Фазовые равновесия в системе MgS-Y2S3 (165561)

Посмотреть архив целиком












Диплом



Министерство общего и профессионального

образования Российской Федерации

Тюменский Государственный Университет

Химический Факультет

Кафедра неорганической химии






Дипломная работа

студентки 5 курса химического факультета

Ермачковой Елены Владимировны


Тема работы:

Фазовые равновесия в системе MgSY2S3




Научный руководитель:

ассистент Бурханова Т. М.






Тюмень 1999

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Тюменский Государственный Университет

Химический факультет

Кафедра неорганической химии








Дипломная работа


Тема работы:

Фазовые равновесия в системе MgS – Y2S3







Подпись декана ________________Паничева Л. П.
Подпись зав. кафедрой Кертман С. В.
Подпись руководителя Бурханова Т. М.
Подпись рецензента
Подпись студента Ермачкова Е.В.




Содержание


Bведение 5

Глава 1. Литературный обзор. 6

1.1. Фазовые равновесия в системе MgS-Y2S3. 6

1.1.1.Фазовое равновесие в системе Mg-S. 6

1.1.2.Фазовое равновесие в системе Y-S. 7

1.1.3.Кристаллохимическая характеристика фаз в системе Mg-S, Y‑S. 9

1.1.4.Фазовые равновесия в системе MgS –Ln2S3. 12

1.1.5. Взаимосвязь структуры и типа химической связи в сульфидах магния-лантанида с их свойствами. 16

1.2. Синтез простых и бинарных сульфидов. 18

1.2.1.Метод прямого синтеза. 18

1.2.2.Метод косвенного синтеза. 19

1.2.3.Выводы по литературному обзору. 21

Глава 2. Методическая часть. 22

2.1. Методы физико-химического анализа 22

2.1.1. Рентгенофазовый анализ. 22

2.1.2.Микроструктурный анализ. 23

2.1.3.Дюрометрический анализ. 25

2.1.4.Визуально - политермический анализ. 26

Глава 3. Экспериментальная часть. 29

3.1. Синтез веществ. 29

3.1.1. Синтез Y2S3 в потоке сульфидирующих агентов. 29

3.1.3. Синтез трехкомпонентных образцов в системе MgS – Y2S3. 32

3.1.4. Микроструктурный анализ образцов системы MgS – Y2S3. 38

3.1.4. Рентгенофазовый анализ образцов системы MgS - Y2S3 . 38

Глава 4. Фазовые равновесия в системе M S - Y2S3. Обсуждение результатов. 45

Выводы. 51

Литература. 52

Введение

Соединения с участием РЗЭ остаются по прежнему обширным резервом для создания новых материалов. Возможно создание материалов с уникальными, заранее заданными свойствами.

Взаимодействие в системах MgS – Ln2S3 изучалось Флао, Патри, Доманжем. По характеру взаимодействия все системы можно разделить на три группы. В системах для La – Gd тройные соединения не образуются. Для Tb – Er, Y в литературе указано на образование тройных соединений типа MgLn2S4, кристаллизующихся в ромбической сингонии. Для Tm – Sc фаза MgLn2S4 имеет структуру типа шпинели. Однако условия существования фаз не определены, неясен характер их плавления, протяженность областей твердых растворов не связана с температурой.

Для реализации на практике потенциальных возможностей новых материалов необходимо определить условия их существования и методы синтеза. Это позволяет сделать физико-химический анализ путем построения Т –Х – проекции диаграммы состояния, являющейся основанием для синтеза материалов.

Цель настоящей работы состоит в изучении фазовых равновесий в системе MgS – Y2S3 при использовании методов физико-химического анализа.


Глава 1. Литературный обзор.

    1. Фазовые равновесия в системе MgS-Y2S3.

      1. Фазовое равновесие в системе Mg-S.

Моносульфид MgS имеет кубическую кристаллическую структуру типа NaCl. Структура MgS образуется сочетанием довольно объемных анионов серы и значительно меньших по размерам катионов металлов. Можно предполагать, что анионы серы как более крупные по размерам имеют тенденцию к регулярному расположению в элементарных ячейках довольно тесно один возле другого; они образуют при этом пустоты, в которых располагаются катионы. Каждый ион магния окружен шестью ионами серы, расположенными в вершинах правильных октаэдров. Все пустоты, в которых периодически располагаются катионы (согласно их размерам и заряду), в структуре MgS заняты и возможность образования твердого раствора по разрезу MgS-Ln2S3 маловероятна.1. В системе Mg-S (рис.1) образуется единственная фаза MgS. Температура плавления составляет 2270К, при которой MgS разлагается.2


Рис. 1 Ориентировочная диаграмма состояния системы MgS.

Т, К Т, К


Ж



MgS+Ж

920


390

MgS+Mg MgS+S

Mg S





Свойства MgS

MgS получают:

  1. Mg+S=MgS (реакция происходит в фарфоровой трубке при 8000С).

  2. 2Mg + S + H2S = 2MgS + H2

  3. MgO + CS2 = 2MgS + CO2 (температура 700-9000С).

  4. MgO + C + S = MgS + CO

  5. MgSO4 +2C = MgS + 2 CO2 (температура 9000С).

MgS представляет собой бесцветные (или розовато-красные из-за примесей) кубические кристаллы с решеткой типа NaCl (межатомные расстояния 2,89 А) и плотностью 2,79 гр/см3. Они плавятся при температуре 20000С, фосфоресцируют, вызывают красное катодное свечение, трудно растворимы в воде, реагируют с холодной водой2:

3MgS + 2HOH = Mg (HS)2 + 2MgO + H2S

При гидролизе MgS в теплой воде образуется окись магния и сероводород3:

MgS + HOH = MgO + H2S

Разбавленные кислоты, такие как HF, HCl, H2SO4, реагируют с MgS, образуя соли и H2S. Cl, Br, I энергично реагируют с нагретым выше 3000С MgS, образуя соответствующие галогениды.

Двуокись углерода под давлением 50-100 мм.рт.ст. реагирует с MgS, нагретым выше 6600С4:

MgS + CO2 = MgO + COS


      1. Фазовое равновесие в системе Y-S.

Существуют следующие сульфидные фазы иттрия YS, Y5S7, -Y2S3, γ‑Y2S3, YS2.

Результаты изучения кристаллохимических характеристик и некоторых физических свойств сульфидов собраны в табл.1. Данные по диаграмме состояния системы Y-S не обнаружены.

Предложение о фазовой диаграмме состояния можно сделать на основе кристаллохимических данных, имеющихся по системе Y-S. Моносульфид YS кристаллизуется в структурном типе NaCl. На основе YS существует дефектный твердый раствор типа вычитания серы до состава YS0,75 (Y4S3), при этом период решетки a уменьшается от 5,493 (YS) до 5,442 A (Y4S3).

Соединение Y5S7 содержит две формульные единицы в элементарной ячейке. Полуторный сульфид -Y2S3 кристаллизуется в структурном типе моноклинного Ho2S3 с 6 формульными единицами в ячейке. В ячейке дисульфида (полисульфида) иттрия содержится. 8 формульных единиц YS2.

Тетрагональный YS2 существует при температуре выше 500C в интервале давлений 15-35 кбар. Кубический же YS2 образуется в интервале давлений 35-70 кбар.

Стехиометрический дисульфид иттрия даже в условиях высоких давлений и температур (500-1200C) не существует.

      1. Кристаллохимическая характеристика фаз в системе Mg-S, Y‑S.

Табл.1 Кристаллохимические свойства сульфидов иттрия и магния.

Формула

Цвет

Сингония

Пространственная группа

Структурный тип

Период решетки, Å

Плотность г/см3


a


b


c


пинкном


рентген

MgS

Бесц.

кубическая

Fm3m

NaCl

5,191



2,79


YS

Рубиново красный

кубическая

Fm3m

NaCl

5,477

5,493

5,495



4,51

4,92

Y5S7

Сине-черный

моноклинная

C2/m

Y5S7

12,67

12,768

3,81

3,803

11,45

11,550

4,19

4,10

4,18

4,09

-Y2S3

Желтый

моноклинная

P2/m

-Ho2S3

10,17

4,02

17,47

3,87

3,87

γ- Y2S3


Кубическая

Y4 3d

Th3P4

8,306





YS2

коричнево-фиолетовый

от темно серого до черного

тетрагональная


кубическая



YS2



LaS2



7,71

7,72



7,797




4,25

3,6



3,9


4,35

4,35



4,32


Случайные файлы

Файл
25825.doc
75046-1.rtf
102979.rtf
114817.rtf
118848.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.