RU2295495C1

RU2295495C1 - COMPOUND KSc2F7 PREPARATION METHOD

Info

Publication number: RU2295495C1
Application number: RU2005133506/15A
Authority: RU
Inventors: Юли Васильевна Соколова (RU); Юлия Васильевна Соколова; Роман Николаевич Черепанин (RU); Роман Николаевич Черепанин
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-03-20

Abstract

FIELD: inorganic synthesis.

SUBSTANCE: invention relates to rare-earth metal chemistry, in particular to scandium chemistry. Preparation of KSc₂F₇ comprises interaction of 0.6 M scandium salt solution with solid potassium hydrodifluoride at F/Sc molar ratio between 5 and 9. Resulting precipitate is washed with water, ethyl alcohol, dried and calcined at 300°C until constant weight is achieved.

EFFECT: simplified synthesis due to excluded co-melting operation.

1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к неорганической химии редкоземельных металлов, в частности к неорганической химии скандия.The invention relates to inorganic chemistry of rare earth metals, in particular to inorganic chemistry of scandium.

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.A known method of producing compounds KSc ₂ F _{7 by} solid phase synthesis from scandium oxide or fluoride and potassium fluoride or hydrodifluoride (Sobolev BP / 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.). The disadvantage of this method is the use of high temperature for the synthesis of this compound. There are no data on the synthesis of this compound in solution in the known literature. This method is adopted as a prototype.

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.In order to simplify, a method has been developed for the preparation of KSc ₂ F ₇ , which includes the interaction between a solution of scandium salt and solid potassium hydrodifluoride at room temperature. Moreover, for a concentration of scandium in a solution of 0.6 mol / L, the molar ratio F: Sc (n) should be from 5 to 9. It was found that in the case n = 4 a mixture of scandium fluoride and KSc ₂ F _{7 is} obtained, with n≤3 scandium fluoride. When n = 10-12, the product is a compound K ₅ Sc ₃ F ₁₄ . The proposed method eliminates the fusion operation, i.e. simplify the synthesis of the compound.

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%.Example 1. To a solution of ScCl ₃ with a concentration of 0.6 mol / L, a volume of 100 ml was added with stirring 11.7 g of solid KHF ₂ to obtain a molar ratio F: Sc = 5. The mixture was kept under stirring for 30 minutes. Got a gel that occupies the entire volume of the vessel, the phase separation in which spontaneously is achieved within a few months. The precipitate was washed with distilled water, ethyl alcohol, dried and calcined at a temperature of 300 ° C to constant weight. Loss on ignition was 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.According to x-ray phase analysis (XRD), the resulting substance is a compound KSc ₂ F ₇ having an orthorhombic crystal lattice with lattice parameters that are given in [1]. The results of elemental analysis (X-ray spectral method, which allows to determine elements from boron to uranium when they are present in the sample with a maximum error of 0.3%) are given in the table. The difference in the content of elements compared with the calculated values for this compound in experiment 1 is apparently associated with the capture of potassium and fluoride ions, as well as hydrofluoride ions, which are part of the precipitator, from the mother liquor due to the low washing efficiency of the gelatinous draft.

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.Example 2. The experiment was carried out as in example 1, but used the molar ratio F: Sc = 4. The product, according to the XRD and elemental analysis (table), is a mixture of compounds KSc ₂ F ₇ and scandium fluoride.

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.Example 3. The experiment was carried out as in example 1, but the molar ratio F: Sc was 10. A crystalline precipitate was obtained, which, according to the XRD data, was a compound of the composition K ₅ Sc ₃ F ₁₄ .

Пример 4. Эксперимент проводили, как в примере 1, но использовали мольное отношение F:Sc=9. Продуктом, по данным РФА, является соединение KSc₂F₇.Example 4. The experiment was carried out as in example 1, but used the molar ratio F: Sc = 9. The product, according to the XRD, is a compound KSc ₂ F ₇ .

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.Example 5. The experiment was carried out as in example 1, but the molar ratio F: Sc was 12. A crystalline precipitate was obtained, which, according to XRD and elemental analysis, was a compound of the composition K ₅ Sc ₃ F ₁₄ .

Результаты опытов и характеристики твердых фаз представлены в таблице.The experimental results and characteristics of the solid phases are presented in the table.

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.For a different concentration of scandium salt, the range of the molar ratio F: Sc may be different. For example, at a concentration of ScCl _{3 of} 0.3 mol / L and n = 12, the compound KSc ₂ F _{7 was} obtained. This issue has not been studied in more detail.

ТаблицаTable Условия и результаты взаимодействия 0,6М раствора ScCl₃ с твердым KHF₂ Conditions and results of the interaction of a 0.6 M ScCl ₃ solution with solid KHF ₂ № примераExample No. nn Состав твердого продуктаThe composition of the solid product Содержание, найдено/рассчитано, %Content, found / calculated,% КTO ScSc FF 1one 55 KSc₂F₇ KSc ₂ F ₇ 13,83/14,9213.83 / 14.92 32,22/34,3232.22 / 34.32 53,95/50,7653.95 / 50.76 22 4four KSc₂F₇+ScF₃ KSc ₂ F ₇ + ScF ₃ 8,718.71 31,1931.19 60,1060.10 33 1010 K₅Sc₃F₁₄ K ₅ Sc ₃ F ₁₄ -- -- -- 4four 99 KSc₂F₇ KSc ₂ F ₇ -- -- -- 55 1212 K₅Sc₃F₁₄ K ₅ Sc ₃ F ₁₄ 32,45/32,0332.45 / 32.03 21,53/22,1021.53 / 22.10 46,02/45,8746.02 / 45.87

Claims

A method of obtaining a compound KSc ₂ F ₇ from a compound of scandium and potassium hydrodifluoride, characterized in that they use the interaction of a solution of scandium salt with a concentration of 0.6 mol / l and solid potassium hydrodifluoride at a molar ratio F: Sc of 5 to 9, the precipitate is washed with water, ethanol, dried and calcined at a temperature of 300 ° C to constant weight.