Fe0.875S(к; пирротин).Термодинамические свойства кристаллического сульфида железа в стандартном состоянии при температурах 100 – 1400 К приведены в табл. Fe0.875S_c.
Значения постоянных, принятые для расчета термодинамических функций, приведены в табл. Fe.1. В справочнике за стандартное состояние Fe0.875S(к) в интервале 0 – 589 К принята моноклинная, а в интервале 589 – 1400 К гексагональная модификация (минерал пирротит, структурный тип NiAs) [92GRO/STO].
При Т £ 298.15 К термодинамические функции Fe0.875S(к) вычислены по результатам измерений теплоемкости в работе Гронволя и др.[59GRO/WES] (5 – 350 К; примеси в образце:Ni~0.01%, Mn~0.001%, Si~0.01% ), при этом значения СР , полученные в [59GRO/WES] на образце состава Fe0.877S, были пересчитаны на состав Fe0.875S. На кривой теплоемкости отмечены две небольшие аномалии в области 8 и 30 K с энтропиями 0.013 и
0.126 Дж×K‑1×моль‑1соответственно, однако авторы [59GRO/WES] не нашли объяснения указанным аномалиям. Погрешность измерений составляла 5% при 5 К, 1% при 10 К и 0.1% выше 25 К. Погрешности принятых значений So(298.15 К) и Ho(298.15 K) – Ho(0), приведенных в табл.Fe0.875S_c, оцениваются в 0.2 Дж×K‑1×моль‑1и 0.02 кДж×моль‑1 соответственно.
Уравнения для теплоемкости Fe0.875S(к) в интервалах 298.15 – 589 и 589 – 1000 K получены обработкой результатов измерения теплоемкости в работе Гронволя и Столена [92GRO/STO] (300 – 1000 K; погрешность измерений в адиабатическом калориметре составляла 0.3% за исключением области вблизи точки перехода). “Сглаженная” аномалия теплоемкости в интервале температур 650 – 750 K, обусловленная по мнению авторов [92GRO/STO] фазовой реакцией и зависящая от предыстории образца, в настоящей работе не учитывалась. В результате этого принятые значения энтропии, начиная с ~700 K систематически ниже приведенных в [92GRO/STO] на ~0.8Дж×K‑1×моль‑1. Уравнение для теплоемкости при температурах 1000 – 1400 К выведено с учетом экспериментальных значений теплоемкости для FeS(к) в соответствующем интервале.
Температура структурно-магнитного перехода (589 ± 3 К), обусловленного разупорядочением вакансий в положениях атомов железа и превращением Нееля, принята в соответствии с [92GRO/STO]. В работах [80NAK] и [82ОНУ/ЗВЕ] для температуры перехода получено значение 593 К. Энтальпия превращения (1.75±0.20кДж×моль‑1) рассчитана по принятым уравнениям для энтальпии кристаллических фаз Fe0.875S.
Погрешности вычисленных значений Фо(Т) при 298.15 и 1000 К оцениваются в 0.15 и 0.5 Дж×K‑1×моль‑1соответственно. Расхождения между термодинамическими функциями Fe0.875S(к), приведенными в табл. Fe0.875S_c и в справочнике [85CHA/DAV](T£1800 K; функции для состава Fe0.877S пересчитаны на состав Fe0.875S ), достигают 3Дж×K‑1×моль‑1в значениях Фо(Т). Эти расхождения обусловлены тем, что в настоящем издании учтены новые экспериментальные данные [92GRO/STO].
Константа равновесия реакции Fe0.875S(к, пирротит) = 0.875Fe(г) + S(г) вычислена с использованием значения DrH°(0) = 729.999 ± 3.5 кДж×моль‑1, соответствующего принятому в данном издании значению
DfH°(Fe0.875S, к, пирротит, 298.15 К) = -94 ± 3 кДж×моль‑1.
Значение основано на результатах измерений, приведенных в табл. Fe.37.
Включенные в таблицу данные разделены на 4 раздела. Данные работ, включенных в разделы 1-2, не вполне надежны из-за отсутствия в этих работах сведений о реальном фазовом составе изученных систем в условиях экспериментов. В работах [80SCH, 83ERI/FRE] приведены исходные составы сульфидных фаз: Fe0.90S и FexS (x=0.89–0.95), соответственно. Видно, что оба эти состава далеки от состава, являющегося предметом данного материала. Кроме того, очевидно, что в условиях реальных экспериментов составы могут заметно отличаться от исходных. Примерный подсчет связанной с этим неточности может быть выполнен в предположении, что в этих системах не происходит образования смешанных твердых оксисульфидных (напр., FeSO4 ) или хлорсульфидных фаз. Из диаграммы состояний системы Fe – S следует, что в условиях температур экспериментов [77ESP/JUN, 80SCH, 83ERI/FRE] (800 – 1300 К) богатый серой край пирротита имеет составы в интервале 0.821 – 0.866, что составляет 0.94 – 0.99 от состава соединения Fe0.875S. Принимая последние величины за активности соединения Fe0.875S в реальном пирротите (реализующемся в эксперименте) получаем, что следующая из [77ESP/JUN, 80SCH, 83ERI/FRE] энтальпия образования Fe0.875S должна быть увеличена на 0.1 – 0.6 кДж×моль‑1. Аналогичные подсчеты для бедного серой края дают 0.8 – 1.2 кДж×моль‑1. Видно, что поправки оказываются небольшими. Видимо, отражением этого и является хорошее согласие всех 4 работ.
Данные, полученные методом ЭДС при комнатной температуре (раздел 3 таблицы) также ненадежны, так как в них возможны ошибки за счет участия в реакциях образцов сульфидов, находящихся в неравновесных (закаленных) формах, а также из-за неточности установления состава образцов. Кроме того, очевидна неточность использованного уравнения (нет электронйтральности).
Калориметрические исследования [66АРИ/МОР, 66МОР/СТО] представляются слишком отрицательными и, по-видимому, содержат систематическую ошибку. Найденное по этим данным значение энтальпии образования троилита также оказалось на (14-16) кДж×моль‑1 более отрицательным, чем согласующиеся между собой результаты более надежных исследований (см. табл. Fe.38). Из результатов калориметрических работ наиболее надежными представляются данные работ [72BUG/ABE, 75BUG/ABE], хотя результаты, полученные в [75BUG/ABE], могут быть ошибочными из-за возможности образования в реакции не только Fe3O4, но также, возможно, и Fe0.947O и/или Fe2O3. Кроме того, изученные в этих работах составы не доходили до состава Fe0.875S (в работе [75BUG/ABE] даже прямо указано на недопустимость экстраполяции до этого состава). Видим, таким образом, что все представленные в табл. Fe.37 результаты не безупречны. Выбор рекомендуемого значения основан на хорошем согласии величин, следующих из работ [72BUG/ABE, 75BUG/ABE], с результатами, полученные при исследовании высокотемпературных равновесий [45LUK/PRU, 77ESP/JUN, 80SCH, 83ERI/FRE]. В данном издании принимается значение, среднее между этими шестью величинами. Погрешность значения оценена. При оценке погрешности учтены:
(1) расхождение значений, полученных в отдельных работах,
(2) неточность, связанная с неточностью использованных термодинамических функций, и
(3) возможность различия составов образцов Fe1-хS, действительно исследованных в работах и предполагаемых в расчетах.
Авторы
Аристова Н. М. bergman@yandex.ru
Гусаров А.В., Леонидов В.Я. a-gusarov@yandex.ru
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
31.10.06
Таблица Fe.1. Принятые значения термодинамических величин для железа и его соединений в кристаллической и жидкой фазах.
|
Таблица Fe.37. К выбору энтальпии образования Fe0.875S(к, пирротин) (кДж×моль‑1; T = 298.15 К )
(1)За исключением оговоренных случаев все вещества - газы (2)Аморфные образцы (3)Искусственный образец (4)Природный образец (5)В работе нет указаний на состав сульфидной фазы; расчет проведен в предположении, что это фаза состава Fe0.875S (6)Закаленные образцы (7)Отожженные образцы (8)Проведена экстраполяция результатов к составу Fe0.875S; данные пересчитаны с использованием значения DfH°(ZnS, к, вюрцит, 298.15К) = -203.0 ± 1.5 кДж×моль‑1 |
Таблица Fe.38. К выбору энтальпии образования FeS(к, троилит) (кДж×моль‑1; T = 298.15 К )
(1)В работе отсутствует указание на состав фазы сульфида железа, обозначаемой <Fe1-xS>. Это затрудняет отнесение результатов к конкретной реакции. При расчетах мы считали, что состав этой фазы был стехиометрическим. (2)Аморфный образец. |
[1875BER] | Berthelot M. - Ann. Chim. Phys., 1875, 4, p.186-205 |
[1885MUL] | Mullenhoff R. - Ber. Bunsenges. physik. Chem., B, 1885, 18, S. 1365-1367 |
[1886ТНО] | Thomsen J. - Thermochemische Untersuchungen.Leipzig: Verlag von J.A.Barth, 1882-1886, 1886 |
[13MIX] | Mixter W.G. - Amer. J. Sci, 1913, 36, No.4, p.55 |
[17PAR/CES] | Parrovano N., Cesaris P. - Gazz. Chim. ital., 1917, 47, p. 144-149 |
[24MAN] | Mannheimer E. - Z. phys. Chem. Unterricht, B, 1924, 37, S. 45-47 |
[25JEL/ZAK] | Jellinek K., Zakowski J. - Z. anorg. und allgem. Chem., 1925, 142, No.1-2, S.1-53 |
[25БАЙ] | Байков А.А. - Ж. русск. математ. общ-ва, 1925, с.147-196 |
[30БРИ/КАП] | Брицке Э.В., Капустинский А.Ф. - Ж. русск. хим. об-ва, 1930, 62, с.2283-2317 |
[34АВЕ/НАТ] | Аветисян Х.К., Натансон Е.В. - 'Сборник теоретических работ ЦГИНЦВЕТМЕТа.', Москва: Металлургиздат, ч.1, 1934, с.53-68 |
[35NES] | Cited in [35ZEU/ROT] |
[35ZEU/ROT] | Zeumer H., Roth W.A. - Z. anorg. und allgem. Chem., 1935, 224, S.257-264 |
[38КАП/КОР] | Капустинский А.Ф., Коршунов И.А. - Ж. физ. химии, 1938, 11, с. 213-219 |
[39ВАН/КИС] | Ванюков В.А., Киселева Н.А. - Юбил. сб. научн. тр. каф. Моск. ин-та цветн. мет. и золота, 1939, No.7, с.304-326 |
[41TRE/GUB] | Treadwell W., Gubeli O. - Helv. Chim. Acta, 1941, 24, p. 137-148 |
[41КАП/ШАР] | Капустинский А.Ф., Шаров С.И. - Докл. АН СССР, 1941, 33, No.6, с.405-407 |
[42MAU/HAM] | Maurer E., Hammer G., Mobcus H. - Arch. Eisenhuttenw., 1942, 16, No.5, S.159-165 |
[45LUK/PRU] | Lukes J.J., Prutton C.F., Tubull D. - J. Amer. Chem. Soc., 1945, 67, No.5, p.697-700 |
[49COX/BAC] | Cox E.M., Bachelder M.C., Nachtrieb N.H., Skapski A.S. - J. Metals, 1949, 1, No.1, p.27-31 |
[49МАТ/UNA] | Matoba S., Unatoro T. - Technical Repts. Tohoku Imp. Univ., 1949, 14, p.60-67 |
[50SUD] | Sudo K. - Sci Repts. Tohoku Univ., A, 1950, 2, p.507-518 |
[50UNO/KAN] | Uno T., Kanbara K., Homma E. - Tetsu-to-Hagane (J. Iron and Steel Institute of Japan), 1950, 36, No.10, p.17-23 |
[51ALC/RIC] | Alcock C.B., Richardson F.D. - Nature, 1951, 168, No.4276, p. 661-662 |
[51КАП/ГОЛ] | Капустинский А.Ф., Голутвин Ю.М. - Ж. физ. химии, 1951, 25, No.6, с.719-728 |
[52KOR/RAC] | Kordes E., Rackow B. - Z. phys. Chem., 1952, 200, S.129-157 |
[54ROS] | Rosengvist T. - J. Iron and Steel Inst. Japan, 1954, 176, No. 1, p.37-57 |
[56МСС/ALC] | McCabe C.L., Alcock C.B., Hudson R.G. - Trans. AIME, 1956, 206, No.5, p.693-694 |
[59GRO/WES] | Gronvold F., Westrum E.F., Chou Chien - J. Chem. Phys., 1959, 30, No.2, p.528-531 |
[64ADA/KIN] | Adami L.H., King E.G. - U. S. Bur. Mines, Rept. Invest., 1964, No.6495, p.1-10 |
[66АРИ/МОР] | Ария С.М., Морозова М.П., Столярова Т.А., Селезнева Л.Н. - Ж. физ. химии, 1966, 40 7, с.1604-1607 |
[66МОР/СТО] | Морозова М.П., Столярова Т.А. - Изв. АН СССР. Неорган. материалы., 1966, 2, No.11, с.2070-2071 |
[68BUR/URB] | Burgman W., Urbain G., Frohberg M.G. - Mem. Sci. Rev. Met., 1968, 65, No.7-8, p.567-578 |
[68NAG/KAM] | Nagamori M., Kameda M. - Trans. Jap. Inst. Metals., 1968, 9, No.3, p.187-194 |
[68TUR] | Turkdogan E.T. - Trans. AIME, 1968, 242, No.8, p.1665-1672 |
[69DER/BRE] | Deranter C., Breckpot R. - Bull. Soc. Chim. Belges, 1969, 78, No.9-10, p.503-522 |
[70NAG] | Nagamori M. - Can. Met. Quart., 1970, 9, No.4, p.531-533 |
[71BLA/CEN] | Blaise B., Centy A. - C. r. Acad. sci., C, 1971, 273, No.18, S. 1125-1128 |
[71MAR/VEN] | Margot E., Venard B., Barbouth N., Oudar J. - C. r. Acad. sci., C, 1971, 272, No.4, p.373-376 |
[72BUG/ABE] | Bugli G., Abello L. - Colloq. int. CNRS, 1972, No.201, p. 275-282 |
[72АРМ/ФИЛ] | Армянова Л.И., Филиппов С.И. - Изв. вузов. Чер. металлургия, 1972, 9, с.8-12 |
[74BLA/CEN] | Blaise B., Centy A., Bardolle J. - Bull. Soc. Chim. France, 1, 1974, No.7-8, p.1229-1232 |
[74MIL] | Mills K.C. - 'Thermodynamic data for inorganic sulphides, selenides and tellurides.', London: Butterworths and Co., 1974, p.1-845 |
[74OGI/EGA] | Ogino K., Egami A., Oishi T., Moriyama J. - 'Conf. on Thermal Analysis.8-13., Jily, 1974, Budapest, Hungary.Abstracts of papers.', 1974, p.95 |
[75BUG/ABE] | Bugli G., Abello L. - Bull. Soc. Chim. France, 1, 1975, No. 9-10, p.2019-2022 |
[76OIS/FUJ] | Oishi T., Fujimura T., Ogura K., Moriyama J. - J. Japan Inst. Metals, 1976, 40, No.9, p.969-973 |
[76RAU] | Rau H. - J. Phys. Chem. Solids, 1976, 37, p.425-429 |
[77ESP/JUN] | Espelund A.W., Junge H. - Scand. J. Metall., 1977, 6, No.6, p. 256-262 |
[79ZAH/AWA] | Zaheeruddin M., Awan I.A., Khan A.M. - Pakistan J. Sci. and Ind. Res., 1979, 31, No.3-4, p.194-198 |
[80NAK] | Nakazawa H. - J. Crystallogr. Soc. Jap., 1980, 22, No.3, p. 251-262 |
[80RAM/WOR] | Ramanarayanan T.A., Worrell W.L. - J. Electrochem. Soc., 1980, 127, No.8, p.1717-1721 |
[80SCH] | Schaefer S.C. - U. S. Bur. Mines, Rept. Invest., 1980, No.84-86 |
[82GAM/REI] | Gamsjager H., Reiterer F., Heindle R. - Ber. Bunsenges. physik. Chem., 1982, 86, No.11, p.1046 |
[82ОНУ/ЗВЕ] | Онуфриенок В.В., Звегинцев А.Г. - Изв. АН СССР. Неорган. материалы., 1982, 18, No.3, с.366 8-368 |
[83ERI/FRE] | Eriksson G., Fredrikson M. - Met. Trans., B, 1983, 14, No.3, p. 459-464 |
[85CHA/DAV] | Chase M.W., Davies C.A., Downey J.R., Frurip D.J., McDonald R. A., Syverud A.N. - 'JANAF thermochemical tables. Third edition. J. Phys. and Chem. Ref. Data.', 1985, 14, No.Suppl. 1, p.1-1856 |
[88СЕМ/KLE] | Cemic L., Kleppa O.J. - Phys. and Chem. Miner., 1988, 16, No. 2, p.172-179 |
[89FER/PIA] | Ferro D., Piacente V., Scardada P. - J. Chem. Thermodyn., 1989, 21, No.5, p.483-494 |
[92GRO/STO] | Gronvold F., Stoelen S. - J. Chem. Thermodyn., 1992, 24, No.9, p.913-936 |