Izvestiya of Saratov University.

Chemistry. Biology. Ecology

ISSN 1816-9775 (Print)
ISSN 2541-8971 (Online)


For citation:

Burchakov A. V., Garkushin I. K., Dvoryanova Е. М., Emelyanova U. A., Zamaldinova A. I., Chugunova M. V. Description and investigation of chemical interaction in the Li+,Na+||F- ,Cl- ,Вг- system. Izvestiya of Saratov University. Chemistry. Biology. Ecology, 2024, vol. 24, iss. 2, pp. 144-152. DOI: 10.18500/1816-9775-2024-24-2-144-152, EDN: IRNGCW

This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Full text:
(downloads: 39)
Language: 
Russian
Heading: 
Article type: 
Article
UDC: 
544.1+544.015.3+544.018.4
EDN: 
IRNGCW

Description and investigation of chemical interaction in the Li+,Na+||F- ,Cl- ,Вг- system

Autors: 
Burchakov Alexander V., Samara State Technical University
Garkushin Ivan K., Samara State Technical University
Dvoryanova Е. М., Samara State Technical University
Emelyanova Uliana A., Samara State Technical University
Zamaldinova Alena I., Samara State Technical University
Chugunova Marina V., Medical University “REAVIZ”
Abstract: 

The use of melts in various fi elds of industry and scientifi c research is based on the study of the properties of melts and the chemical processes occurring in them. In modern engineering and technology, a signifi cant number of processes are associated with the use of mixtures of lithium and sodium halides as mixtures that accumulate heat, as electrolytes for medium-temperature chemical current sources. Therefore, the interest in the study of systems involving such systems is continuously increasing. The paper calculates the thermal eff ects of exchange reactions and Gibbs energy in ternary reciprocal systems of a quaternary reciprocal system Li+,Na+||F- ,Cl- ,Br- , as well as for a mixture corresponding to the central point of the conversion line. The conversion line is obtained as a result of the intersection of unstable and stable triangles. In accordance with the calculation data, it is shown that the conversion lines in the skeleton of the compositions intersect at the conversion point K3 with the maximum thermal eff ect of the reaction equal to the sum of the thermal eff ects of the reactions (as well as the Gibbs energies) for mixtures corresponding to the conversion points K1 and K2.To confi rm the stability of the LiF-NaCl-NaBr triangle linking the stable tetrahedron LiF-NaCl-NaBr-NaF and the stable pentatope LiF-LiCl-LiBr-NaCl-NaBr, the interaction of the initial powder mixture of 50 mol % NaF+25 mol.% LiCl+25 mol.% LiBr has been studied by thermogravimetry. The phase transition temperatures are assigned to the heating curve of the mixture. When heated at a rate of 20 K/min, the exothermic eff ect begins at 463 oC and ends at 504 оC. For a stable triangle, a melt crystallization scheme of the composition of the central point of the conversion line is shown. Stable crystallizing phases have been confi rmed by X-ray phase analysis.

Reference: 
  1. Делимарский Ю. К., Барчук Л. П. Прикладная химия ионных расплавов. Киев : Наук. думка, 1988. 192 с.
  2. Гаркушин И. К. Применение солевых, оксидно-солевых и оксидных составов в технологии // Термический анализ и фазовые равновесия. Пермь : Перм. гос. ун-т, 1984. С. 101–111.
  3. Делимарский Ю. К. Химия ионных расплавов. Киев : Наук. думка, 1980. 323 с.
  4. Присяжный В. Д., Кириллов С. А. Химические процессы в расплавленных солевых средах // Ионные расплавы. 1975. № 3. С. 82–90.
  5. Khokhlov V., Ignatiev V., Afonichkin V. Evaluating physical properties of molten salt reactor fl uoride mixtures // Journal of Fluorine Chemistry. 2009. Vol. 130, № 1. P. 30–37. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2008.07.018
  6. Sangster J., Pelton A. D. Thermodynamic calculation of phase diagrams of 60 common-ion ternary systems with ordinary ions containing cations Li, Na, K, Rb, Cs and anions F, Cl, Br, I // J. of Phase Equilibria. 1991. Vol. 12, № 5. P. 511–537. https://doi.org/10.1007/BF02645064
  7. Sangster J., Pelton A. D. Phase diagrams and thermodynamic properties of 70 binary alkaline-halide systems containing common ions // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1987. Vol. 16, № 3. P. 509–561. https://doi. org/10.1063/1.555803 
  8. Минченко В. И., Степанов В. П. Ионные расплавы: упругие и калориметрические свойства. Екатеринбург : УрО РАН, 2008. 340 с.
  9. Janz G. J. Thermodynamic and Transport Properties for Molten Salts // J. of Physical and Chemical Reference Data. 1988. Vol. 17, № 2. 319 р.
  10. Васина Н. А., Грызлова Е. С., Шапошникова С. Г. Теплофизические свойства многокомпонентных солевых систем. М. : Химия, 1984. 112 с.
  11. Чернеева Л. И., Родионова Е. К., Мартынова Н. М. Энтальпия плавления солевых эвтектик. Обзоры по теплофизическим свойствам веществ. М. : Ин-т высоких температур АН СССР, 1980. № 3 (23). 56 с.
  12. Химические источники тока : справочник / под ред. Н. В. Коровина, А. М. Скундина. М. : Издательство МЭИ, 2003. 740 с.
  13. Коровин Н. В. Электрохимическая энергетика. М. : Энергоатомиздат, 1991. 264 с.
  14. Баталов Н. Н.Высокотемпературная электрохимическая энергетика. Успехи и проблемы // XI Междунар. конф. по физ. химии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов : тез. докл. Екатеринбург : ИВТЭ, 1998. Т. 1. С. 3–4.
  15. Гаркушин И. К., Кондратюк И. М., Дворянова Е. М., Данилушкина Е. Г. Анализ, прогнозирование и экспериментальное исследование рядов систем из галогенидов щелочных и щелочноземельных элементов. Самара : Самар. гос. техн. ун-т, 2007. 148 с.
  16. Посыпайко В. И. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. I. Двойные системы с общим анионом / под ред. В. И. Посыпайко, Е. А. Алексеевой. М. : Металлургия, 1977. 216 с.
  17. Посыпайко В. И. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. II. Двойные системы с общим анионом / под ред. В. И. Посыпайко, Е. А. Алексеевой. М. : Металлургия, 1977. 304 с. 
  18. Посыпайко В. И. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. III. Двойные системы с общим катионом / под ред. В. И. Посыпайко, Е. А. Алексеевой. М. : Металлургия. 1979. 204 с.
  19. Посыпайко В. И., Алексеева Е. А. Диаграммы плавкости солевых систем. Тройные системы. М. : Химия, 1977. 328 с.
  20. Диаграммы плавкости солевых систем. Тройные взаимные системы / под ред. В. И. Посыпайко, Е. А. Алексеевой. М. : Химия, 1977. 392 с.
  21. Термические константы веществ. Справочник / под ред. В. П. Глушко. М. : ВИНИТИ, 1981. Вып. X, ч. 1. 300 с.
  22. Barin I. Thermochemical data of pure substances // VCH Verlagsgeselschaft mbH, D – 69451. Weinheim, 1995. 1117 р.
  23. Радищев В. П. Многокомпонентные системы. М. : Деп. в ВИНИТИ АН СССР, 1963. № 1516-63. С. 502.
  24. Посыпайко В. И. Методы исследования многокомпонентных систем. М. : Наука, 1978. 255 с.
  25. Посыпайко В. И., Васина Н. А., Грызлова Е. С.Конверсионный метод исследования многокомпонентных взаимных солевых систем // Докл. АН СССР. 1975. Т. 23, № 5. С. 1191–1194.
  26. Козырева Н. А. Матрицы фигур конверсии пятикомпонентных взаимных систем из 9 солей // Докл. РАН. 1992. Т. 325, № 3. С. 530–535.
  27. Трунин А. С.Комплексная методология исследования многокомпонентных систем. Самара : СамГТУ, 1997. 308 с.
  28. Гаркушин И. К., Чугунова М. В., Милов С. Н. Образование непрерывных рядов твердых растворов в тройных и многокомпонентных солевых системах. Екатеринбург : УрО РАН, 2011. 140 c.
  29. Гаркушин И. К., Истомова М. А., Гаркушин А. И., Егорцев Г. Е. Химическое взаимодействие эквивалентных количеств MF и NaBr (М – K, Rb, Cs) при термическом активировании и кристаллизация из расплава // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63, вып. 4. С. 55–62. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206304.6159 
Received: 
10.02.2024
Accepted: 
19.02.2024
Published: 
31.05.2024
Short text (in English):
(downloads: 17)