Гравиметрический способ определения состава и количества фазы А @ В @ , соравновесной с исходным компонентом АС, где С - газовая фаза, образующаяся при достижении химического равновесия Советский патент 1992 года по МПК G01N5/00 

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 Аюо-хВх, соравновес- ной с компонентом АС, где С - газовая фаза, образующаяся при отжиге, проводимом для достижения химического равновесия, готовят смесь состава (АС)юо-рВр исходных компонентов АС и В, перетирают смесь в ступке, находят массу исходной смеси т0, проводят отжиг при соответствующей температуре, взвешивают и находят убыль массы смеси Дгти. После чего смесь перетирают и находят новую массу смеси mi. Затем операцию повторяют, т.е. снова отжигают, определяют убыль массы Дта, перетирают, находят новую массу смеси т2 и т.д. до тех пор, пока убыль массы смеси после очередного отжига не станет равной нулю. Значения величины х и концентра- ции fi определяемой фазы в образце рассчитывают по формулам

нентов системы обладает высокой летучестью. Способ может быть модифицирован, если в процессе отжига выделяется более чем одна газовая фаза.

Данный способ может быть использован в двухкомпонентных системах на краевом участке фазовой диаграммы между тем компонентом который при взаимодействии отщепляет газовую фазу известного состава и ближайшим к нему химическим образованием (соединение, твердый раствор). При этом необходимо, чтобы выбранный состав после достижения химического равновесия обязательно содержал некоторое количество определяемой фазы и газообразующего исходного компонента.

Формулы (1,2) выведены следующим образом. Из уравнения протекающей при отжиге реакции:

(100-р)АС+рВ (АС)юо+ -Ј- Аюо-хВх+

лX

р(ЮО-х) с

(3)

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

100 рМ

рМ +Р

Д т,

. mi-1

(D

i 1

100рХ

Рх -р(100 -х)М

(мас.%), (2)

где п - количество отжигов;

М,Р,Х - 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 необ- ходимости снимать дифрактограммы этих образцов и измерять интенсивности рефлексов на них. Другими существенными отличиями является то, что способ может быть использован с более высокой сте- пенью надежности в случаях, когда определяемая фаза является текстурированной, рентгеноаморфной или не имеет в достаточной степени представительных пикой на дифрактограмме или в спектрах ИК, КР и других.

Предлагаемый способ не применим, если определяемая фаза не находится в химическом равновесии с газообразующим компонентом, если хотя бы один из компо

видно, что если количество исходной смеси равно одному молю, то газовой фазы выделится м а если масса взятой

смеси то, то газовой фазы выделится

m

m0 р( 100 -х)

М,

(4)

откуда

100 М рт0 Р т + М р т0

(5)

После первого отжига первоначальная масса смеси убыла на величину A mi, что составит

100 Ami , 01 (мас.%).

(6)

После первого дополнительного перетирания масса смеси стала mi, а после второго отжига масса смеси mi убыла на величину Дпп2, что составит

100АГП2 ,0„

(мас.%).

(7)

Аналогично, после второго дополнительного перетирания и третьего отжига масса смеси П12 убудет на величину А тз, что составит:

100 Атз , о/,. УЗ (мас.%).

И Т. Д.

Общая же убыль массы смеси в массовых процентах равна:

-.t, - ,где п - число отжигов, что составит:

утрA Ami

т°|211гТТ Т1

Подставляя m из (10) в (5), получаем формулу (1). Приняв массу одного моля я отожженной равновесной смеси за 100%, а количество определяемой фазы за ц мас.% в соответствии с уравнением реакции (3), составим пропорцию

п- 100

-f х-,.

откуда для (л получаема ч

,

. РА

Л Х

(11)

Молекулярная масса отожженной равновесной смеси TF, как следует из (3), равна:

я-Р- Р(ЮО-х)

м

(12)

Подставляя величину из (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 г СзаСОз и 1,4551 г VaOs, смешивают и перетирают в ступке. Берут ,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 ,7125 г, Смесь дополнительно перетирают в ступке. Берут ,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 А ,2884 г, Смесь пновь перетирают. Берут 10,0189 г вновь перетертой смеси и отжигают в течение двух часов при 600°С. Очередную убыль массы находят

5 равной ,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 С$2СОз. После чего находят величины х и/г по формулам

15 (1) и (2). При этом имеют в виду, что в

данном случае . . 325,81 +

+ 20 181,882 29702,44, где 325,81 и

181,882 - молекулярные массы С$2СОз и

N/205, соответственно. Значение х получают

20 равным 25,125, а и 75,46 мас.%. Т.о. состав фазы находящейся в равновесии с карбонатом цезия может быть записан как

(CS20)74,875(V205)25,125, ЧТО С ТОЧНОСТЬЮ

до 0,1 мол.% соответствует ортована25 дату цезия CS2V04.

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 дифрак- тограммы 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 Аюо-хВх, сорав- новесной с исходным компонентом АС, где С- газовая фаза, образующаяся при достижении химического равновесия, включающий приготовление смеси, многократное

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, с целью упрощения, расширения области применения, снижения трудоемкости, повышения надежности и точности получаемых результатов, готовят смесь состава (АС)юо-рВр, где р - количество компонента В, способное отщеплять газовую фазу С, перетирание, взвешивание, отжиг и определение убыли массы повторяют до тех пор, пока не будет убыли массы, величину х и концентрацию i

определяемой фазы рассчитывают по формулам

100 рМ

5А

рм + р 2.(Ami/mi-i)

мас.%

10

-ЕЛГ

1 1 100рХ

Рх-р(ЮО-х)М

где п - количество отжигов;

М.Р.Х - мол.м. образующейся газовой фазы С, исходной смеси Аюо-хВх и опреде- ляемой фазы В соответственно;

mi, Ami - масса и убыль массы смеси после очередного отжига.