Белгородская область, Россия
Белгородская область, Россия
ГРНТИ 61.35 Технология производства силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
ББК 35 Химическая технология. Химические производства
Предложен способ уточнения численных значений изобарно – изотермических потенциалов гексагональных и кубических гидроалюминатов кальция путём сравнения величин их расчётной растворимости с экспериментальными данными. На основе уточнённых величин термодинамических свойств этих соединений произведён прогноз превращений гексагональных гидроалюминатов кальция в кубическую форму, которая согласуется с экспериментальными данными.
гидроалюминат кальция, гексагональная и кубическая сингонии, активность и концентрация ионов, верификация, изобарно – изотермический потенциал.
Гидроалюминаты кальция mCaO
Некоторые из гидроалюминатов кальция, например, 2CaO
В книгах [6, 7] произведён термодинамический расчёт процессов гидратного фазообразования в системе CaO –
Результаты расчётов авторов [6, 7] не согласуются с экспериментальными данными [1 – 5, 8, 9], поэтому необходимы дополнительные исследования по этому вопросу.
В данной работе предлагается термодинамический анализ процессов превращения гексагональных гидроалюминатов кальция в кубическую форму с использованием уточнённых исходных данных.
Методика расчётов основана на известных законах и формулах термодинамики [10–12]. Для верификации исходных величин изобарно – изотермических потенциалов гидроалюминатов кальция производилось сравнение расчётных величин их растворимости с экспериментальными данными.
Приведенные в различных литературных источниках численные значения изобарно – изотермических потенциалов
Для этого сопоставим полученные расчётным путём величины равновесной растворимости гидроалюминатов кальция различного состава с экспериментальными данными, а также с диаграммами состояния системы
CaO –
Начнём с низкоосновного гидроалюмината кальция CaO
В книге [13] отмечается, что растворимость СА
Растворение в воде СА
Алюминат – ион Al(O
Ниже приводится расчёт процессов растворения СА
CaO
При этом получаем, ккал:
lg
Необходимо пересчитать эту величину активности ионов кальция [
Для этого рассчитаем ионную силу раствора: f = 0,5
CaO –
Рассчитаем рН среды в жидкой фазе, находящейся в равновесии с СА
[O
Исходя из изложенного, принимаем
Рассмотрим
Произведём их верификацию.
2CaO
lg
Полученный результат говорит о том, что величина
Проверим цифру – 1153 ккал/моль.
lg
f = 0,5
[
=0,54 г/л
[O
Экспериментальное значение концентраций СаО равно 0,46 г/л, а
Рассмотрим
3CaO
lg
По данным [15] растворимость
Примем
Пересчитаем активность ионов на концентрацию:
f = 0,5
lg
[O
Полученные величины согласуются с экспериментом, поэтому принимаем
Произведём верификацию
- 2092 [6]; - 2096,3 [7]; - 2093,8
В данном случае растворение гидроалюмината кальция происходит с образованием в качестве алюминатного соединения не
4CaO
lg
Полученная величина в 2 – 2,5 раза ниже экспериментальных значений [2, 5]. Это обусловлено тем, что принятая в основу расчётов цифра
Протестируем величину
f = 0,5
что ниже экспериментальных данных. В связи с этим тестируем величину
Полученная расчётная величина растворимости
[
Полученное значение растворимости
На основе верификации численных значений
2 (2CaO
4CaO
Расчёты свидетельствуют о том, что двухосновный гидроалюминат кальция при температуре 25 °С не превращается в кубический гидроалюминат
Неточность расчётов [6, 7] обусловлена тем, что были использованы непроверенные исходные данные.
Выводы
- Предложен способ верификации численных значений изобарно – изотермических потенциалов гексагональных и кубического гидроалюмината кальция при 25
- Рекомендуются следующие величины -
- Четырёхосновный гидроалюминат кальция
- Современные методы синтеза и идентификации гидроалюминатов кальция, а также экспериментального либо расчётного определения их изобарно – изотермических потенциалов не позволяют получить последние с точностью до десятых долей ккал/моль, поэтому в данной работе приведены их округлённые величины.
1. Торопов Н.А. Химия цементов. М.: Стройиздат, 1956. 271 с.
2. Ли Ф.М. Химия цемента и бетона. М.: Стройиздат, 1961. 464 с.
3. Кравченко И.В. Глиноземистый цемент. М.: Госстройиздат, 1961. 175 с.
4. Тейлор Х.Ф. Химия цемента. М.: Мир, 1996. 562 с.
5. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1986. 425 с.
6. Бабушкин В.И., Матвеев Г.М., Мчедлов- Петросян О.П. Термодинамика силикатов. М.: Стройиздат, 1972. 352 с.
7. Бабушкин В.И., Матвеев Г.М., Мчедлов- Петросян О.П. Термодинамика силикатов. М.: Стройиздат, 1986. 408 с.
8. Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Химия неорганических вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1989. 382 с.
9. Кузнецова Т.В. Алюминатные и сульфоалюминатные цементы. М.: Стройиздат, 1966. 209 с.
10. Павленко В.И. Химическая термодинамика. М.: Высшая школа. 1998. 319 с.
11. Рахимбаев Ш.М. Расчёт эффективных зарядов ионов в многоатомных соединениях методом химической термодинамики // Журнал физической химии. 1966. Т. 50. № 12. С. 3080-3082.
12. Наумов Г.Б., Рыженко Б.Н., Ходаковский И.Л. Справочник термодинамических величин. Л.: Атомиздат, 1971. 231 с.
13. Румянцев П.Ф., Хотимченко В.С. Гидратация алюминатов кальция. Л.: Наука, 1974. 80 с.
14. Персиваль А., Батлер Ф.Г., Тейлор Х.Ф. Осаждение CaO∙Al_2 O_3∙10H_2 O из пересыщенных растворов при 21 °С // IV Международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1964. С. 229-234.
15. D'Ans J., Eik H. Das System CaO - Al_2 O_3- H_2 O bei 20 °С unol das Ezhazten // Zement - Kalk - Gips, 1953. № 6. С. 197-210.