Гравиметрический способ определения состава и количества фазы а @ в @ , соравновесной с исходным компонентом ас, где с - газовая фаза, образующаяся при достижении химического равновесия

 

Использование: фазовые методы анализа для определения состава и количества фазы, соравновесной с газообразующим компонентом в двухкомпонентной системе, изучение фазовых диаграмм, когда необходимо узнать состав нового соединения, граИзобретение относится к фазовым методам анализа и может быть использовано для определения состава и количества фазы , соравновесной с газообразующим компонентом в двухкомпонентной системе. Данная задача является актуальной при изучении фазовых диаграмм, когда необходимо узнать состав нового соединения, границы области гомогенности или твердого раствора. Известны способы определения состава и количества фазы, основанные на непреницы области гомогенности или твердого раствора. Сущность изобретения: готовят смесь состава (АС)юо-рВр, где р - количество компонента В, способное отщеплять газовую фазу С. Перетирание, взвешивание, отжиг и определение убыли массы смеси повторяют до тех пор, пока убыль массы смеси после очередного отжига не станет равной нулю. Значения величины х и концентрации ,, определяемой фазы в смеси рассчитывают по формулам у,юо Р м. РМ+Р Ј (Am,/mi-i ) I 1 р ЧООрХ Рх -р(100 -х)М мае где п - количество отжигов, а М, Р, X - молекулярные массы выделяющейся газовой фазы С, исходной смеси Аюо хВх и определяемой фазы В соответственно, т, и Ami - масса и убыль массы смеси после очередного отжига, рывном или дискретном изменении интенсивности или экстенсивного свойства анализируемой смеси (фазовый анализ по данным дериватограмм, термограмм, дифрактограмм, ИК-, КР-, ЯМР-, ЭПР- спектров и др.). Однако данные способы либо относительно трудоемки из-за необходимости синтеза большого количества образцов и анализа их, либо не иогут быть использованы по каким-либо частным причинам . Например, прототип не может быть использован в случае плохо кристалличных VJ VI 00 О to ГО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 N 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

pM+P g (лт/mi — i ) х— мас.",, (21) 4849086/25 (22) 09.07.90 (46) 30.11.92. Бюл. № 44 (71) Институт химии Уральского отделения

АН СССР (72) Б.Г.Головкин (56) Ковба Л.M., Трунов В.К; Рентгенофазный анализ. M.: изд. МГУ, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N . 1441281, кл, G 01 N 23/20, 1987.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1679314, кл. G 01 N 23/20, 1989. (54) ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА И КОЛИЧЕСТВА ФАЗЫ Aloo-XBx, COPAL НОВ ЕСНОЙ С

ИСХОДНЫМ КОМПОНЕНТОМ АС, ГДЕ С—

ГАЗОВАЯ ФАЗА, ОБРАЗУЮЩАЯСЯ ПРИ

ДОСТИЖЕНИИ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ (57) Использование: фазовые методы анализа для определения состава и количества фазы, соравновесной с газообразующим компонентом в двухкомпонентной системе, изучение фазовых диаграмм, когда необходимо узнать состав нового соединения, граИзобретение относится к фазовым методам анализа и может быть использовано для определения состава и количества фазы, соравновесной с газообразующим компонентом в двухкомпонентной системе.

Данная задача является актуальной при изучении фазовых диаграмм, когда необходимо узнать состав нового соединения, границы области гомогенности или твердого раствора.

Известны способы определения состава и количества фазы, основанные на непре"Ы, „1778622 А1 ницы области гомогенности или твердого раствора. Сущность изобретения: готовят смесь состава (АС)1оо-РВр, где р — количество компонента В. способное отщеплять газовую фазу С. Перетирание, взвешивание, отжиг и определение убыли массы смеси повторяют до тех пор, пока убыль массы смеси после очередного отжига не станет равной нулю. Значения величины х и кон. центрации,и, определяемой фазы в смеси рассчитывают по формулам где и — количество отжигов, а М, Р молекулярные массы выделяющейся газовой фазы С, исхоДной смеси А1оо-хВх и опРеделяемой фазы В соответственно, m и

Лmi — масса и убыль массы смеси после очередного отжига, рывном или дискретном изменении интенсивности или экстенсивного свойства анализируемой смеси (фазовый анализ по данным дериватограмм, термограмм, дифрактограмм, ИК-, КР-, ЯМР-, ЭПРспектров и др.). Однако данные способы либо относительно трудоемки из-за необходимости синтеза большого количества образцов и анализа их, либо не могут быть . использованы по каким-либо частным причинам. Например, прототип не может быть использован в случае плохо кристалличных, 1778622

25 (3) 100 М

x—pM+V g (мас. 7ь), (2)

mo

m =

М, . (4) откуда

100 М pmo х р о (5) (6) рентгеноаморфных или текстурированных образцов.

Цель изобретения — упрощение. расширение области применения способа, снижение трудоемкости, повышение надежности и точности получаемых результатов. .Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе определениЯ состава фазы А100-хВх, соРавновесной с компонентом АС, где С вЂ” газовая фаза, образующаяся при отжиге, проводимом для достижения химического равновесия, готовят смесь состава (AC)100-рВр исходных компонентов АС и В, перетирают смесь в ступке, находят массу исходной смеси mo, проводят отжиг при соответствующей температуре. взвешивают и находят убыль массы смеси Лm>. После чего смесь перетирают и находят новую массу смеси

m>. Затем операцию повторяют, т.е. снова отжигают, определяют убыль массы Ьmz, перетирают, находят новую массу смеси mz и т.д, до тех пор. пока убыль массы смеси после очередного отжига не станет равной нулю. Значения величины х и концентрации,и определяемой фазы в образце рассчитывают по формулам где n — количество отжигов;

М,P,Х вЂ” молекулярные массы выделяющейся газовой фазы С, исходной смеси и определяемой фазы соответственно, Существенным отличием предлагаемого способа является то, что с целью снижения трудоемкости достаточно приготовить всего один равновесный образец вместо двух-трех по способу-прототипу, нет необходимости снимать дифрактограммы этих образцов и измерять интенсивности рефлексов на них. Другими существенными отличиями является то. что способ может быть использован с более высокой степенью надежности в случаях, когда определяемая фаза является текстурированной, рентгеноаморфной или не имеет в достаточной степени представительных пикой на дифрактограмме или в спектрах.ИК, KP u других.

Предлагаемый способ не применим, если определяемая фаза не находится в химическом равновесии с газообразующим компонентом, если хотя бы один из компонентов системы обладает высокой летучестью. Способ может быть модифицирован, если в процессе отжига выделяется более чем одна газовая фаза.

5 . Данный способ может быть использован в двухкомпонентных системах на краевом участке фазовой диаграммы между тем компонентом который при взаимодействии отщепляет газовую фазу из10 вестного состава и ближайшим к нему химическим образованием (соединение, твердый раствор). При этом необходимо, чтобы выбранный состав после достижения химического равновесия обязательно

15 содержал некоторое количество определяемой фазы и газообразующего исходного компонента.

Формулы (1,2) выведены следующим образом. Из уравнения протекающей при от20 жиге реакции: (100-p)AC+pB — p (AC)<00+ - - A<00- В + видно, что если количество исходной смеси равно одному молю, то газовой фазы выде30 р 100 — х лится М, а если масса взятой х смеси mo, то газовой фазы выделится

После первого отжига первоначальная масса смеси убыла на величину Л m>, что составит

После первого дополнительного перетирания масса смеси стала п 1, а после второго отжига масса смеси п 1 убыла на величину

Л вг, что. составит

55 У2 (Mac. Ж) .

100 Лт2 (7)

Аналогично, после второго дополнительного перетирания и третьего отжига масса смеси а2 убудет на величину Ь вз. что составит:

1778622

100 m3 ( (8) гп2 и т. д.

Общая же убыль массы смеси в массовых процентах равна:

П Д,П1 у= y> -100, . (9)

I†= I-— 1 m) †где n — число отжигов, что составит:

У п1о Ь Aml (10)

Подставляя m из (10) в (5), получаем формулу (1), Приняв массу одного моля zt oòoææåíной равновесной смеси За 10070, а количество определяемой фазы за ус мас. в соответствии с уравнением реакции (3), составим пропорцию л - 100 -х-р, х откуда для г получаема лх

Молекулярная масса отожженной равновесной смеси 7г, как следует из (3), равна: (12)

Подставляя величину иэ (12) в (11), получаем формулу (2).

Точность предлагаемого метода определяется точностью взвешивания. Поэтому степень точности метода увеличивается с увеличением массы анализируемого образца.

Пример. Берут 10,4259 r С82СОз и

1,4551 r V205, смешивают и перетирают в ступке. Берут mp=11,7012 г перетертой смеси, помещают в тигель известного веса и отжигают в течение часа при 500 С, Затем тигель со смесью охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают, Находят убыль массы равной Л п11=0,7125 г, Смесь дополнительно перетирают в ступке.

Берут пц=10,6542 r дополнительно перетертой смеси, помещают в тигель и отжигают в течении двух часов при 600 С. После. чего тигель со смесью охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Находят убыль массы смеси равной Л т2=-0,2884 г, Смесь вновь пер тирают. Берут 10,0189 r вновь перетертой смеси и отжигают в течение двух часов при

600 С, Очередную убыль массы. находят

5 равной Лп1з=0,0033 г, Полагая данную убыль массы близкой к нулевой, считают, что смесь достигла химического равновесия. Для того, чтобы узнать присутствует ли в отожженном образце некоторое количест10 во не вступившего в реакцию карбоната цезия снимают дифрактограмму полученного образца и убеждаются в присутствии на ней линии С82СОз. После чего находят величины х и,и по формулам

15 (1) и (2). При этом имеют в виду, что в данном случае р=20. п=3, Р=80 325,81+ + 20 181,882=29702,44, где 325,81 и

181,882 — молекулярные массы С82СОз и

V2Q5, соответственно. Значение х получают

20 равным 25,125. а,и =75,46 мас.%. T.о. состав фазы находящейся в равновесии с карбонатом цезия может быть записан как (Cs2O)74,875(V2O5)25,125, что с точностью до - 0,1 мол. соответствует ортована25 дату цезия Сз2Ч04.

Большое значение имеет то, что предлагаемый способ позволяет определить состав фазы в смеси без выделения ее в чистом виде. Основным преимуществом

30 способа по сравнению с прототипом является то, что новый способ может быть применен в тех случаях, когда его дифрактограммы или соответствующие спектры образцов не имеют представительных, не

35 накладывающихся друг на друга пиков. Другое существенное преимущество состоит в том, что для определения состава и количества фазы достаточно синтезировать всего один равновесный образец, в то время как

40 по способу прототипу необходим синтез не менее 2-3 равновесных образцов с последующей съемкой их дифрактограмм и измерением интенсивностей рефлексов.

Существенно и то, что точность получаемых

45 результатов по желанию экспериментатора в предлагаемом способе может быть повышена не только за счет количества повторных экспериментов. но и за счет увеличения общей массы анализируемого образца, дли50 тельности отжига и количества перетираний смеси. В целом это значительно повышает надежность получаемых результатов. . Формула изобретения

Гравиметрический способ определения

55 состава и количества фазы А1оо-В, соравновесной с исходным компонентом АС, где

С вЂ” газовая фаза, образующаяся при достижении химического равновесия, включающий приготовление смеси, многократное

1778622 определяемой фазы рассчитывают по формулам

100 М

5 х— рM+P g (лmi/тi — i )

1=1

Составитель Б. Головкин

Редактор Т. Купрякова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э. Лончэкова

Заказ 4187 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 перетирание и отжиг в течение времени, достаточного для установления равновесия в системе, с взвешиванием смеси после каждого перетирания и отжига и установление состава и концентрации определяемой фазы, отличающийся тем,что,сцелью упрощения, расширения области применения, снижения трудоемкости, повышения надежности и точности получаемых результатов, готовят смесь состава (AC)1oo-ðÂð, где р — количество компонента В, способное отщеплять газовую фазу С, перетирание, взвешивание, отжиг и определение убыли массы повторяют до тех flop, пока не будет убыли массы, величину х и концентрацию р где n — количество отжигов;

M,P,X — мол.м. образующейся газовой фазы С, исходной смеси А1оо--хВх и опреде15 ляемой фазы В соответственно;

rnid, Ь тц — масса и убыль массы смеси после очередного отжига.