Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
0711862_1140A_pindyuk_t_f_chulkova_i_l_metody_i...doc
Скачиваний:
8
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
3 Мб
Скачать
☆

1.2. Качественный фазовый анализ

Качественный фазовый анализ веществ основан на том, что температурные границы превращения веществ остаются практически неизменными, независимо от того, находится ли исследуемое соединение в чистом виде или в смеси с другими солями или минералами. Это при условии, что вещества, находящиеся в смеси, при нагревании не реагируют друг с другом. Следовательно, при нагревании смеси минералов, температурные эффекты превращения которых не совпадают, эти соединения можно идентифицировать. Если минерал имеет несколько термических эффектов, то совпадение некоторых из них с эффектами других соединений может не помешать правильному качественному анализу.

Рис. 6. Различные виды правильного оформления термограмм каолинита

Расшифровка термограмм. По нулевым точкам проводят ось абсцисс. В точке начала записи температурной кривой проводит перпендикуляр к оси абсцисс и получают ось ординат. На оси абсцисс откладывают время в минутах. На ось ординат копируют температурную линейку. Для установления температуры того или иного эффекта на дифференциальной кривой накладывают на термограмму простую линейку так, чтобы она была параллельна оси ординат, а край ее проходил через требуемую точку кривой, и проводят вертикальную линию. Место пересечения этой линии с кривой простой температурной записи является той точкой, по которой определяют температуру.

Проведя через указанную точку линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с ординатой, находят искомую температуру. Проводят также нулевую линию, параллельную оси абсцисс. Температуры начала, максимума и конца термоэффектов проставляют непосредственно на фотобумаге.

Пример такого оформления термограммы показан на рис. 6, а. При использовании температурной линейки нет необходимости градуировать ординату и абсциссу, и тогда на термограмме проставляют только температуры термоэффектов (рис. 6, б).

На обратной стороне термограммы должны быть записаны дата опыта, название испытуемого вещества, его навеска, температура, скорость вращения барабана и вид эталона.

Термограмма должна анализироваться в том виде, как она записана прибором, поскольку отклонения кривой от нулевой линии имеют свою физико-химическую причину и являются дополнительной информацией при расшифровке. Расшифровка термограммы неизвестного вещества производится с помощью уже известных данных по температурам превращений других материалов. Термические эффекты ряда материалов, применяемых специалистами по вяжущим веществам, приведены в табл. 1.

Если имеющиеся справочные данные (табл. 2 и 3) не позволяют надежно установить природу термоэффекта, то для идентификации его привлекают другие методы анализа – рентгеноскопию, электронную микроскопию, спектроскопию и т.п.

Таблица 1

Термические эффекты некоторых минералов

Минерал

Формула

минерала

Температура

эффекта

Природа

эффекта

1

2

3

4

Кальцит

CaCO3

(–) 860-920

Диссоциация (44 % CO2)

Арагонит

CaCO3

(–) 390-420

Полиморфное превращение в кальцит

(–) 860-920

Диссоциация (44 % CO2)

Магнезит

MgCO3

(–) 540-710

Диссоциация (52,2 % CO2)

Гидрокарбонат магния

MgCO3·3H2O

(–) 170-210

Дегидратация (потеря 2H2O)

(–) 400-450

Дегидратация (потеря 1H2O)

(–) 500-530

Диссоциация MgCO3

(+) 530-600

Кристаллизация аморфной MgO

Доломит

CaMg(CO3)2

(–) 730-790

Распад доломита на CaCO3 и MgCO3 и диссоциация MgCO3 (23,9 % CO2)

Анкерит

(Mg, Fe)CO3·

·CaCO3

(–) 730

Диссоциация MgCO3

(–) 810-830

Диссоциация FeCO3 и образование Fe2O3·CaCO3

(–) 900-930

Диссоциация CaCO3

Сидерит

FeCO3

(–) 350-585

Диссоциация (38 % CO3)

(+) 600

(+) 830

Окисление FeO до Fe2O3

Стронцианит Витерит

SrCO3

BaCO3

(–) 930-1200

Диссоциация SrCO3

(–) 835

(–) 970-980

Полиморфизм BaCO3

(–) 1200

Диссоциация BaCO3

Родохрозит

MnCO3

(–) 100-350

Потеря адсорбционной воды

Продолжение табл. 1

1

2

3

4

(–) 425-600

Диссоциация MnCO3 (38,4 % CO2)

(+) 730-800

Окисление MnO

(–) 950

Восстановление до Mn3O4

(–) 1175

Инверсионное превращение Mn3O4 из тетрагональной формы в кубическую

Смитсонит

ZnCO3

(–) 425-550

Диссоциация ZnCO3

Брусит

Mg(OH)2

(–) 405-450

Дегидратация (31 % H2O)

Гидроокись кальция (портлантид)

Ca(OH)2

(–) 530-580

Дегидратация

Железный магнезит

(Mg, Fe)CO2

(–) 500-590

Диссоциация

(+) 755

Окисление FeO до Fe2O3

Гидромагнезит

3MgCO3·

·Mg(OH)2·3H2O

(–) 275-375

Дегидратация Mg(OH)2

(–) 510

Превращение аморфной MgO в кристаллический периклаз

(–) 485-610

Диссоциация MgCO3

Диаспор

β-AlO(OH)

(–) 505-580

Дегидратация

Бёмит

α-AlO(OH)

(–) 460-580

Дегидратация

Гиббсит

α-Al(OH)3

(–) 250-300

Образование белита

(–) 320-330

Превращение α→æAl2O3

(+) 950

Полиморфное превращение

Байерит

β-Al2O3·3H2O

(–) 250-300

Дегидратация

Гидроаргиллит

(–) 310-315

Дегидратация

(–) 500-550

Разложение бемита

(+) 800

Переход γ-Al2O3 → θ-Al2O3

Гётит

FeO(OH)

(–) 300-380

Дегидратация (10 % H2O)

Лимонит

β-Fe2O3·H2O или β-FeO(OH)

(–) 120-140

Потеря гигроскопической воды

(–) 250

Дегидратация

(–) 300

(+) 450

Переход γ-Fe2O3 →

α-Fe2O3

Лепидокрокит

γ-Fe2O3·H2O или γ-FeO(OH)

(–) 304-380

Дегидратация

(+) 450-500

Переход γ-Fe2O3 →

α-Fe2O3

Гелеобразные окислы железа

Fe2O3·nH2O

(–) 250-300

Дегидратация

(+) 350-400

Окисление

Вюстит

FeO

(+) 295-300

Окисление FeO до Fe2O3

Продолжение табл. 1

1

2

3

4

Гематит

α-Fe2O3

Не имеет эффектов

Маггемит

γ-Fe2O3

(+) 450-500

Переход γ-Fe2O3 →

α-Fe2O3

Магнетит

Fe3O4

(+) 275-400

Переход Fe3O4 → γ-Fe2O3

(+) 590-1000

Переход γ-Fe2O3 →

α-Fe2O3

Гидрогематит

Fe2O3-aq

(–) 120-140

(–) 340

Дегидратация

Гидроталькит

MgCO3·

·5Mg(OH)2·

·2Al(OH)3·

·4H2O

(–) 200-285

Потеря 4H2O

(–) 350-400

Дегидратация Al(OH)3

(–) 450-540

Дегидратация Mg(OH)2

и диссоциация MgCO3

Пироаурит

MgCO3·

·5Mg(OH)2·

·2Fe(OH)3·

·4H2O

(–) 215-270

Потеря 4H2O

(–) 350-400

Дегидратация Fe(OH)3

(–) 450-540

Дегидратация Mg(OH)2

и диссоциация MgCO3

Двуокись кремния

SiO2

(+) 115-117

Превращение тридимита α1→β1

(+) 166-163

α2→β2

(+) 220-280

Превращение кристобалита α→β

(–) 573

Превращение кварца α→β

Двуводный гипс

CaSO4·2H2O

(–) 100-120

Потеря адсорбционной воды

(–) 220

Потеря 0,5H2O

(–) 240

Потеря 0,5H2O

(–) 380-420

Инверсия CaSO4

(–)1180-1200

Полиморфное превращение

Ангидрит

CaSO4

(–) 1190

Полиморфное превращение

Полуводный гипс

α-CaSO4·0,5H2O

(–) 160

Дегидратация примеси (потеря 0,5H2O)

(+) 380

Инверсия ангидрита

(–) 1180-1200

Полиморфное превращение

Полуводный гипс

β-CaSO4·0,5H2O

(–) 120

Дегидратация примеси

(–) 180

То же

(–) 240

Потеря 0,5H2O

(+) 410

Инверсия ангидрита

(–) 1180-1200

Полиморфное превращение

Эстрихгипс

CaSO4·nCaO

Не имеет эффектов

Продолжение табл. 1

1

2

3

4

Эпсомит

MgSO4·7H2O

(–) 52-58

Инконгруэнтное плавление

(–) 85-96

То же

(–) 105-110

Выкипание раствора

(–) 125-150

Дегидратация

(–) 185-195

Дегидратация до одноводной соли

(–) 320-370

Полная дегидратация

Барит

BaSO4

(–) 1150

Полиморфное превращение

Целестин

SrSO4

(–) 1145

Полиморфное превращение

Тенардит

NaSO4

(–) 240

Полиморфное превращение

(–) 884

Плавление

Арканит

K2SO4

(–) 583

Полиморфное превращение

Глазерит

Na2SO4·3K2SO4

(–) 437

Полиморфное превращение

Алунит

K2SO4·

·Al2(SO4)3·

·4Al(OH)3

(–) 940

Плавление

(–) 490-550

Дегидратация

(–) 740-760

Полиморфное превращение

(–) 770-810

Разложение сульфатов

Анкерит

(Mg,Fe)CO3·

·CaCO3

(–) 730

Диссоциация MgCO3

(–) 810

Диссоциация FeCO3

(–) 900

Диссциация CaCO3

Аллофан

mAl2O3·nSiO2·

·pH2O

(–) 110-150

Дегидратация

(+) 920-1000

Перекристаллизация аморфного вещества

Каолинит

Al2O3·2SiO2·

·4H2O

(–) 550-610

Дегидратация

(+) 925-1000

Кристаллизация аморфных продуктов

(+) 1200

Образование кристобалита α-Al2O3

Галлуазит

Al2O3·2SiO2·

·4H2O

(–) 100-120

Адсорбционная вода

(–) 450-500

Дегидратация

(+) 925-1000

Кристаллизация аморфных продуктов

Монтмориллонит

Al2O3·4SiO2·

·nH2O

(–) 150-175

Адсорбционная вода

(–) 500-700

Дегидратация

(–) 800-900

То же

(–) 915-1000

Кристаллизация аморфных продуктов

Мусковит

K2O·3Al2O3·

·6SiO2·2H2O

(–) 125

Адсорбционная вода

(–) 450-650

Дегидратация

(–) 850-900

Разрушение решетки

Продолжение табл. 1

1

2

3

4

Биотит

K2O·6(Mg,Fe)O·3Al2O3·6SiO2·

·2H2O

(–) 1100-1200

Разрушение решетки

Гидробиотит

K2O·6(Mg,Fe)O·3Al2O3·6SiO2·

·nH2O

Группа гидрослюд

(–) 160-180

Дегидратация

(–) 220-250

То же

(–) 800-1000

Разрушение решетки

Вермикулит

Группа гидрослюд

(–) 120-170

Дегидратация

(–) 270-300

То же

(–) 860

Разрушение решетки

Глауконит

Группа гидрослюд

(–) 130-170

Дегидратация

(–) 550-600

То же

Иллит

Группа гидрослюд

(–) 120-150

Адсорбционная вода

(–) 500-600

Дегидратация

(–) 900

Разрушение решетки

(+) 935

Кристаллизация шпинели, периклаза

Боксит

Группа минералов

(–) 285-310

Дегидратация гидроаргиллита

Змеевик (серпентин)

3MgO·2SiO2·

·2H2O

(–) 130-170

Дегидратация

(–) 650-730

То же

(+) 800-830

Разрушение решетки

Хризотил-асбест

Mg6[Si4O11]·

·(OH)6·H2O

(–) до 100

Потеря адсорбционной воды

(–) 660-765

Удаление конституционной воды

(+) 800-830

Кристаллизация новой фазы

Тальк

3MgO·4SiO2·

·H2O

(–) 850-950

Дегидратация

Трехкальциевый силикат

3CaO·2SiO2

(–) 920-925

Полиморфное превращение

(–) 970-980

То же

(–) 990-100

То же

Двухкальциевый силикат

γ-2CaO·SiO2

(–) 780-830

Переход γ-C2S→γ’C2S

(–) 1447

Переход γ’-C2S→γC2S

Алит

54CaO·16SiO2·

·Al2O3·MgO

(–) 835

Полиморфное превращение

(–) 1427

То же

Ксонотлит

5CaO·5SiO2·

·2H2O

(–) 800-880

Дегидратация до воластонита

Продолжение табл. 1

1

2

3

4

Гиролит

2CaO·3SiO2·

·2H2O

(–) 70-150

Дегидратация

(–) 700-780

Дегидратация и образование воластонита

(+) 800

Кристаллизация

Тоберморит

4CaO·5SiO2·

·5H2O

(–) 250-280

Дегидратация

(–) 780-800

То же

Гидросиликат кальция

CaO·SiO2·H2O (CSH-B)

(+) 800-830

Кристаллизация CS

То же

CaO·SiO2·H2O (CSH-A)

Нет отчетливых эффектов

- // -

CaO·SiO2·H2O (CSH-A)

(–) 400-410

Дегидратация

(–) 450-540

То же

- // - (гиллебрандит

CaO·SiO2·H2O (CSH-B)

(-400-410)

Дегидратация

То же

CSH-C

(–) 720-800

Дегидратация

- // -

C2SH2

(–) 110-120

- // -

(–) 480-520

- // -

- // -

C3SH2

(–) 500-600

Потеря 1 молкулы H2O

(–) 700-800

Полная дегидратация

Гидроалюминат кальция

CaO·Al2O3·

·10H2O

(–) 155

Ступенчатая дегидратация

(–) 285

Гидроалюминат кальция

CaO·Al2O3·

·10H2O

(+) 545

Кристаллизация безводных фаз

(+) 930

То же

2CaO·Al2O3·

·8H2O

(–) 70-100

Потеря гигроскопической воды

(–) 150-200

Ступенчатая дегидратация

(–) 250-300

То же

3CaO·Al2O3·

·6H2O

(–) 340

Потеря 4,5H2O

(–) 500-550

Потеря 1,5H2O и дегидратация Ca(OH)2

То же

4CaO·Al2O3·

·14H2O

(–) 140-170

Ступенчатая дегидратация

(–) 180-220

(–) 300

Гидросульфоалюминат кальция (низкосульфатная форма)

3CaO·Al2O3·

·CaSO4·12H2O

(–) 100-170

Частична дегидратация

(–) 200-250

Потеря большей части воды

(–) 300-320

Дегидратация

(–) 500

- // -

(+) 800

Кристаллизация аморфной безводной фазы

Окончание табл.1

1

2

3

4

Гидросульфоалюминат кальция (высокосульфатная форма)

3CaO·3Al2O3·

·CaSO4·31H2O

(–) 100-170

Потеря большей части воды

(–) 250-300

Полная дегидратация

Гидрохлоралюминат кальция

3CaO·Al2O3·

·CaCl2·12H2O

(–) 100

Ступенчатая дегидратация

(–) 180-200

(–) 450

(–) 530-550

Карбоалюминат кальция

3CaO·Al2O3·

·CaCl2·12H2O

(–) 180

То же

(–) 230

(–) 450-520

То же

Гидроалюминат кальция

3CaO·3Al2O3·

·12H2O

(–) 700-800

Полная дегидратация

Гидрогранат

3CaO·3Al2O3·

хSiO2·у12H2O

(у+х=6)

(–) 450-520

То же

Гидросиликат кальция (жид-кое стекло)

(–) 63

Инконгруэнтное плавление

(–) 95

Ступенчатая дегидратация

(–) 170

(–) 1083

Плавление безводной соли

Таблица 2