Способ получения соединения ksc2f 7
Владельцы патента RU 2295495:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) (RU)
Изобретение относится к неорганической химии редкоземельных металлов, в частности к неорганической химии скандия. Способ получения соединения KSc2F7 включает взаимодействие раствора соли скандия с концентрацией 0,6 моль/л и твердого гидродифторида калия при мольном отношении F:Sc от 5 до 9. Полученный осадок промывают водой, этиловым спиртом, сушат и прокаливают при температуре 300°С до постоянного веса. Предлагаемый способ позволяет исключить операцию сплавления, т.е. упростить синтез соединения. 1 табл.
Изобретение относится к неорганической химии редкоземельных металлов, в частности к неорганической химии скандия.
Известен способ получения соединения KSc2F7 твердофазным синтезом из оксида или фторида скандия и фторида или гидродифторида калия (Sobolev B.P. / The Rare Earth Trifluorides. Part 1. The high Temperature Chemistry of the Rare Earth Trifluorides. Institute of Cristallography. Moscow. Russia. Institute d'Estudis Catalans. Barselona. Spain. 2000. 520 p.). Недостатком данного метода является использование высокой температуры для синтеза указанного соединения. Данные о синтезе этого соединения в растворе в известной литературе отсутствуют. Этот способ принят за прототип.
С целью упрощения разработан способ получения соединения KSc2F7, включающий взаимодействие между раствором соли скандия и твердым гидродифторидом калия при комнатной температуре. При этом для концентрации скандия в растворе 0,6 моль/л мольное отношение F:Sc (n) должно составлять от 5 до 9. Установлено, что в случае n=4 получается смесь фторида скандия и KSc2F7, при n≤3 фторид скандия. При значении n=10-12 продуктом является соединение K5Sc3F14. Предлагаемый способ позволяет исключить операцию сплавления, т.е. упростить синтез соединения.
Пример 1. К раствору ScCl3 с концентрацией 0,6 моль/л объемом 100 мл добавили при перемешивании 11,7 г твердого KHF2 для получения мольного отношения F:Sc=5. Смесь выдержали при перемешивании 30 мин. Получили гель, занимающий весь объем сосуда, разделение фаз в котором самопроизвольно достигается в течение нескольких месяцев. Осадок промыли дистиллированной водой, этиловым спиртом, просушили и прокалили при температуре 300°С до постоянного веса. Потери при прокаливании составили 1%.
По данным рентгенофазового анализа (РФА) полученное вещество представляет собой соединение KSc2F7, имеющее орторомбическую кристаллическую решетку с параметрами решетки, которые приведены в работе [1]. Результаты элементного анализа (рентгеноспектральный метод, позволяющий определять элементы от бора до урана при их присутствии в образце с максимальной ошибкой 0,3%) даны в таблице. Разность в содержании элементов по сравнению с расчетными значениями для этого соединения в опыте 1 связана, по-видимому, с захватом ионов калия и фтора, а также гидрофторид-иона, входящих в состав осадителя, из маточного раствора из-за низкой эффективности отмывки полученного студенистого осадка.
Пример 2. Эксперимент проводили, как в примере 1, но использовали мольное отношение F:Sc=4. Продуктом, по данным РФА и элементного анализа (таблица), является смесь соединений KSc2F7 и фторида скандия.
Пример 3. Эксперимент проводили, как в примере 1, но мольное отношение F:Sc равнялось 10. Получен кристаллический осадок, который, по данным РФА, представляет собой соединение состава K5Sc3F14.
Пример 4. Эксперимент проводили, как в примере 1, но использовали мольное отношение F:Sc=9. Продуктом, по данным РФА, является соединение KSc2F7.
Пример 5. Эксперимент проводили, как в примере 1, но мольное отношение F:Sc равнялось 12. Получен кристаллический осадок, который, по данным РФА и элементного анализа, представляет собой соединение состава K5Sc3F14.
Результаты опытов и характеристики твердых фаз представлены в таблице.
При другом значении концентрации соли скандия интервал мольных отношений F:Sc может быть другим. Например, при концентрации ScCl3 0,3 моль/л и n=12 получено соединение KSc2F7. Более подробно этот вопрос не изучен.
| Таблица | |||||
| Условия и результаты взаимодействия 0,6М раствора ScCl3 с твердым KHF2 | |||||
| № примера | n | Состав твердого продукта | Содержание, найдено/рассчитано, % | ||
| К | Sc | F | |||
| 1 | 5 | KSc2F7 | 13,83/14,92 | 32,22/34,32 | 53,95/50,76 |
| 2 | 4 | KSc2F7+ScF3 | 8,71 | 31,19 | 60,10 |
| 3 | 10 | K5Sc3F14 | - | - | - |
| 4 | 9 | KSc2F7 | - | - | - |
| 5 | 12 | K5Sc3F14 | 32,45/32,03 | 21,53/22,10 | 46,02/45,87 |
Способ получения соединения KSc2F7 из соединения скандия и гидродифторида калия, отличающийся тем, что используют взаимодействие раствора соли скандия с концентрацией 0,6 моль/л и твердого гидродифторида калия при мольном отношении F:Sc от 5 до 9, осадок промывают водой, этиловым спиртом, сушат и прокаливают при температуре 300°С до постоянного веса.
