Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов




НазваниеСинтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов
страница1/7
МУСТАФИН ЕДИГЕ СУИНДИКОВИЧ
Дата конвертации25.02.2016
Размер0.65 Mb.
ТипАвтореферат
  1   2   3   4   5   6   7


УДК 536.421.3+536.7+546.31/40/48+661.8.465 На правах рукописи


МУСТАФИН ЕДИГЕ СУИНДИКОВИЧ


СИНТЕЗ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЯДА ОКСОАРСЕНАТОВ s- И d- ЭЛЕМЕНТОВ


02.00.01- неорганическая химия


Автореферат диссертации на соискание ученой
степени доктора химических наук


Республика Казахстан

Караганда, 2010


Работа выполнена на кафедре неорганической и технической химии Карагандинского государственного университета им. Е.А.Букетова и в лаборатории физико-химических исследований АО «Международный научно-производственный холдинг «Фитохимия».


Научный консультант:

доктор химических наук

профессор Касенов Б.К.


Официальные оппоненты:


доктор химических наук

профессор Баткибекова М.Б.


доктор химических наук

профессор Макашева Г. Р.


доктор химических наук

Сугурбекова Г.К.



Ведущая организация:


Казахский национальный

университет имени аль-Фараби



Защита состоится 30 ноября 2010г. в 1200 на заседании диссертационного совета ОД 14. 07. 01 при Карагандинском государственном университете
им. Е.А. Букетова по адресу: 100028, г. Караганда, ул. Университетская, 28, химический факультет, актовый зал.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Карагандинского государственного университета им.Е.А. Букетова.


Автореферат разослан « » октября 2010г.


Ученый секретарь

диссертационного совета ОД 14.07.01,

доктор химических наук Салькеева Л.К.

ВВЕДЕНИЕ


Актуальность темы. Развитие современной неорганической химии требует вовлечение в сферу исследований все новых, ранее не исследованных объектов. Эти новые объекты должны соответствовать как требованиям теоретической и экспериментальной химии, так и запросам близких и смежных дисциплин, как неорганическое материаловедение, термохимия, химическая информатика и другие. Одним из таких объектов является синтез и исследования свойств кислородных соединений мышьяка, особенно оксоарсенатов или солей мышьяковой кислоты. Исследование химических и физико-химических свойств оксоарсенатов имеет важное теоретическое и прикладное значение для восполнения пробелов в знании неорганической химии мышьяксодержащих соединений, для получения арсенатов, обладающих полупроводниковыми, сегнетоэлектрическими и другими свойствами, физико-химического обоснования процессов вывода мышьяка при производстве цветных металлов, получения новых информационных массивов, которые служат исходными базовыми материалами для загрузки в банки данных и справочники фундаментальных термохимических, термодинамических констант.

Современная неорганическая химия, получение новых материалов с заданными свойствами, синтез особо чистых веществ немыслимо без фундаментальных исследований в области фазовых равновесий, особенно сложных Р-Т-х фазовых диаграмм, состоящих из нескольких компонентов.

Следует особо отметить, что исследование и построение Р-Т-x фазовых диаграмм состояния систем как простых, так и сложных оксидных систем требует огромного количества экспериментальных и расчетных данных. Исследования таких сложных фазовых диаграмм требует действительно решения таких фундаментальных вопросов, как:

а) исследование Т-x фазовых диаграмм состояния систем, как до Тлик., но и выше Тлик.;

б) исследование Р-Т фазовых диаграмм с извлечением фундаментальных термодинамических констант фазовых превращений плавления, диссоциации, сублимации;

в) исследование Р-x фазовых равновесий, на основе которых можно определить границы сосуществования фаз выше линий ликвидуса; .

г) согласование данных по термодинамическим свойствам веществ, полученных как из данных Т-x, Р-Т, Р-x диаграмм и непосредственно из калориметрических исследований.

Говоря о сложных процессах испарения многокомпонентных систем отмечаем, что классическими по исследованию Р-Т-x фазовых диаграмм являются работы школы выдающегося ученого, академика АН СССР, Героя Социалистического Труда, лауреата Государственной премии СССР, профессора МГУ им. М.В. Ломоносова А.В.Новоселовой и ее учеников, д.х.н., проф. МГУ им. М.В. Ломоносова Поповкина Б.А., д.х.н., проф. МГУ им. Ломоносова Зломанова В.П. и др. В Казахстане следует отметить школу крупного ученого, академика НАН РК, д.т.н., проф. Исаковой Р.А.

Из-за общей постановки вопроса у нас в некоторой степени возникали проблемы, связанные c неординарностью процессов испарения и диссоциации арсенатов.

Как было указано ранее, во-первых, в пределах исследуемых нами температур 1600К исследуемые составы и соединения не полностью переходят в парообразное состояние, т.е. выше Тпл. они диссоциирует как на газообразные, так и на твердые и жидкие компоненты. Во-вторых, при проведении исследований в Р-Т координатах выше 1300К в связи с разрушением кварцевых сосудов для вычисления Тдисс. выше Тлик. использовали надежные расчетные методы, базированные на наших экспериментальных данных.

Степень разработанности проблемы. Синтезу и исследованию физико-химических свойств соединений мышьяка посвящены докторские диссертации Исабаева С.М., Касенова Б.К., Махметова М.Ж., Жумашева К.Ж. и ряд кандидатских диссертаций. В 2004 году опубликована объемная информативная монография Копылова Н.И. и Каминского Ю.Д. (Мышьяк. Сибирское университетское издательство, Новосибирск, 2004.-367с.). Халькогенидные соединения мышьяка нашли отражение в трудах крупных ученых, как Лауреата Государственной премии СССР, д.х.н., проф. Пашинкина А.С. и др. Однако рассматриваемые в данной диссертационной работе проблемы и вопросы в химии оксоарсенатов до настоящего времени подробно не исследовались.

Связь с планом научно-исследовательских работ. Работа выполнялась в соответствии с программой фундаментальных исследований МОН РК «Строение, свойства и закономерности физико-химических превращений неорганических веществ при комплексной переработке металлсодержащего минерального сырья» (шифр программы Ф0105) и госбюджетной темы «Исследование Р-Т-х фазовых диаграмм состояния систем, состоящих из оксидов щелочных, щелочноземельных и цветных металлов и оксида мышьяка (V) для физико-химического обоснования процессов вывода мышьяка при переработке руд цветных металлов» (№ гос. регистрации 0197РК00818), программы прикладных исследований МОН РК по теме «Разработка новых полупроводниковых материалов на основе оксидов щелочных, щелочноземельных и переходных металлов» (№ гос. регистрации 0101РК00144) на 2001-2003 г.г. и программы фундаментальных исследований МОН РК «Разработка научных основ и технологий создания новых перспективных материалов различного функционального назначения» по теме «Новые сегнетоэлектрические и полупроводниковые соединения, образующиеся в системах Ln2O3-MeI2O-(MIIO)-Mn2O3-Fe2O3 Ln2O3-MeI2O-MeIIO-Cr2O3 (Ln-РЗЭ, МеI-щелочные, МеII-щелочноземельные металлы) на 2006-2008 г.г.

Цель и задачи исследования. Фазовые равновесия в системах Аs2O5-МеО, где Me- Sr(II), Cr(III), Mn(II), Cd(II), Hg(II) и исследование термохимических и термодинамических свойств арсенатов ряда щелочных и переходных металлов. В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

  1. исследование Т-х фазовых равновесий Аs2O5-МеxОy, где Me- Sr(II), Cr(III), Mn(II), Zn(II), Cd(II), Hg(II);

  2. определение термических и рентгенографических характеристик образующихся в системах соединений;

  3. исследование методом калориметрии температурной зависимости теплоемкости и термодинамических функций S0(T), H0(T)- H0(298,15), Фхх(Т) арсенатов Na, Sr, Ba, Cr, Mn, Cd и Hg;

  4. проведение тензиметрических исследований в Р-Т координатах давления диссоциации арсенатов, образующихся в системах Аs2O5-МеО, где Me- Sr(II), Cr(III), Mn(II), Cd(II), Hg(II), расчет термодинамических характеристик термической диссоциации и стандартной энтальпии образования арсенатов;

  5. исследование равновесий в Р-х координатах систем Аs2O5-Na2O, Аs2O5- K2O, Аs2O5-SrO, Аs2O5-FeO, Аs2O5-Cr2O3, Аs2O5-MnO, Аs2O5-CuO Аs2O5-ZnO, Аs2O5-CdO, Аs2O5-HgO.

Научная новизна работы. В диссертационной работе впервые:

  1. исследованы Т-х фазовые равновесия систем: Аs2O5-МеxОy, где Me- Sr(II), Cr(III), Mn(II), Zn(II), Cd(II), Hg(II). Определены термические характеристики образующихся соединений;

  2. рентгенографическим методом установлены типы сингоний и параметры элементарных ячеек CrAsO4, Mn(AsO3)2, Mn2As2O7, Mn3(AsO4)2, Cd(AsO3)2, Cd2As2O7, Cd3(AsO4)2, Hg(AsO3)2, Hg3(AsO4)2;

  3. методом калориметрии исследована температурная зависимость теплоемкости и расчет функций S0(T), H0(T)- H0(298,15), Фхх(Т) 13 арсенатов;

  4. проведены тензиметрические исследования в Р-Т координатах давления диссоциации арсенатов, образующихся в исследуемых системах;

  5. определены термодинамические характеристики термической диссоциации и стандартной энтальпии образования арсенатов;

  6. исследованы равновесия в Р-х координатах систем Аs2O5-Na2O, Аs2O5- K2O, Аs2O5-MgO, Аs2O5-CaO Аs2O5-SrO, Аs2O5-BaO, Аs2O5- Cr2O3, Аs2O5-MnO, Аs2O5-FeO, Аs2O5-CuO Аs2O5-ZnO, Аs2O5-CdO, Аs2O5-HgO и определены термодинамические характеристики термической диссоциации составов систем.

Научно-практическая значимость работы. Полученные результаты вносят определенный вклад в неорганическую и физическую химию соединений s-, р-, 3d-, 4d-, 5d-элементов и мышьяка. Они могут быть использованы для направленного синтеза арсенатов с ценными электрофизическими свойствами, в химической информатике могут служить в качестве исходных информационных массивов для справочников и банков данных фундаментальных кристаллохимических и термодинамических констант, представляют интерес для физико-химического моделирования химико-технологических и металлургических процессов с участием соединений мышьяка, а также для учебного процесса вузов химического профиля при чтении спецкурсов «Рентгенофазовый анализ», «Фазовые равновесия», «Термохимия», «Химия переходных металлов» и др.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Т-х фазовые равновесия систем Аs2O5-SrO, Аs2O5-CrO, Аs2O5-MnO, Аs2O5-CdO, Аs2O5-HgO и рентгенографические характеристики образующихся фаз;

- калориметрическое изучение теплоемкости арсенатов;

- исследование давления диссоциации арсенатов в Р-Т координатах и расчет термодинамических функций термической диссоциации образующихся арсенатов;

- исследование фазовых диаграмм арсенатов в Р-х координатах.

Личный вклад автора состоит в формулировке цели, задачи, заключения, основных положений, исследований, непосредственном участии в проведении экспериментов, анализе и обобщении полученных результатов исследования.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на: V Международной конференций химии и технологии халькогенов и халькогенидов, посвященная 70-ю летию со дня рождения академика Е.А.Букетова. (Караганда, 1995г.), Республиканском семинаре по аналитической химии (Алматы, КазГУ им. Аль-Фараби, 1995г.), Республиканской научно-практической конференции «Состояние и перспективы производства органических материалов на базе сырьевых ресурсов Центрального Казахстана», посвященной 25-летию КарГУ им. Е.А.Букетова, (г. Караганда, 1997г.), Международной конференции «Традиции и новации в культуре университетского образования» (г. Бишкек, Кыргызский технический университет, 1998г.), Международной научно-практической конференции «Комплексное использование минеральных ресурсов Казахстана» (г. Караганда, 1998г.), Международной научной и горногеологической конференции «Топорковские чтения» (г. Рудный, 1999г.), Международной научной конференции «Научные проблемы комплексной переработки минерального сырья цветных и черных металлов» (г. Алматы, ИМИО МОН РК, 2000г.), Научно-практической конференции «Термодинамика и кинетика равновесных и неравновесных химических процессов», посвященной 70-летию со дня рождения профессора Х.К. Оспанова. (г. Алматы,2002г.),. Научно-практической конференции «Физико-химические проблемы в химии и металлургии», посвященной 60-летию профессора М.Ш. Шарипова (г. Караганда, 2002г.), Международной конференции «Физико-химический анализ жидкофазных систем»(Саратов, Россия, 2003г.), Международной конференции «Герасимовские чтения» (Москва. МГУ, 2003г.), International Conference «On Chemikal Thermodуnamik» (in Russia, Kazan, June 29-July 3, 2009г.).

Объем и структура. Диссертация изложена на 202 страницах печатного текста, включая 22 рисунков и 45 таблиц и состоит из введения, девяти глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Список литературы состоит из 280 наименований.


ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во введении подробно представлена актуальность и научная новизна, практическая значимость, основные положения диссертационной работы, цель и задачи исследования, апробация материалов диссертации и ее связь с программами фундаментальных и прикладных исследований МОН РК.

  1. Анализ литературных данных о состоянии химии и физико-химии арсенатов s-,d-,f- металлов

Несмотря, на имеющиеся литературные данные по химии и физико-химии оксоарсенатов, до настоящего времени не исследованы Т-х фазовые диаграммы состояния систем MexOy -As2O5 (Me- Sr, Cr, Mn, Cd, Hg), не изучены термодинамические характеристики термической диссоциации соединений, образующихся в указанных системах и ряда других арсенатов в Р-Т и Р-х координатах, не имеются данные по фундаментальным кристаллохимическим и термохимическим (теплоемкость, стандартная энтальпия диссоциации и стандартная энтальпия образования) характеристикам изучаемых фаз.

  1. Фазовые равновесия в системе As2O5- SrО и тензиметрические исследования арсенатов щелочноземельных металлов

Для выявления закономерностей в образовании фаз в ряду Т-х фазовых диаграмм состояния систем состоящих из оксидов щелочноземельных металлов – оксида мышьяка(V), для исследования Р-х равновесий в указанных системах, а также для пополнения базы данных по термическим и термодинамическим константам арсенатов щелочноземельных металлов методами физико-химического анализа исследована Т-х фазовая диаграмма As2O5- SrО и Р-х равновесия отдельных разрезов систем As2O5-МеО (Ме- Mg, Ca, Sr, Ba).
  1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов iconТема: Химические элементы биосферы. Биогеохимические провинции. Эндемические заболевания
Топография биогенных элементов в организме человека. Биологическая роль химических элементов в организме
Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов iconФизико-химические показатели для сушеных (обезвоженных) фруктов и овощей Физико-химические показатели для сушеных фруктов

Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов icon«Общие принципы переработки растительного сырья»
Химические, физико-химические, биохимические, микробиологические и коллоидные процессы пищевой технологии, их роль и влияние на качество...
Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов icon6 Отравляющие вещества Отравляющие вещества (ОВ) химические соединения, обладающие определенными токсическими и физико-химическими свойствами
Отравляющие вещества (ОВ) — химические соединения, обладающие определенными токсическими и физико-химическими свойствами, обеспечивающими...
Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов iconПрограммные вопросы к экзамену по физической и коллоидной химии
Предмет физической химии. Значение физической химии для фармации, медицины и биологии. Физико-химические методы исследования и анализа,...
Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов iconСинтез и необычные химические превращения фторированных траннуленофуллеренов
Функционализация траннуленов в ходе согласованного каскада реакций изомеризации, элиминирования и присоединения. 24
Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов iconФизико-химические основы петрологии
Программа предназначена для студентов 4 курса геолого-геофизического факультета профилизация геохимия
Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов iconКурс 4 кредита физико-химические методы анализа в фармации 2 кредита (курс фармацевтической химии)
Физико-химические методы анализа в фармации – 2 кредита (курс фармацевтической химии)
Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов iconШифр специальности
Она включает синтез меченых соединений, изучение их саморадиолиза. Радиохимия использует различные физические и физикохимические...
Синтез и физико-химические исследования ряда оксоарсенатов s- и d- элементов iconХимические элементы состоят из атомов одного типа
Ядра элементов с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов называются изотопами например, уран
Разместите кнопку на своём сайте:
kaz.docdat.com


База данных защищена авторским правом ©kaz.docdat.com 2013
обратиться к администрации
kaz.docdat.com
Главная страница