Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Диплом

Министерство 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 – Y₂S₃

Научный руководитель:

ассистент Бурханова Т. М.

Тюмень 1999

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Тюменский Государственный Университет

Химический факультет

Кафедра неорганической химии

Дипломная работа

Тема работы:

Фазовые равновесия в системе MgS – Y₂S₃

Подпись декана ________________Паничева Л. П.
Подпись зав. кафедрой Кертман С. В.
Подпись руководителя Бурханова Т. М.
Подпись рецензента
Подпись студента Ермачкова Е.В.

Содержание

Bведение 5

Глава 1. Литературный обзор. 6

1.1. Фазовые равновесия в системе MgS-Y₂S₃. 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 –Ln₂S₃. 12

1.1.5. Взаимосвязь структуры и типа химической связи в сульфидах магния-лантанида 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 Y₂S₃ в потоке сульфидирующих агентов. 29

3.1.3. Синтез трехкомпонентных образцов в системе MgS – Y₂S₃. 32

3.1.4. Микроструктурный анализ образцов системы MgS – Y₂S₃. 38

3.1.4. Рентгенофазовый анализ образцов системы MgS - Y₂S₃ . 38

Глава 4. Фазовые равновесия в системе M S - Y₂S₃. Обсуждение результатов. 45

Выводы. 51

Литература. 52

Введение

Соединения с участием РЗЭ остаются по прежнему обширным резервом для создания новых материалов. Возможно создание материалов с уникальными, заранее заданными свойствами.

Взаимодействие в системах MgS – Ln₂S₃ изучалось Флао, Патри, Доманжем. По характеру взаимодействия все системы можно разделить на три группы. В системах для La – Gd тройные соединения не образуются. Для Tb – Er, Y в литературе указано на образование тройных соединений типа MgLn₂S₄, кристаллизующихся в ромбической сингонии. Для Tm – Sc фаза MgLn₂S₄ имеет структуру типа шпинели. Однако условия существования фаз не определены, неясен характер их плавления, протяженность областей твердых растворов не связана с температурой.

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 – Y₂S₃ при использовании методов физико-химического анализа.

Глава 1. Литературный обзор.

1. Фазовые равновесия в системе MgS-Y₂S₃.

2. 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-Ln₂S₃ маловероятна.1. В системе Mg-S (рис.1) образуется единственная фаза MgS. Температура плавления составляет 2270К, при которой MgS разлагается.2

Р

Т, К Т, К

Ж

MgS+Ж

920

390

MgS+Mg MgS+S

Mg S

ис. 1 Ориентировочная диаграмма состояния системы MgS.

Свойства MgS

MgS получают:

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

2. 2Mg + S + H₂S = 2MgS + H₂

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

4. MgO + C + S = MgS + CO

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

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 2000⁰С, фосфоресцируют, вызывают красное катодное свечение, трудно растворимы в воде, реагируют с холодной водой2:

3MgS + 2HOH = Mg (HS)₂ + 2MgO + H₂S

При гидролизе MgS в теплой воде образуется окись магния и сероводород3:

MgS + HOH = MgO + H₂S

Разбавленные кислоты, такие как HF, HCl, H₂SO₄, реагируют с MgS, образуя соли и H₂S. Cl, Br, I энергично реагируют с нагретым выше 300⁰С MgS, образуя соответствующие галогениды.

Двуокись углерода под давлением 50-100 мм.рт.ст. реагирует с MgS, нагретым выше 660⁰С4:

MgS + CO₂ = MgO + COS

1. Фазовое равновесие в системе Y-S.

Существуют следующие сульфидные фазы иттрия YS, Y₅S₇, -Y₂S₃, γ‑Y₂S₃, 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 (Y₄S₃), при этом период решетки a уменьшается от 5,493 (YS) до 5,442 A (Y₄S₃).

Соединение Y₅S₇ содержит две формульные единицы в элементарной ячейке. Полуторный сульфид -Y₂S₃ кристаллизуется в структурном типе моноклинного Ho₂S₃ с 6 формульными единицами в ячейке. В ячейке дисульфида (полисульфида) иттрия содержится. 8 формульных единиц YS₂.

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

2. Кристаллохимическая характеристика фаз в системе Mg-S, Y‑S.

Табл.1 Кристаллохимические свойства сульфидов иттрия и магния.

Результаты изучения кристаллографических характеристик сульфидных фаз иттрия YS, Y₅S₇, - Y₂S₃, - Y₂S₃, YS₂ собраны в табл.1. Сульфиды иттрия различного фазового состава 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 давлений и температур, синтезировал непосредственно из компонентов - Y₂S₃ в течение 3 мин. при давлении 70 кбар и температуре 1000⁰С.

Моносульфид YS кристаллизуется в структурном типе NaCl, это подтверждает сравнение экспериментальных и вычисленных интенсивностей отражений. На основе YS существует дефектный твердый раствор типа вычитания серы до состава YS_0,75 (Y₄S₃), при этом период решетки a уменьшается от 5,493 (YS) до 5,442 Å (Y₄S₃). Соединение Y₅S₇ содержит две формульные единицы в элементарной ячейке, размер которой и пространственная группа моноклинной сингонии определены на монокристалле.

Полуторный сульфид - Y₂S₃ кристаллизируется в структурном типе моноклинного Ho₂S₃ c 6 формульными единицами в ячейке. В ячейке дисульфида (полисульфида) иттрия содержится 8 формульных единиц YS₂. Рентгенограмма близка к кубическому дисульфиду церия, но содержит ряд дополнительных линий слабой интенсивности, которые укладываются в квадратичную форму для тетрагональной решетки. Тетрагональный YS₂ существует при температуре свыше 500⁰С в интервале давлений 15-35 кбар. “Кубический” же YS₂ образуется в интервале давлений 35-70 кбар. Более хорошее согласие между рентгеновской экспериментальной плотностью для состава YS_1,7 нежели для YS₂ позволяет предположить, что стехиометрический дисульфид иттрия даже в условиях высоких давлений и температур (500-1200⁰С) не существует. Этот факт еще ранее установили при обычных условиях синтеза авторы работы, которые считали, что полисульфид иттрия существует лишь в интервале концентраций YS_1,72 - YS_1,78 .

По своим магнитным свойствам сульфиды иттрия являются слабыми парамагнетиками. По электрофизическим свойствам YS₂ и - Y₂S₃ являются полупроводниками, Y₄S₃ , YS и Y₅S₇ обладают проводимостью металлического типа. Соединение Y₅S₇ по физическим свойствам можно скорее отнести к полуметаллам: удельное сопротивление =2,4*10^-2ом*см (293 К); температурный коэффициент сопротивления =1,87*10^-3ом*см*град^-1; термо-э.д.с. =14 мкв* град^-1 (293 К); концентрация носителей n=3,7*10²¹см, постоянная Холла R_H=1,7*10^-3см³/кул.

Сульфиды иттрия хорошо растворяются в разбавленых неорганических (HCl, HNO₃, H₂SO₄) и уксусной кислотах, окисляются растворами перманганата калия и иода, медленно окисляются при нагревании на воздухе. Сульфид Y₂S₃ устойчив при 1500⁰ С, но легко диссоциирует при 1700⁰ С, превращаясь в Y₃S_4.1

1. Фазовые равновесия в системе MgS –Ln₂S₃.

Серные соединения были изучены в их совокупности Патри, Флао, Доманжем, соединение MLn₄S₇ составили преимущественный объект работ Адольфа5, 6, 7.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата