ABSTRACT
The thermal stability of sodium acetate has been investigated using trihydrate thermal, thermogravimetric, and X-ray crystal-analysis methods. There was adduced an experimental evidence proving that the sodium acetate under heating undergoes methane decomposition.
Ключевые слова: термическая устойчивость; тригидрат ацетата натрия; термический, термогравиметрический, рентгенографический и кристаллооптическим методы анализа.
Keywords: thermal stability; sodium acetate trihydrate; thermal, thermogravimetric, X-ray and crystal-analysis methods.
Термическая устойчивость тригидрата ацетата натрия изучалась многими авторами [1—7]. Изучение более определённых данных по термическому разложению ацетата натрия и знаний о свойствах продуктов реакций привели нас к детальному исследованию тригидрата ацетата натрия. Проведя опыты, авторы пришли к выводу, что при нагревании ацетата натрия образуется сода, сажа, вода и метан.
Исходное соединение исследовали термографическим, термограветрическим, ренгенофазовым, кристаллооптическим и физико-химическим методами анализа, методика которых описана в работе [2] . Под микроскопом трёхводный ацетат натрия представлен бесцветными прозрачными обломками зёрен неопределённых форм, цвета интерференции высокие зональные. Кристаллы оптически двуосные положительные, угол 2υ=80º. Коэффициенты светопреломления: Nρ=1.417, Nm = 1.455, Nq = 1,481. Межплоскостные расстояния приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Межплоскостные расстояния тригидрата ацетата натрия
На термограмме тригидрата ацетата натрия присутствуют несколько эндотермических и экзотермических эффектов (рисунок 1). Для того, чтобы выяснить природу этих эффектов, были проведены прокалки исходного препарата при различных температурах и выдержках. В пробах прокалённых при температуре 50º в течении одного часа обнаружены две фазы. Одна из них по своим кристалло-оптическим константам полностью соответствует тригидрату ацетата натрия. Вторая представлена агрегатами из дисперсных зёрен с интенсивной матовой поверхностью. Цвета интерференции до жёлтых. Увеличение выдержки до пяти часов приводит к полному исчезновению в пробах тригидрата ацетата натрия. Содержание второй фазы достигает 100 %. Она представлена игольчатыми кристаллами и удлинёнными пластинками, собранными в волокнистые сноповидные агрегаты. Цвета интерференции серые. Погасание в одних случаях с отрицательным удлинением, в других случаях — косое под углом 40º. Это обстоятельство позволяет отнести кристаллы к моноклинной сингонии. Полученная коноскопическая фигура соответствует двухосной положительной индикатриссе, угол 2υ мал.
Потеря веса проб выдержанных при 50º в течении пяти часов, составляет 40—45 %, что соответствует трём молям воды в тригидрате ацетата натрия. таким образом эндоэффект при 45º на термограмме соответствует полному обезвоживанию исходного продукта (инконгруэнтное плавление). Следующий очень глубокий эндоэффект при 120º связан с кипением выделившийся воды. Сказанное подтверждается тем, что на термограмме исходного продукта, выдержанного при 50º пять часов, эндоэффект при120º отсутствует.
При дифрактограммах исследованных проб отмечено присутствие интенсивных отражений, не принадлежащих трёхводному ацетату натрия (таблица 2). В частности, в пробах с одночасовой выдержкой появляется линия 9,94, а в пробах с пятичасовой выдержкой — линия 9,83. Уменьшение межплоскостного расстояния, по-видимому, связано с увеличением плотности элементарной ячейки безводного ацетата. Удельный вес безводного ацетата натрия, измеренный пикнометрическим методом, оказался равным 1,587 г/см3.
Пробы выдержанные при 120º и 300º в течении трёх часов, состоят из безводного ацетата натрия. Кристаллы имеют призматическую форму. Ширина их достигает 5 микрон, длина 150 микрон. Часты полисинтетические двойники и сноповидные агрегаты. Попадаются также зёрна с неопределёнными отражениями. Коэффициенты светопреломления: Nq=1,486. Nρ=1.410.
При температуре 325º С безводный ацетат натрия плавится — на термограмме появляется эндотермический эффект. Расплавленная и тут же охлаждённая проба имеет белый цвет. Под микроскопом в ней обнаружены пластинчатые кристаллы в виде параллелограммов, с трещинками спайности в двух направлениях. Размеры кристаллов достигают одного миллиметра. По своим оптическим константам они полностью соответствуют безводному ацетату натрия. На воздухе он быстро переходит в водную форму- каждый кристалл окружён каёмкой тригидрата.
T аблица 2.
Межплоскостные расстояния тригидрата ацетата натрия, прокалённого при различных температурах и различных выдержках