Способ получения соединения ksc2f 7

Способ получения соединения ksc2f 7

Реферат

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.