Взаємодія хлориду неодіма (III) з метагерманатом
калію в етанолі
В. В. Девяткин
Германати
неодіма типу Nd2 GeO5 і Nd 2Ge 2 O 7 отримують за звичайною керамічної
технології або гідротермальних способом [1]. В останні роки отримав розвиток
синтез зазначених з'єднань в м'яких умовах, з використанням як
розчинників водних та органічних середовищ. Синтез здійснюється препаративних
методами [2,3], що не дозволяють якнайповніше вивчити умови отримання
германатов певного складу.
З
метою вивчення умов синтезу германатов неодіма в неводних розчинниках
досліджено взаємодію між компонентами системи NdCl3 - K2GeO3 - C2H5OH
методом залишкових концентрацій при 250С. У якості вихідних речовин
використані хлорид неодіма "х.ч." і синтезований з GeO2 "ч.д.а." і KOH по
методикою [4] метагерманат калію. При складанні сумішей було взято розчин
NdCl3 в етанолі з концентрацією 3,9120. 10-2 моль/л і розчин K2 GeО3 в
етанолі з концентрацією 6,6152. 10-2 моль/л. У реакційні посудини вводився
розрахований об'єм розчину K2 GeO3 і до нього додавався зростаючий обсяг
розчину NdCl3 так, що ставлення n (NdCl3)/n (K2GeО3) (n) змінювався від 0,09
до 2,45. Розчини розбавлялися до 50 мл і перемішувалися протягом 14 діб до
встановлення рівноваги. Рідкі та тверді фази відділялися і аналізувалися на
вміст іонів неодіма (III) титруванням Трилон Б з ксіленоловим помаранчевим
у присутності уротропінового буфера [5]. Зміст іонів германію (IV)
визначалося гравіметричним осадженням германомолібдата 8-оксіхіноліна [6,7].
Показники активності іонів водню p (aH +) реєструвалися на pH-метрі
pH-150. Електропровідність (k) рівноважних насичених розчинів вимірювалася з
допомогою реохордного мосту P-38.
Результати
та їх обговорення. Раніше проведені дослідження [8] показали можливість
використання неводних середовищ для отримання розчинів хлориду неодіма (III)
певної концентрації, що залежить від фізико-хімічних характеристик
розчинника і розчиняється речовини. Проведений нами аналіз розчинності K2
GeО3 в C2H5OH при 250 З показав значення 22,84 мас. %, Відповідно
розчинність NdCl3 в С2Н5ОН склала 0,74 мас. %. Безводний хлорид неодіма,
як і будь-який сильний електроліт, в даному випадку має невелику розчинність,
яка збільшується в залежності від вмісту в розчині води. Мала
енергія активації і невелика сила кислоти-катіона Nd3 + порівняно з К +
зумовлюють меншу розчинність NdCl3 в C2H5OH, на відміну від K2 GeO3.
Використання
протолітіческіх розчинників (C2H5OH, ЕТГ, гліцерин) сприяє більш
сильною сольватації аніонів GeO32-і Cl-, збільшення енергії зв'язку з молекулами
розчинника, на відміну від апротонних (ДМФА). Тому у воді або спиртах
реакції утворення германатов протікають в тисячі разів повільніше, ніж у ДМФА
[9], хоча розчинність вихідних компонентів в першому випадку більше [10].
Проведені
дослідження взаємодій в системі NdCl3 - K2GeO3 - C2H5OH представлені в
табл.1 і на рис.1. У міру збільшення відносини компонентів (n) у вихідних
розчинах від 0,09 до 2,45 залишкові концентрації германат-іонів зменшуються від
3,55. 10-4 до 0,12. 10-4 моль/л. В інтервалі n <1,61 іони неодіма (III) в
рівноважної рідкій фазі відсутні, так як повністю реагують з
германат-іонами (точки 1-10). Кількості вступили у взаємодію
компонентів вказують, що у лужному середовищі (p (aH +) = 14,30 - 13,99) в
інтервалі 0,26
