A study of the kinetics of the phase transition aragonite → calcite by dilatometric thermal analysis

Abstract

The first-order phase transition in the system aragonite-calcite (CaCO₃) was studied with natural and synthetic aragonites. The studies were carried out by dilatometry on a derivatograph, under non-isothermal conditions. It was found that the polymorphic transformation of aragonites into calcite is described by the Avrami equationl=1 — exp (-kt ⁿ), with the exponentn having a value close to 1. The activation energy values found for the aragonites studied were 184– 205 kJ/mol, while the values of the pre-exponential factorz were 1014-10¹² s⁻¹ in the conversion rangel=0.10–0.66.

Résumé

On a étudié la transition de phases du premier ordre qui a lieu dans le système aragonite-calcite (CaCO₃) dans des aragonites minérales, naturelles et synthétiques. Les études ont été effectuées par dilatométrie dans un dérivatographe en conditions non-isothermes. On a trouvé que la transformation polymorphe des aragonites en calcite est décrite par l'équation d'Avramil=- exp (-kt ⁿ), l'exposantn étant proche de 1. Les valeurs des énergies d'activation trouvées pour les aragonites étudiées se sont élevées à 185 ... 207 kJ/mole, les valeurs du facteur pré-exponentielz à 10¹⁴... 10¹² s⁻¹, dans l'intervalle de conversionl= =0.10 ... 0.66.

Zusammenfassung

Der Phasenübergang erster Ordnung wurde im System Aragonit-Kalzit (CaCO₃) an natürlichen und synthetischen anorganischen Aragoniten untersucht. Die Untersuchungen wurden durch Dilatometrie in einem Derivatographen unter nicht-isothermen Bedingungen durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß die polymorphe Umwandlung der Aragonite zu Kalziten durch die Avrami-Gleichungl=1 − exp (−kt ⁿ) beschrieben wird, wobei der Exponentn einen Wert in der Nähe von 1 hat. Die für die untersuchten Aragonite gefundenen Werte der Aktivierungsenergie waren 185 ... 207 kJ/Mol, die Werte des präexponentiellen Faktorsz betrugen 10¹⁴ ... 10¹² s⁻¹ im Konversionsbereichl=0.10...0.66.

Резюме

Изучался фазовый пер еход перевого рода на системе арагонит-кал ьцит (CaCO₃). Объектом изучения яв лялись неорганическ ие арагониты: природные и искусств енные. Исследования проводились дилатом етрическим методом н а дериватографе в неиз отермическом режиме. Найдено, что по лиморфное превращен ие арагонитов в кальцит удовлетворительно описывается уравнен ием Аврамиl=1-ехр(−kt ⁿ), гд еn -имеет значение, близкое к единице. Для исследуемых арагони тов найденные значения э нергии активации составляют 184–205 кдж/мол ь, а значения предэкспоненциальн ых множителей=10¹⁴-10¹² cek⁻¹ для степени превра щенияl=0.10–0.66.