ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ГИДРООКИСИ СКАНДИЯ В РАСТВОРАХ ЕДКОГО НАТРА

Нисельсон Лев Александрович

Основатель ООО "ЛАНХИТ", профессор, доктор технических наук

Б. П. ИВАНОВ-ЭМИН, Л. А. НИСЕЛЬСОН, А. Т. ИВОЛГИНА

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ГИДРООКИСИ СКАНДИЯ В РАСТВОРАХ ЕДКОГО НАТРА

     Штерба-Бом впервые обнаружил амфотерные свойства гидроокиси скандия [1.] Позднее Штерба-Бом и Мелишар [2] выделили кристаллический гидрат, пентагидроксоаквоскандиата калия К₂[Sc(OH)₅⋅H₂O]⋅3Н₂O. Существование комплексного скандиат-иона было подтверждено Виккери [3] в растворе методами полярографии и ионного обмена, а в твердой фазе – синтезом гидроксоскандната натрия и изучением его превращений при нагревании [4, 5]. Растворимость гидроокиси скандия в воде была определена Моллером и Крамерсом [6], она составляет 5-10^-7 мол/л. В работе [3] Виккери приводит зависимость растворимости гидроокиси скандия от величины рН в щелочной области. При рH 12 растворимость, по его данным, составляет 60 мг Sc в 1 мл, а при рН 14 растворимость возрастает до 100 мг/мл. Эти цифры следует считать явно завышенными. По условиям эксперимента Виккери вполне возможно образование коллоидного раствора, а кроме того, равновесие между раствором и твердой фазой, безусловно, не достигалось. Следует отметить, что растворимостью гидроокиси скандия в щелочи при технологическом извлечении, этого элемента часто пренебрегают, а это может приводить к большим потерям скандия. Целью настоящей работы являлось изучение растворимости гидроокиси скандия в растворе едкого натра в широком диапазоне концентрации последнего.

     Как и в случае изучения растворимости гидроокиси индия в растворах щелочи (7), уже первые опыты показали, что равновесие между раствором твердой фазой при 25° не достигается в течение длительного времени. Поэтому для быстрого растворения гидроокиси скандия в растворе щелочи производилось нагревание смеси в никелевом тигле в автоклаве при 160—180° в продолжение 24 час. Затем раствор с осадком переносился в стеклянную колбу и выдерживался в термостате при 25° до достижения равновесия, на что требовалось от 20 до 40 дней. Отделение твердой фазы от раствора и взятие пробы для анализа производилось так же, как описано в работе [7]. Скандий определялся весовым методом в виде окиси. После подкисления раствора соляной кислотой (избегая избытка последней) и осаждения гидроокиси скандия аммиаком по индикатору фенолфталеин избыток аммиака удалялся кипячением раствора. Контрольные определения скандия осаждением едким натром показали те же результаты. Концентрация щелочи определялась объемным методом – титрованием кислотой по индикатору фенолрот. Гидроокись скандия применялась в виде кристаллической формы, полученной по методу Фрике и Зайтца [8]. Применение аморфной гидроокиси, приготовленной по методу Н. А. Тананаева [9], показало те же результаты, что указывает на быстрый переход аморфной гидроокиси в кристаллическую в процессе нагревания гидроокиси скандия с раствором щелочи в автоклаве.

     В ряде опытов вместо гидроокиси применялся кристаллический гидрат тексагидроксоскандиата натрия Na₃ [Sc(OH)₆]⋅2H₂О. Результаты определения растворимости гидроокиси скандия в этом случае вполне совпадают с величинами растворимости, полученными с гидроокисью скандия. Специальными опытами было изучено влияние соды на растворимость гидроокиси скандия в щелочи. При концентрации едкого натра выше 10 мол/л даже значительные количества соды (до 5%) практически не оказывают влияния на растворимость гидроокиси скандия. В таблице и на рисунке представлены полученные данные по растворимости Sc(ОH)₃ в растворах NaOH. Кривая растворимости имеет резкий максимум при концентрации щелочи, равной 11,7 мол/л. Растворимость гидроокиси скандия в максимуме составляет около 5,0 г/л. Следует отметить, что плотность растворов гидроокиси скандия в растворах едкого натра практически не отличается от плотности растворов едкого натра той же концентрации щелочи. Наличие максимума на кривой растворимости указывает на образование гидроксоскандиата натрия. Твердая фаза до максимума представляет собой кристаллическую гидроокись скандия, после максимума твердой фазой является гидрат гексагидроксоскандиата натрия. Это подтверждается как оптическим изучением твердой фазы, так и ее химическим анализом.

ВЫВОДЫ 

1. Изучена растворимость гидроокиси скандия в растворах едкого натра при концентрации последнего от 1,0 до 19 мол/л.
2. Максимальная растворимость Sc(ОН)з составляет 5,0 г/л при концентрации щелочи 11,7 мол/л.
3. Твердой фазой до максимума растворимости является гидроокись скандия, при более высоких, концентрациях щелочи твердой фазой является гидрат гексагидроксоскандиата натрия.

Поступила в редакцию 30 декабря 1959 г.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1. J.S. Störba-Böhm. Z. Elektrochem., 10, 289 (1914).
2. 2. J. Storba-Böhm,M. Melichar. Coll. Trav. Chim. Tschecosl., 3, 131 (1935).
3. 3. R. C.Vickery.J. Chem. Soc. (London), 251 (1955).
4. 4. Б. Н. Иванов-Эмин, Э. А. Остроумов. Ж. неорган. химии, 4, 71(1959).
5. 5. Б. Н. Иванов-Эмин, Л.А. Нисельсон. Ж. неорган. химии, 4, 1386(1950).
6. 6. Т Moeller, H. Kramers. Chem. Rev., 37, 116 (1945).
7. 7. Б. Н. Иванов-Эмин, л.А. Насельсой, Ю.Грекса. Ж. неорган. химии, 5. 1996 (1960).
8. 8. K. Fricke, A. Seitz. Z. anorg. Chem., 255, 13 (1947).
9. 9. Н. А. Тананаев. Заводск. лаборатория, 11, 1948 (1935).

Смотрите так же

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ТАНТАЛА И НИОБИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ИХ ПЕЬГАХЛОРИДОВ ВОДОРОДОМ*(ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТаСl5)

РАЗДЕЛЕНИЕ И ОЧИСТКА ГАЛОГЕНИДОВ ЦИРКОНИЯ И ГАФНИЯ, НИОБИЯ И ТАНТАЛА МЕТОДАМИ, ОСНОВАННЫМИ НА РАЗЛИЧИИ В ЛЕТУЧЕСТЯХ

Проблемы и перспективы получения металлов высокой чистоты