Диплом: Фазовые равновесия в системе MgS-Y2S3 - текст диплома. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Диплом

Фазовые равновесия в системе MgS-Y2S3

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Дипломная работа
Язык диплома: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 59 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной дипломной работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

49 Диплом Минист ерство общего и профессионального образования Российской Федерации Тюменский Государственный Университет Химический Факультет Кафедра неорганической химии Дипломная работа студентки 5 курса химического факультета Ермачковой Елены Владимировны Тема работы: Фазовые равновесия в системе MgS – Y 2 S 3 Научный руководитель: ассистент Бурханова Т. М. Тюмень 1999 Министерство общего и профессионального образования Рос сийской Федерации Тюменский Государственный Университет Химический факультет Кафедра неорганической химии Дипломная работа Тема работы: Фазовые равновесия в системе MgS – Y 2 S 3 Подпись декана ________________Паничева Л. П. Подпись зав. кафедрой Кертман С. В. Подпись руково дителя Бурханова Т. М. Подпись рецензента Подпись студента Ермачк ова Е.В. Содержание: B веде ние 5 Глава 1. Литературный обзор. 6 1.1. Фазовые равновесия в системе MgS-Y 2 S 3 . 6 1.1.1.Фазовое равновесие в системе Mg-S. 6 1.1.2.Фазовое равновесие в системе Y-S. 7 1.1.3.Кристаллохимическая характеристика фаз в системе Mg-S, Y-S. 9 1.1.4.Фазовые равновесия в системе MgS – Ln 2 S 3 . 12 1.1.5. Взаимосвязь структуры и типа химической связи в сульфидах магния-ла нтанида с их свойствами. 16 1.2. Синтез простых и бинарных сульфидов. 18 1.2.1.Метод прямого синтеза. 18 1.2.2.Метод косвенного синтеза. 19 1.2.3.Выводы по литературному обзору. 21 Глава 2. Методическая часть. 22 2.1. Методы физико-химического анализа 22 2.1.1. Рентгенофазовый анализ. 22 2.1.2.Микроструктурный анализ. 23 2.1.3.Дюрометрический анализ. 25 2.1.4.Визуально - политермический анализ. 26 Глава 3. Экспериментальная часть. 29 3.1. Синтез веществ. 29 3.1.1. Синтез Y 2 S 3 в поток е сульфидирующих агентов. 29 3.1.3. Синтез трехкомпонентных образцов в системе MgS – Y 2 S 3 . 32 3.1.4. Микроструктурный анализ образцов системы MgS – Y 2 S 3 . 38 3.1.4. Рентгенофазовый анализ образцов системы MgS - Y 2 S 3 . 38 Глава 4. Фазовые равновесия в системе M S - Y 2 S 3 . Обсуж дение результатов. 45 Выводы. 51 Литература. 52 Введение Соединения с участием РЗЭ остаются по прежнему обширным резерв ом для создания новых материалов. Возможно создание материалов с уникал ьными, заранее заданными свойствами. Взаимодействие в системах MgS – Ln 2 S 3 изучалось Флао, Патри, Дома нжем. По характеру взаимодействия все системы можно разделить на три гру ппы. В системах для La – Gd тройные соединения не обр азуются. Для Tb – Er , Y в литературе указано на образование тройных соед инений типа MgLn 2 S 4 , криста ллизующихся в ромбической сингонии. Для Tm – Sc фаза MgLn 2 S 4 имеет структуру типа шпинели. Однако ус ловия существования фаз не определены, неясен характер их плавления, про тяженность областей твердых растворов не связана с температурой. Для реализации на практике потенциальных возможностей новых материало в необходимо определить условия их существования и методы синтеза. Это п озволяет сделать физико-химический анализ путем построения Т – Х – про екции диаграммы состояния, являющейся основанием для синтеза материал ов. Цель настоящей работы состоит в изучении фазовых равновес ий в системе MgS – Y 2 S 3 при использовании методов фи зико-химического анализа. Глава 1. Литературный обзор. 1.1. Фазовые равновесия в системе MgS - Y 2 S 3 . 1.1.1. Фазовое равновесие в системе Mg - S . Моносульфид MgS имеет кубическ ую кристаллическую структуру типа NaCl . Структура MgS образуется сочетанием д овольно объемных анионов серы и значительно меньших по размерам катион ов металлов. Можно предполагать, что анионы серы как более крупные по раз мерам имеют тенденцию к регулярному расположению в элементарных ячейк ах довольно тесно один возле другого; они образуют при этом пустоты, в кот орых располагаются катионы. Каждый ион магния окружен шестью ионами сер ы, расположенными в вершинах правильных октаэдров. Все пустоты, в которы х периодически располагаются катионы (согласно их размерам и заряду), в с труктуре MgS заняты и возможность обра зования твердого раствора по разрезу MgS - Ln 2 S 3 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 с истемы MgS . Свойства MgS MgS получают: 1. Mg + S = MgS ( реакция происходит в фарф оровой трубке при 800 0 С). 2. 2 Mg + S + H 2 S = 2MgS + H 2 3. MgO + CS 2 = 2 MgS + CO 2 ( температура 700-900 0 С). 4. MgO + C + S = MgS + CO 5. MgSO 4 +2 C = MgS + 2 CO 2 ( температура 900 0 С). MgS пре дставляет собой бесцветные (или розовато-красные из-за примесей) кубичес кие кристаллы с решеткой типа NaCl ( межатомные расстояния 2,89 А) и плотностью 2,79 гр/см 3 . Они плавятся при температуре 2000 0 С, фосфоресцируют, вызывают красное катодное свечение, трудно ра створимы в воде, реагируют с холодной водой 2 : 3 MgS + 2HOH = Mg (HS) 2 + 2MgO + H 2 S При гидролизе MgS в теплой воде образуется окись магния и сероводород 3 : MgS + HOH = MgO + H 2 S Разбавленные кислоты, таки е как HF , HCl , H 2 SO 4 , реагир уют с MgS , образуя соли и H 2 S . Cl , Br , I энергично реагируют с нагретым выше 300 0 С MgS , образуя соотв етствующие галогениды. Двуокись углерода под давл ением 50-100 мм.рт.ст. реагирует с MgS , нагрет ым выше 660 0 С 4 : MgS + CO 2 = MgO + COS 1.1.2. Фазовое равновесие в системе Y - S . Существуют следующие сульфидные фазы иттрия YS , Y 5 S 7 , - Y 2 S 3 , г - Y 2 S 3 , YS 2 . Результаты изучения кристаллохимических характеристик и некоторых фи зических свойств сульфидов собраны в табл.1. Данные по диаграмме состоян ия системы Y - S не обнаружены. Предложение о фазовой диаграмме состояния можно сделать на основе крис таллохимических 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 ( Y 4 S 3 ), при этом период решетки a уменьшается от 5,493 ( YS ) до 5,442 A ( Y 4 S 3 ) . Соединение Y 5 S 7 содерж ит две формульные единицы в элементарной ячейке. Полуторный сульфид - Y 2 S 3 кристаллизуется в структурном типе монокл инного Ho 2 S 3 с 6 формульными единицами в ячейке. В яче йке дисульфида (полисульфида) иттрия содержится. 8 формульных единиц YS 2 . Тетрагональный YS 2 существует при температуре выше 500 C в интервале давлен ий 15-35 кбар. Кубический же YS 2 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 ха рактеристика фаз в системе Mg - S , Y - S . Табл. 1 Кристаллохимические свойства сульфидо в иттрия и магния . Формула Ц вет Сингония Пространственная группа Структурный тип Период реше тки, Е Плотность г/см 3 a b c пинкном рентген MgS Бесц. кубическая F m 3 m NaCl 5,191 2,79 YS Рубиново красный кубическая F m 3 m NaCl 5,477 5,493 5,495 4,51 4,92 Y 5 S 7 Сине-черный моноклинная C 2 / m Y 5 S 7 12,67 12,768 3,81 3,803 11,45 11,550 4,19 4,10 4,18 4,09 -Y 2 S 3 Желтый моноклинная P 2 / m -Ho 2 S 3 10 , 17 4,02 17,47 3,87 3,87 г- Y 2 S 3 Кубическая Y 4 3d Th 3 P 4 8,306 YS 2 коричнево-фиолетовый от темно серого до черного тетрагональная кубическая YS 2 LaS 2 7 ,71 7,72 7,797 4,25 3,6 3,9 4,35 4,35 4,32 Результаты изучения кристаллографических характеристик сульфидных фаз иттрия YS , Y 5 S 7 , - Y 2 S 3 , - Y 2 S 3 , YS 2 собраны в табл.1. Сульфиды иттрия различного фазового с остава можно получить как непосредственным синтезом из элементов, так и при реакции взаимодействия сероводорода с хлоридом или сероуглерода с полуторным окислом..Ито с сотрудниками, используя технику высоких давле ний и температур, синтезировал непосредственно из компонентов - Y 2 S 3 в течение 3 мин. при давлении 70 кбар и темпера туре 1000 0 С. Моносульфид YS кристаллизуется в стру ктурном типе NaCl , это подтверждает срав нение экспериментальных и вычисленных интенсивностей отражений. На ос нове YS существует дефектный твердый раствор типа вычитания серы до состава YS 0,75 ( Y 4 S 3 ) , при этом период решетки a уменьшается от 5,493 ( YS ) до 5,442 Е ( Y 4 S 3 ). Соединение Y 5 S 7 содержит две формул ьные единицы в элементарной ячейке, размер которой и пространственная г руппа моноклинной сингонии определены на монокристалле. Полуторный сульфид - Y 2 S 3 кристаллизируется в стру ктурном типе моноклинного Ho 2 S 3 c 6 формульными единицами в я чейке. В ячейке дисульфида (полисульфида) иттрия содержится 8 формульных единиц YS 2 . Рен тгенограмма близка к кубическому дисульфиду церия, но содержит ряд допо лнительных линий слабой интенсивности, которые укладываются в квадрат ичную форму для тетрагональной решетки. Тетрагональный YS 2 существует при темп ературе свыше 500 0 С в интервале давле ний 15-35 кбар. “ Кубический” же YS 2 образуется в интервале давлений 35-70 кбар. Более хорошее согласи е между рентгеновской экспериментальной плотностью для состава YS 1,7 нежели для YS 2 позволяет предп оложить, что стехиометрический дисульфид иттрия даже в условиях высоки х давлений и температур (500-1200 0 С) не сущ ествует. Этот факт еще ранее установили при обычных условиях синтеза авт оры работы, которые считали, что полисульфид иттрия существует лишь в ин тервале концентраций YS 1,72 - YS 1,78 . По своим магнитным свойствам сульфиды иттрия являются слабыми парамаг нетиками. По электрофизическим свойствам YS 2 и - Y 2 S 3 являются полуп роводниками, Y 4 S 3 , YS и Y 5 S 7 обладают пр оводимостью металлического типа. Соединение Y 5 S 7 по физическим свойствам можно скорее отнести к полуметаллам: удельное сопротивление =2,4*10 -2 ом*см (293 К); температу рный коэффициент сопротивления =1,87*10 -3 ом*см*град -1 ; термо-э.д.с. =14 мкв* град -1 (293 К); концентрация носителей n =3,7*10 21 см, постоянная Холла R H =1,7* 10 -3 см 3 / кул. Сульфиды иттрия хорошо растворяются в разбавленых неорганических ( HCl , HNO 3 , H 2 SO 4 ) и уксусной кислотах, окисляются растворами перма нганата калия и иода, медленно окисляются при нагревании на воздухе. Сул ьфид Y 2 S 3 устойчив при 1500 0 С, но легко диссоциирует при 1700 0 С, превращ аясь в Y 3 S 4. 1 1.1.4. Фазовые равновесия в системе MgS – Ln 2 S 3 . Серные соединения были изучены в их совокупности Патри, Флао, Дом анжем, соединение MLn 4 S 7 составили преимуществен ный объект работ Адольфа 5, 6, 7 . В этих системах имеются кубические тяжелые жидкости типа Th 3 P 4 , начиная с серных соединений Ln 2 S 3 первых элементов группы редк их (от La до Cd ) их размеры очень уменьшены и соединения MLn 2 X 4 этого типа не су ществуют. Сравнение этих тяжелых растворов с тяжелыми растворами систе мы селенидов CaSe – Ln 2 Se 3 , для которых соединения MLn 2 Se 4 также не существуют , показыва ет, что размер гомогенных областей проходит в этих 2-х случаях одинаковую эволюцию, продвигаясь в группу редких элеме нтов, с минимумом к Pr и максимумом к Sm . Второй сорт тяжелых растворов, набл юдаемых в этих системах – кубический тип NaCl . Они образуются добавлением халькогенов Ln 2 X 3 редких металлов конц а группы к халькогенам MX . В случае с системами MgS - Ln 2 S 3 которые изучены Палио, констатируют, что от Sm до Er размер гомогенной области линейно растет от носительной разницы радиусов ионов при наличии двух металлов 6 . Два различных типа определенных соединений были идентифицированы, но л ишь к концу серии редких элементов. Они имеют общую формулу MgLn 2 X 4 . Серные соединения MgLn 2 S 4 – ромбические . Соединения MgLn 4 S 7 были получены от Dy до Yb включительно. Схемы рис.2 представляют системы серных соединений MgS - Ln 2 S 3 при 1200 C . 3 Табл. 2 Кристаллохимически е данные для фаз, образующихся в системах MgS-Y 2 S 3 . Соеди нения a(Е) b(Е) c(Е) Структурный ти п Структура MgY 4 S 7 12 ,66 3,80 11,45 FeY 4 S 7 Моноклинная MgY 2 S 4 12,60 12,73 3,77 MnY 2 S 4 Ромбическая La Ce Pr Nd Sm Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y - тип Т h 3 P 4 - тип NaCl А - тип MnY 2 S 4 С - шпинель Рис. 2 Распределение фаз в системах MgS-Y 2 S 3 Табл.3 Размеры гомогенной области ( n ) для системы Ln 2 S 3 -MgS при 1200 0 С Система n Sm 2 S 3 -MgS 5 Cd 2 S 3 -MgS 17 Dy 2 S 3 -MgS 29 Y 2 S 3 -MgS 39 Er 2 S 3 -MgS 45 Yb 2 S 3 -MgS 47 Lu 2 S 3 -MgS 48 Рис.3 Зависимость n , гомогенной области типа NaCl , от разности радиусов ионов металлов Ln и Mg при T=1200 0 C для систем Ln 2 S 3 -MgS 1.1.5. Взаимосвязь структуры и типа химической связи в сульфидах магния-лантанида с их свойствами. Редкоземельные металлы образуют с серой несколько сульфидных ф аз - LnS , Ln 3 S 4 , Ln 5 S 7 , Ln 2 S 3 , LnS 2 . Возможность образова ния той или иной фазы, а также особенности её кристаллического строения и природы химической связи определяется комплексом энергетических и г еометрических факторов, характеризующих атомы компонентов 8 . Моносульфиды MeS имеют ку бическую кристаллическую структуру типа NaCl. Струк тура MeS образуется сочетанием довольно объем исты х анионов серы и значительно меньших по размерам катионов металлов. Это различие ведет к поляризации связи Me– S. Можно предполагать , что анионы серы как более крупные по размерам имеют тенденцию к регуляр ному расположению в элементарных ячейках довольно тесно один возле дру гого; они образуют при этом пустоты, в которых распологаются катионы. Одн ако минимальные размеры пустот должны быть 0,76 A , если размер и она серы 1,84 A , а большинство катионов ме таллов имеет диаметры, значительно превышающие 0,76 A , и их введение в пустоты неизбежно ведёт к некоторому расши рению решетки. С уменьшением размеров катионов должно уменьшаться расш ирение решетки и поэтому параметры решетки должны уменьшаться при пере ходе от La к Lu (лантаноидное сжатие). По данным Флао 7 , моносульфиды ла нтаноидов должны иметь металлическую и ионную связи с преобладанием до ли первой, поскольку в связи с необходимостью обеспечения электронейтр альности решетки для случая нормальной валентности металлов (+3) и серы (-2), кроме связей Me– S должен появиться один свободный электрон в каждой моле куле MeS . О металлическом характере этих соединений можно суд ить по небольшому электросопротивлению и металлическому блеску. Однако, несмотря на удовлетворительную согласованность изложенной кар тины химической связи с экспериментальными данными, следует, учитывая с уществование двух типов связи в сульфидах MeS , уточнить вывод о преобладании металлической связи. Моносульфи ды MeS имеют кубическую структуру типа NaCl , в которой ионная связь Me– S играет определяющую роль. Если принять валентность мет алла равной +3, а серы – 2, то в каждой элементарной ячейке, содержащей четыр е формульные единицы MeS, окажется четыре электрона, не участвующих в связи Me– S. Эти электроны перейдут на связь Me– Me и будут коллективизированы. Одн ако в элементарной ячейке, кроме четырех связей Me– Me возникает восемь свя зей Me– S и соединения по преимуществу будет ионным. Сесксульфиды являютс я нормальными валентными соединениями. В этих соединениях с несколько б ольшими расстояниями Me– S, чем у моносульфидов, наряду с ионными связями Me – S, образование которых требует полного перехода валентных -s -эл ектронов металлов в оболочку атомов серы, должны возникнуть также напра вленные ковалентные связи между атомами серы S-S . Это вытекает из сравнительно небольшого различия расстоя ний Me– S и S– S в решетке Me 2 S 3 . Доля ко валентных связей растет с ростом отношения S/Me в сульфидных фазах. Можно п олагать, что это число будет расти не только в области гомогенности Me 3 S 4 -Me 2 S 3 , но и при переходе к фазам, более бог атым серой, например MeS 2 . Если в области гомогенности Me 3 S 4 -Me 2 S 3 увеличение ковалентных связей между атомами серы приводи т к ассиметрии распределения электронной плотности, вызывающей при опр еделенном критическом отношении S/Ме образование внутри решетки энерге тических уровней, типичных для полупроводников, то для фаз более богатых серой, оно ещё увеличивается и это приведёт к большому смещению электро нной плотности в сторону атомов серы, а величина энергетического разрыв а может стать настолько большой, что соединение приобретет свойства диэ лектрика. Наоборот, при уменьшении отношения S/Me в области гомогенности Me 3 S 4 -Me 2 S 3 при постепенном заполнении ва кансий в решетке атомами металла будет увеличиваться доля ионных связе й Me-S и соответственно уменьшаться доля ковалентных связей S-S. Сульфид магния имеет кубическую структуру типа NaCl, в которо й ионная связь Me-S играет определяющую роль. Изменение характера связи при уменьшении соотношения чис ла атомов компонентов в различных сульфидных фазах приводит к изменени ю проводимости от металлической (в фазах бедных серой) до полупроводнико вой с образованием запрещенной зоны и возрастанием доли ионной связи (в фазах богатых серой). И сопровождается резким изменением теплоты образо вания, которая является мерой прочности соединения и свидетельствует о замене слабых металлических связей сильными ионными при переходе от MeS до MeS x , где [1
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Хороших девочек разбирают ещё щенками, из остальных вырастают сучки.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru