Phase Relations in the System PbO–PbSiO3

Abstract

Phase relations in the system PbO–PbSiO3 were determined at temperatures above 650 °C. Two new lead silicate phases, Pb5SiO7 and Pb11Si3O17 were found to be stable. The former melts incongruently at 733±1 °C to solid PbO plus liquid, and decomposes below 702±1 °C. The latter melts congruently at 728±1 °C. The compound Pb4SiO6, which has been accepted as stable, could not be confirmed.

Structure et propriétés des verres de silicates de plomb

“…-A haute température, près de la courbe de liquidus : Pb2SiO4 (cyclosilicate de plomb, à fusion congruente), Pb11Si3O17 (à fusion congruente) et Pb5SiO7 (à fusion non congruente). La phase Pb4SiO6 reportée dans les diagrammes de phase plus anciens (Smart et Gasser 1974) ne serait pas stable (Hirota et Hasegawa 1981).…”

“…Nous présenterons ici des éléments sur l'évolution de la structure des phases cristallines mixtes mentionnées dans le paragraphe précédent en fonction de la teneur en oxyde de plomb en nous basant sur les déterminations structurales reportées dans la littérature 3 (mol% PbO): l'alamosite PbSiO3 (50%) (Boucher et Peacor 1968), Pb7Si6O19 (53,8%) (Siidra et al 2014), Pb3Si2O7 (60%) (Petter et Harnik 1971), Pb2SiO4 (66,6%) (Dent Glasser et al 1981), Pb11Si3O17 (78,6%) (Hirota et Hasegawa 1981 ;Kato 1982). Trois de ces structures sont représentées en figure 3.7.…”

“…Pb5SiO7 (83,3%), stable uniquement à haute température (Hirota et Hasegawa 1981) Il est à noter que même si le liquide est toujours homogène pour T >Tliquidus (figure 3.6), les compositions riches en SiO2 (> 65 mol%) présentent une tendance à la démixtion (métastable, c'est-à-dire sub-liquidus) au cours du refroidissement du liquide (Calvert et Shaw 1970 ;Vogel 1994). Toutefois, la tendance à la séparation de phase dans ces verres binaires est supprimée lors de l'ajout de K2O (comme c'est le cas dans le verre de cristal) ce qui peut s'expliquer par la quasi-absence de tendance à la démixtion dans le binaire SiO2-K2O (Charles 1966) en raison de la faible force de champ 8 du cation K + (F  0,14 Å -2 ) par rapport au cation Pb 2+ (F  0,36 Å -1982 ; Neiman et al 1982 ;Kaur et al 2013 ;Pena et al 2020) PbO avait débuté une dizaine d'années plus tôt en 1936 par diffusion des rayons X (Bair 1936), c'est-à-dire seulement un an après les travaux bien connus de Warren et Loring sur l'étude par diffusion des rayons X de la structure des verres de silicate de sodium (Warren et Loring 1935) et 4 ans après la fameuse publication de Zachariasen sur la structure des verres d'oxydes (Zachariasen 1932).…”

Integrated Experimental and Thermodynamic Modeling Investigation of Phase Equilibria in the PbO–MgO–SiO2 System in Air

“…The PbO-SiO 2 binary system contains the primary phase fields of cristobalite, tridymite (SiO 2 ), PbSiO 3 , Pb 2 SiO 4 , Pb 11 Si 3 O 17, Pb 5 SiO 7 and PbO. [18][19][20][21][22][23][24] Following a critical analysis of the experimental and thermodynamic data available on the PbO-SiO 2 binary and further experimental measurements, Jak et al [22] described this system using an optimized thermodynamic database. Subsequent experimental studies by Shevchenko and Jak [23] have demonstrated that there is, in fact, no liquid immiscibility in the PbO-SiO 2 binary in the high-silica region of the PbO-SiO 2 binary, and the liquidus in the cristobalite/tridymite primary phase field is in agreement with that previously reported by Hirota.…”

“…Subsequent experimental studies by Shevchenko and Jak [23] have demonstrated that there is, in fact, no liquid immiscibility in the PbO-SiO 2 binary in the high-silica region of the PbO-SiO 2 binary, and the liquidus in the cristobalite/tridymite primary phase field is in agreement with that previously reported by Hirota. [24] The MgO-SiO 2 binary system contains the primary phase fields of periclase (MgO), olivine (forsterite Mg 2 SiO 4 ), pyroxene (protoenstatite MgSiO 3 ) and cristobalite (SiO 2 ), with liquid-liquid immiscibility in the high silica region. Experimental phase equilibria data for this system were reported by [25][26][27][28][29] and the system described by thermodynamic models.…”