РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕРРЕНАТОВ МЕТАЛЛОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПОДГОТОВКИ ПРОБ К ХИМИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ
Аннотация
С помощью полуэмпирических методов оценены термодинамические свойства перренатов металлов (Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ba, Fe, Ca, Cd, Co, Mg, Mn, Pb, Sr, Zn, Al, Crи Fe) в кристаллическом состоянии: стандартная энтальпия образования (ΔH°298), стандартная энтропия (S°298)и температурная зависимость теплоемкости (Ср(Т)) в диапазоне температур 298.15 – 1200 K. Методы, основанные на методе групповых составляющих, были использованы для оценки ΔH°298 (эмпирический метод Ле Вана, инкрементный метод и метод Мостафа)и S°298 (инкрементный метод Кумока и правило Неймана – Коппа). Для расчета коэффициентов a, b, c в уравнении Cp = а + 0.001×b×T + 105×c×T –2 были использованы аддитивный метод, эмпирические формулы Абашидзе и Цагарейшвили и метод Мостафа. Значения величин, полученные различными методами, были усреднены и использованы в термодинамическом моделировании. С использованием программного комплекса HSC 6.1, дополненного рассчитанными и усредненными термодинамическими свойствами перренатов металлов, выполнено термодинамическое моделирование процесса спекания ренийсодержащих материалов. Рассмотрено спекание проб, содержащих рений, с оксидом магния в отсутствии и присутствии окислительной добавки (NaNO3 или K2S2O7). Показано, что добавление окислительной добавки приводит к минимизации газообразных потерь рения в процессе спекания. Полученные теоретические результаты согласуются с экспериментальными, что говорит о применимости рассчитанных нами термодинамических свойств перренатов металлов. Рассчитанные термодинамические свойства перренатов металлов могут быть использованы для различных термодинамических расчетов как в аналитической химии, так и в металлургии.
Ключевые слова: перренаты, термодинамические свойства, термодинамическое моделирование, спекание, окислительная добавка, рений
DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.4.015Полный текст:
PDF (Russian)Литература
REFERENCES
Evdokimova O.V., Pechishcheva N.V., Shunyaev K.Yu. Up-to-date methods for the determination of rhenium. J. Anal. Chem, 2012, vol. 67, no. 9, pp. 741 – 753. doi: 10.1134/S1061934812090043
Vatolin N.A., Moiseev G.K., Trusov B.G. Termodinamicheskoe modelirovanie v vysokotemperaturnykh neorganicheskikh sistemakh [Thermodynamic modeling in high-temperature inorganic systems]. Moscow, Metallurgy, 1994. 352 p. (in Russian).
HSC Chemistry 6.0. Chemical Reaction and Equilibrium Software with Extensive Thermochemical Database and Flowsheet Simulation. Outokumpu Research Oy Information Center, Finland. 2006.
Barin I., Sauert F. Thermochemical data of pure substances. Weinheim, VCH Verlags Gesellschaft, 1989. 1739 p.
Jacimirskij K.B. Termokhimiia kompleksnykh soedinenii [Thermochemistry of complex compounds]. Moscow, Izdatelstvo Academii Nauk, 1951. 252 p. (in Russian).
Termodinamicheskie svoistva individual'nykh veshchestv. Spravochnik. Izd. v chetyrekh tomakh; red. V.P. Glushko. [Thermodynamic properties of individual substances. Handbook in 4 vol. edited by V.P. Glushko]. Moscow, Nauka, 1978 – 1982. (in Russian).
Fiziko-khimicheskie svoistva okislov. Spravochnik pod redaktsiei G.V. Samsonova [Physico-chemical properties of oxides. Handbook edited by G.V. Samsonov]. Moscow, Metallurgy, 1978. p. 472. (in Russian).
Palant A.A., Troshkina I.D., Chekmarev A.M. Metallurgiia reniia [Metallurgy of rhenium]. Moscow, Nauka, 2007. 298 p. (in Russian).
Van M.Le. Estimation des fonctions thermodynamiques. Estimation des enthalpies normales de formation. Bulletin De La Societe Chimique De France, 1972, no 2, pp. 579 – 583.
Moiseev G.K., Vatolin N.A., Marshuk L.A., Il'inyh N.I. Temperaturnye zavisimosti privedennoi energii Gibbsa nekotorykh neorganicheskikh veshchestv (al'ternativnyi bank dannykh ASTRA.OWN) [Temperature relations of Gibbs ebergy of some inorganic substances (alternative database ASTRA.OWN)]. Ekaterinburg, UB RAS, 1997. 231 p. (in Russian).
Ducros M., Sannier H. Méthode d'estimation des enthalpies de formation et des enthalpies libres de formation des composés inorganiques. Thermochimica Acta , 1992, vol. 196, no. 1, pp. 27 – 43. doi: 10.1016/0040-6031(92)85004-F.
Mostafa A.T.M.G., Eakman J.M., Yarbro S.L. Prediction of standard heats and Gibbs free energies of formation of solid inorganic salts from group contributions. Ind. Eng. Chem. Res, 1995, vol. 34, pp. 4577 – 4582. doi: 10.1021/ie00039a053.
Kumok V.N. [The problem of coordination of methods for assessing thermodynamic characteristics]. Sbornik Priamye i obratnye zadachi khimicheskoi termodinamiki [Collection of Direct and inverse problems of chemical thermodynamics]. Novosibirsk, Nauka, 1987, pp. 108 – 123. (in Russian).
Kasenov B.K., Aldabergenov M.K., Pashinkin A.S., Kasenova Sh.B., Balakaeva G.T., Adekenov S.M. Metody prikladnoi termodinamiki v khimii i metallurgii [Methods of applied thermodynamics in chemistry and metallurgy]. Karaganda, Glasir, 2008. 332 p. (in Russian).
Moiseev G.K., Vatolin N.A. Nekotorye zakonomernosti izmeneniia i rascheta termokhimicheskikh svoistv neorganicheskikh soedinenii [Some regularities of changes and calculation of thermochemical properties of inorganic compounds]. Ekaterinburg, UB RAS, 2001. 135 p. (in Russian).
Kazin I.V., Kyskin V.I., Petrova S.M., Kaganjuk D.S. [Calculation of heat capacity of crystal substances]. Zhurnal fizicheskoj himii [Russian Journal of Physical Chemistry], 1984, vol. 58, no. 1, pp. 37 – 41. (in Russian).
Wagman D.D., Evans W.H., Parker V.B. The NBS tables of chemical thermodynamic properties. J. Physical and chemical reference data, 1982, vol. 11, no. 2, pp. 1 – 407.
Dean J.A. Lange's Handbook of Chemistry. Thermodynamic Properties. New York, McGraw-Hill, 1985. 1291 р.
Knacke O., Kubaschewski O., Hesselman K. Thermochemical properties of inorganic substances. 2nd ed. Berlin, Springer-Verlag, 1991. 2412 p.
Jonson D.A. Thermochemistry of ammonium and rubidium perrhenates and effect of hydrogen bonding on the solubilties of ammonium salts. J. Chem. Soc. Dalton trans, 1990, no. 11, pp. 3301 – 3304. doi: 10.1039/DT9900003301.
Weir R.D., Staveley L.A.K. The heat capacity and thermodynamic properties of potassium perrhenate and ammonium perrhenate from 8 to 304 K. J. Chem. Phys., 1980, vol. 73, no. 3, pp. 1386 – 1392. doi: 10.1063/1.440256.
Cobble J.W., Oliver G.D., Smith W.T. Thermodynamic properties of technetium and rhenium compounds. V. Low temperature heat capacity and the thermodynamics of potassium perrhenate and the perrhenate ion. J. Am. Chem. Soc., 1953, vol. 75, pp. 5786 – 5787.
Maier G., Kelley K.K. An equation for the representation of high-temperature heat content data. J. Amer. Chem. Soc., 1932, vol. 52, no. 7, pp. 3243 – 3246. doi: 10.1021/ja01347a029.
Abashidze T.D., Tsagarejshvili D.Sh. [Calculation of the high-temperature heat capacity of ionic crystalline inorganic compounds on their standard heat]. Izvestiia akademii nauk Gruzinskoi SSR [Proceedings of the Georgian SSR Academy of Sciences], 1982, vol. 8, no. 1, pp. 39 – 45. (in Russian).
Mostafa A.T.M.G., Eakman J.M., Montoya M.M., Yarbro S.L. Prediction of heat capacities of solid inorganic salts from group contributions. Ind. Eng. Chem. Res., 1996, vol. 35, pp. 343 – 348. doi: 10.1021/ie9501485.
Borisova L.V., Ermakov A.N. Analiticheskaia khimiia reniia [Analytical chemistry of rhenium]. Moscow, Nauka, 1974. 319 p. (in Russian).
Djamali E., Chen K., Cobble J.W. Standard state thermodynamic properties of aqueous sodium perrhenate using high dilution calorimetry up to 598.15 K. J. Chem. Thermodynamics, 2009, vol. 41, pp. 1035 – 1041. doi: 10.1016/j.jct.2009.04.004.
Evdokimova О., Zaytseva P., Pechishcheva N., Pupyshev A., Shunyaev K. The rhenium determination in copper and molybdenum ores and concentrates by ICP atomic emission spectrometry. Current Analytical Chemistry, 2014, vol. 10, pp. 449 – 456. doi: 10.2174/157341101004140701102351.
DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2019.23.4.015
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.