Ульяновского государственного педагогического института. 1964. Т. 18. № 5. С. 64.

  15. Schürmann E., Schmid R. // Arch. Eisenhüttenw. 1975. Bd. 46. № 12. S. 773.

  16. Глазов В.М., Лазарев В.Б., Жаров В.В. Фазовые диаграммы простых веществ. М.: Наука, 1980. 63 с.

  17. Малышев В.П., Турдукожаева А.М., Оспанов Е.А., Саркенов Б. Испаряемость и кипение простых веществ. М.: Научный мир, 2010. 304 с.

  18. Володин В.Н., Храпунов В.Е., Кенжалиев Б.К.и др. // Изв. вузов. Цветн. металлургия. 2005. № 3. С. 22.

  19. Володин В.Н., Тулеушев Ю.Ж. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 7. С. 975.

  20. Володин В.Н., Тулеушев Ю.Ж., Бурабаева Н.М., Kerimshe A.S. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 5. https://doi.org/0.31857/S0044457X20050256

  21. Rao Y.K. // Met. Trans. 1983. V. B14. № 1–4. P. 308.

  22. Морачевский А.Г. Термодинамика расплавленных металлических и солевых систем. М.: Металлургия, 1987. 240 с.

  23. Clark J.B., Richter P.W. // High Pressure Sci. and Technol. Proc. 7th Int. AIRAPT Conf. Le Creusot, 1979. V. 1. Oxford, 1980. P. 363.

  24. Володин В.Н., Храпунов В.Е., Марки И.А. // Журн. физ. химии. 2011. Т. 85. № 7. С. 1392.

  25. Вревский М.С. Работы по теории растворов. М.–Л.: Изд-во АН СССР, 1953. 335 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.