5. Сульфаты и карбонаты
5.1. Общие свойства и применение
Сульфаты являются солями серной, а карбонаты – угольной кислоты.
Основные характеристики сульфатов и карбонатов приведены в табл. 2.7.
Из табл. 2.7 видно, что сульфаты и карбонаты содержат относительно большое количество кислорода, имеют высокие плотность и температуру начала разложения (особенно сульфаты).
Таблица 2.7 – Основные характеристики сульфатов и
карбонатов [6, 38, 39]
Вещество |
Массовая доля О2, % |
ρ, кг/м3 |
Температура, 0С |
Дж/ (мольК) |
–Н0, кДж/ моль |
ΔНпл, кДж/ моль |
|
tпл |
tн.р |
||||||
Na2SO4 |
44,9 |
2698 |
885 |
1200 |
127,3 |
1384,6 |
24,3 |
K2SO4 |
36,7 |
2662 |
1069 |
2000 |
131,0 |
1433,7 |
36,7 |
CaSO4 |
47,0 |
2950 |
1420 (разл.) |
– |
99,6 |
1432,6 |
28,0 |
BaSO4 |
27,4 |
4500 |
1580 |
– |
102,0 |
1465,2 |
41,0 |
CuSO4 |
40,1 |
3600 |
1113 |
– |
98,9 |
771,0 |
– |
Na2CO3 |
45,3 |
2533 |
852 |
– |
109,2 |
1131,0 |
33,0 |
MgCO3 |
56,9 |
3037 |
500 (разл.) |
– |
75,6 |
1113,0 |
– |
K2CO3 |
34,8 |
2430 |
891 |
– |
115,7 |
1146,1 |
32,6 |
CaCO3 |
48,0 |
2711* |
– |
500 |
82,3 |
1206,6 |
– |
SrCO3 |
32,5 |
3650 |
– |
930 |
82,0 |
1222,0 |
19,7 |
BaCO3 |
24,3 |
4430 |
– |
1450 |
85,4 |
1219,0 |
– |
,Примечание: * – Кальцит.
Сульфаты претерпевают полиморфное превращение β → α при температуре, 0С: сульфат натрия – 240, сульфат калия – 583, сульфат кальция – 1193, сульфат бария – 1149, сульфат меди – 103. Энтальпия полиморфного превращения равна, кДж/моль: сульфат натрия – 7,04; сульфат калия – 8,13; сульфат меди – 5,61.
Сульфаты очень трудно отдают кислород и могут выполнять роль окислителя только в смеси с высококалорийными металлами. Во время второй мировой войны в Германии в целях экономии нитратов сульфаты использовали при производстве осветительных и сигнальных составов. Например, в осветительные составы наряду с нитратом натрия вводили большое количество гипса. Однако из-за наличия в гипсе кристаллизационной воды составы имели низкую стабильность при хранении и небольшой срок годности. Известен сигнальный состав с применением сульфата бария, горящий под водой [50].
Сульфат бария может также применяться при изготовлении термитно-зажигательных и замедлительных составов.
Сульфат меди вводят в твердые топлива для ПВРД в качестве катализатора скорости горения, а сульфат калия – в твердые ракетные топлива для устранения эффекта образования факела реактивной струи. Добавка сульфата калия в небольших количествах (0,82-1,50%) в коллоидные ракетные топлива повышает скорость их горения.
Карбонаты бария и стронция используют в пиротехнических составах цветных огней в качестве цветопламенной добавки и дополнительного окислителя.
На основе сульфатов и карбонатов разрабатываются высокометаллизированные составы для интенсификации нефтедобычи.