авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 11 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации Российская Академия наук, Отделение химии и наук о материалах РАН, Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН ...»

-- [ Страница 5 ] --

Для решения задачи оптимизации структуры пористых наноматериалов необходимо определять количество пустот на поверхности материала, которые являются открытыми («сквозными») и в которые могут быть интегрированы дополнительные нанокластеры, образующие дополнительную каркасную матрицу, а также исследовать другие морфологические особенности материала, в качестве характеристик которых могут быть предложены фрактальная размерность микрофотоизображений пор, их распределение по размерам, средний размер и другие фрактально-статистические показатели.

С помощью разработанного комплекса программ [1,2] были проанализированы реальные микрофотоизображения образцов композиционного материала SiC/Y3Al5O12, полученные с помощью рентгеновской томографии [3] (рис.1), представляющие собой секвенцию последовательных изображений исходного бруска, отличающиеся глубиной среза в 1 мкн.

В ходе компьютерного анализа определено, что около 47 % площади поверхности материала являются пустотами (порами), которые равномерно распределены по всему объёму нанокомпозита.

При определении среднего размера пор методика подсчёта суммарной площади объектов, делённой на их количество не даёт правильную оценку их реальных размеров, существенно завышая их значение (до 80 мкн), так как поры не всегда являются геометрически правильными эллипсами, а представляют собой иерархические каналы агломерации. Поэтому величину среднего размера следует определять как расстояние от одной до другой стенки каналов (рис.2). При таком подходе их размеры будут 5+-1.3 мкн, что вполне соответствует данным, полученным рентгеновским томографом (3.5 мкн).

Рис. 2. Подготовленное для анализа бинаризованное Рис. 1. Исходное изображение глубины 1.034 мм.

и инвертированное изображение с увеличенным Разрешение 4000х4000 пекселей. Масшатб: диаметр участком круга 4000 мкн.

Определение открытой пористости производилось по следующему алгоритму.

Подготовленные изображения разной глубины среза (глубина томографии между соседними снимками составляет 1 мкн) умножаются логически, затем на результат их конъюнкции действует процедура обратной эрозии (наращивания), после чего ещё раз умножается логически на то изображение, в котором требуется отыскать участки сквозных пор.

Этот алгоритм, применённый к исследуемому образу композиционного материала SiC/Y3Al5O12 дал следующие результаты: сквозные составляют 46.52 % от общей, поверхности сечения или 97.5 % от общего количества пор на этом МФИ.

Рис. 3. Сравнение исходного и полученного фрагмента изображения, увеличенного в 10 раз. Слева исходное, справа бинаризованное изображение.

В ходе фрактального анализа исследуемого МФИ образца было получено, что фрактальная размерность структуры для разных масштабов изображения (исходном, увеличенном в 4 раза, 8 и 16) имеет приблизительно одно и то же значение, рассчитанное с помощью алгоритма, основанного на определении спектров мощности показателей самоподобия МФИ и принимает значения 1,68+-0,05. Одинаковые значения фрактальности при разных масштабах скейлинга говорят о самоподобии структуры вещества, а, следовательно, о его фрактальном строении.

Так же полученное значение фрактальной размерности указывает на то, что исследуемая структура каркаса образца образовывалась при действии механизма, близкого к диффузионно-ограниченной агрегации веществ и представляет собой стохастический фрактал.

Рис. 4. Распределение фрактальной размерности для одного из исследуемых МФИ Литература 1. Саркисов П.Д., Бутусов О.Б., Мешалкин В.П., Севастьянов В.Г., Галаев А.Б./Компьютерный метод анализа текстуры нанокомпозитов на основе расчета изолиний фрактальных размерностей // Теоретические основы химической технологии, 2010, т.44, №6, С.620-625.

2. Мешалкин В.П., Орлова О.А., Бутусов О.Б, Галаев А.Б. Исследование физико-химических и структурных процессов при получении алюмосиликатной стеклокерамики // Известия МГТУ «МАМИ» - 2012. – т.4. – №2(14). – с.299-304.

3. Sevastyanov V.G., Simonenko E.P., Ignatov N.A., Ezhov Yu.S., Kuznetsov N.T. Synthesis of Nanocrystalline Titanium, Zirconium and Hafnium Carbides via Sol-Gel Technique// High Temperature Ceramic Materials and Composites, 2010, Berlin, p.869-875.

4. Кроновер Р.М. Фракталы и хаос в динамических системах. - М.: Постмаркет, 2000. - 352с.

УДК 544.344.9:544.015.33(043.4) МЕТОДОЛОГИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДЕЛИРОВАНИЯ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ О.Е. Моргунова ФГБОУ ВПО «Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева», ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», olvale@mail.ru Методология автоматизированного комплексного исследования многокомпонентных систем представляет собой универсальный алгоритм комплексного автоматизированного исследования с применением разработанного автоматизированного рабочего места химика.

Применение методологии на практике позволяет получать полную информацию о фазовых комплексах многокомпонентных систем с минимумом затрат времени и средств.

В последнее время моделированию фазовых диаграмм уделяется большое внимание [1 3, 5, 6]. Однако, предлагаемые методы, как правило, решают локальные задачи и имеют существенные ограничения в применении. Сегодня существует острая необходимость в разработке комплексного подхода к исследованию фазовых комплексов многокомпонентных систем (МКС) с применением термодинамического, математического и компьютерного моделирования. Решение этой задачи основано на научном синтезе физико-химического анализа, математики, пространственной геометрии, информатики и технологии приборостроения.

Новый подход к исследованию МКС базируется на теоретических положениях и приемах системного анализа, использовании гомеостатической концепции моделирования и принципах решения «обратной задачи». Такая научно-методологическая база позволяет подойти к разработке комплексного решения задачи рационального исследования многокомпонентных систем на качественно новом уровне.

В последние годы в СНИЦ СамГТУ активно развивается рад направлений по разработке и внедрению методов моделирования в практику физико-химических исследований [4, 7, 9, 10] и созданию мобильного дифференциального термоанализатора ММУ ДТА с интерактивным управлением через ПК [13]. Совокупность разработанных алгоритмов и программ [7, 8, 10, 13, 14], позволяет получать информацию о составе и числе кристаллизующихся из расплава фаз, характеристиках нон – и моновариантных равновесий МКС. В подавляющем большинстве случаев результаты моделирования хорошо коррелируются с данными независимого эксперимента. Серия аналитических исследований по сравнению результатов, полученных классическими экспериментальными методами, показала, что моделирование можно рассматривать как метод экспертной оценки при больших расхождениях экспериментальных данных у разных исследователей [11].

Совокупность сформированной теоретической базы, разработанных алгоритмов, программного обеспечения и аппаратуры исследований с интерактивным управлением позволяет сформировать принципиально новый подход к процессу исследования фазовых диаграмм. Он может быть описан в виде универсального алгоритма комплексного автоматизированного исследования многокомпонентных систем и представляет собой инновационную технологию исследования фазовых равновесий.

Применение методологии комплексного автоматизированного исследования систем позволило решить ряд практических задач по исследованию фазовых комплексов, являющихся основой для разработки составов - растворителей карбонатных и силикатных пород нефтяного коллектора, возобновляемых азотно-водородных источников энергии, оптимальных параметров вулканизации резиновых смесей для производства износостойких уплотнителей бурового оборудования и др.

Литература 1. Saunders N. Phase diagram calculations for high-temperature structural materials / N. Saunders // Phil. Trans Roy. Soc. London. A.1995. 351.№ 1697. pp. 543–559.

2. Боровская Л.В. Прогнозирование фазовых равновесий в лекгоплавких металлических системах / Боровская Л.В., Данилин В.Н., Доценко С.П., Шабалина С.Г. // Фундаментальные исследования. РАЕ 2009, № 7. С. 64-69.

3. Ганеев А.А. Разработка методики расчета эвтектических концентраций и температур диаграмм состояния / А.А. Ганеев, А.Р. Халиков, Р.Р. Кабиров // Вестник УГАТУ, 2008. Т.11. № 2 (29). С. 116 – 122.

4. Кастерина Т.В. Физико-химический анализ систем с наличием окислительно-восстановительных процессов / Т.В. Кастерина, А.С. Трунин, О.Е.Моргунова, А.В. Макаров. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008. - 124 с.

5. Крукович М.Г. Расчет эвтектических концентраций и температуры в двух и многокомпонентных системах./ М.Г Крукович // МиТОМ, 2005, № 10, С. 9-17.

6. Простакова В.А. Расчет фазовых диаграмм тройных систем M–Ga-Sb (M=In, Al) методом выпуклых оболочек / В.А. Простакова, В.И. Горячева, И.Б. Куценок // Вестн. Моск. Ун-та. Сер 2. Химия, 2011. Т.

52. № 2. С. 83-91.

7. Моргунова О.Е. Электронный генератор фазовых диаграмм физико-химических систем / О.Е Моргунова, А.С. Трунин. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2005. 132 с.

8. Попов Д.А., Моргунова О.Е. «ФАКТ (фазовые комплексы трехкомпонентных систем)» / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009613105 от 16.06. 9. Юлина И.В. Физико-химический анализ систем с ингредиентами альтернативных энергоносителей / И.В. Юлина, А.С. Трунин, О.Е.Моргунова, А.В. Макаров. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008. 180 с.

10. Темирбулатова О.В. Моделирование фазовых равновесий в системах из галогенидов, вольфраматов щелочных и щелочно-земельных металлов / О.В. Темирбулатова, О.Е. Моргунова, А.С. Трунин. Самара:

Самар. гос. техн. ун-т, 2012. 163 с.

11. Трунин А.С. Использование метода моделирования трёхкомпонентных эвтектик в качестве экспертной системы / А.С. Трунин, О.Е. Моргунова, С.В. Горбачёв // Вестник Самарск. гос. техн. ун-та. Сер. Физ. мат. науки. Самара, 2007. № 2 (15). С. 1 – 4.

12. Трунин А.С. Мобильная малогабаритная установка дифференциального термического анализа с интерактивным управлением через ПК / А.С. Трунин, О.Е. Моргунова, Е.А. Катасонова, О.А.

Грибенников, С.Е. Ломаева // Материалы IV Всероc. с междун. участием научной Бергмановской конф.

«Физико-химический анализ: состояние, проблемы, перспективы развития». Махачкала: Дагестанский гос. пед. ун-т. 2012. С. 76 – 13. Трунин А.С, Мощенская Е.Ю., Будкин А.В., Моргунова О.Е., Климова М.В. Моделирование нонвариантных точек трёхкомпонентных эвтектических систем / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005611159 от 19.05.2005.

14. Чуваков А.В., Лукиных В.А., Котляров Н.В., Трунин А.С., Климова М.В., Моргунова О.Е., Будкин А.В.

Программный комплекс «Dif Pro Generator» (автоматизированный программный комплекс исследования четырёхкомпонентных взаимных систем) / Зарегистрировано в ОФАП 28.09.2005, №5180. Код программы по ЕСПД 02068396.00008-01.

УДК 541. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВОЙ ДИАГРАММЫ «СОСТАВ-ТОК» ТРЕХ– КОМПОНЕНТНОГО ГЕТЕРОГЕННОГО СПЛАВА КАДМИЙ-ОЛОВО-ВИСМУТ Е.Ю. Мощенская, Ю.В. Рублинецкая, В.В. Слепушкин ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», lmos@rambler.ru, physchem@samgtu.ru Предложены уравнения для моделирования фазовой диаграммы «состав-ток»

трехкомпонентного сплава кадмий-олово-висмут. Выполнена визуализация трехмерной модели.

Фазовые диаграммы «состав-ток», в которых в качестве градуировочных графиков используются зависимости парциальных токов растворения фаз сплава от состава iФ = f CФ, являются основой локального электрохимического анализа (ЛЭА) сплавов. Для i i процесса растворения металла из матрицы трехкомпонентного сплава Cd-Sn-Bi, получены уравнения для парциального тока растворения кадмия, олова и висмута:

max I Bi i Bi ;

C Cd C Sn Cd Cd Bi Cd Bi Sn Bi Sn Bi Bi Sn 1 a Bi C Bi bBi a Bi C Bi b Bi C Bi C Bi Cd Sn max Cd Bi Cd Bi Sn Bi Sn Bi 1884 ;

a Bi 1,4283 ;

I Bi 0,0212;

b Bi 0,208;

a Bi 0,0008;

b Bi max I Cd iCd ;

C Sn Bi C Bi Sn Cd Sn Cd Sn Cd Bi Cd Bi Cd 1 aCd CCd bCd aCd CCd bCd CCd CCd Bi Sn max Cd Sn Cd Sn 1076 ;

aCd 1,63 от 0 до 70% масс.Cd;

I Cd 0,022;

bCd Cd Sn Cd Sn Cd Bi Cd Bi 0,31 от 70 до 100% масс.Cd;

aCd 0,32 ;

aCd 0,0016;

bCd 0,00143;

bCd max I Sn i Sn ;

CCd C Bi Cd Cd Sn Cd Sn Sn Bi Sn Bi Sn Bi 1 a Sn C Sn bSn a Sn C Sn bSn C Sn C Sn Cd Bi max Cd Sn Cd Sn 1757 ;

a Sn 5,06 от 0 до 70% масс.Sn;

I Sn 0,06;

bSn Cd Sn Cd Sn Sn Bi Sn Bi 1,98 ;

от 70 до 100% масс.Sn;

a Sn 0,49 ;

a Sn 0,012;

bSn 0,00275;

bSn 9,8 ;

8,64 ;

7,3.

Bi Cd Sn При моделировании трехмерной диаграммы по оси z откладывались вычисленные по уравнениям, приведенным выше, величины парциальных токов iCd, iBi, iSn. На плоскости xoy отображался треугольник составов (Розебума) трехкомпонентной системы. При вычислении парциальных токов координата x изменялась от 0 до 100, при этом накладывалось дополнительное условие: x y 100. Для компонента Cd за x была принята концентрация кадмия, за y – олова, концентрация висмута вычислялась как разность 100-x-y, т.к. суммарное содержание компонентов не превышает 100%. Для отображения поверхностей парциальных 1 токов координаты преобразовывались следующим образом: ~ yи~ x x y. Для y 2 1 компонента Bi: ~ 100 x yи~ x y. Для компонента Sn (за x приняли концентрацию y 2 1 олова, за y – кадмия): ~ yи~ x x x. Координата z для каждого из трех компонентов y 2 оставалась неизменной: ~ z.

z Точки для каждой из трех поверхностей вычислялись с помощью алгоритма, реализованного в среде визуального программирования Delphi (Embarcadero® Delphi® Light). Для каждой из трех поверхностей были получены наборы координат (x, y, z) в виде массива числовых данных. Программа позволяет вычислять координаты с шагом, заданным пользователем. На рис.1 можно видеть визуализацию трехмерной диаграммы по координатам, вычисленным с шагом 1, 2,5 и 5 % масс. по составу.

Рис. 1. Визуализация полученных наборов координат с шагом 1% и шагом 5 % масс. по составу а) шаг 1% масс. б) шаг 2,5% масс. в) шаг 5% масс.

Полученные наборы координат были визуализированы с помощью программного продукта Algebrus 3.1, который позволяет поворачивать объемную фигуру, чтобы рассмотреть с разных сторон (рис.2).

Рис. 2. Объемная диаграмма «состав-ток» трехкомпонентного сплава Cd-Sn-Bi, шаг 0,5% масс.

Для нахождения координат проекций при заданных значениях парциального тока (z) была выражена координата y от x и z.Что позволило вычислить проекции для каждой из трех поверхностей при заданном значении парциального тока компонента: были получены наборы координат (x, y) в виде массива числовых данных для каждого заданного уровня (z).

max x ) (a Bi Bi Sn Sn Bi I Bi z x Bi z (100 x b Bi ) Cd Sn Для висмута: y.

Cd Bi b Bi Bi ) Cd Sn Bi Sn Bi z[ (a Bi x Cd ( a Bi x b Bi )] Bi Sn max Cd Bi Cd Bi I Cd z Bi x z (100 x) ( a Cd x bCd ) Sn Cd Для кадмия: y.

Cd Sn bCd Sn ) Cd (a Cd Bi Cd bCd Bi )] Cd z[ (a Cd x x Cd Bi Sn max x) (a Sn Bi Sn Sn Bi I Sn z Bi x Sn z (100 x bSn ) Cd Для олова: y.

Cd Sn bSn Sn ) Cd Sn Bi bSn Bi )] Sn z[ (a Sn x Cd ( a Sn x Sn Bi Вычисление проекций линий пересечения поверхностей на треугольник составов осуществлялось следующим образом. Были взяты две точки, принадлежащие одной проекции и две – другой (рис. 3), по каждой паре точек были составлены уравнения прямых:

y2 y1 y4 y y y1 x x1 y y3 x x x2 x1 x4 x,.

Затем были рассчитаны координаты точки пересечения этих прямых:

y y y2 y x3 y3 y1 x y2 y x2 x1 x4 x ;

yп y1 xп x1.

xп y3 y y2 y1 x2 x x2 x1 x 4 x Рис. 3. Вычисление проекций линий пересечения Рис. 4. Визуализация проекций пересечения поверхностей на треугольник составов поверхностей на треугольник составов Далее осуществлялась проверка условия – находится ли полученная точка пересечения между данными точками 1,2 и 3,4. При истинности данного утверждения осуществляется запись в файл координат точки пересечения для дальнейшего построения линии пересечения проекций. В противном случае - переход к следующей паре точек. На рис.4 можно видеть полученные проекции линий пересечения поверхностей.

Данная процедура выполнялась в отношении трех пар проекций. Визуализация полученных проекций пересечения поверхностей на треугольнике составов была реализована с помощью программного продукта Algebrus 3.1. (рис.5) Были получены координаты точки пересечения трех проекций (рис.6):

mx 52,57;

m y 32,11.

Основываясь на следующих геометрических преобразованиях были вычислены 2~ массовые % содержания каждого компонента в данной точке: y y 32,11 37,08 % 3 1 ~ – Cd;

x x y 52,57 37,08 34,03 % – Sn;

100-37,08-34,03=28,89% – Bi.

2 Рис. 5. Программа для вычисления точки Рис. 6. Вычисление точки пересечения трех пересечения трех поверхностей поверхностей На рис 7. можно видеть трехмерную диаграмму состав-ток системы кадмий-олово висмут и три проекции кривых пересечения поверхностей.

Рис. 7. Визуализация трехмерной диаграммы и проекций пересечения поверхностей Выводы.

• Точка пересечения трех поверхностей близка по составу к эвтектической точке.

• С помощью представленных уравнений для парциальных токов можно рассчитать и визуализировать трехмерную диаграмму. Рассчитанные координаты эвтектики (% масс.): Cd – 37,08%, Sn – 34,03%, Bi – 28,89%. Данные литературы [1] (% масс.): Cd – 30,50%, Sn – 33,10%, Bi – 35,10%. Максимальное относительное отклонение по составу –6,58%.

• Точка пересечения трех поверхностей соответствует относительному минимуму на суммарной поверхности токов растворения компонентов.

Литература 1. Слепушкин В.В., Рублинецкая Ю.В. Локальный электрохимический анализ // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010.

312с. ISBN 978-5-9221-1251-2.

УДК 541.123.2+546. МЕТОДИКА ОПИСАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НИЗКОПЛАВКИХ СОСТАВОВ РЯДА NaHal – MHal (M – K, Rb, Cs;

Hal – Cl-, Br-, I-, F-) И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЭВТЕКТИКИ В СИСТЕМАХ NaHal – FrHal С.Н. Парфёнова, Г.И. Замалдинова, А.И. Гаркушин, В.И. Пенина ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», parfy-svetlana@yandex.ru В аналитической форме представлены изменения температур и составов эвтектик двойных систем ряда NaHal – MHal (M – K, Rb, Cs, Hal – Cl-, Br-, I- ) в зависимости от кристаллохимических, термических, термодинамических и энергетических характеристик ионов М + и галогенидов.

Приведены данные расчета характеристики эвтектики в системах NaHal – FrHal.

Аналитическому описанию и расчету характеристик эвтектик в двойных и более сложных системах предшествует качественный анализ взаимодействия в физико-химических системах [1 – 3]. Анализ данных литературы по системам рядов галогенидов NaHal - MHal [3, 4] показал, что в системах галогенидов NaHal - КHal отмечается образование непрерывного ряда твердых растворов с минимумом на кривой моновариантных равновесий, а две системы - NaHal - RbHal и NaHal – CsHal – эвтектического типа. Исходные данные для аналитического описания взаимосвязи температур плавления низкоплавких составов и содержания галогенидов элементов IА-группы - MHal (M – K, Rb, Cs;

Hal – Cl-, Br-, I-) взяты из [5, 6], температуры плавления MHal из [7, 8] ионные радиусы, энергии связи, энергии кристаллических решеток из [9]. Энтальпия образования, энергия кристаллической решетки и энергия разрыва связи FrHal рассчитаны исходя из аналитических зависимостей F(MHal) = f(Z), где F – свойство, Z – порядковый номер щелочного элемента IA-группы.

С увеличением порядкового номера щелочного элемента возрастают числовые значения r м /r Na, линейная плотность заряда Z r, ионных радиусов r м и их отношения M содержание MHal в низкоплавких составах систем NaHal – MHal, энергия разрыва связей Е св., разность температур плавления Tпл(NaHal) – Tпл(MHal) и Tпл(NaHal) – Tе. С увеличением Z уменьшаются ионный потенциал ( 1 r ), энтальпия плавления Нm(MBr), температуры M плавления MBr, отношения температур плавления Tпл(MBr)/Tпл(NaBr), температуры плавления эвтектик Те, энергия кристаллической решетки MBr.

Аналитическое описание проведено с использованием метода наименьших квадратов [10], программ Microsoft Excel и Table Curve. В табл. 1 приведены уравнения для описания зависимости температур эвтектик в различных системах координат для бромидов щелочных металлов. Для остальных галогенидов получены аналогичные зависимости.

Таблица 1. Уравнения взаимосвязи температур плавления эвтектик с различными параметрами в системах NaBr – MBr Температура Коэффи- Среднеквад № плавления циент ратичное Уравнение эвтектики, корреля-ции, отклонение, Те, К R 1 2 3 4 lnТ е = 6.42739+2.53341 ln ( Z 704.5 0.999999 0. 1 ) Z Z Na 705.9 0.999998 0. 2 Т е =403121.28+753032. ZM 691.9 0.946957 278. 3 Т е = 0.002118-9.94 10-13 Тпл3(MBr) Т е =533616.59 – 4046.09/ 748.6 0.981557 96. /(ln(Тпл(NaBr) –Тпл(MBr)) Т е = 0.000787+0. 727.1 0.999998 0. (ln(Тпл(NaBr) –Тпл(MBr)) 766.3 0.930039 367. Есв 6 Т е =587180.07+2.0057 10-171 e 642.5 0.94573 284. 7 Т е = 0.0023 – 2.9129 10-10 Ер 1100.4 0.908579 480. m H (MBr ) 8 Т е = 0.001327 – 1.9317 10-10 е 1 707.6 0.982385 92. 9 Т е = 0.001845 – 13.238 r м rM / rNa 722.7 0.999994 0. 10 Т е = 286.76 + 141. ln(rM / rNa ) 729.8 0.999961 0. 11 lnТ е = 6.5484 + 0.000147 e r M Z M -0. 0, 688.7 0.999986 0. 12 Т е = 21.5987 + 103.569 ( ) rM Для проверки адекватности выбранных уравнений построены графические зависимости в координатах Те = f(Xe) по соответствующим выбранным аналитическим выражениям. Сравнивая коэффициенты в уравнениях и видно, что они изменяются незначительно. Например, гиперболическая зависимость для иодидов элементов IA-группы (рис. 1) и полученное уравнение с высоким коэффициентом корреляции и низким среднеквадратичным отклонением: Т e 1 = 0.0019 – 0.1997 Х-1.5(MI) (R2 = 0.99999, = 0.0039).

При подстановке содержания FrI 58.02 мол.% в эвтектике NaI – FrI получено уравнение Т e 1 = 0.00196 – 0.2174 Х-1.5(MI) с близкими коэффициентами.

Проведенное аналитическое описание взаимосвязи температур и составов эвтектик рядов NaHal – СsHal позволило из ряда уравнений выбрать для расчета характеристик эвтектики в системе NaHal – FrHal наиболее оптимальные.

Таким образом, предложенный метод расчета характеристик эвтектик в двухкомпонентных системах галогенидов щелочных металлов может быть использован и для других рядов однотипных соединений, включая соединения радиоактивных элементов.

NaI-KI NaI-RbI NaI-CsI Рис. 1. Зависимость температуры эвтектик от содержания MI Литература 1. Воздвиженский В.М. Прогноз двойных диаграмм состояния. М.: Металлургия, 1975. 224 с.

2. Воздвиженский В.М. Общие закономерности в строении диаграмм состояния металлических систем. М.:

Наука, 1973. С. 103 – 109.

3. Гаркушин И.К., Кондратюк И.М., Дворянова Е.М. и др. Анализ, прогнозирование и экспериментальное исследование рядов систем из галогенидов щелочных и щелочноземельных элементов. Екатеринбург:

УрОРАН, 2006 – 148 с.

4. Диаграммы плавкости солевых систем. Часть 1. Двойные системы с общим анионом. /Под ред.

Посыпайко В.И., Алексеевой Е.А.. М.–1977. 416 с.

5. Справочник по плавкости систем из безводных неорганических солей. Т.1. Двойные системы.

/Воскресенская Н.К. и др. М.–Л.: АН СССР–845 с.

6. Коршунов В.Г., Сафонов В.В., Дробот Д.В. Фазовые равновесия в галогенидных системах. М.:

Металлургия, 1979. 182 с.

7. Термические константы веществ. Вып. Х. Ч 1. Справочник. /Под ред. Глушко В.П.. – М.: ВИНИТИ, ИВТ, АН СССР, 1981. – 299с.

8. Термические константы веществ. Вып. Х. Ч 2. Справочник. /Под ред. Глушко В.П.. – М.: ВИНИТИ, ИВТ, АН СССР, 1981. – 441с.

9. Свойства неорганических соединений. Справочник. /Ефимов А.И. и др. – Л.: Химия, 1983. С. 14-17.

10. Калиткин Н.Н. Численные методы. – М.: Наука, 1978. – 512 с.

УДК 538. СТАБИЛИЗАЦИЯ СПИНОВЫХ СКИРМИОНОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯМИ ДЗЯЛОШИНСКОГО-МОРИА И ДИПОЛЬ-ДИПОЛЬНЫМ В АНТИФЕРРОМАГНЕТИКЕ В.М. Скориков, А.Н. Калинкин, Е.М. Кожбахтеев Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова, Российской Академии Наук (ИОНХ РАН), Москва, lpcao@igic.ras.ru Выполнен расчет вихря-скирмиона в антиферромагнетике со стабилизацией взаимодействиями Дзялошинского-Мориа и диполь-дипольным.

В последнее время принцип корреляции состав–структура–свойства, разработанный и широко использованный в работах Н.С. Курнакова – метод физико-химического анализа нашел применение и в быстро развивающихся направлениях материаловедения, связанных со спинтроникой и магноникой.

В 1989 г. в работах Богданова и др. [1] было предсказано существование в магнетиках спиновых вихревых состояний-скирмионов, стабилизация которых обеспечивается взаимодействием Дзялошинского-Мориа (ДМ). В последнее время с помощью нейтронографии с рассеянием на малые углы (SANS) была обнаружена, так называемая, А фаза в магнитном металле MnSi при T=26 K и магнитном поле B=0.164 Tc [2]. Эта фаза была интерпретирована как гексагональная решетка магнитных спиновых вихрей-скирмионов.

Затем с помощью лоренцевой просвечивающей электронной спектроскопии (LTEM) была обнаружена скирмионная решетка c размером вихрей ~90 нм в магнитном кристалле Fe1 CoxSi при x=0.5 и T=25 K [3]. Впоследствии, с помощью этого же метода подобные решетки x были обнаружены в FeGe [4]. Совсем недавно скирмионные решетки были впервые обнаружены в мультиферроике Cu2OSeO3 при Т=60 K [5]. Отдельные спиновые вихри скирмионы были также обнаружены экспериментально в двухслойных структурах NiO/Fe, CoO/Fe, где NiO, СоO – антиферромагнетики [6] (рис. 1).

В данной работе выполнен расчет спинового вихря-скирмиона в нанодиске антиферромагнетика с учетом взаимодействия Дзялошинского-Мориа g и нелокального диполь-дипольного взаимодействия. Уравнение Эйлера для магнетика с такими взаимодействиями имеет вид нелинейного интегро-дифференциального уравнения с граничными условиями (r)=0 (r=0) и (r) = /2 (r=1) (в безразмерном виде):

d2 /dr2 +(1/r) d /dr -(1/r2)sincos+g sin2/r + sin 1 0 dr' r' cos(r')D(r, r')=0 (1) В (1) -полярный угол между плоскостью “легкой намагниченности” (x-y) (плоскость нанодиска) и осью отдельного спина в скирмионе (в радианах). Ядро интегральной части, описывающей диполь-дипольное взаимодействие, после интегрирования по x и выделения сингулярной части имеет вид:

D(r, r')= dx [1-exp(-px)]J0(rx)J0(r'x)/px = (1/r)(r-r') – [k0 K(k0)- k K(k)]/ pr r') D0(r,r') + D1(r, r') (2) В (2) J0(x)-функции Бесселя 0 порядка, K(k)-эллиптический интеграл 1 рода, k=2rr'/p +(r+r')2, k0=k(p=0), p=H/R, Н-толщина диска, R-его радиус. Расчет нелинейного интегро дифференциального уравнения был выполнен численно с помощью пакета программ для расчета методом конечных элементов. Результаты расчета приведены на рис. 2 с зависимостью проекции спиновой поляризации mz = cos() от радиальной переменной r для p=0.15 и g=0.1, 0.5, 0.9.

Рис. 2. Зависимость m z = cos() от радиуса скирмиона Рис. 1. Спиновые скирмионы [6] Для сравнения приведен расчет без взаимодействий (p=g=0), но с «легкоплоскостной»

анизотропией, которая дает вклад ~sincos при p=0 в (1). Из рис. 2 видно, что для “легкоплоскостного” антиферромагнетика нелокальное магнитостатическое диполь дипольное взаимодействие приводит к делокализации спинового скирмиона. Т.о., взаимодействие ДМ и диполь-дипольное взаимодействие стабилизируют скирмион, увеличивая его радиус. Напомним, что решение Белавина-Полякова для изотропного магнетика является нестабильным относительно коллапса скирмиона в точку [7]. В случае одноосного антиферромагнетика диполь-дипольное взаимодействие и взаимодействие ДМ также стабилизируют спиновый скирмион и скирмионную решетку [8,9]. Спиновые структуры-скирмионы на рис. 1 могут существовать только в антиферромагнетиках. Это связано с тем, такой расходящийся вихрь индуцирует в ферромагнетике магнитный заряд.

Для антиферромагнетика знаки магнитных зарядов для обоих подрешеток противоположны, что обеспечивает их взаимную компенсацию.

Отметим, что в случае мультифероика BiFeO3 (BFO), обладающего слабым антиферромагнетизмом также имеется возможность возникновения похожих спиновых скирмионов, стабилизированных этими взаимодействиями. В отличие от упомянутых выше соединений BFO обладает высокими критическими температурами фазовых переходов Нееля и Кюри: TN = 643 K, TC =1103 K. Впервые монокристаллы BFO была синтезированы в 1966 г.

[10] «Второе рождение» BFO получил в 2003 г. после обнаружения гигантской поляризации в пленках ~150 мкК/cм2, что привело к его интенсивному изучению для применения в радиоэлектронике и спинтронике. Важно, что в нанопленках магнитные свойства BFO становятся более выраженными. Так как спиновая и дипольная подсистемы в BFO связаны между собой магнитоэлектрическим эффектом, то появляется дополнительная возможность управления спиновыми вихрями электрическим полем, что энергетически выгоднее.

Это важно при создании памяти на спиновых вихрях (VRAM), а также для интеграции в существующие твердотельные технологии, учитывая, что BFO обладает также и полупроводниковыми свойствами. Недавно было предсказано существование двумерного электронного газа (2DEG) в гетероструктурах типа BiFeO3/SrTiO3 [11]. Такие гетероструктуры важны при создании мощных полевых HEMT-транзисторов с высокой подвижностью электронного газа для радиолокации и различного вида сенсоров.

Литература 1. Богданов А.Н., Яблонский Д.А. // ЖЭТФ. 1989. Т. 95. № 1. C. 178-182.

2. Muhlbauer S., Binz B., Joinetz F., et al. // Science. 2009. V. 323. P. 915.

3.Yu X.Z., Onose Y., Kanazawa N., et al. // Nature. 2010. V. 465. P. 901-904.

4. Yu X.Z., Kanazawa N., Onose Y., et al. // Nature Mater. 2011. V.10. P. 106-109.

5. Seki S.,Yu X.Z.,Ishiwata S.,et al. // Science. 2012.V.336.P.199-201.

6. Wu J., Carlton D., Park J.S., et al. // Nature Physics. 2011.V.7.P.303-306.

7. Белавин А.А., Поляков А.М. // Письма в ЖЭТФ. 1975. Т. 22.N 10. С. 503-506.

8. Ezawa M.// Phys.Rev.Lett.2010.V.105.P.197202(4).

9. Калинкин А.Н., Скориков В.М. // Неорг.матер. 2011.Т.47.С.69-73.

10. Томашпольский Ю.Я., Скориков В.М., Венвцев Ю.Н., Сперанская Е.И. // Неорг. матер. 1966. Т.2. N 4. С.707 711.

11. Zhang Z., Wu P., Chen L., et al. // App.Phys.Lett. 2011. V.99. N. 6. P.062902(3).

УДК 541.123.7 : 543. ПЕТЕРБУРГСКИЕ ИСТОКИ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ ПРОФ. А.Г.БЕРГМАНА А.С. Трунин, А.М. Гасаналиев ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», mal38@rambler.ru, olvale@mail.ru Светлой памяти проф. Бергмана А.Г.

Ученики и последователи учёного Заслуженный деятель науки, д.х.н., проф. Бергман А.Г. – ученик основателя физико химического анализа акад. Курнакова Н.С. начал работать с ним в Петербурге, потом в Москве, где получил малую медаль Д.И. Менделеева за труд по топологии комплексообразования и обменного разложения в тройных взаимных системах. И самая активная работа была в Ростове-на-Дону. Всего профессором подготовлено более 120 кандидатов и 20 докторов наук. Он руководил учёными в вузах Ростова-на-Дону, республиках Кавказа и Средней Азии. Визуально - политермический анализ позволял исследовать системы в широком диапазоне температур с числом компонентов до десяти.

Проведение Международных конференций, посвященных юбилейным датам заслуженного деятеля науки РФ, проф. А.Г. Бергмана, благодаря инициативе дагестанской научной школы проф. Гасаналиева А.М., стало хорошей традицией. Но наше научное сообщество не акцентировало своё внимание на петербургские истоки научной школы проф.

А.Г. Бергмана, в том числе на связь выдающихся учёных Петербурга с формированием научной школы А.Г. Бергмана. А она есть и притом значительная. Во главе цепочки своеобразной научной эстафеты физико - химиков, несмотря почти на 185 – летнюю разницу в датах рождения М.В. Ломоносова и А.Г.Бергмана, безусловно, стоит ломоносовский гений. Оба из крестьянских семей. У обоих неординарная тяга к знаниям. Над обоими практически стоит «благословление» великого Петра 1. Именно Пётр 1 в одном здании в Петербурге организовал гимназию, куда приказал собрать всех талантливых молодых людей России. Среди них оказался и М.В. Ломоносов. В том же здании гимназии Пётр 1 открыл Петербургский университет и Российскую академию наук, в которой приказал разрабатывать для российского народа новые технологии.

Мы не случайно назвали своеобразной эстафетой передачу научных знаний от М.В.

Ломоносова к Д.И. Менделееву, а от него к Н.С. Курнакову - выпускнику Петербургского Горного института, закончившейся созданием науки – физико-химического анализа [1-2].

Не менее своеобразной оказалась судьба среднего и высшего образования А.Г.

Бергмана. Он поступил в одну из школ, основанных в честь Петра 1 и Екатерины 2-ой. Обе школы в истории России широко известны: это Petercshule и Ekaterinischeschule. Первая – с техническим, а вторая с гуманитарным уклоном. Именно в Petercshule поступил А.Бергман.

Школы отличались высоким уровнем образования: слушателям преподавалось несколько языков, в том числе иностранных и древних. Да и русский язык, и закон Божий преподавались на немецком языке. Полученных знаний А. Бергману вполне хватило для поступления в Петербургский университет и успешно его закончить.

У выпускника университета А.Г. Бергмана не сложилась работа с известным химиком проф. С.В.Лебедевым, с которым он начинал исследования ещё студентом. По словам самого А.Г. Бергмана он погрузил две подводы своих реактивов из лаборатории С.В. Лебедева и перевёз в Институт физико-химического анализа, которым руководил акад. Н.С. Курнаков.

Он поручил А.Г. Бергману в 1920 году заниматься в лаборатории на Васильевском острове химией многокомпонентных солевых систем (МКС). 1920 год стал для А.Г. Бергмана эпохальным.

Примечательно, что именно там у него появился первый и он же лучший ученик А.Г.Бергмана - Вячеслав Петрович Радищев – правнук знаменитого А.Н. Радищева. В.П.

Радищев окончил два факультета в Саратовском университете – химико-биологический и физико-математический. По-существу, он закончил четыре факультета (если не университета) и обладал уникальными знаниями и эрудицией. В.П. Радишев на две недели отпуска приехал в Петербург в лабораторию к А.Б.Бергману и попросил дать ему задание на исследование диаграммы плавкости. За две недели он выполнил задание А.Г. Бергмана и попросил разрешение приехать к нему на следующий год на весь отпуск. Двухлетняя практика в Петербурге оказалась решающей – В.П.Радищев стал сотрудником А.Г.Бергмана.

В.П. Радищев, выполнил не только чертежи, но и объёмные макеты из жести, которые потом много лет служили наглядными пособиями в Ленинграде в Москве, в Казани и в Ростове-на Дону.

В 1935 году А.Г.Бергман стал доктором химических наук без защиты диссертации – по совокупности работ «honoris kausa» - за заслуги перед отчеством. Звание профессора получено в 1940 году. Здесь уместно рассказать о личности В.П. Радищева. По представлению А.Г. Бергмана на Учёном совете в Казани за серию научных работ по МКС В.П. Радищеву было единогласно присвоена учёная степень к.х.н. Там же в Казани после того, как В.П. Радищев существенно расширил свои исследования по топологии МКС, проф.

А.Г. Бергман вновь представил своего ученика В.П.Радищева на Учёном совете, но уже к званию доктора химических наук. Однако после выступления секретаря партбюро о разговоре, состоявшемся в квартире В.П.Радищева с комсомолками, пришедшими выяснить «выбирал ли он уже кандидата на проходящих выборах», на что В.П.Радищев ответил вопросом: «а из кого выбирать – кандидатура ведь одна?». Этого оказалось достаточным, чтобы В.П.Радищев не был представлен к голосованию к учёной степени доктора химических наук «за нарушение партийных положений о выборах». В.П. Радищев скончался в Казани. Место захоронения его в Казани до сих пор не известно.

Каждый, кто занимается МКС, считает особой честью иметь в своей библиотеке монографию В.П. Радищева [3]. Значительная часть его материалов ещё не использована.

Интересна сама география развития А.Г. Бергманом МКС в СССР. Сначала Петербург, затем переезд ИОНХа, созданного Н.С. Курнаковым, в Москву, временная эвакуация АН СССР в Казань в период Отечественной войны с последующим возвратом в Москву.

Однако самый плодотворным периодом творчества А.Г. Бергмана является его работа в г. Ростове. В Ростов н/Д проф. Бергмана А.Г. пригласил 1-ый секретарь Ростовского обкома ВКП(б) Патоличев Н.С., впоследствии Министр внешней торговли СССР. А.Г.Бергман был избран профессором Ростовского госуниверситета. Сразу же в аспирантуру, а затем и в докторантуру к А.Г.Бергману поступила группа ростовчан. Одними из первых были И.Н.Беляев и П.И.Проценко. Однако, к сожалению, А.Г. Бергман будучи по натуре глубокого интеллигентным человеком вынужден был уйти из университета от своих «учеников» после защиты последних, которые вели себя по отношению к шефу не лучшим образом.

Правой рукой у Андрея Георгиевича была Галина Александра Бухалова, его супруга, которая воспитала несколько аспирантов и стала доктором химических наук. Особенно трепетно он любил своих детей, выделяя Георгия (Юрия) и, конечно, Машеньку и Ольгу.

Кстати, об интеллигентности А.Г.Бергмана. Андрей Георгиевич часто разрешал своим ученикам работать дома в его рабочем кабинете – в книжном шкафу у него было много уникальных книг. Разыскивая нужную литературу, я (из воспоминаний А.С.Трунина) неожиданно уронил книгу, из которой выпал белый лист бумаги, оказавшимся конфирмационным листом, который выдавался латышам церковью по достижении 14 лет. Я передал его Андрею Георгиевичу. Реакция его оказалась неожиданной. Первое, что он сказал, где же этот листок был ранее? В нём чёрным по белому написано, что я латыш! И здесь он добавил совершенно неожиданное – моему прадеду поставили в Латвии памятник за просвещение латышей. По-видимому, прадед уже не был крестьянином.

Здесь мне вспоминается интервью, взятое корреспондентом газеты «Известия» у лауреата нобелевской премии Андрэ Грэма: сколько надо закончить университетов, чтобы стать интеллигентом? На что А.Грэм ответил – три. Сам, отец и дед. Судя по всему, семья Бергманов, несмотря на крестьянское происхождение, была интеллигентной по этому признаку «с большим запасом». В Ростове-на-Дону А.Г.Бергману пришлось «мигрировать»

из одного вуза в другой. Он работал в университете, железнодорожном, сельскохозяйственном и инженерно – строительном институтах. Мы, аспиранты, искренне любили шефа, как отца родного. Поражала его эрудиция, рассказы о научной «родине» Петербурге, который всегда у него был одним из героев его рассказов, но, главное – о развитии науки о и видных представителях учёного мира, с многими из которых он был лично знаком.

Ученики А. Г. Бергмана создали свои школы в Иркутске, Краснодаре, Воронеже, Махачкале, Самаре и др. МКС в течение полувека развивал А.Г.Бергман, ставший заслуженным деятелем науки и техники РСФСР, лауреатом малой медали Д.И. Менделеева, подготовивший более 120 кандидатов наук и 20 докторов наук не только по МКС, но и решивший ряд важных проблем прикладного значения в период Великой отечественной войны.

Особое отношение у Андрея Георгиевича было к республикам Средней Азии, которую он называл своей второй родиной. Причина была не только в изумительной красоте среднеазиатских республик, но и в тех учёных, которых он воспитал в Азии: академика К.С.

Сулайманкулова. Вспоминается пример. Самолёт прибывал в г. Фрунзе (ныне Бишкек) в три часа ночи. Весь «генералитет» - учёного мира академии наук Киргизской АН ждал его, но он всё не приходил. И вот неожиданно А.Г.Бергман появился за спиной ожидающих, говоря: «А я уже здесь!». Начались объятия, поцелуи и непременный кумыс, который он очень любил.

Ограниченное место в статье не позволяет подробно рассказать об учёных республик Северного Кавказа – их было также немало. Остановимся на последнем ученике проф.

А.Г.Бергмана, ныне заслуженном деятеле науки РФ, проф., д.х.н., директоре института общей и неорганической химии Дагестана А.М. Гасаналиеве, в помощь к которому Андрей Георгиевич прикрепил меня в аспирантуре, по своей традиции, в качестве «микрошефа». Нас долгое время связывает тесная дружба, которая продолжалась и после защиты докторской диссертации в Ташкенте, когда уже скончался Андрей Георгиевич. А.М. Гасаналиеву удалось создать оригинальную докторскую диссертацию, которую объединённый научный совет принял и проголосовал единогласно.

Мы стараемся укрепить научные связи, скрепив их договором о содружестве.

Командировка в юбилейный год проф. А.Г.Бергмана в г. Махачкалу позволила ознакомиться с состоянием научных дел у проф. А.М.Гасаналиева. Абдулле Магомедовичу, несмотря на известные нынешние трудности с наукой в России, удалось сделать немало, как по оснащению приборами лабораторий ИОНХ республики Дагестан, так и по развитию МКС.

Особенно отрадно то, что ему удалось создать коллектив энтузиастов, видным деятелем которого ныне является профессор Барият Юнусовна Гаматаева.

Научная школа в Самаре, имеет 30 к.х.н. и 9 д.х.н., опубликовано более 1300 статей, проведено 12 международных конференций созданной в 2000 году Российской молодёжной академией наук и издано более 900 сборников по техническим, медицинским и гуманитарным наукам, получено 98 изобретений, авторских свидетельство, патентов, издано 23 монография по проблемам МКС.

Нам исключительно повезло с шефом – классиком физико-химического анализа Андреем Георгиевичем Бергманом - уникальным учёным, видным представителем Петербургской научной школы, во главе которой стояли выдающиеся учёные физхимики М.В. Ломоносов, 300 лет со дня рождения исполнилось в 2011 году, Д.И.Менделеев, 150 летие со дня рождения которого праздновали в 1984 году. В 2010 году был юбилей - 150 летие основателя физико-химического анализа акад. Курнакова Н.С.[4].

Надо быть во всех отношениях достойными наших учителей и быть гордыми, что мы принадлежим к великой петербургской школе физико-химиков.

Литература 1. Курнаков Н.С. Введение в физико-химический анализ. Изд. М.-Л. 1940.

2. Курнаков Н.С. Избранные труды в 3-х томах. М.: АН СССР, Т. 1-3. 1960-1963.

3. Радищев В.П. Многокомпонентные системы / ИОНХ АН СССР, М., 1963, 502 с. Деп. в ВИНИТИ, № Т-15616 63.

4. Соловьёв Ю.И., Звягинцев О.Е. Николай Семёнович Курнаков. М.: АН СССР, 1960, 206с.

УДК 541.123.7 : 543. РАЗВИТИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ В Г. САМАРЕ А.С. Трунин, О.Е. Моргунова ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», mal38@rambler.ru, olvale@mail.ru Основным направлением физико-химического анализа в Самаре является разработка и применение новых методов изучения фазовых комплексов многокомпонентных систем.

Разработана комплексная методология исследования многокомпонентных систем, развиваются методы экспериментального анализа, моделирования и расчёта фазовых равновесий, создается современная аппаратура для экспериментов.

Многокомпонентные системы (МКС) дают возможность широкого выбора вариаций свойств в зависимости от состава, но имеют большой и принципиальный недостаток – их исследование традиционными методами чрезвычайно трудоёмко. Так, проф. Бухаловой Г.А., чтобы исследовать взаимную солевую систему из 8 солей типа 4К//2А, потребовалось усилия 10 аспирантов и лично её, чтобы стать доктором химических наук. На это ушло 10 лет упорной работы.

Ученик акад. Курнакова Н.С., выдающийся физико-химик проф. Бергман А.Г. считал, что развитие материаловедения тесно связано с исследованием свойств многокомпонентных систем (МКС). Он поручил своему ученику Трунину А.С. в г. Самаре развивать такое направление физико-химического анализа, как исследование топологии и метрики МКС. За период с 1970, когда А.С. Трунин приступил к работе в Куйбышевском политехническом институте (ныне СамГТУ), им по 2013 годы подготовлено 27 кандидатов и 9 докторов наук по исследованию МКС, опубликовано более 1300 статей, 23 монографии, получено патентов и изобретений по использованию их в различных отраслях науки и техники.

В ряде работ были развиты экспериментальные методы исследования МКС. Cоздан конверсионный метод исследования химических превращений [34]. Это позволило изучать методом ДТА, например, в тройных необратимо - взаимных системах всего одну точку пересечение диагоналей, позволяя выявлять химические превращения в системе, что существенно снизило объём экспериментальных исследований.

Разработан проекционно-термографический метод (ПТГМ) с использованием термоанализаторов ДТА для исследования гетерогенных равновесий в МКС [9-11]. Это позволило в десятки и сотни раз снизить экспериментальные затраты на выявление нонвариантных точек в системах, вытеснив, метод внутренних сечений, широко используемый в визуально - политермическом методе [26].

Были разработаны стратегические принципы формирования, разработки и реализации общего алгоритма исследования топологии и метрики МКС [20 - 23].

Работы [1, 3, 10, 10, 22] посвящены реализации общего алгоритма исследования МКС.

Важными являются работы [18–19, 27], которые посвящены созданию термоаналитического комплекса и ДТА нового поколения.

В работах [10, 27-28] впервые дано обобщение разбиения комплекса МКС на фазовые единичные блоки (ФЕБы), позволившее дифференцировать системы, практически со всеми видами взаимодействия и, что особенно важно, с твердыми растворами различной степени устойчивости.

Следует отметить работы [30-32], в которых развиты физико-химические основы оптимизации синтеза порошков оксидных вольфрамовых бронз в ионных расплавах.

В работах [4-5] развиты фундаментальные основы ионных проводников на основе галогенидов I и II групп Периодической системы элементов.

C работ [15-17], начинается новый этап систематического использования расчетов топологии и метрики МКС с применением новых программных средств [28-29]. Впервые была разработана программа дифференциации МКС с участием твердых растворов.

Достаточно сказать, что названные работы позволили в сотни, а в некоторых случаях и в тысячи раз, сократить временные затраты на исследование топологии и метрики МКС. При этом эксперимент становится не основной исследовательской частью, как это было в традиционном физико-химическом анализе (ФХА), а выполняет подтверждающую или уточняющую функцию и подразумевает использование современных инструментальных методов.

В настоящее время создана программа, позволяющая по данным об элементах огранения, например, двойных эвтектик и рассчитанным тройным эвтектическим точкам, осуществлять расчет изотерм плавкости и наносить их на поля кристаллизации тройных и тройных взаимных систем с минимумом подтверждающего эксперимента.

В работе [6] впервые в ФХА выявлено наличие окислительно-восстановительных реакций и построены полные фазовые диаграммы энергонасыщенных многокомпонентных систем из веществ с высокой реакционной способностью.

Выполненный цикл работ по развитию и внедрению новых методов изучения топологии и метрики МКС за последние 45 лет, позволил обобщить данные исследований в серии монографий, после того, как авторы убеждались в их теоретической и практической ценности [2, 5 - 8, 11 - 17, 19 - 20, 22 - 27, 29, 31 – 33, 35].

В свою очередь, полученный материал по оптимизации исследования МКС позволил подойти вплотную к разработке материалов для практических целей, так как реализация серии изобретений и патентов в значительной степени была затруднена получением конкретных данных по МКС. Были проведены специальные исследования, которые посвящены разработке практически ценных составов на основе МКС: для аккумулирования тепла, синтеза порошков оксидных вольфрамовых бронз из ионных расплавов, повышения добычи нефти из скважин, создания галокамер нового поколения. В последнее время проводится исследование составов с ингредиентами альтернативных энергоносителей, которая проводится совместно с сотрудниками лабораторий Г.Е.Штера (Технион, г. Хайфа, Израиль). Это вызвано тем обстоятельством, что по данным расчётов учёных, необходимо разрабатывать новые альтернативные нефти источникам энергии, исчезновение которой ожидается уже через 25-30 лет.

Литература 1. Алдабергенов М.К. Тополого - термодинамический анализ твердофазных превращений фосфатов и боратов:

Дис.... д-ра хим. наук. Караганда, 1991. 428 с.

2.Бергман А.Г. Топология комплексообразования и обменного разложения в тройных взаимных системах и развитие исследований на область многокомпонентных взаимных систем / А.Г. Бергман, Г.А. Бухалова, А.С.

Трунин, О.Е. Моргунова. Самара: Самарская гос. обл. академия (Наяновой). 2013. 113с.

3. Гасаналиев А.М. Топология, обмен и комплексообразование в многокомпонентных солевых системах: Дис....

д-ра хим. наук. Махачкала, 1990. 477 с.


4. Дзеранова К.Б. Фундаментальные основы ионных проводников на основе галогенидов 1 и П групп Периодической системы элементов. Дисс. … докт.хим.наук. Саратов. 2005. 284с.

5. Дзеранова К.Б. Фазовые диаграммы систем из галогенидов висмута (Ш) и галогенидов элементов 1 и П групп таблицы Д.И. Менделеева // Дзеранова К.Б., Трунин А.С. Учебное пособие. Владикавказ. 2005. 184 с 6. Кастерина Т.В. Физико-химический анализ систем с наличием окислительно-восстановительных реакций Тр.

Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем. Том 17. / Т.В.

Кастерина, А.С.Трунин, О.Е. Моргунова, А.Ф.Макаров – Самара: СамГТУ. 2008. 124 с.

7. Климова М.А. Моделирование и идентификация древ фаз четырёхкомпонентных взаимных солевых систем с различными типами химического взаимодействия. / Трунин А.С. Монография. Тр. Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем. Часть 10. Самара: СамГТУ. 2005. 181с.

8. Климова М.А. Моделирование и идентификация древ фаз четырёхкомпонентных взаимных солевых систем с различными типами химического взаимодействия / Трунин А.С. Климова М.А., Монография. (2-е издание).

Самара: СамГТУ. 2006. 181с.

9. Космынин А.С. Проекционно-термографический метод исследования гетерогенных равновесий в конденсированных многокомпонентных системах: Дис. … канд. хим. наук. Куйбышев. 1977. 159с 10. Космынин А.С. Оптимизация экспериментального исследования гетерогенных многокомпонентных систем:

Дис. … д-ра хим.наук. Самара. 1999. 198с.

11.Космынин А.С. Проекционно-термографический метод исследования гетерогенных равновесий в конденсированных многокомпонентных системах / Космынин А.С., Трунин А.С. Монография. Тр. Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем. Ч. 9. Самара: СамГТУ, 184с.

12.Космынин А.С., Аномальная растворимость в эвтектических системах / Космынин А.С., Трунин А.С.

Монография. Тр. Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем.

Часть 13. Самара: СамГТУ, 2006, 92с.

13.Космынин А.С. Оптимизация исследования гетерогенных многокомпонентных систем: Монография. / А.С.Космынин, А.С. Трунин. Монография. Тр. Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем. Том 14 Самара: СамГТУ 2007. 158 с 14.Лосева М.А. Физико-химические основы интегральных и дискретных аккумуляторов тепла на базе многокомпонентных солевых систем Монография / М.А. Лосева, А.С. Трунин;

Самара: СамГТУ, 2013.118с.

15.Моргунова О.Е. Оптимизация исследования гетерогенных физико-химических систем. Дисс. …. канд. хим.

наук. Саратов. 2005. 163 с.

16.Моргунова О.Е. Электронный генератор фазовых диаграмм физико-химических систем / Моргунова О.Е., Трунин А.С. Монография. Тр. Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем. Часть 11. Самара: СамГТУ. 132с.

17.Моргунова О.Е. Электронный генератор фазовых диаграмм физико-химических систем./ Моргунова О.Е., Трунин А.С. Монография. (2-е издание). Самара: СамГТУ. Самара 2006. 132с 18.Мощенский Ю.В. Термоаналитический комплекс высокого разрешения для исследования гетерогенных физико-химических систем. Дисс. … д-ра хим.наук. Самара. 2008. 245с.

19. Мощенский Ю.В. Система термического анализа для калориметрических исследований / Мощенский Ю.В., Трунин А.С., Космынин А.С. Научное издание. Самара: 1999. 64с.

20.Посыпайко В.И., Прогнозирование химического взаимодействия в системах из многих компонентов / Посыпайко В.И., Тарасевич С.А., Алексеева Е.А., Васина Н.А., Грызлова Е.С., Трунин A.С., Штер Г.Е., Космынин A.С., Васильченко Л.М. Научное издание. М.: Наука, 1984. 215c.

21. Рожанская А.Э. Формирование и реализация алгоритма дифференциации многокомпонентных систем:

Дис.... канд. хим. наук. Самара, 1995.

22. Темирбулатова О.В. Моделирование фазовых равновесий в системах из галогенидов, вольфраматов щелочных и щёлочно - земельных металлов. Монография. Темирбулатова О.В., Моргунова О.Е., Трунин А.С.

Том 21. Самара: СамГТУ. 2012, - 163с.

23.Трунин А.С. Комплексная методология исследования многокомпонентных систем / Научное издание.

Самара: CамГТУ, СамВен, 1997. 308с.

24. Трунин А.С. Исследование фазовых равновесий конденсированных систем методом высокотемпературной калориметрии / Космынин А.С., Кирьянова Е.В., Научное издание. Самара: 1999. 53с.

25. Трунин А.С. Введение в физико-химический анализ / Штер Г.Е., Космынин А.С. Научное издание. Самара.

1999. 57с.

26.Трунин А.С. Визуально-политермический метод / Монография. Тр. Самарской научной школы по физико химическому анализу многокомпонентных систем. Часть 8. Самара: СамГТУ. 2006. 70с.

27. Трунин А.С. Дифференциальный термический анализ / Учебное пособие / Трунин А.С., Мешалкин А.В.

Самара: СамГТУ, СГОА(Н). 2010. - 35 с.

28. Чуваков А.В. Комплексная методология формирования древ фаз многокомпонентных солевых систем. Дисс.

…. канд. хим.наук. Саратов. 2007. 187 с.

29.Чуваков А.В. Теория и методология дифференциации многокомпонентных систем / А.В.Чуваков, А.С.Трунин, О.Е.Моргунова. Монография. Тр. Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем. Том 15. Самара: СамГТУ 2007. 118 с.

30.Шурдумов Б.К. Физико-химические основы оптимизации синтеза порошков оксидных вольфрамовых бронз в ионных расплавах. Дисс. … докт. хим. наук. Нальчик. 2003. 277с 31.Шурдумов Б.К. Физико-химические основы оптимизации синтеза порошков оксидных вольфрамовых бронз в ионных расплавах / Шурдумов Б.К., Трунин А.С, Шурдумов Г.К. Монография. – Самара: Самар.. гос.обл.

академия (Наяновой). 2013. 227с.

32.Шурдумов М.Б. Фазовые равновесия, физико-химические свойства и синтез порошков оксидных вольфрамовых бронз в расплавах вольфрамат-борат-оксидных систем. Mонография. М.Б. Шурдумов., Г.К. Шурдумов, А.С. Трунин, Б.К. Шурдумов. Самара: Самар.. гос.обл. академия (Наяновой). 2013. - 145с.

33.Шурдумов А.Б. Фазовые равновесия и синтез порошков оксидных вольфрамовых бронз в расплавах вольфрамат-фосфат-оксид-хлоридных систем. Mонография. А.Б. Шурдумов., Г.К. Шурдумов, А.С. Трунин, Б.К.

Шурдумов. Самара: Самар. гос.обл. академия (Наяновой). 2013. - 138с.

34.Штер Г.Е. Исследование химического взаимодействия в пятикомпонентной взаимной системе из девяти солей Na, K, Ba // F, MoO4, WO4 конверсионным методом: Дис.... канд. хим. наук. Куйбышев. 1976. 132с 35. Юлина И.В.. Физико-химический анализ систем с ингредиентами альтернативных энергоносителей. Тр.

Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем. Том 18. / И.В. Юлина, А.С.Трунин, О.Е. Моргунова, А.Ф. Макаров Самара: Самар. гос.техн. ун-т. 2008. – 180 с.

УДК 541.123.7 : 543. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ И ПОСТРОЕНИЯ ДРЕВ ФАЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ А.С. Трунин, О.Е. Моргунова, А.В. Чуваков ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», mal38@rambler.ru, olvale@mail.ru Создан автоматизированный комплекс дифференциации и построения древ фаз многокомпонентных систем, который включает базy данных, программу построения «развёрток» и древ фаз многокомпонентных систем со всеми видами химического взаимодействия, включая твёрдые растворы.

Создан автоматизированный комплекс дифференциации (АКД) и построения древ фаз многокомпонентных систем (МКС), который включает программу по базе входных данных, построение «развёрток» многокомпонентных взаимных систем со всеми видами химического взаимодействия, в том числе твёрдыми растворами. В отличие от понятия триангуляции, дифференциация предусматривает разбиение исходного комплексов с наличием твёрдых растворов на фазовые единичные блоки (ФЕБы) [1, 5].

Ранее были известны методы триангуляции: на основе индексов вершин, графов и матриц смежности Краевой [4]. Их недостаток – возможность применения лишь к сингулярным системам без твердых растворов. С появлением идеологии дифференциации, применимой для систем с разными типами химического взаимодействия и твёрдыми растворами, позволило разработать АКД [2-4, 5-8].

Создана база данных для систем, входящие в комплексы Na, K, Ca, Ва // F, Cl, MoO4, WO4 и Li, Na, K // F, Cl, Br, NO2, NO3, СO3, SO4.

Достоверность моделирования древа фаз подтверждается рентгенофазовым анализом состава, как правило, принадлежащего стабильному или нестабильному секущему элементу.

Литература 1. Космынин А.С. Оптимизация исследования гетерогенных многокомпонентных систем: Монография. / А.С.Космынин, А.С. Трунин. Тр. Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем. Том 14 Самара: СамГТУ 2007. 158 с 2. Моргунова О.Е. Оптимизация исследования гетерогенных физико-химических систем. Дисс. …. канд. хим.

наук. Саратов. 2005. 163 с.

3. Моргунова О.Е. Электронный генератор фазовых диаграмм физико-химических систем / Моргунова О.Е., Трунин А.С. Монография. Тр. Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем. Часть 11. Самара: СамГТУ, 2005. 132с.

4. Посыпайко В.И., Прогнозирование химического взаимодействия в системах из многих компонентов / Посыпайко В.И., Тарасевич С.А., Алексеева Е.А., Васина Н.А., Грызлова Е.С., Трунин A.С., Штер Г.Е., Космынин A.С., Васильченко Л.М. Научное издание. М.: Наука, 1984. 215c.

5. Трунин А.С. Комплексная методология исследования многокомпонентных систем / Научное издание. Самара:

CамГТУ, СамВен, 1997. 308с.

6. Чуваков А.В. Комплексная методология формирования древ фаз многокомпонентных солевых систем. Дисс.

…. канд. хим.наук. Саратов. 2007. 187 с.

7. Чуваков А.В. Теория и методология дифференциации многокомпонентных систем / А.В.Чуваков, А.С.Трунин, О.Е.Моргунова. Монография. Тр. Самарской научной школы по физико-химическому анализу многокомпонентных систем. Том 15. Самара: СамГТУ 2007. 118 с.


8. Чуваков А.В., Лукиных В.А., Котляров Н.В., Трунин А.С., Климова М.В., Моргунова О.Е., Будкин А.В.

Программный комплекс «Dif Pro Generator» (автоматизированный программный комплекс исследования четырёхкомпонентных взаимных систем) / Зарегистрировано в ОФАП 28.09.2005, №5180. Код программы по ЕСПД 02068396.00008-01.

УДК 544. ТРЕХМЕРНЫЕ ПОЛИТЕРМИЧЕСКИЕ РАЗРЕЗЫ T-X-Y-Z ДИАГРАММЫ ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНОЙ ЭВТЕКТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ОТСУТСТВИИ ТВЕРДОФАЗНОЙ РАСТВОРИМОСТИ Б. В. Цынгеев1, С. Н. Моглоева2, Е. И. Сенотрусова Институт физического материаловедения Сибирского отделения РАН, vluts@ipms.bscnet.ru Бурятский государственный университет Графика Д.А.Петрова дополнена пересечениями гиперповерхностей (ГП) на трехмерных вертикальных разрезах. Рассмотрена диаграмма с вырождением сольвусов и солидусов, состоящая из 4-х ГП ликвидуса, 12-ти линейчатых ГП с образующим отрезком нонвариантного равновесия L+I и 12-ти линейчатых ГП с образующим симплексом нонвариантного равновесия L+I+J, задающих границы 4-х двухфазных L+I, 6-ти трехфазных L+I+J и 4-х четырехфазных L+I+J+K областей.

Проанализированы доэвтектические разрезы, параллельные скрещивающимся ребрам тетраэдра, а также разрезы, параллельные граням тетраэдра и располагающиеся в пределах бинарных эвтектик.

Подтверждено высокое качество графики Д.А.Петрова и определены направления модернизации программного продукта «Конструктор фазовых диаграмм».

Введение. Ликвидусные ГП qI с координатами компонентов I и эвтектик на прямолинейных контурах четырехмерного гексаэдроида IeIJeIKeILEIJKEIKLEIJL, гиперплоскости солидуса {одна из которых внешняя h (A B C D ) и четыре - внутренние hIJK (I J K )}, линейчатые ГП qr1IJ (IJeIJIIJKEIJKIIJLEIJLI ) с одномерной образующей IJeIJ и линейчатые ГП qr2IJK (IIJKJIJKEIJKI J ) с двумерной образующей IEJEEIJK формируют фазовые области (ГП даны в скобках) L+I (qI, qrIJ), L+I+J (qrIJ, qrJI, qrIJK), L+I+J+K (qrIJK, qrIKJ, qrJKI, hIJK), A+B+C+D (ниже h ).

Политермические разрезы, параллельные грани тетраэдра. Параллельные BCD «трехграневые» разрезы задавали по содержанию компонента А в бинарных и тройных эвтектиках (z1=const). Т.е., рассматривали некий z1-ряд: А (z1=1,000), eAD (z1=0,518), eAB (0,450), eAC (0,400), EACD (0,360), EABC (0,340), EABD (0,280), (0,260).

На «доэвтектическом» разрезе (рис. 1, a) есть одна ГП ликвидуса (qA) и следы (причем – все с четырехточечными контурами) пересечения 3-х линейчатых ГП IJeIJIIJKEIJKIIJLEIJLI с образующими AIeAI и 6-ти линейчатых ГП IIJKJIJKEIJKI J с образующими AEKEEAIJ. Программа [7] выдает цепочки чисел на их контурах: qA (18-19-17), qrAB (1-11-16-2), qrAC (3-11-7-1), qrAD (3-11-12-2), qrABD (8-15-2-11), qrADB(5-14-2-11), qrACD (9-13-3-11), qrADC(10-14-3-11), qrABC(6-15-1 11), qrACB (4-13-1-11), h (13-15-14), hABD(11-15-14), hABC (13-15-11) hACD (13-11-14), которые можно преобразовать в положение этой точки на контуре ГП. Например, для qA: (18-19 17)=(А-еAD)(А-еAB)(А-еAC). Разрез проходит через области L (выше qA), L+A (между qA, qrAB, qrAC, qrAD), L+A+B (qrAB, qrABD, qrABC), L+A+C (qrAC, qrACD, qrACB), L+A+D (qrAD, qrADB, qrADC), L+A+B+C (qrACB, qrABC, hABC), L+A+B+D (qrABD, qrADB, hABD), L+A+C+D (qrACD, qrADC, hACD), A+B+C+D (ниже h ).

Рис. 1. Разрезы SiSjSk с постоянным содержанием компонента А: a) – z1=0,75 (не превышает содержание A в эвтектиках);

b) – z1=0,4 (задан точкой eAC, в эвтектиках eAВ и eAD z1 больше) Второй разрез при z1=0,4 (рис 1, b) располагается за бинарными эвтектиками eAD(z1=0,518), eAB(z1=0,45), не доходя до тройных эвтектик, и проходит через eAC(0,4). На нем «Конструктор диаграмм» [7] фиксирует все четыре ГП qI, но реально qC отсутствует (есть только ее касание в точке eAC). Контур qA (1-2-9-13-18)=(eAB-EABC)(eAB-EABD)(eAD-EABD)(eAD-EACD) (eAC) задают 4 новые точки, а eAC(18) является предельным положением линии АеАС. Две идентичные пары (eAB-EABC), (eAB-EABD) и (eAD-EABD), (eAD-EACD) возникли за счет пересечения линий eABEABI и eADEAID на гранях тетраэдра. Контуры qB и qD состоят из 3-х точек, (eAB-EABC) (eAB-EABD)(B-eAB) и (eAD-EABD)(eAD-EACD)(D-eAD), но они отличаются от контура qА на первом разрезе: (A-eAD)(A-eAB)(A-eAC).

К трем ГП qrAI первого разреза добавились следы qrBA и qrDA, причем конфигурация первых трех qrAI изменилась: qrAB и qrAD имеют пять точек (eAI-EABK)(eAI-EABK)(AE-EABK)(A - ) (AE-EABK), а точка AC-eAC контура qrAC первого разреза стала точкой eAC: (eAC)(AЕ-EACD)(A - ) (AЕ-EABC). Две новые ГП имеют по три точки: qrBA (eAB-EABD)(eAB-EABC)(BA-eAB) и qrDA (eAD-EACD) (eAD-EABD)(DA-eAD). ГП qrCA разрез только касается в точке eAC. Конфигурации шести ГП с двумерной образующей и четырех симплексов солидуса остались неизменными. Их изменение должно произойти при перемещении разреза за тройную эвтектику.

Рис. 2. Политермический разрез, параллельный ребру AB, по координатам SiSjSk: S1(0,77;

0;

0,23), S2(0,77;

0;

0), S3(0;

0,77;

0): a) проекция на тетраэдр ABCD;

b) проекция на ABCT Возрастает также число областей L, L+I, L+I+J: L (qA, qB, qC, qD), L+A (qA, qrAB, qrAC, qrAD), L+B (qB, qrBA), L+C (qC, qrCA), L+D (qD, qrDA), L+A+B (qrAB, qrBA, qrABD, qrABC), L+A+C (qrAC, qrCA, qrACD, qrACB), L+A+D (qrAD, qrDA, qrADB, qrADC), L+A+B+C (qrACB, qrABC, hABC), L+A+B+D (qrABD, qrADB, hABD), L+A+C+D (qrACD, qrADC, hACD), A+B+C+D (h ). Фазовая область L+C, как и ГП qC и qrCA, проявляется виртуально (касанием). Трехфазные области L+A+I приобрели в свое огранение qrIA. Самую сложную конфигурацию из двухфазных областей имеет L+A {qA (18-9-2-13-1), qrAB (1-2-5-16-7), qrAC (18-17-16-5), qrAD (13-9-17-16-7)}. Так как разрез вышел за эвтектики eAD, eAB, то qA с контуром AeABeACeADEABCEABDEACD имеет общие точки 1(eAB-EABC), 2 (eAB-EABD) с qr1AB qr1AD (ABeABAABCEABCAABDEABDA и 9 (eAD-EABD), 13 (eAD-EACD) - с ADeADAABDEABDAACDEACDA.

Четырехграневые разрезы, параллельные скрещивающимся ребрам тетраэдра. В [5] отсутствует подробный анализ таких разрезов даже при помощи их одномерных сечений.

Из-за несовершенства программы [7] нами рассмотрены только «доэвтектические» разрезы (рис. 2, 3), пересекающие по две ГП ликвидуса, соответствующие вершинам ребра. Разрез «AB» (рис. 2), пересекает qA (29-2-1-26)=(A-eAD)(eAB-EABD)(eAB-EABC)(A-eAC), qB (12-1-2-24)=(B eBC)(eAB-EABC)(eAB-EABD)(B-eBD), три qrAI и три qrBI, связанные с соответствующими вершинами тетраэдра: qrAB (1-4-13-5-2)={(eAB-EABC)(AE-EABC)(A - )(AE-EABD)(eAB-EABD)}, qrAC (10-16-13 4)={(AC-eAC)(AE-EACD)(A - )(AE-EABC)}, qrAD (16-13-5-20)={(AE-EACD)(A - )(AE-EABD)(AD-eAD)}, qrBA (2-1-3-7-6)={(eAB-EABD)(eAB-EABC)(BE-EABC)(B - )(BE-EABD)}, qrBC (8-3-7-17)={(BC-eBC)(BE EABC)(B - )(BE-EBCD)}, qrBD (18-17-7-6)={(BD-eBD)(BE-EBCD)(B - )(BE-EABD)}.

Разрез «AB» пересекает пять пар qrABI, qrACI, qrADI, qrBCI, qrBDI: qrABC (4-13-7-3)={(AE-EABC) (A - )(B - )(BE-EABC)}, qrABD (5-13-7-6)={(AE-EABD)(A - )(B - )(BE-EABD)}, qrACB (11-27-13 4)={(AE-CE)(A -C )(A - )(AE-EABC)}, qrACD (14-27-13-16)={(AE-CE)(A -C )(A - )(AE-EACD)}, qrADB (21-30-13-5)={(AE-DE)(A -D )(A - )(AE-EABD)}, qrADC (22-30-13-16)={(AE-DE)(A -D )(A - )(AE EACD)}, qrBCA (9-25-7-3)={(BE-CE)(B -C )(B - )(BE-EABC)}, qrBCD (15-25-7-17)={(BE-CE)(B -C )(B )(BE-EBCD)}, qrBDA {(19-28-7-6)=(BE-DE)(B -D )(B - )(BE-EABD)}, qrBDC (23-28-7-17)={(BE-DE)(B D )(B - )(BE-EBCD)}.

Также пересекаются все пять солидусов: h (27-25-30-28)={(A -C )(B -C )(A -D )(B D )}, hABD (13-7-28-30)={(A - )(B - )(B -D )(A -D )}, hABC (27-25-7-13)={(A -C )(B -C )(B - ) (A - )}, hACD (27-13-30)={(A -C )(A - )(A -D )}, hBCD (7-25-28)={(B - )(B -C )(B -D )}.

Разрез «AB» пересекает 13 фазовых областей: L (qA, qB), L+A (qA, qrAB, qrAC, qrAD), L+B (qB, qrBA, qrBD, qrBC ), L+A+B (qrAB, qrBA, qrABD, qrABC), L+A+C (qrAC, qrACD, qrACB ), L+A+D (qrAD, qrADB, qrADC), L+B+C (qrBC, qrBCA, qrBCD), L+B+D (qrBD, qrBDA, qrBDC), L+A+B+C (qrACB, qrABC, qrBCA, hABC), L+A+B+D (qrABD, qrADB, qrBDA, hABD), L+A+C+D (qrACD, qrADC, hACD), L+B+C+D (qrBCD, qrBDC, hBCD ), A+B+C+D (h ).

Разрез «AD» (рис. 3), аналогичный «AB» (рис. 2), пересекает qA (16-14-13-15)=(AB-eAB) (eAD-EABD)(eAD-EACD)(AC-eAC), qD (26-13-30-14)=(DC-eCD)(eAD-EACD)(DB-eBD)(eAD-EABD), шесть qrIJ {qrAB (1-8-12-11)=(AE-EABC)(A - )(AB-eAB)(AE-EABD), qrAC (7-8-4-1)=(AE-EACD)(A - )(AC-eAC)(AE EABC), qrAD (13-14-7-8-11)=(eAD-EACD)(eAD-EABD)(AE-EACD)(A - )(AE-EABD), qrDA (13-14-17-19 18)=(eAD-EACD)(eAD-EABD)(DE-EACD)(D - )(DE-EABD), qrDB (28-20-18-19)=(DB-eBD)(DE-EBCD)(DE-EABD) (D - ), qrDC (21-17-20-19)=(DC-eCD)(DE-EACD)(DE-EBCD)(D - )}, десять qrIJK {(qrABD (5-10-11 8)=(AE-BE)(A -B )(AE-EABD)(A - ), qrADB (11-8-18-19)=(AE-EABD)(A - )(DE-EABD)(D - ), qrBDA (22 29-18-19)=(BE-DE)(B -D )(DE-EABD)(D - ), qrACD (6-9-7-8)=(AE-CE)(A -C )(AE-EACD)(A - ), qrADC (7-8-17-19)=(AE-EACD)(A - )(DE-EACD)(D - ), qrCDA (23-27-17-19)=(CE-DE)(C -D )(DE-EBCD)(D - ), qrABC (3-10-1-8)=(AE-BE)(A -B )(AE-EABC)(A - ), qrACB (2-9-1-8)=(AE-CE)(A -C )(AE-EABC)(A - ), qrBDC (24-29-20-19)=(BE-DE)(B -D )(DE-EBCD)(D - ), qrCDB (25-27-20-19)=(CE-DE)(C -D )(DE-EBCD) (D - )}, пять солидусов {h (9-10-29-27)=(A -C )(A -B )(B -D )(C -D ), hABD (8-10-29-19)=(A - ) (A -B )(B -D )(D - ), hABC (9-10-8)=(A -C )(A -B )(A - ), hACD (9-8-19-27)=(A -C )(A - )(D - ) (C -D ), hBCD (19-29-27)=(D - )(B -D )(C -D )} на границах 13 областей {L (qA, qD), L+A (qA, qrAB, qrAC, qrAD), L+D (qD, qrDA, qrDB, qrDC), L+A+B (qrAB, qrABD, qrABC), L+A+C (qrAC, qrACD, qrACB), L+A+D (qrAD, qrDA, qrADB, qrADC), L+B+D (qrDB, qrBDA, qrBDC), L+C+D (qrDC, qrCDA, qrCDB), L+A+B+C (qrACB, qrABC, hABC), L+A+B+D (qrABD, qrADB, qrBDA, hABD), L+A+C+D (qrACD, qrADC, qrCDA, hACD), L+B+C+D (qrBDC, qrCDB, hBCD), A+B+C+D (h )}.

Рис. 3. Политермический разрез, параллельный ребру AD, по координатам SiSjSk: S1(0,77;

0,23;

0), S2(0,77;

0;

0,23), S3(0;

0;

0,23): а) проекция на тетраэдр ABCD;

б) проекция на ABDT Выполненное исследование позволит перейти к анализу аналогичной диаграммы с твердофазной растворимостью у одного, двух и трех компонентов (подобно [3]), другим топологическим типам данной диаграммы [5-6]) и, наконец, обратиться к диаграммам большей размерности [2].

Литература 1. Луцык В. И. Конструирование многокомпонентных систем. II. T-x-y-z диаграммы с 71-й гиперповерхностью / В. И. Луцык // Улан-Удэ: БГУ. 2000. 28 c.

2. Луцык В. И. Визуализация ликвидуса пятерной эвтектической диаграммы плавкости на проекциях пентатопа / В.И. Луцык, А. Э. Зеленая //Журн. неорг. химии. 2004. Т. 49, № 2. С. 316-323.

3. Петров Д. А. Двойные и тройные системы. М.: Металлургия, 1986. 256 с.

4. Петров Д. А. Четверные системы. Новый подход к построению и анализу. М.: Металлургия, 1991. 284 с.

5. Петров Д. А. Три разновидности четверных диаграмм состояния с пятифазным равновесием перитектического ряда. Критерий истинности построения / Д. А. Петров //ДАН СССР. 1992. Т. 325, № 4. С. 772-778.

6. Connell R. G. Jr. A Tutorial on flow diagrams: a tool for developing the structure of multicomponent phase diagrams / R. G. Connell //J. Phase Equilibria. 1994. Vol. 15, No 1. pp. 6-19.

7. Lutsyk V. I. Multicomponent systems simulation by the software “Diagrams Designer” / V. I. Lutsyk, A. E.

Zelenaya, A. M. Zyryanov //J. Materials, Methods & Technologies. International Scientific Publications. 2008.

Vol. 2, Part 1. рр. 176-184.

УДК 541. К ВОПРОСУ О СТАТУСЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ ХИМИЧЕСКИХ НАУК Г.К. Шурдумов ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный университет», г. Нальчик В работе дается критический анализ проблемы статуса физико-химического анализа (ФХА) в системе химических наук в историческом плане и делается вывод, что он представляет собой особый самостоятельный раздел учения о химических процессах (третьей концептуальной системы химии) – физической химии.

По характеристике, данной акад. Н. М. Жаворонковым [1] «основные положения ФХА обладают большой общностью…Это один из наиболее общих методов исследования и понимания химических превращений, что обуславливает его бесчисленные приложения».

Однако, несмотря на большие достижения ФХА в решении теоретических и прикладных проблем химии и современного промышленного производства до сих пор остаются нерешенными целый ряд вопросов, выходящих на сам физико-химический анализ, правильное решение которых имеет принципиальное значение для существования и развития ФХА как науки. В частности, на наш взгляд, настало время критического анализа и оценки статуса физико-химического анализа в системе химических наук.

В рамках обсуждения и решения этой проблемы, прежде всего, дадим варианты статуса и предмета ФХА по Н.С. Курнакову: «Отдел общей химии, называемый физико-химическим анализом, занимается изучением природы равновесных систем на основании исследований отношений между составом Х и свойствами. Получаемая таким путем диаграмма «состав свойства» заключает точные данные для определения взаимодействий между веществами, принятыми за слагающие или компоненты системы»;

«физико-химический анализ» …имеет целью определение химической природы одно – или поликомпонентных систем на основании изучения соотношений между составом и физико-химическими свойствами»;

«отдел общей химии – физико-химический анализ…имеет целью определение соотношений между составом Х и свойствами равновесных систем, результатом чего является графическое построение диаграммы состав-свойство (Х, )». [2]. Как следует из приведенных статуса и предмета ФХА, ключевым в них является утверждение Н.С. Курнакова о том, что ФХА – неотъемлемый отдел общей химии как учебный предмет и как наука. Так ли это?

Очевидно, для ответа на данный вопрос и, следовательно, на вопрос о статусе ФХА в современной системе химических наук, необходимо решить проблему статуса самой общей химии как учебного предмета и как наука. В связи с этим возникает вопрос: откуда же взялся термин «Общая химия», каков его генезис? Согласно авторам [3] понятие «Общая химия»

возникло в результате преобразующей деятельности Д.И. Менделеева в области химического образования, суть которой сводилась к тому, что поскольку как учебный предмет в программах школ России той эпохи химия не фигурировала, первые сведения о ней учащаяся молодежь получала на лекциях профессоров университетов, что в свою очередь определяло задачи и принципы построения курса химии в высшей школе. Учитывая это обстоятельство, Менделеев назвал первоначальный курс химии для студентов университета «Общей химией или Химической энциклопедией». Как показывает анализ содержания этих лекций [4], общая химия в менделеевском понимании представляла собой философию (теорию) химической науки той эпохи. Отсюда и естественность появления и функционирования учебного предмета «Общая химия» и название Д.И. Менделеевым своей кафедры «Общая и неорганическая химия». Все соответствовало уровню развития науки и учебного процесса того времени, и потому правильно. Правильно также и то, что Курнаков считал ФХА отделом общей химии. Ведь термин «физико-химический анализ» введен им в обиход химии в 1914 г.

[2]. Но в 21в., когда «вне физической химии остаются по сути дела только элементный анализ и органолептические методы» [3] говорить об общей химии в прежнем (менделеевском) понимании, т.е. как об учебном предмете неверно. Как показывает скрупулезный анализ проблемы [5] тенденции развития химии таковы, что в настоящее время в ее структуре нет предмета «Общая химия». Это нашло отражение в учебных планах вузов, например, нехимических специальностей, т.е. у них уже речь идет не о курсах общей химии, а об общем курсе химии. То же можно сказать об учебных планах химической специальности: в них фигурирует только курс «Неорганическая химия» вместо курса «Общая и неорганическая химия». Это уже поняли физики и, например, один из лучших учебников физики – 5- томный курс Д.С. Сивухина, так и называется «Общий курс физики. В 5-ти томах. М.: Наука, 1990.

2000 с.». По аналогии с этим известный курс молекулярной физики А.К. Кикоин, Н.К.

Кикоин наз. «Общий курс физики. Молекулярная физика. М.: Наука, 1976. 480 с.».

По Менделееву «искание истины - это и есть наука» [6]. Какие же специфические истины ищет химия, что составляет предмет химии как наука? Сошлемся снова на Менделеева, который в самом начале 20-го столетия писал: «химия, как и всякая наука, есть в одно время и средство, и цель» [6], т.е. и практика и теория. Иначе говоря, первая и единственно непреходящая и главная задача химии - это получение веществ с заданными свойствами. Но чтобы решить эту задачу, надо уметь управлять их свойствами, знать от чего они зависят. Отсюда следует, что для достижения своей главной цели химия должна одновременно решать теоретическую задачу генезиса свойств веществ. Таким образом, инвариантное ядро химии – основная ее проблема или же выражаясь словами Д.И.

Менделеева «единое, неизменное и общее в изменяемом и частном» [7] двуедино и сводится к решению двух глобальных задач этой науки: «получение веществ с заданными свойствами и выявления способов управления свойствами веществ, из чего следует, что химия единая наука, а ее история - единый процесс [7]. Такое понимание основной проблемы химии и ее истории полностью вписывается в разработанную Энгельсом классификацию наук [8], т.е.

единой науке-химии, занимающаяся изучением химической формы движение материи в ней отводится, как и должно быть, только одно место.

В этой связи возникает вопрос: где же место неорганической, органической и физической химии в классификации Ф. Энгельса? В [7] отмечается, что существующая классификация химии складывалась веками…и стихийно и служила и служит целям преподавания, хотя с определенным напряжением. Так ли это? Очевидно, не совсем так, ибо прежде, чем заняться преподаванием должны быть объекты изучения, т.е. науки, а они возникали и могли возникнуть только в соответствии с основными законами теории познания, существовавшим способам решения основной проблемы химии и с их сменой. Не мог же Бойль начинать создание научной химии с синтеза индиго или брадикинина. Разделы единой химической науки возникали и развивались в полном соответствии с логикой и законами развития науки и укладываются в их классификацию Ф. Энгельсом, ибо, на наш взгляд, химическая форма движения материи может проявляться на разных уровнях в различных количествах и качествах в зависимости от природы вещественной основы процесса и условий его протекания. Так, например, возникновение жизни на Земле стало возможным, когда создались условия перехода от синтеза «жестких» минеральных веществ к синтезу «мягких» органических веществ. Другими словами, несмотря на однородность сил, обуславливающих химическую форму движения материи, она может проявиться в неорганической и органической химии различно в зависимости от уровня организации молекул, т.е. деление химии на неорганическую и органическую имеет свои философские и научные основы. Сказанное распространяется и на физическую химию, имеющую своим предметом изучение взаимосвязи физических и химических явлений, промежуточные, переходные от молекуляно-физических к химическим. Изложенное в полном согласии с авторами [9] дает возможность передать взаимосвязь между различными областями химии следующим образом:

т.е. наука «Химия» вместо «Общей химии» вопреки мнениям некоторых авторов, считающих прародительницей разделов химии «Общую химию» [10] и три основных ее раздела – неорганическая химия, органическая химия, физическая химия. Аналитическая химия идет как метод качественного и количественного анализа веществ, ее теоретические основы – неорганическая, органическая и физическая химии.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 11 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.