Scientific journal

International Journal of Experimental Education

ISSN 2618–7159

ИФ РИНЦ = 0,425

В статье приводятся сведения об изучении процессов фазообразования в двухкомпонентной системе K₂WO₄–V₂O₅. Авторами проведено прогнозирование ее фазового комплекса с последующим экспериментальным подтверждением методами термического анализа и построением фазовой диаграммы.

Большой вклад в изучение процессов образования натрий – вольфрамовых бронз внесен В.И. Спицыным [1, 2] который наблюдал последовательный переход бронз в ряду: синяя (Na2W4O15) – фиолетовая (Na2W2O12) – красная (Na2W3O9) – желтая (Na2W2O6).

Им сделано заключение, что главными факторами, влияющими на фазовый состав и структуру вольфрамовых бронз, являются состав и температура расплава. Диккенс [3] исследовал энтальпию образования ряда вольфрамовых и молибденовых бронз (МХWО3, МХМо6О17) с целью выяснения термодинамической стабильности этих материалов относительно окисления и диспропорционирования. В интервале 0,53 < х < 0,77 бронзы NaХWО3 имеют 129,9 < ∆H < 185,8 кДж/моль, молибденовые бронзы 101–115 кДж/моль, a калиевые бронзы – 52 кДж/моль.

При монотонном возрастании значений ∆G электрохимической реакции образования бронз NaХWО3 пропорционально расчет, что интерпретировано в виде последовательности бронз, в которой энергия связи натрия с оксидной матрицей уменьшается в том же порядке, но увеличивается при переходе к молибденовым бронзам.

Например, кристаллическая решетка оксидных вольфрамовых бронз построена из октаэдров триоксида вольфрама, соединенных между собой различными способами. Между октаэдрами имеются пустоты, куда без искажения решетки может поместиться ион, по размеру равный или меньше кислородного. В зависимости от того, как соединены октаэдры триоксида вольфрама друг с другом, и какие формы пустот образуют при этом, получают структуры той или иной кристаллической симметрии. В частности, для вольфрамовых бронз в настоящее время известны кубическая, тетрагональная, гексагональная, орторомбическая, моноклинная структуры. Полиморфные превращения и широкий диапазон нестехиометрии определяют возможность существования этого класса соединений для различных элементов. В настоящее время известны оксидные бронзы молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, титана и т.д., включающие щелочные и щелочноземельные и другие металлы, a также содержащие два переходных металла [5]. Широкий диапазон составов ОВБ открывает возможность варьировать их ценными физико-химическими свойствами. Наиболее изученными из всех оксидных бронз являются щелочные вольфрамовые бронзы.

Им сделано заключение, что главными факторами, влияющими на фазовый состав и структуру вольфрамовых бронз, являются состав и температура расплава. Диккенс [3] исследовал энтальпию образования ряда вольфрамовых и молибденовых бронз (МХWО3, МХМо6О17) с целью выяснения термодинамической стабильности этих материалов относительно окисления и диспропорционирования. В интервале 0,53 < х < 0,77 бронзы NaХWО3 имеют 129,9 < ∆H < 185,8 кДж/моль, молибденовые бронзы 101–115 кДж/моль, a калиевые бронзы – 52 кДж/моль.

Эти свойства и относительно невысокая стоимость ванадия по сравнению с другими легирующими металлами, например вольфрамом, молибденом, ниобием, позволяют считать его самым предпочтительным элементом при создании низколегированных сталей, степень применения которых в промышленности стала важным показателем уровня развития техники.

Наблюдается расширяющийся спрос на низколегированные стали для промышленного и гражданского строительства, сооружения газо- и нефтепроводов, развития автомобилестроения. Ванадий и его соединения широко используются и во многих других отраслях промышленности.

Система K2WO4–V2O5

С целью исследования характера взаимодействия компонентов в гетерогенной среде и выявления составов низкоплавких образцов, представляющих интерес для разработки химического способа синтеза щелочных оксидных ванадий-вольфрамовых бронз калия, нами методами визуально-политермического (ВПА), дифференциально-термического (ДТА) и рентгенофазового (РФА) анализа впервые изучена система K2WO4–V2O5 [4]. По результатам изучения процесса фазообразования в системе, выявлены характеристики нонвариантных точек (НВТ) и построена ее фазовая диаграмма (рис. 1, таблица). Обнаружено в ней образование трех новых соединений: конгруэнтного (D1-K2WO4∙3V2O5, D2-3K2WO4∙4V2O5) и инконруэнтного (S-3K2WO4∙V2O5) характера плавления.

Характеристики НВТ системы K 2WO4–V2O5

Рис. 1. Диаграмма состояния системы K₂WO₄–V₂O₅

Рис. 2. Штрихренгенограммы: а – K₂WO; б – K₂WO₄∙3V₂O₅; в – K₂WO₄∙V₂O₅; г – V₂O₅

Штрихрентгенограмма показывает, подтверждение пиков исходных компонентов и образование новых фаз (рис. 2)