Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Хаджи В.Е. -> "Синтез минералов Том 1" -> 10

Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.

Хаджи В.Е. Синтез минералов Том 1 — М.: Недра, 1987. — 487 c.
Скачать (прямая ссылка): sintezmineralovt11987.djvu
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 212 >> Следующая


Определению растворимости различных форм диоксида кремния посвящено значительное число работ, накоплен большой объем экспериментальных данных, часто разрозненных и иногда даже противоречивых. Целесообразно в настоящем разделе ограничиться рассмотрением только того материала, который имеет непосредственное отношение к сложившейся методике выращивания кристаллов кварца различного назначения.

После исследований растворимости кварца в воде и водяном паре, проведенных в 1935—1948 гг. Ф. В. Сыромятниковым, Н. И. Хитаровым, Л. А. Ивановым, Т. Е. Джеллингхемом, С. Дж. Ван Ньювенбургом и П. М. Ван Зоном и положивших начало систематическим исследованиям растворимости диоксида кремния в гидротермальных условиях, детальные исследования растворимости кварца в воде в широком диапазоне температур и давлений предпринял в 1944 г. Г. К. Кеннеди. Определение растворимости проводилось им в интервале температур 200—540 °С при давлениях 15—175 МПа в изотермических условиях, с применением метода закалки автоклава. Растворимость определялась после закалки по потере в массе образца, которая фиксировалась через равные промежутки времени. Наступление равновесия определялось по прекращению изменения массы и его стабилизации при повторных изменениях в течение достаточно длительного времени. 22 Акр и Tkр—критические точка и температура

Температурная зависимость растворимости кварца в растворах представлена на рис. 5, 6.

На основании полученных экспериментальных результатов Г. К. Кеннеди показал, что в широком диапазоне термобарических условий для системы H2O—SiO2 на диаграмме состояния выделя-ются три области: трехфазная область гетерогенного состояния кварц+жидкость+ газ, а также две двухфазные области кварц + + жидкость и кварц+газ, причем две последние области условно разделены температурной границей, соответствующей критической температуре воды (374,15 °С). Анализ накопленного материала позволил Г. К. Кеннеди отметить некоторые характерные особенности термобарических зависимостей растворимости кварца в воде, которые можно свести к следующему:

1. В области гетерогенного состояния системы растворимость возрастает приблизительно до температуры 330 °С, после чего резко снижается и при 374 °С достигает минимального значения (0,023 %).

2. Растворимость кварца в водяном паре, находящемся в равновесии с жидкостью и кварцем, незначительна по сравнению с растворимостью в воде, однако с увеличением температуры бы-C0TPO3 возрастает и при критической температуре воды достигает

23 Рис. 5. Температурная зависимость растворимости кварца в растворах Na2CCb при различных концентрациях карбонатного компонента. Коэффициент заполнения во всех случаях равен 70 %

Рис. 6. Температурная зависимость растворимости кварца в растворах NH4F при его различных концентрациях

3. В области гомогенного состояния растворителя, т. е. выше кривой трехфазного равновесия, при давлении до 70 МПа имеет место ретроградная растворимость кварца в воде. В изобарических условиях при давлении, равном 70 МПа, растворимость кварца с ростом температуры практически остается неизменной, при более высоких давлениях (выше 70 МПа) растворимость резко возрастает.

Изучение растворимости кварца в щелочных средах представляет непосредственный интерес для практики гидротермального синтеза кристаллов. По данным В. П. Бутузова и Л. В. Брятова, растворимость кварца в 5- и 11 %-ных растворах карбоната натрия при температуре 450 0C и заполнении автоклава 70 % составляет соответственно 60 и 110 мг/см3. В 0,5M растворе NaOH при температуре 400 °С и заполнении 80 %, по данным Р. Лодиза и А. Болмэна, растворимость кварца достигает 2,27 г на 100 г растворителя, т. е. на порядок выше, чем растворимость в чистой воде. В связи с синтезом монокристаллов растворимость кварца в щелочных средах активно изучалась в период 1948—1961 гг. И. И. Фридман, О. Ф. Туттлом, Г. У. Мори, Дж. Хассельгессером, Л. В. Брятовым, В. П. Бутузовым, Р. Лодизом, А. Болмэном, в 70-х годах И. Г. Танеевым, В. Н. Румянцевым и др. Детальные исследования равновесий в системе SiO2—Na2O—H2O с применением оригинальной методики отбора и определения состава фаз в последние годы были предприняты В. М. Валяшко и дру-24 Таблица 1

Растворимость кварца в растворах гидроксида натрия, по Л. В. Брятову

SiOjiNa1O
Степень Исходная Потеря Раство-
т. °С заполнения концентрация в массе. римость,
автоклава. % раствора, н мг/см1 urlcu3 в растворе лойэ фазе
393 71 0,91 79,00 39,90 2 4,3
393 71 , 0,445 32,50 32,50 2 —
393 71 0,25 12,62 12,62 1,63 —
348 80 0,91 61,30 61,30 1,09 —
400 40 0,75 98,50 16,90 1,72 3,24

гими исследователями на основе топологического анализа диаграмм состояния.

Растворимость диоксида кремния в растворах гидроксида натрия в зависимости от температуры и давления рассматривалась в 1950 г. О. Ф. Туттлом и И. И. Фридман. Опыты с растворами NaOH концентрацией от 1,5 до 38,8 % осуществлялись ими при температурах 250, 300, 350, 400, 500 °С. Исследование системы SiO2—Na2O—H2O проводилось в реакторах небольшой вместимости (до 18 см3) с применением метода закалки. Для изучения равновесий в данной системе в каждом опыте фиксировалось наличие кристаллических и жидких фаз и определялся их состав. В некоторой части опытов было установлено расслоение раствора с образованием обычного раствора и более плотной жидкости («тяжелая фаза»), напоминающей прозрачное растворимое стекло, количество которого возрастало с увеличением концентрации гидроксида натрия в исходном растворе. Было также показано, что в изученном диапазоне температур в растворах с повышенным содержанием Na2O растворимость кварца значительно выше, чем в чистой воде. Однако полученные количественные данные о растворимости кварца в щелочных средах нельзя признать правильными, так как авторы не учитывали эффекта расслоения и распределения SiO2 между образующимися в гидротермальных условиях несмешивающимися жидкими фазами.
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 212 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed