Введение
Литературный обзор
1. Лантаноиды
1.1 Лантан
1.2 Церий
1.3 Эрбий
2. Растворители
3. Калориметрия
3.1 Энтальпии растворения
3.2 Калориметрические измерения
Экспериментальная часть
Обсуждение результатов
1. Калориметрический анализ
2. Масс-спектрометрический анализ
Заключение
Список использованной литературы
Редкоземельные элементы, о существовании которых известно еще с конца XVIII века, в современном мире представляют огромный интерес для многих сфер промышленности и техники, геологии, экологии и др. Их особые химические свойства и значимость в природной среде приводят к поиску решения проблемы их разделения: многие работы и публикации посвящены адсорбции соединений и чистых РЗЭ, определению содержания в образцах, их поведению в природных и лабораторных средах.[1-3,5,9]
Одним из наиболее распространенных объектов исследования, содержащих скандий, иттрий и лантаноиды, наряду с рудами и минералами, являются их водные растворы. [1-3,6,8-13,16,18-20]Однако, несмотря на широкое изучение соединений лантаноидов с органическими молекулами, их поведение в органических растворителях практически не рассматривалось.[7,14-17] Это бы могло оказаться полезным в решении многих задач, где нельзя использовать воду как растворитель либо реагент. В первую очередь кажется важным обратить внимание на такую базовую термохимическую характеристику, как теплота растворения соединений лантаноидов.
Таким образом, целью работы является определение энтальпий растворения соединений галогенидов лантаноидов в неводных растворителях, сравнение полученных значений между собой и с имеющимися литературными данными для водных растворов.
Объектами исследования выбраны безводные хлориды LaCl3, CeCl3, ErCl3; в качестве растворителей выбраны ДМСО и ацетонитрил.
• Определены первые интегральные энтальпии растворения хлоридов LaCl3, CeCl3, ErCl3 в диметилсульфоксиде(CH3)2S=O.
• Определена полная интегральная энтальпия растворения LaCl3в ацетонитрилеCH3C≡N.
• Проведено сравнение литературных значений энтальпий растворения для водных растворов с полученными результатами.
• Методом масс-спектрометрии в исследованных растворах подтверждено образование и определен предположительный состав сольватокомплексов с ионами лантаноидов.
1. А. Б. Никольский, А. В. Суворов. Химия: Учебник для вузов. // СПб: Химиздат, 2001.
2. Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон. Современная неорганическая химия.Перевод с английского др. хим. наук, проф. Ю. А. Устынюка. // Москва «Мир», 1979.
3. Н. С. Ахметов. Общая и неорганическая химия. // Москва «Высшая школа», 1988.
4.L. Rycerz, M. Gaune-Escard. Lantanide(III) halides: Thermodynamic properties and their correlation with crystal structure. // Journal of Alloys and Compounds 450 (2008) 167-174.
5. Takeshi Ogata, Hirokazu Narita, Mikiya Tanaka. Adsorptionmechanismof rare earth elements by adsorbents with diglycolamicacid ligands. // Hydrometallurgy 163 (2016) 156-160.
6. Ding-Bang Xiong, Man-Rong Li, Wei Liu, Hao-Hong Chen, Xin-Xin Yang, Jing-Tai Zhao. Synthesis, structure and luminescence property of two lanthanumphosphite hydrates: La2(H2O)x(HPO3)3(x = 1, 2). // Journal of Solid State Chemistry 179 (2006) 2571–2577.
7. V.S. Kumar, R.S. Sundararajan. Growth and characterization of tristhiourea lanthanum chloride crystals. // Optik 127 (2016) 2251–2254.
8. Sh. K. Amerkhanova, R. M. Shlyapov and A. S. Uali. Solution thermodynamics of rare-earth metal ions. // 2009 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1 012016.
9. York R. Smith, Dhiman Bhattacharyya, Travis Willhard, Mano Misra. Adsorption of aqueous rare earth elements using carbon black derived from recycled tires. // Chemical Engineering Journal296 (2016) 102–111.
10. Vu Van Hong l, Johan Sundstrom. The dehydration schemes of rare-earth chlorides. // ThermochimicaActa 307 (1997) 37-43.
11. Deepak Kumar Sahoo, R. Mishra, H. Singh, N. Krishnamurthy. Determination of thermodynamic stability of lanthanum chloride hydrates (LaCl3•xH2O) by dynamic transpiration method. // Journal of Alloys and Compounds 588 (2014) 578–584.
12. Victor William Saeger, F. H. Spedding. Some physical properties of rare-earth chlorides in aqueous solution. // Ames Laboratory Iowa State University. Ames, Iowa, 1960.
13.David Andrew Csejk. Some thermodynamic properties of aqueous rare-earth chloride solutions. // Iowa State University of Science and Technology Ph.D., 1961.
14.Yat-Ming So, Wa-Hung Leung. Recent Advances in the Coordination Chemistry of Cerium(IV) Complexe. // Coordination Chemistry Reviews 340 (2017) 172–197.
15. S. Rajyalakshmi, K. Ramachandra Rao, B. Brahmaji, K. Samatha, T.K.Visweswara Rao and Y.Ramakrishna. Investigations on structural and photoluminescence mechanism of cerium doped L-Histidine hydrochloride monohydrate single crystals for optical applications. // Journal of Molecular Structure 1129 (2017) 231-238.
16. Derick Forcha, Kwame J. Brown, ZerihunAssefa. Luminescence, absorption, and Stern–Volmer studies of cerium chloride and nitrate compounds in acidic and neutral aqueous, and non-aqueous solutions. // SpectrochimicaActa Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 103 (2013) 90–95.
17. Bowen Fei, PengfeiYan, Tianqi Liu, Fan Yang, Guangming Li. Synthesis and NIR luminescence of a series of salen type erbium complexe. // Journal of Luminescence 177 (2016) 380–386.
18. Herbert B. Silber and Yue Zhang. Ultrasonic Relaxation Measurements on Erbium Chloride in Water and Aqueous Methanol. // InorganicaChimicaActa 139 (1987) 107-109.
19. Art.A. Migdisov, A.E. Williams-Jones. A spectrophotometric study of erbium (III) speciation in chloride solutions at elevated temperatures. // Chemical Geology 234 (2006) 17–27.
20. Kelly Ann Quinn. Influence of solution and surface chemistry on yttrium and rare earth element sorption. // University of South Florida Ph. D., 2006.
21. Ю. Н. Кукушкин. Диметилсульфоксид – важнейший апротонный растворитель. // Соросовский образовательный журнал, №9, 1997.
22. О. Б. Рудаков, Е. А. Хорохордина, Л. В. Рудакова, Е. Н. Грошев.Ацетонитрил – уникальный растворитель для жидкостной хроматографии и экстракции. // Вестник ВГУ, Серия: Химия. Биология. Фармация, №3, 2015.
23. Физическая химия. Теоретическое и практическое руководство. Учеб. пособие для вузов. Под ред. акад. Б. П. Никольского. // Ленинград «Химия», 1987.
24. Л.Н. Зеленина. Применение калориметрии растворения для определения теплот образования. Практикум по физической химии. // Новосибирск НГУ, 2015.
25. С. М. Скуратов, В. П. Колесов, А. Ф. Воробьев. Термохимия. Часть 2. // Москва МГУ, 1966.
26. С. М. Скуратов, В. П. Колесов, А. Ф. Воробьев. Термохимия. Часть 1. // Москва МГУ, 1966.
27. К. В. Кирьянов. Калориметрические методы исследования. Учебно-методические материалы. // Нижний Новгород ННГУ, 2007.
28. В. Хеммингер, Г. Хене. Калориметрия. Теория и практика. Перевод с английского канд. хим. наук О. Б. Саламатиной. // Москва «Химия», 1989.
29. http://researchpark.spbu.ru/
30. Dr Peter J. Duggan, S Hollingworth, and M Martin.Large scalecalorimetry.// Symposium series No. 148 IChemE, 2001.
31. Р. А. Лидин,В. А.Молочко, Л. Л. Андреева. Неорганическая химия в реакциях. Справочник. Под редакцией Р. А. Лидина // Москва «Дрофа», 2007.
32. Jean-LouisLuche. Erbium(III) Chloride.e-EROS, Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. Database. // UniversityofMichiganLibrary,2001.
33. Л. Титце, Т. Айхер. Препаративная органическая химия. Перевод с немецкого канд. хим. наук К. В. Аванесян, Е. Л. Король, И. Д. Цеймах и канд. хим. наук В. А. Черноиванова. Под редакцией доктора хим. наук Ю. Е. Алексеева. // Москва «Мир», 1999.
34. Э. В. Брицке, А. Ф. Капустинский, Б. К. Веселовский, Л. М. Шамовский, Л. Г. Ченцова, Б. И. Анваер. Термические константы неорганических веществ. // Москва-Ленинград «Издательство Академии наук СССР», 1949.
35. В. В. Москва. Растворители в органической химии. // Соросовский образовательный журнал, №4, 1999.