Актуальные проблемы современной науки (стр. 2 )

В спектре нафталина, полученного в виде таблетки, обнаружено наличие пика слабой интенсивности около 3020 см-1, что характерно для валентных колебаний ароматической связи С-Н(ν(CH) (аром.) ); в области около 1600 см-1 проявляются валентные колебания С-С(ν(C-C) (аром.) ) средней интенсивности; а в области от 750 см-1 до 900 см-1 выявлены деформационные колебания аренов δ(CH)(арены).

Рис. 1. ИК-спектр сплава состава «30 мол % серы — 70 мол % нафталина», полученного методом горячего прессования

Рис. 2. ИК-спектр сплава состава «70 мол. % серы — 30 мол % нафталина», полученного методом горячего прессования

В таблице представлены волновые числа валентных и деформационных колебаниий у сплавов системы «нафталин C10H8 – ромбическая сера S8». Полученные результаты свидетельствуют о том, что физическое взаимодействие компонентов в исследуемой системе приводит к определенным химическим изменениям в системе, коррелирующим с диаграммой состояния системы нафталин - сера. Видно, что валентные и деформационные колебания нафталина сохраняются до 40 мол. % серы включительно. Последующее добавление серы привело к исчезновению валентных колебаний нафталина и к смещению волнового числа деформационных колебаний примерно с 779 см-1 до 844 см-1, что указывает на затухание характеристик ароматичности нафталиновых колец под влиянием молекул серы. Пик поглощения примерно при 840 см-1 отвечает колебаниям связей серы после ее термической обработки при температурах от 130 до 180 0С [3]. Приготовление таблеток методом горячего прессования проводилось нами при температуре 70 0С. По-видимому, по этой причине у чистой серы после приготовления таблеток и не наблюдался пик при 840 см-1, но при возрастании содержания нафталина благодаря эвтектическому взаимодействию компонентов относительная интенсивность этого пика возрастает, что свидетельствует о полимеризации серы при более низких температурах в присутствии нафталина.

Таблица

Валентные и деформационные колебания у сплавов

системы «нафталин C10H8 – ромбическая сера S8»

Сплав мол. % серы S8	ν (CH) (аром.) см-1	ν (C-C) (аром.) см-1	δ(CH)(арены) см-1
0	3048,10	1592,03	779,21
10	3048,48	1592,05	779,42
20	3048,52	1592,17	779,01
30	3048,99	1592,45	779,05
40	3049,19	1592,60	781,93
50	-	-	844,50
60	-	-	844,73
70	-	-	842,98
80	-	-	842,90
90	-	-	842,85
100	-	-	-

Выводы. Исследованы инфракрасные спектры сплавов системы «сера — нафталин» с содержанием серы 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 мол. %, полученные методом горячего прессования. Установлено, что инфракрасные спектры сплавов до и после эвтектики (40 – 50 мол. % серы) имеют принципиально различные характеристики. Показано, что у сплавов с избытком серы отсутствуют признаки ароматичности нафталиновых колец и благодаря эвтектическому типу взаимодействия серы и нафталина при низких температурах появляются устойчивые цепи полимерной серы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Hamnett P., Munger with M. Darrin, G. Stegeman. The phase diagram for the system sulfur-naphthalene and its relation to introfaction // J. Phys. Chem. – 1930. - №34 (3). – С. 593–595.

2. Влияние химических и фазовых равновесий на средний порядок и физико-химические свойства халькогенидных стекол / автореферат дис.: – СПбГУ., 1999. – 34 с.

3. Gomez R. W., m. Perez J. L., Marquina V., Ridaura R., Marquina M. L. Polymerization of commercial Mexican sulfur // Revista Mexicana de Fisica. – 2006. - №– С. 30–33.

УДК 54-161.6:54-162

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПОНЕНТОВ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ СЕЛЕН - ТЕЛЛУР МЕТОДОМ

РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

,

(Балтийский федеральный университет им И. Канта, Калининград),

e-mail: [e-mail]

В физико-химическом анализе доминирует дифференциально-термический анализ двух - и трехкомпонентных систем. Представляет интерес использование новых физических методов для выявления особенностей взаимодействия компонентов в многокомпонентных системах. В качестве такого метода в настоящей работе выбрана рентгенофлуоресцентная спектроскопия. Исследовано взаимодействие компонентов в системе «гексагональный селен - гексагональный теллур». Сплавы готовились методом горячего прессования мелкодисперсных порошков селена и теллура при температуре 150 °С, при которой исходные компоненты находятся в твердом состоянии. Рабочее давление пресса составляет 600 атм. В результате в жестких условиях осуществлялось контактное взаимодействие селена и теллура. Для опыта было подготовлены таблетки сплавов системы гексагональный селен – гексагональный теллур с содержанием теллура 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ат. %. Снятие рентгенофлуоресцентных спектров осуществлялось на спектрометре ElvaX Light при напряжении излучакВ. На рис. 1 представлен типичный рентгенофлуоресцентный спектр для сплава системы гексагональный селен – гексагональный теллур в соотношении 50:50 (ат. %). Отчетливо видны L и К-линии селена и теллура. Kα-линии спектров селена и теллур самые значительные по интенсивности, поэтому построены графики концентрационной зависимости интенсивности Kα-линий селена и теллура (рис. 2-3).

Методом контактного плавления стимулируется неограниченное растворение теллура и селена друг в друге. Высокая температура заменяется высоким давлением. На представленных графиках наблюдается нелинейная концентрационная зависимость интенсивности пика Kα-линии селена и теллура в сплавах системы «гексагональный селен – гексагональный теллур», что коррелирует с нелинейным характером линий ликвидуса и солидуса в системе гексагональный селен – гексагональный теллур.

Очевидно, что в случае отсутствия взаимодействия и взаимного влияния разных атомов на характеристики рентгенофлуоресцентных спектров можно было бы прогнозировать линейную зависимость интенсивности сигнала от мольной доли соответствующих атомов. В реальности же, для сплавов с содержанием от 0 до 40 ат. % Se обнаружено положительное отклонение интенсивности пика Kα-линии селена, а от 40 до 100 ат. % Se обнаружено отрицательное отклонение этой интенсивности от аддитивной зависимости при отсутствии химического сдвига Kα-линии селена. Для теллура же в сплавах системы с селеном обнаружено отрицательное отклонение от аддитивной зависимости интенсивности пика Kα-линии теллура во всем интервале составов также при отсутствии химического сдвига этой линии.

Рис. 1. Рентгенофлуоресцентный спектр сплава системы «гексагональный селен–гексагональный теллур» в соотношении 50:50 (ат. %)

Система «гексагональный селен – гексагональный теллур» полностью изоморфна с неограниченной взаимной растворимостью компонентов, температуры их затвердевания дают плавную кривую между температурами затвердевания кристаллических фаз соответствующих элементов соответственно 221 и 449,5°С. На представленных графиках наблюдается нелинейная концентрационная зависимость интенсивностей пиков Kα-линий в системе «гексагональный селен – гексагональный теллур», что коррелирует с нелинейным характером линий ликвидуса и солидуса в указанной системе.

Рис. 2. График зависимости интенсивности пика Kα-линии селена от содержания селена в сплавах системы «гексагональный селен – гексагональный теллур», полученных методом горячего прессования

Рис. 3. График зависимости интенсивности пика Kα-линии теллура от содержания селена в сплавах системы «гексагональный селен – гексагональный теллур», полученных методом горячего прессования

Выводы. Установлено, что концентрационные зависимости линий рентгенофлуоресцентных спектров сплавов системы Se-Te, полученных методом горячего прессования, нелинейны и неодинаковы по характеру для селена и теллура. Наблюдается, как положительное, так и отрицательное отклонение от аддитивной зависимости, что свидетельствует о проявлении особого типа взаимодействия между исходными компонентами, несмотря на то, что диаграмма состояния системы Se-Te свидетельствует об образовании твердых растворов во всем интервале составов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. А. Химия и технология селена и теллура. – М.: Высшая школа, 1961. – 287 с.

КАЛИБРОВКА УСТАНОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО -

ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДТА – 1СА

, С, Трунин научно-исследовательский центр (СНИЦ) им. (СамГТУ, г. Самара), e-mail: [e-mail]; [e-mail];

[e-mail]

Калибровка установки дифференциального термического анализа ДТА-1С имеет принципиально-важное значение для получения надежных экспериментальных данных при использовании этой установки в исследованиях [1-3].

В настоящей работе был использован метод калибровки по началу пика при охлаждении эталонных веществ.

При изучении солей в качестве эталона используются реперные вещества квалификации «х. ч.», «ч. д.а.» и «о. с.ч.» из числа негигроскопичных индивидуальных веществ или смесей солей, имеющие надёжные данные, отражённые в справочной литературе (табл.1).

Фото 1. Студенты 1 - МиАТ ,

Фото 2. Старшеклассник лицея «Технический»

Фото 3. Установка дифференциального

термического анализа ДТА1-СА

Таблица 1

Реперные вещества для калибровки установки ДТА

Название вещества	Формула вещества	Тип перехода	Темпера- тура, t0С	Литература
Нитрат аммония	NH4NО3	кIV-кII кIII-кII кII-кI кI-ж	50,85 84,2 125,85 169,6	[1]
Нитрат лития	LiNO3	к - ж	253,0	[2]
Нитрит натрия	NaNO2	кI-к кI-к кI-ж	163,5 164,7 284	[3]
Нитрат натрия	NaNO3	кI-кI кI-ж	276 306,5	[4]
Нитрат калия	KNO3	кII-кI кIII-кII кIII-кI кI-ж	128,9 124 112 334,5	[5]
Хлорид свинца	PbCl2	кI-ж	495	[6]
Хлорид лития	LiCl	кI-ж	610	[6]
Хлорид калия	KCl	кI-ж	771	[7]
Хлорид натрия	NaCl	кI-ж	801	[7]

Масса веществ для калибровки составляет 100 мг.

На рис. 4-12 представлены термограммы реперных веществ и смесей, взятых из табл.1.

Рис. 4. Термограмма нитрата аммония - NH4NO3

Рис. 5. Термограмма нитрата лития – LiNO3

Рис. 6. Термограмма нитрита натрия – NaNO2

Рис. 7. Термограмма нитрата натрия – NaNO3

Рис.8 Термограмма нитрата калия– KNO3

Рис.9 Термограмма хлорида свинца – PbCl2

Рис. 10 Термограмма хлорида лития – LiCl

Рис.11 Термограмма хлорида калия – KCl

Рис.12 Термограмма хлорида натрия – NaCl

Обрабатывая полученные термограммы по кривым охлаждения, была построена калибровочная кривая по реперным веществам. Калибровочная кривая ценна не только для последующего определения термператур фазовых переходов исследуемых систем, отображая соответствие экспериментальных данных эталонных веществ, но и для выявления выпадений из графика с целью их повторного изучения, результатом чего стало уменьшение погрешности калибровочной кривой.

Калибровочная кривая (рис. 13). построена с помощью программы Microsoft Excel. Целесообразно при изучении, например, двухкомпонентной системы периодически повторять термограммы отдельных реперных веществ или индивидуальные вещества изучаемые системой.

Рис. 13. Калибровочная кривая эталонных солей: абцисса - температура, t °C – экспериментальные данные (первые); ордината - температура, t °C – эталона по справочным данным (вторые)

Выводы:

1.  Осуществлена процедура калибровки установки ДТА-1СА по началу кристаллизации пиков охлаждения, итогом которой явилось построение результирующей калибровочной кривой

2.  На основании приведённых исследований по данным калибровки температур станет возможным определение энтальпий фазовых переходов индивидуальных веществ и смесей [8].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.  Термические константы веществ / Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. П. Вып. 3, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР 1968, С. 30

2.  Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 42

3.  Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 166

4.  Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 170

5.  Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. П. Вып. 10, ч. 2, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 64

6.  Термические константы веществ. Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. П. Вып. 10, ч. 1, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 20

7.  С. Дифференциальный термический анализ / Учебное пособие /, Трунин : Самарский гостехуниверситет. Самарская областная государственная академия (Наяновой) 2010. – 32с.

КАЛИБРОВКА УСТАНОВКИ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО - ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДТА – 24

Катасонова В., (г. Самара, СамГТУ),

e-mail: e. *****@***ru

Цель калибровки. Получения точных экспериментальных данных и снижения погрешности результатов при дальнейшем использовании данной установки в научных исследованиях.

Назначение установок ДТА. Изучения фазовых переходов индивидуальных веществ и многокомпонентных систем, исследования сплавов металлов, солей, оксидов и их смесей, полимеров, жидких кристаллов, топлив, лекарственных препаратов и т. д. Прибор широко применяется в научных и производственных лабораториях, занимающихся исследованиями неорганических и органических веществ, полимеров, минералов, строительных материалов, керамик и композитов. [1-6]

Способ калибрования. Существует несколько принципиально различных способов калибровки установок ДТА и мнения специалистов по данной области в этом вопросе различны. Нами после предварительного выявления плюсов и минусов различных принципов калибрования был выбран по температуре начала пика при охлаждении [3 - 5].

Калибровочные вещества. Для калибровки нами были выбраны индивидуальные вещества с известными температурами и характеристиками фазовых переходов. Для калибровки выбираются вещества с известными температурами и характеристиками фазовых переходов, как правило, высокой частоты. В табл. 1 приведён ряд солей и их, которые были использованы при калибровке установки ДТА-2Б. Квалификация всех используемых в ходе работы солей была не ниже “х. ч”, “ч. д.а.” и “о. с.ч.”. Масса - 0,1 грамма позволяет использовать составы не только однокомпонентные, но и с большим числом.

Таблица 1

Калибровочные вещества, используемые при калибровки установки ДТА-24

Название вещества	Формула вещества	Тип перехода	Температура, t 0С	Литература
Нитрат аммония	NH4NО3	кIV-кII кIII-кII кII-кI кI-ж	50,85+0,50 84,2+0,3 125,85+0,10 169,6+0,1	[7]
Нитрат лития	LiNO3	К - ж	253,0+0,5	[8]
Нитрит натрия	NaNO2	кI-к кI-к кI-ж	163,5+1,0 164,7+1,0 284+2	[9]
Нитрат натрия	NaNO3	кI-кI кI-ж	276+1 306,5+0,5	[10]
Нитрат калия	KNO3	кII-кI кIII-кII кIII-кI кI-ж	128,9+0,5 124+2 112 334,5+0,2	[11]

Экспериментальная часть. По результатам исследования калибровочных веществ в установке ДТА-2Б нами были получены термограммы фазовых переходов – температур превращений и плавлений. В дальнейшем нами они были откорректированы при помощи специального программного обеспечения в соответствии с эталонными значениями (рис. 1-7) Из термограмм эталонных веществ, приведённых ниже, видно, что авторы используют метод калибровки по максимуму пиков.