Расчет термодинамических свойств щелочных борогерманатов и германосиликатов

Расчет термодинамических свойств щелочных борогерманатов и германосиликатов

Автор: Штенберг М.В., Бычинский В.А., Королева О.Н., Коробатова Н.М., Мосунова Т.В., Дмитриева А.П.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry

Рубрика: Физическая химия

Статья в выпуске: 4 т.10, 2018 года.

Бесплатный доступ

Оценка термодинамических свойств соединений, не изученных экспериментально, выполнялась с помощью регрессионного анализа на основе классического аддитивного метода Неймана-Коппа. Устанавливающая зависимость между величинами термодинамических (термохимических) потенциалов и структурой веществ (базовых веществ) была рассчитана по уравнению множественной регрессии. В работе было необходимо введение дополнительных термодинамических ограничений, обусловленных свойствами базовых компонентов. Исследование закономерностей изменения энтальпии образования из простых веществ в рядах боратов, алюминатов, фторалюминатов, арсенатов щелочных металлов, а также алюминатов и арсенатов щелочноземельных металлов показали, что ярко выраженную зависимость от молекулярной массы однотипных структурных единиц имеют их избыточные функции. С помощью регрессионного анализа были установлены зависимости стандартной энтропии для силикатов, боратов и германатов лития, натрия и калия от состава; получены уравнения стандартных энтальпии образования и теплоем кости. С целью улучшения качества регрессионного анализа уравнения были получены с помощью весовых коэффициентов, которые для оксидов Li2O, Na2O, K2O вычислялись пропорционально доли германатной, силикатной и боратной части, соответственно. По результатам исследования получена сводная таблица сравнения экспериментальных и расчетных значений энтальпии образования для некоторых борогерманатов калия из которой видно, что отклонение между этими значениями менее 5 %. В работе получены расчетные значения термодинамических функций щелочных борогерманатов и германосиликатов в кристаллическом состоянии.

Еще

Борогерманаты, германосиликаты, стандартные термодинамические функции

Короткий адрес: https://sciup.org/147233107

IDR: 147233107   |   DOI: 10.14529/chem180404

Список литературы Расчет термодинамических свойств щелочных борогерманатов и германосиликатов

  • Lin, Z.E. Synthesis and structure of KBGe2O6: the first chiral zeotype borogermanate with 7-ring channels / Z.E. Lin, J. Zhang, G.Y. Yang // Inorg. Chem. - 2003. - V. 42, No. 6. - P. 1797-1799.
  • Pan, Ch.-Y. A new zeotype borogermanate β-K2B2Ge3O10: synthesis, structure, property and conformational polymorphism / C.-Y. Pan, H.-D. Mai, G.-Y. Yang // Microporous Mesoporous Mater. - 2013. - V. 168. - P. 183-187.
  • CsBxGe6-xO12 (x = 1): a zeolite sodalite-type borogermanate with a high Ge/B ratio by partial boron substitution / R. Pan, J.W. Cheng, B.F. Yang, G.Y. Yang // Inorg. Chem. - 2017. - V. 56, No. 5. - P. 2371-2374.
  • A borogermanate with three-dimensional open-framework layers / D.-B. Xiong, J.-T. Zhao, H.-H. Chen, X.-X. Yang // Chem. Eur. J. - 2007. - V. 13, No. 35. - P. 9862-9865.
  • Cs2GeB4O9: a new second-order nonlinear-optical crystal / X. Xu, C.L. Hu, F. Kong et al. // Inorg. Chem. - 2013. - V. 52, No. 10. - P. 5831-5837.
  • Synthesis and characterization of a layered silicogermanate PKU-22 and its topotactic condensation to a three-dimensional STI-type zeolite / Y. Chen, S. Huang, X.L. Wang et al. // Cryst. Growth & Des. - 2017. - V. 17, No. 10. - P. 5465-5473.
  • Synthesis and characterization of CIT-13, a germanosilicate molecular sieve with extra-large pore openings / J.H. Kang, M.E. Davis, D.Xie et al. // Chem. Mater. - 2016. - V. 28, No. 17. - P. 6250-6259.
  • The mechanism of the initial step of germanosilicate formation in solution: a first-principles molecular dynamics study / T.T. Trinh, X. Rozanska, F. Delbecq et al. // Chem. Phys. - 2016. - V. 18, No. 21. - P. 14419-14425.
  • Gao, Y.-H. Hydrothermal synthesis and thermodynamic properties of 2ZnO·3B2O3·3H2O / Y.-H. Gao, Z.-H. Liu, X.-L. Wang // J. Chem. Thermodyn. - 2009. - V. 41, No. 6. - P. 775-778.
  • Thermochemical properties of microporous materials for two borogermanates, β-K2[B2Ge3O10] and NH4[BGe3O8] / N. Kong, H.-H. Zhang, J. Wang, Z.-H. Liu // J. Chem. Thermodyn. - 2016. - V. 92. - P. 29-34.
  • Zhang, Y. Thermodynamic properties of microporous crystals for two hydrated borogermanates, K2[Ge(B4O9)]·2H2O and K4[B8Ge2O17(OH)2] / Y. Zhang, S. Lei, Z.-H. Liu // J. Chem. Thermodyn. - 2013. - V. 61. - P. 27-31.
  • Methods for calculating and matching thermodynamic properties of silicate and borate compounds / O.N. Koroleva, M.V. Shtenberg, V.A. Bychinsky et al. // Bulletin of the South Ural State University. Ser. Chemistry. - 2017. - V. 9, No. 1. - P. 39-48.
  • Расчет энтальпии образования, стандартной энтропии и стандартной теплоемкости щелочных и щелочно-земельных германатов / М.В. Штенберг, В.А. Бычинский, О.Н. Королева и др. // Журн. неорг. химии. - 2017. - T. 62, № 11. - C. 1468-1473.
  • Spencer, P.J. Estimation of thermodynamic data for metallurgical applications / P. J. Spencer // Thermochim. Acta. - 1998. - V. 314, No. 1-2. - P. 1-21.
  • Aja, S.U. On estimating the thermodynamic properties of silicate minerals / S.U. Aja, S.A. Wood, A.E. Williams-Jones // Eur. J. Mineral. - 1992. - V. 4, No. 6. - P. 1251-1264.
  • Chermak, J.A. Estimating the thermodynamic properties of silicate minerals at 298 K from the sum of polyhedral contributions / J.A. Chermak, J.D. Rimstidt // Am. Mineral. - 1989. - V. 74, No. 9-10. - P. 1023-1031.
  • La Iglesia, A. Estimating the thermodynamic properties of phosphate minerals at high and low temperature from the sum of constituent units / A. La Iglesia // Estud. geol. - 2009. - V. 65, No. 2. - P. 109-119.
  • La Iglesia, A. Estimation of thermodynamic properties of mineral carbonates at high and low temperatures from the sum of polyhedral contributions / A.La Iglesia, J.F. Félix // Geochim. Cosmochim. Acta. - 1994. - V. 58, No. 19. - P. 3983-3991.
  • Billon, S. Prediction of enthalpies of formation of hydrous sulfates / S. Billon, P. Vieillard // Am. Mineral. - 2015. - V. 100, No. 2-3. - P. 615-627.
  • Li, J. Calculation of thermodynamic properties of hydrated borates by group contribution method / J. Li, B. Li, S. Gao // Phys. Chem. Miner. - 2000. - V. 27, No. 5. - P. 342-346.
  • Mattigod, S.V. A method for estimating the standard free energy of formation of borate minerals / S.V. Mattigod // Soil Sci. Soc. Am. J. - 1983. - V. 47, No. 4. - P. 654-655.
  • Подготовка термодинамических свойств индивидуальных веществ к физико-химическому моделированию высокотемпературных технологических процессов / А.А. Тупицын, А.В. Мухетдинова, В.А. Бычинский, Н.А. Корчевин. - Иркутск: Иркутский государственный университет, 2009. - 303 с.
  • JANAF thermochemical tables / Ed. by M. W. Chase. - 3 ed. - Washington, 1985. - V. 14. - 926 p.
  • Бабушкин, В.И. Термодинамика силикатов / В.И. Бабушкин, О.П. Мчедлов-Петросян, Г.М. Матвеев. - М.: Издательство литературы по строительству, 1972. - 351 с.
  • Термические константы веществ: справочник / сост. В.П. Глушко. - 2 изд. - М.: ВИНИТИ, 1981. - T. 10, ч. 2. - 441 с.
  • Термодинамические свойства индивидуальных веществ: справочник / сост. Л.В. Гурвич. - 3 изд. - М.: Наука, 1982. - T. 4, кн. 1. - 623 с.
  • Расчет стандартных термодинамических потенциалов сульфатов и гидроксосульфатов алюминия / О.В. Еремин, О.С. Русаль, В.А. Бычинский и др. // Журн. неорг. химии. - 2015. - T. 60, № 8. - C. 1048-1055.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp