Получение оксихлоридов лантанидов фотохимическим методом Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 54.057

А.М. Шакиров

Студент 4 курса Бирский филиал БашГУ

г. Бирск, РФ, E-mail: [email protected] Д.Р. Хабибуллина Студентка 3 курса Бирский филиал БашГУ,

г. Бирск, РФ E-mail: [email protected] А.Р. Махмутов

Канд. Хим. Наук, доцент Бирский филиал БашГУ,

г. Бирск, РФ E-mail: [email protected]

ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИХЛОРИДОВ ЛАНТАНИДОВ ФОТОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Аннотация

В настоящей работе приведен метод получения оксихлорида лантанидов на примере оксихлорида празеодима фотохимическим способом. Нами был синтезирован оксихлорид празеодима и изучен качественный состав и количественный анализ продукта. Так же предложен вероятный механизм образования оксихлорида празеодима PrOCl.

Ключевые слова:

Оксихлориды лантанидов, оксихлорид празеодима, синтез, фотохимический,

Ультрафиолетовое излучение.

Введение

Оксихлориды лантанидов (LnOCl; Ln - лантаниды) образуются как побочные продукты в процессе синтеза безводных хлоридов LnCb. Для этого обычно либо хлорируют соответсвующие оксиды лантанидов Ln2O3, либо обезвоживают кристаллогидраты LnCbnftO в токе какого-нибудь хлорирующего агента [1, 2]. Кроме этого известны примеры электрохимического и гидролитического синтеза LnOCl [3]. В данной работе рассмотрен фотохимический способ синтеза LnOCl на примере оксихлорида празеодима PrOCl.

Экспериментальная часть

Для синтеза оксихлорида празеодима PrOCl применялся кристаллогидрат PrCb-бШО. Реакцию проводили в смеси этанол-анилин (в соотношении 2 : 1). Применяемые реактивы имели квалификацию ХЧ. Параметры синтеза: количество исходной соли n = 0,7 ммоль, время синтеза 30 мин., объем кварцевого реактора 10 см3. Маточный раствор декантировали, осадок отфильтровывали и высушивали на фильтре до воздушно-сухого состояния.

Оксихлорид PrOCl синтезировали при облучении ультрафиолетовым светом (световой поток - 1850 лм). Источником УФ излучения служила ртутная лампа низкого давления (ДРТ-125-1) с фильтром УФС-6, т. е. фактически использовали излучение с длиной волны 365 нм (интенсивность других линий после фильтра менее 5%, что позволяет ими пренебречь). Такой фильтр выбрали на основании квантово-химических расчетов [4], согласно которым энергия света соответствует энергии возбуждения ионов празеодима Pr3+. Облучение проводили непрерывно во время осаждения и созревания осадка в течение 30 мин. Затем оксихлорид PrOCl хранили в темноте при постоянных температуре и влажности до достижения воздушно-сухого состояния (1 месяц). Качественный анализ на ион празеодима проводили согласно методике приведенной в работе [3], количественный - методом комплексонометрии. Элементный анализ

на содержание кислорода и хлора - проводили на анализаторе KARLO ERBA-106. Обсуждение результатов

Этанольно-анилиновый раствор хлорида празеодима является истиным раствором имеющий зеленый оттенок. При облучении УФ-светом данного раствора происходит постепенное помутнение раствора с последующим насыщением и выпадением бледно-зеленого осадка.

Качественный состав осадка характеризуется следующим соотношением элементов Pr : O : Cl = 73,25% : 8,31% : 18,44%, что соответствует PrOCl.

Количественный анализ по иону Pr3+ указывает на выход оксихлорида до 95 %.

Предлагается следующий вероятный механизм образования оксихлорида празеодима PrOCl (схема

1):

Схема 1

Вероятная схема фотосинтеза оксихлорида празеодима РгСЬ-6ШО + C2H5OH ^ PrCl3-3C2HsOH + mC2HsOH nH2O стадия I PrCl3-3C2HsOH + hv ^ [PrCboo]* стадия II

[PrCboo]* + H2O ^ PrOCl I + HCl стадия III

C6H5NH2 + HCl ^ [C6H5NH3]Cl стадия IV

При растворении кристаллогидрата в этаноле происходит образование спиртового сольвата трихлорида празеодима (стадия I). Полученный сольват при облучении УФ-светом переходит в возбужденное состояние (стадия II) и гидролизуется в оксихлорид празеодима (стадия III). Другой продукт гидролиза - HCl реагирует с анилином (стадия IV) и тем самым блокируется обратная реакция растворения оксихлорида празеодима. Заключение

Обнаружено фотохимическое образование оксихлорида празеодима из кристаллогидрата PrCb^^O в этанольно-анилиновом растворе при облучении УФ-светом. Выход продукта количественный. Предложен вероятный механизм фотосинтеза оксихлорида PrOCl. Список использованной литературы:

1. Лаптев Д.М. Дисс. ... докт. хим. наук. СГГМА, Новокузнецк, 1996.

2. Горюшкин В.Ф. Дисс. ... докт. хим. наук. Сиб.ГИУ, Новокузнецк, 1998.

3. Spedding F.H., Daane A.H. The rare earths. John Wiley, Inc. New York and London. 1965. 610 p.

4. Сухарев Ю.И., Авдин В.В., Лымарь А.А., Потёмкин В.А. Формирование структурных элементов оксигидратных гелей циркония и редкоземельных элементов в неравновесных условиях // Журнал физической химии, 2004. Т. 78, № 7. с. 1192-1197.

© Шакиров А.М., Хабибуллина Д.Р., Махмутов А.Р., 2018