САМОРОСПРАНЯЮЩЕЕСЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМАХ
Fe2(SO4)3 – ZnO – NaO2, ZnSO4 – Fe2(SO4)3 - NaO2, Fe2O3 – ZnSO4 - NaO2
А.А. Берестовая, В.В. Шаповалов, Ю.В. Мнускина
Донецкий национальный технический университет
Пероксидные соединения натрия являются одним из самых реакционно-способных веществ, взаимодействующих с большинством соединений, в том числе с безводными солями. Реакция с солями сопровождаются большим тепловым эффектом, вследствие чего они реализуются в режиме самораспространяющегося взаимодействия (СРВ) после инициирования соответствующих систем высокотемпературным источником. Большой интерес представляет взаимодействие пероксидных соединений с соединениями железа и цинка. А именно были рассмотрены и проанализированы три системы: Fe2(SO4)3 – ZnO – NaO2, ZnSO4 – Fe2(SO4)3 - NaO2, Fe2O3 – ZnSO4 - NaO2.
В ходе изучения этих систем использовались следующие методы:
1. дифференциально-термический анализ (ДТА);
2. определение скоростей СРВ;
3. спектральный анализ продуктов взаимодействия систем;
4. рентгенофазовый анализ продуктов взаимодействия систем (РФА).
В условиях ДТА было установили, что температура взаимодействия в системах при мольном соотношении составила 250ºС.
По результатам эксперимента средняя скорость распространения фронта горения в системе Fe2(SO4)3 – ZnO – NaO2 составляет 93 мм/мин, а в системе ZnSO4 – Fe2(SO4)3 - NaO2 – 105,62мм/мин.
С помощью ИК-спектраскопического анализа продуктов взаимодействия систем удалось идентифицировать лишь сульфат натрия и оксиды Fe2O3 и ZnO. Для более точного и полного определения состава продуктов взаимодействия в изучаемых системах был проведен рентгенофазовый анализ.
Данные РФА позволяют утверждать, что в составе твердофазного продукта системы Fe2(SO4)3 – ZnO – NaO2 присутствуют Na2SO4, ZnO и Fe2O3. Рефлексы Fe2O3 в данной системе проявляется плохо, что может быть связано с возможным образованием в системе цинкового феррита ZnFe2O4, не очень интенсивные пики которого также наблюдаются на рентгенограмме.
В системе Fe2O3 – ZnSO4 - NaO2 по данным РФА хорошо выявляются разные фазы Fe2O3 и Na2SO4, а также ZnO. Очень сложно делать выводы про возможность образования в ней цинкового феррита поскольку имеем лишь одно хорошее совпадение между значениями межплоскостных расстояний чистого вещества и исследуемого образца.
В системе ZnSO4 – Fe2(SO4)3 - NaO2 присутствуют разные фазы Na2SO4, а также ZnO и Fe2O3. ZnO и Fe2O3 в этой системе проявляются плохо, что свидетельствуют о наличии феррита в продуктах этой системе, рефлексы которого хорошо видны на рентгенограмме. Результаты РФА представлены на рисунке.
1 - Fe2(SO4)3 – ZnO – NaO2; 2 - Fe2O3 – ZnSO4 - NaO2; 3 - ZnSO4 – Fe2(SO4)3 - NaO2; 4 - ZnFe2O4
Рисунок – Результаты рентгенофазового анализа
Обнаружение фаз цинкового феррита в продуктах взаимодействия систем Fe2(SO4)3 – ZnO – NaO2 и ZnSO4 – Fe2(SO4)3 - NaO2 методом РФА позволяет сделать вывод, что методом самороспрастраняющего взаимодействия возможно получать ферриты.
В системе Fe2O3 – ZnSO4 - NaO2 феррит, очевидно, не образуется, так как в связи с небольшим тепловым эффектом в ней не развиваются необходимые для этого температуры.
Из результата проделанной работы видно, что возможно получение в тройных системах ферритов методом СРВ.
Источник:
Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів/ Збірка доповідей VII Міжнародної наукової конференції аспірантів та студентів. Т.2 – Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2008. Приведены методы исследования систем и результаты проводимых опытов. А также результаты расчетов теплофизических величин для систем Fe2(SO4)3 – ZnO – NaO2, ZnSO4 – Fe2(SO4)3 - NaO2, Fe2O3 – ZnSO4 - NaO2.