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 – Y₂ S₃ при использовании методов физико-химического анализа.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Фазовые равновесия в системе MgS-Y₂ S₃ .

1.1.1. 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-Ln₂ S₃ 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.

Свойства MgS

MgS получают:

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

2. 2Mg + S + H₂ S = 2MgS + H₂

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

4. MgO + C + S = MgS + CO

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

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 2000⁰ С, фосфоресцируют, вызывают красное катодное свечение, трудно растворимы в воде, реагируют с холодной водой[2]:

3MgS + 2HOH = Mg (HS)₂ + 2MgO + H₂ S

При гидролизе MgS в теплой воде образуется окись магния и сероводород[3]:

MgS + HOH = MgO + H₂ S

Разбавленные кислоты, такие как HF, HCl, H₂ SO₄ , реагируют с MgS, образуя соли и H₂ S. Cl, Br, I энергично реагируют с нагретым выше 300⁰ С MgS, образуя соответствующие галогениды.

Двуокись углерода под давлением 50-100 мм.рт.ст. реагирует с MgS, нагретым выше 660⁰ С[4]:

MgS + CO₂ = MgO + COS

1.1.2. Фазовое равновесие в системе Y-S.

Существуют следующие сульфидные фазы иттрия YS, Y₅ S₇ , d-Y₂ S₃ , γ‑Y₂ S₃ , 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 YS_0,75 (Y₄ S₃ ), при этом период решетки a уменьшается от 5,493 (YS) до 5,442 A° (Y₄ S₃ ).

Соединение Y₅ S₇ содержит две формульные единицы в элементарной ячейке. Полуторный сульфид d-Y₂ S₃ кристаллизуется в структурном типе моноклинного Ho₂ S₃ с 6 формульными единицами в ячейке. В ячейке дисульфида (полисульфида) иттрия содержится. 8 формульных единиц YS₂ .

Тетрагональный YS₂ существует при температуре выше 500°C 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 (500-1200°C) не существует.

1.1.3. 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	Fm 3m	NaCl	5,191	2,79
YS	Рубиново красный	кубическая	Fm 3m	NaCl	5,477 5,493 5,495	4,51	4,92
Y5 S7	Сине-черный	моноклинная	C2 / m	Y5 S7	12,67 12,768	3,81 3,803	11,45 11,550	4,19 4,10	4,18 « 1 2 3 4 5 6 » К-во Просмотров: 295 Бесплатно скачать Реферат: Фазовые равновесия в системе MgS-Y2S3 >>> Скачать <<< Меню Поиск