Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,839

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФАЗОВОГО КОМПЛЕКСА В СИСТЕМЕ K2WO4–V2O5

Алихаджиева Б.С. 1 Хасбулатова З.С. 1
1 Чеченский государственный педагогический университет
1. Спицын В.И., Каштанов Л.И. Действие газообразного хлористого водорода на вольфрамовые соединения // Журн. русс. физ.-хим. об-ва. – 1926. – Т. 58. – С. 1230–1251.
2. Спицын В.И. О восстановлении вольфраматов // Журн. русс. физ.-хим. об-ва. – 1926. – Т.58, – С. 474–490.
3. Dickens P.G. Termodynamic studies of some electrode materials //Adv. Chem.Ser. – 1977. – Vol. 163. – P. 165.
4. Ракша В.П. Электрохимическое получение порошков оксидных вольфрамовых бронз: дис. … канд. хим. наук. – Свердловск: Институт электрохимии АН СССР УрНЦ, 1982. – 133 с.
5. Алихаджиева Б.С. Диссертация … канд. хим. наук. – Махачкала: ДГПУ, 2011. – 118 с.

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

НВТ

t, °С

Состав, мол. %

Кристаллизующиеся фазы

K2WO4

V2O5

е1

600

10

90

V2O5 + 3V2O5∙K2WO4

D1

678

25

75

3V2O5∙ K2WO4

е2

654

35

65

3V2O5∙K2WO4 + 4V2O5∙3 K2WO4

D2

918

45

55

3K2WO4∙4V2O5

S

866

75

25

3 K2WO4∙V2O5

е3

532

70

30

3K2WO4∙4V2O5+ 3K2WO4∙V2O5

 

pic_15.wmf

Рис. 1. Диаграмма состояния системы K2WO4–V2O5

pic_16.tif

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)


Библиографическая ссылка

Алихаджиева Б.С., Хасбулатова З.С. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФАЗОВОГО КОМПЛЕКСА В СИСТЕМЕ K2WO4–V2O5 // Международный журнал экспериментального образования. – 2016. – № 4-3. – С. 464-466;
URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=9829 (дата обращения: 22.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074