Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃

Методами диференціально-термічного, рентгенофазового аналізів та ІЧ-спектроскопії досліджено потрійну систему NaF—LiF—LaF₃ та взаємодію між компонентами. Побудовано діаграму стану, що характеризується наявністю евтектики складу (% мол.) NaF(44)—LiF(42)—LаF₃(14), з температурою плавлення 580 ± 5 °С,...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2010
Hauptverfasser: Файдюк, Н.В., Сокольський, В.Е., Роїк, О.С., Близнюк, А.В., Савчук, Р.М., Омельчук, А.О.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України 2010
Schriftenreihe:Украинский химический журнал
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/186078
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃ / Н.В. Файдюк, В.Е. Сокольський, О.С. Роїк, А.В. Близнюк, Р.М. Савчук, А.О. Омельчук // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 8. — С. 85-88. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-186078
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1860782025-02-23T18:15:34Z Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃ Диаграмма состояния системы NaF—LiF—LaF₃ Phase diagram of the system NaF—LiF—LaF₃ Файдюк, Н.В. Сокольський, В.Е. Роїк, О.С. Близнюк, А.В. Савчук, Р.М. Омельчук, А.О. Неорганическая и физическая химия Методами диференціально-термічного, рентгенофазового аналізів та ІЧ-спектроскопії досліджено потрійну систему NaF—LiF—LaF₃ та взаємодію між компонентами. Побудовано діаграму стану, що характеризується наявністю евтектики складу (% мол.) NaF(44)—LiF(42)—LаF₃(14), з температурою плавлення 580 ± 5 °С, перитектики NaF(45)—LiF(39)—LaF₃(16) (Тпл = 595 ± 5 °С, яка відповідає сполуці NaLaF₄ з інконгруентним характером плавлення. Методами дифференциально-термического, рентгенофазового анализов, а также ИК-спектроскопии исследована тройная система NaF—LiF—LaF₃ и взаимодействие между компонентами. Построена диаграмма состояния, которая характеризуется присутствием эвтектики состава (% мол.) NaF(44)—LiF(42)—LаF₃(14), с температурой плавления 580 ± 5 °С перетектики NaF(45)—LiF(39)—LaF₃(16) (Тпл = 595 ± 5 °С), соответствующей соединению NaLaF₄ с инконгруэнтным характером плавления. The ternary system NaF—LiF—LaF₃ and interaction between its compounds have been investigated by differential thermal and X-ray phase analyses and IR spectroscopy. A phase diagram has been constructed, which is characterized by the presence of a eutectic of the composition (% mol.) NaF(44)—LiF(42)—LaF₃(14) (melting point 580 ± 5 °С) and a peritectic NaF(45)—LiF(39)—LaF₃(16) (melting point 595 ± 5 °С), which corresponds to the incongruently melting compound NaLaF₄. 2010 Article Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃ / Н.В. Файдюк, В.Е. Сокольський, О.С. Роїк, А.В. Близнюк, Р.М. Савчук, А.О. Омельчук // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 8. — С. 85-88. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/186078 544.344.3-546.654.33-34.16 uk Украинский химический журнал application/pdf 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 Ukrainian
topic Неорганическая и физическая химия
Неорганическая и физическая химия
spellingShingle Неорганическая и физическая химия
Неорганическая и физическая химия
Файдюк, Н.В.
Сокольський, В.Е.
Роїк, О.С.
Близнюк, А.В.
Савчук, Р.М.
Омельчук, А.О.
Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃
Украинский химический журнал
description Методами диференціально-термічного, рентгенофазового аналізів та ІЧ-спектроскопії досліджено потрійну систему NaF—LiF—LaF₃ та взаємодію між компонентами. Побудовано діаграму стану, що характеризується наявністю евтектики складу (% мол.) NaF(44)—LiF(42)—LаF₃(14), з температурою плавлення 580 ± 5 °С, перитектики NaF(45)—LiF(39)—LaF₃(16) (Тпл = 595 ± 5 °С, яка відповідає сполуці NaLaF₄ з інконгруентним характером плавлення.
format Article
author Файдюк, Н.В.
Сокольський, В.Е.
Роїк, О.С.
Близнюк, А.В.
Савчук, Р.М.
Омельчук, А.О.
author_facet Файдюк, Н.В.
Сокольський, В.Е.
Роїк, О.С.
Близнюк, А.В.
Савчук, Р.М.
Омельчук, А.О.
author_sort Файдюк, Н.В.
title Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃
title_short Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃
title_full Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃
title_fullStr Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃
title_full_unstemmed Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃
title_sort діаграма стану системи naf—lif—laf₃
publisher Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
publishDate 2010
topic_facet Неорганическая и физическая химия
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/186078
citation_txt Діаграма стану системи NaF—LiF—LaF₃ / Н.В. Файдюк, В.Е. Сокольський, О.С. Роїк, А.В. Близнюк, Р.М. Савчук, А.О. Омельчук // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 8. — С. 85-88. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
series Украинский химический журнал
work_keys_str_mv AT fajdûknv díagramastanusisteminafliflaf3
AT sokolʹsʹkijve díagramastanusisteminafliflaf3
AT roíkos díagramastanusisteminafliflaf3
AT bliznûkav díagramastanusisteminafliflaf3
AT savčukrm díagramastanusisteminafliflaf3
AT omelʹčukao díagramastanusisteminafliflaf3
AT fajdûknv diagrammasostoâniâsistemynafliflaf3
AT sokolʹsʹkijve diagrammasostoâniâsistemynafliflaf3
AT roíkos diagrammasostoâniâsistemynafliflaf3
AT bliznûkav diagrammasostoâniâsistemynafliflaf3
AT savčukrm diagrammasostoâniâsistemynafliflaf3
AT omelʹčukao diagrammasostoâniâsistemynafliflaf3
AT fajdûknv phasediagramofthesystemnafliflaf3
AT sokolʹsʹkijve phasediagramofthesystemnafliflaf3
AT roíkos phasediagramofthesystemnafliflaf3
AT bliznûkav phasediagramofthesystemnafliflaf3
AT savčukrm phasediagramofthesystemnafliflaf3
AT omelʹčukao phasediagramofthesystemnafliflaf3
first_indexed 2025-11-24T06:51:58Z
last_indexed 2025-11-24T06:51:58Z
_version_ 1849653584973529088
fulltext 8. W esterback S ., Rajan K.S ., M artell A.E. // J. Amer. Chem. Soc. -1965. -87, № 12. -P. 2567—2572. 9. Альберт А., Сержент Е. Константы ионизации ки- слот и оснований. -Л.: Химия, 1978. 10. Инцеди Я. Применение комплексов в аналити- ческой химии. -М .: Мир, 1979. 11. Школьникова Л.М ., Порай-Кошиц М .А . // Успехи химии. -1990. -59, № 7. -С. 1111—1143. 12. Холин Ю.В. Количественный физико-химический анализ комплексообразования в растворах и на поверхности химически модифицированных крем- незeмов: содержательные модели, математические методы и их приложения. -Харьков: Фолио, 2000. -С. 264—281. 13. Подчайнова В.Н ., Симонова Л.М . Медь. -М .: Наука, 1990. Інститут загальної та неорганічної хімії Надійшла 02.03.2010 ім. В.І. Вернадського НАН України, Київ УДК 544.344.3-546.654.33-34.16 Н.В. Файдюк, В.Е. Сокольський, О.С. Роїк, А.В. Близнюк, Р.М. Савчук, А.О. Омельчук ДІАГРАМА СТАНУ СИСТЕМИ NaF—LiF—LaF3 Методами диференціально-термічного , рентгенофазового аналізів та ІЧ -спектроскопії досліджено потрій- ну систему NaF—LiF —LaF3 та взаємодію між компонентами. Побудовано діаграму стану, що характери- зується наявністю евтектики складу (% мол.) NaF(44)—LiF(42)—LаF3(14), з температурою плавлення 580 ± 5 оС, перитектики NaF(45)—LiF(39)—LaF 3(16) (Т пл = 595 ± 5 оС, яка відповідає сполуці NaLaF4 з інконгруен- тним характером плавлення. ВСТУП. Світове наукове співтовариство роз- робило концепцію розвитку ядерних енергетич- них систем нового покоління [1, 2]. Серед можливих технічних рішень ядерні реактори, що працюють на розплавлено-сольових паливних композиціях, є найбільш придатними для створення систем такого ряду, бо характеризуються більш високою екологічною безпекою, не накопичують у відхо- дах довгоживучі радіонукліди, зокрема плутоній, в них можна використовувати як паливо відходи діючих атомних електростанцій [1—3]. Розплавлені суміші фторидів деяких металів (наприклад літію, натрію, цирконію тощо) з не- великим перетином захвату теплових нейтронів застосовують у таких реакторах в якості носія ядер- ного палива [4]. Під час роботи цих реакторів у розплавлено- сольовій паливній композиції накопичуються про- дукти ядерних перетворень, серед яких, зокрема, сполуки d- та f- елементів [5—7]. Таким чином, в реальних умовах розплавле- на паливна композиція буде багатокомпонентною системою фторидів різних елементів. Необхідною умовою надійної експлуатації реакторів, що пра- цюють на розплавлених фторидних композиціях, є забезпечення гомогенного стану паливної су- міші, в зв’язку з цим дослідження фазових пере- творень у багатокомпонентних фторидних систе- мах є актуальною не лише науковою, але й прик- ладною задачею. Якщо на сьогодні детально вивчені фазові рів- новаги в переважній більшості бінарних фторид- них систем [8], то трьохкомпонентні, а тим більше багатокомпонентні фторидні системи практично не вивчені, обмежена інформація про експеримен- тальні дослідження діаграм стану потрійних сис- тем, компоненти яких входять до складу палив- них сумішей розплавлених реакторів. У даному повідомленні приведені результати дослідження діаграми стану потрійної системи NaF—LiF—LaF3. ЕКСПЕРИМЕНТ ТА ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬ- ТАТІВ. Фазові перетворення в системі NaF—LiF —LaF3 вивчали методом диференціально-тер- мічного аналізу (ДТА) на дериватографі Q-1500 в атмосфері аргону. Швидкість нагрівання (охолод- ження) зразків складала 5—10 град/хв. Рентгено- графічні дослідження (РФА) сумішей проводили при кімнатній температурі та в інтервалі темпе- ратур 100—750 оС на рентгенівських установках © Н .В. Файдюк, В.Е. Сокольський, О.С. Роїк, А.В. Близнюк, Р.М . Савчук, А.О. Омельчук , 2010 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 8 85 ДРОН-3М та ДРОН-3УМ з CuKα- або MoKα-ви- проміненням методом порошку в інертній ат- мосфері (аргон). Розшифровку кристалічних рентгенограм здійснювали за допомогою пакету комп’ютерних програм — PowderCell, Mercury, Retrieve. Дослідження проводили в платинових або скловуглецевих тиглях в атмосфері аргону, в температурному інтервалі 700—980 oС. Зразки масою 1.0—1.5 г відпалювали при температурі 580—650 оС протягом 5—10 год. При дослідженні евтектичних (Е1, Е2, Е3) та перитектичного (Р2) розрізів системи NaF—LiF— LaF3 концентрацію вихідних компонентів у сумі- шах змінювали на 1 % мол., розрізів Rх — на 0.5 % мол. (рис. 1). Для вивчення хімічних перетворень у системі фторидів натрію, літію та лантану використову- вали відповідні реактиви кваліфікації ч.д.а., х.ч. Досліджено двадцять чотири політермічних розрізи системи NaF—LiF—LaF3 : NaF—Е1, LiF —Е2, LaF3—Е3, LiF—Р2 та Rx, де х — концент- рація, % мол. LaF 3 (10 ≤ х ≤ 20) (рис. 1). Слід відмітити, що Е1, Е2, Е3 та Р2 є нон-варіантними точками систем складу LiF—LaF3 (Е1), NaF— LaF3 (Е2, Р2), NaF—LiF (Е3). Аналіз літературних даних [8, 9] показав, що вказані бінарні суміші є евтектичними і лише в системі NaF—LaF3, окрім евтектичної суміші, утворюється сполука NaLаF4, яка має інконгруентний характер плавлення. Від- мічено, що на відміну від фториду натрію, фторид літію не взаємодіє з трифторидом лантану [8—10]. Результати рентгенофазового аналізу про- дуктів взаємодії системи NaF–LiF–LаF3 показа- ли, що в хімічних перетвореннях системи із фто- ридів натрію, літію та лантану приймають участь фази як NaLaF4, LiF, NaF, LaF3 (таблиця). Роз- раховані параметри кристалічної гратки фази NaLаF4 (a=6.181, c=9.54 Ao ), які добре погоджу- ються з літературними даними [11]. На типових кривих нагрівання (охолоджен- ня) розрізів системи NaF—LiF—LaF3, окрім тер- моефектів плавлення (кристалізації) подвійних евтектичних сумішей та вихідних компонентів, ре- єстрували ефекти хімічної взаємодії потрійної су- міші фторидів натрію, літію та лантану. Виявле- но, що температури ефектів зростають зi збіль- шенням концентрації трифториду лантану в сумі- ші і наближаються до температури плавлення чи- стого LaF3. В інтервалі температур 570—590 oС на кривій ДТА спостерігаємо інтенсивний термо- ефект (580 oС) (рис. 2, крива 1), який свідчить про плавлення (кристалізацію) зразків системи NaF— LiF—LaF3. У ході запису термограм було помі- Неорганическая и физическая химия Рис. 1. Концентраційний трикутник та досліджувані розрізи системи NaF—LiF —LаF3. Результати рентгенофазового аналізу суміші складу NaF(45)—LiF(39)—LаF3(16) Експеримен тальні дані Літературні дані [11] NaLaF4 LiF NaF LaF3 d, Ao I, % d, Ao I, % d, Ao I, % d, Ao I, % d, Ao I, % 5.35 60 5.38 65 — — — — — — 3.11 100 3.11 100 — — — — — — 2.68 15 2.69 16 — — 2.68 3 — — 2.40 17 2.40 20 — — — — — — 2.31 40 — — 2.33 95 2.31 100 — — 2.19 67 2.19 90 — — — — — — 2.06 11 — — — — — — 2.07 50 2.02 29 2.02 16 2.01 100 — — 2.02 55 1.91 11 1.91 16 — — — — — — 1.78 66 1.78 80 — — — — — — 1.75 9 — — — — — — 1.75 20 1.62 13 1.63 16 — — — — — — 1.55 11 1.55 12 — — — — — — 1.43 6 — — 1.42 48 — — — — 1.38 13 1.38 20 — — — — — — 1.34 6 — — — — 1.34 17 1.34 16 86 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т. 76, № 8 чено, що найбільшу інтенсивність даний ефект має при концентрації (% мол.) NaF(31–50)—LiF (36– 55)—LaF 3(14). При температурі 595—600 oС на кривих нагрівання (охолодження) реєструється термоефект, який вказує на протікання фазових, хімічних перетвореннь у потрійній суміші фтори- дів натрію, літію та лантану. Встановлено, що даний ефект відсутній при концентрації (% мол.) NaF(38–50)—LiF(34–46)—LaF3(16) (рис. 2, крива 2). Це можна пояснити тим, що при певній темпера- турі та співвідношенні компонентів досліджува- ної суміші в розплаві існує така кількість твердого трифториду РЗЕ, яка необхідна для повної вза- ємодії з рідким розплавом, щоб утворити подвій- ну хімічну сполуку складу NaLaF4. В інтервалі температур 650—660 оС спостерігаємо термоефект плавлення (кристалізації) бінарної евтектичної суміші складу (% мол.) NaF(61)—LiF(39), темпе- ратура якого задовільно узгоджується з літератур- ними даними [9]. У роботах [12, 13] було показано, що за допо- могою площі термоефекту, а також кількості те- плоти, яка виділяється чи поглинається під час фізико-хімічних перетворень, можна визначити склад нон-варіатних точок потрійних систем. У результаті детальних досліджень розрізів та обра- хунку теплових ефектів встановлено, що суміш складу (% мол.) NaF(44)—LiF(42)—LаF3(14) (Е) відповідає евтектиці і має температуру плавлення 580 ± 5 оС. Перитектична суміш відповідає складу (% мол.) NaF(45)—LiF(39)—LаF3(16) (Р) і має тем- пературу фазового переходу 595 ± 5 оС (рис. 3). За допомогою виконаних високотемператур- них рентгенофазових досліджень сумішей встано- влено склад розплавів та визначено їх основні кристалохімічні характеристики. Виявлено, що ос- нову структури розплаву складає щільна упаков- ка атомів фтору, в октаедричних пустотах якої знаходяться катіони натрію, лантану та, частково, літію. Встановлено, що в момент плавлення су- міші складу (% мол.) NaF(44)—LiF(42)—LаF3(14), а також у результаті можливого часткового роз- чинення компонентів один в одному, атомна доля фторид-йона в NaLaF4 та в LaF3 понижується, тоді як в NaF та LiF, навпаки, зростає. Виявлено, що головним фактором у будові розплаву є впо- рядкованість катіонів лантану в середині октаед- ричних пустот аніонної матриці чи комплексних аніонів [LaF6] 3–. Аналіз отриманих результатів дослідження Рис. 2. Криві охолодження сумішей складу (% мол.): NaF (55)—LiF(31)—LаF3(14) (1) та NaF(45)—LiF(39) —LаF 3(16) (2). Рис. 3. Діаграма стану системи NaF—LiF —LаF 3 та її бінарні складові. ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 8 87 хімічної поведінки трифториду лантану в розпла- ві фторидів натрію та літію показав, що на відрі- зку (LaF 3)—Р (рис. 3) відбувається зміна складу фторидного розплаву, яка викликана зменшен- ням закристалізованого твердого трифториду РЗЕ в напрямку перетиктектичної точки Р. Слід за- значити, що кристалізація NaLaF4 відбувається на відрізку 1—Р, причому концентрація компонентів у даній області описується наступними співвідно- шеннями: LiF/(LiF ⋅NaLaF4) та NaLaF4/(LiF ⋅NaLaF4). Утворення евтектичної суміші відбувається на відрізку Р—Е і описується наступним рівнянням: Lе → NaLaF 4 + LiF + LaF3 . Таким чином, у ході виконаних досліджень виявлено, що суміш NaF—LiF—LaF3 відносить- ся до систем з однією подвійною сполукою, що має інкогруентний характер плавлення. Вста- новлені склади та температури нон-варіантних точок системи. Суміш складу (% мол.) NaF(44) —LiF(42)—LаF3(14) відповідає евтектиці і має температуру плавлення 580 ± 5 оС. Визначено ос- новні продукти взаємодії. Показано, що фторид літію не утворює сполуки складу LiLaF4. РЕЗЮМЕ . Методами дифференциально-терми- ческого, рентгенофазового анализов, а также ИК-спе- ктроскопии исследована тройная система NaF —LiF — LaF 3 и взаимодействие между компонентами. Пост- роена диаграмма состояния, которая характеризу- ется присутствием эвтектики состава (% мол.) NaF (44)—LiF (42)—LаF 3(14), с температурой плавления 580 ± 5 oС перетектики N a F (45)—LiF (39)—LaF 3(16) (Т пл = 595 ± 5 оС), соответствующей соединению NaLaF4 с инконгруэнтным характером плавления. SUMMARY. The ternary system NaF—LiF —LaF 3 and interaction between its compounds have been in- vestigated by differential thermal and X-ray phase ana- lyses and IR spectroscopy. A phase diagram has been constructed, which is characterized by the presence of a eutectic of the composition (% mol.) NaF (44)—LiF (42) —LaF 3(14) (melting point 580 ± 5 oС) and a peritectic NaF (45)—LiF (39)—LaF 3(16) (melting point 595 ± 5 oС), which corresponds to the incongruently melting com- pound NaLaF 4. 1. A Technology Roadmap for Generation IV Nuclear Energy Systems Issued by the U.S. DOE Nuclear Energy Res. Adv. Committee and the Generation IV Int. Forum. -December 2002. 2. Bowman C.D. // Proc. III Int. Conf. of Accelerator- Driven Transmutation Technologies. -Praha, June 7– 11, 1999. 3. Audowski W . // Acta Phys. B. -2000. -31, № 1. -Р. 107—120. 4. Новиков В.М ., Игнатьев В.В., Федоров В.И., Черед- ников В.Н . Жидкосолевые ЯЭУ: перспективы и проблемы. -М .: Энергоатомиздат, 1990. 5. Naumov V.S ., Bychkov A.V . // In Enviromental Res. Forum-Trantec. Publ. -Switzerland. -1996. -Vol. 1–2. -P. 181—188. 6. Яковлев Г.Н ., Мясоедов Б.Ф., Духовенская Л.Д., Силин В.И. // Радиохимия. -1975. -№ 5. -С. 687—693. 7. Furukawa K., Lecocq A., Kato Y . et al. // Укр. хим. журн. -1994. -60, № 7. -C. 456—472. 8. Федоров П.П . // Журн. неорган. химии. -1999. -44, № 11. -C. 1792—1818. 9. Справочник по плавкости систем из безводных неорганических солей // Под ред. Н .К. Воскресен- ской. -М .;Л.: Изд-во АН СССР, 1961. 10. Файдюк Н .В., Савчук Р.М ., Омельчук А .О. // Укр. хим. журн. -2007. -73, № 5. –С. 16—19. 11. Powder Diffraction F ile Completed by the Joint Committce on Powder Diffraction Standards // Ame- rican Soc. for Testing Materials (ASTM). -Philadel- phia, 1989. 12. Громаков С.Д. О некоторых закономерностях равно- весных систем. -Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1961. 13. Диогенов Г.Г. // Журн. неорган. химии. -1993. -38, № 3. –С. 528—532. Інститут загальної та неорганічної хімії Надійшла 05.12.2009 ім. В.І. Вернадського НАH України, Київ Київський національний університет ім. Тараса Шевченка Неорганическая и физическая химия 88 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т. 76, № 8