Синтез молибдата свинца в расплавах многокомпонентных систем Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Химические науки / Chemical Science

Оригинальная статья / Original Article

УДК 541.13.546.76:549.76 / UDC 541.13.546.76:549.76

Синтез молибдата свинца в расплавах многокомпонентных систем

© 2016 Кочкаров Ж. А., Сокурова З. А.

Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова, Нальчик, Россия; e-mail: chemest2@rambler.ru; zaly90@mail.ru

Резюме. Работа посвящена разработке технологии химического синтеза молибдата свинца в ионных расплавах трех- (Li, Pb // Cl, M0O4; Na, Pb // Cl, M0O4; K, Pb // Cl, M0O4) и четырехкомпонентных (Li, Na, Pb // Cl, M0O4; Li, K, Pb // Cl, M0O4 и Na, K, Pb // Cl, M0O4) взаимных систем. Предлагаемый способ синтеза молибдата свинца обеспечивает процесс при низких температурах (600-650 оС), в отличие от существующих способов.

Ключевые слова: молибдат свинца, синтез, технология получения, многокомпонентные системы, фазовые равновесия.

Формат цитирования: Кочкаров Ж. А., Сокурова З. А. Синтез молибдата свинца в расплавах многокомпонентных систем // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. Т. 10. № 2. 2016. С. 5-9.

The Synthesis 0f Lead M0lybdate in Melts 0f Multic0mp0nent Systems

© 2016 Zhamal A. K0chkar0v, Zalina A. S0kur0va

Kh. M. Berbek0v Kabardin0-Balkarian State University, Nalchik, Russia; e-mail: chemest2@rambler.ru; zaly90@mail.ru

Abstract. The article deals with the devel0pment 0f the chemical synthesis techn0l0gy 0f the lead m0lyb-date in the i0n melts 0f three- (Li, Pb // Cl, M0O4; Na, Pb // Cl, M0O4; K, Pb // Cl, M0O4) and f0ur-c0mp0nent (Li, Na, Pb // Cl, M0O4; Li, K, Pb // Cl, M0O4 and Na, K, Pb // Cl, M0O4) mutual systems. The pr0p0sed meth0d 0f the lead m0lybdate synthesis provides the process at l0w temperatures (600-650 0C), in c0ntrast t0 the existing meth0ds.

Keyw0rds: lead m0lybdate, synthesis, pr0ducti0n techn0l0gy, multic0mp0nent systems, phase equilibria.

For citation: Kochkarov Zh. A., Sokurova Z. A. The Synthesis of Lead Molybdate in Melts of Multicomponent Systems. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. Vol. 10. No. 2. 2016. pp. 5-9. (In Russian)

Наиболее предпочтительным материалом в лазерной технике, акустооптических модуляторах, дефлекторах, в ядерных устройствах является монокристалл молибдата свинца, что обусловлено его высокими

физическими и оптическими свойствами [1, 2]. С акустооптической точки зрения качество монокристаллов молибдата свинца превосходит кристаллы ЫМЬ03 и уступает а-Н103 [3]. Однако процесс получения кри-

сталлов а-Н103 сравнительно трудоемкий, они легко ломаются, растворяются в воде и, следовательно, неустойчивы в сырой среде. Монокристалл РЬМо04 имеет удовлетворительные термомеханические свойства, легко обрабатывается, не растворяется в воде, устойчив к внешней среде, а процессы взаимодействия в нем видимых и инфракрасных лучей звуковых волн дает положительный результат [4-6].

В связи с выше изложенным актуальным является разработка технологии синтеза чистого молибдата свинца.

Цель работы - разработка технологии химического синтеза молибдата свинца в эвтектических ионных расплавах трех- (Ы, РЬ // С1, Мо04; Ыо, РЬ // С1, Мо04; К, РЬ // С1, Мо04) и четырехкомпонентных (Ы, Ыо, РЬ // С1, М0О4; и К, РЬ // С1, М0О4 и Ыо, К, РЬ // С1, Мо04) взаимных систем.

Задачами исследования являются:

1) изучение фазовых равновесий и характера взаимодействия компонентов в трехкомпонентных взаимных системах Ы, РЬ // С1, М0О4; Ыо, РЬ // С1, М0О4; К, РЬ // С1, М0О4;

2) изучение фазовых равновесий и характера взаимодействия компонентов в четырехкомпонентных взаимных системах Ы, Ыо, РЬ // С1, М0О4; Ы, К, РЬ // С1, М0О4 и Ыо, К, РЬ // С1, М0О4;

3) химический синтез молибдата свинца в ионных расплавах трехкомпонентных взаимных систем Ы, РЬ // С1, М0О4; Ыо, РЬ // С1, М0О4; К, РЬ // С1, М0О4;

4) химический синтез молибдата свинца в ионных расплавах четырехкомпонентных взаимных систем Ы,Ыо,РЬ//С1,М0О4; Ы, К, РЬ//С1,М0О4 и Ыо, К, РЬ // С1, М0О4;

5) разработка оптимальной технологии синтеза молибдата свинца в ионных расплавах трех- и четырехкомпонентных систем: Ы, РЬ // С1, М0О4; Ыо, РЬ // С1, М0О4; К, РЬ // С1, М0О4; Ы, Ыо, РЬ // С1, М0О4; Ы, К, РЬ // СI, М0О4 и Ыо, К, РЬ // СI, М0О4.

Трехкомпонентные взаимные системы. Система Ы, РЬ // С1, М0О4 изучена нами впервые, является взаимно-необратимой диагонального типа, в которой компоненты метастабильной диагонали РЬС12- Ы2М0О4 взаимодействуют с образованием стабильной пары солей РЬМ0О4, ЫС1 с двойной эвтектикой (стабильная диагональ, точка полной конверсии К!):

РЬС12 + Ы2М0О4 = РЬМ0О4 + 2ПС1. (1)

Система Ыо, РЬ // С1, М0О4 изучена нами впервые, является взаимно-необратимой диагонально-адиагонального типа, в которой компоненты метастабильных диагонали РЬС12, Ыо2М0О4 и адиагонали РЬС2 ЫоСШо2М0О4 взаимодействуют с образованием стабильных пар солей ЫоС1, РЬМ0О4 с двойной эвтектикой (точка полной конверсии К2) и РЬМ0О4, ЫоС1Ыо2М0О4:

РЬС12 + Ыо2М0О4 = 2ЫоС1 + РЬМ0О4, (2) РЬС12 + 3Ыо2М0О4 = РЬМ0О4 + 2[ЫоСШо2М0О4],

РЬС2 + [тСШоМО] = 3ЫоС1 + РЬМ0О4.

Продукты реакции образуют двойные эвтектики.

Система Ы, Ыо // С1, М0О4 изучена ранее [1. С. 255], является взаимно- необратимой диагонально-адиагонального типа, и для нее характерны следующие основные реакции взаимного обмена:

2ЫС1 + Ш2М0О4 = 2ЫоС1 + Ы2М0О4, 2ЫС1 + 3Ыо2М0О4 = Ы2М0О4 + 2[ЫоС1Ыа2М0О4],

2ЫС1 + ЫоС1Ыа2М0О4 = 3ИоС1 + Ы2М0О4, 4ЫС1 + Ыо2М0О4 ^ 2[ЫоС1 ЫС1] + Ы2М0О4,

3ЫС1 + Ыо2М0О4 ^ ЫС1 2ИоС1 + Ы2М0О4, 5ЫС1 + НоС1Но2М0О4 ^ 3[ИоС1 ПС1] + Ы2М0О4,

Продукты реакции образуют двойные эвтектики.

Система К, РЬ // С1, М0О4 изучена нами, является взаимно-необратимой диагональ-но-адиагонального типа с развитым ком-плексообразованием, в которой нами выявлены реакции взаимного обмена и комплек-сообразования:

РЬС12 + К2М0О4 = 2КС1 + РЬМ0О4, (3) РЬС12 + 2К2М0О4 = 2КС1 + [К2М0О4РЬМ0О4],

5РЬС12 + К2М0О4 = РЬМ0О4 +2[КС12РЬС12] 3РЬС2 + К2М0О4 ^ РЬМ0О4 +2[КСРЬС12], 3РЬС12 +[К2М0О4 РЬМ0О4] ^ 2РЬМ0О4 +2[КС1РЬС12],

5РЬС2 +К2М0О4 РЬМ0О4] ^ 2РЬМ0О4 +2[КС12РЬС12].

Продукты реакции образуют двойные эвтектики.

Система Ы, К // С1, М0О4 изучена ранее [1. С. 256], является необратимо-взаимной диагонально-адиагонального типа, характеризуется следующими реакциями взаимного обмена и комплексообразования: 2ЫС1 + К2М0О4 = 2КС1 + Ы2М0О4,

2ЫС1 + 2К2МО04 = 2КС1 + [Ы2МО04К2МО04],

211С1 + [П2М0О4К2М0О4] =2КС1 + 2Ы2МО04,

Система Ы, Ыа // С1, МоО4 изучена ранее [1. С. 256], является взаимно-обратимой.

Четырехкомпонентные взаимные системы. Выявлены следующие основные реакции взаимного обмена:

1. Система Ы, Ыа, РЬ // С1, МоО4:

2РЬС12 + Ы2МоО4 + 2Ыа2МоО4 = 2РЬМоО4 + 2ЫС1+ 2ЫаС1. (4)

2. Система Ы, К, РЬ // С1, МоО4:

2 РЬС12 + Ы2МоО4 + К2МоО4 = 2РЬМоО4 + 2ЫС1+ 2КС1. (5)

3. Система Ыа, К, РЬ // С1, МоО4:

2РЬС12 + К2М0О4 + Ыа2МоО4 = 2РЬМоО4 + 2КС1+ 2ЫаС1. (6)

Продукты реакции (4)-(6) образуют простые эвтектические системы с низкоплавкими тройными эвтектиками. В то же время точки полной конверсии (К1, К2) в трехком-понентных взаимных системах и линии полной конверсии (К1-К2) в четырехкомпо-нентных взаимных системах попадают соответственно на поверхность и объем ликвидуса РЬМоО4, что объясняется его высокой температурой плавления. Это позволяет выращивать монокристаллы РЬМоО4 из полученных расплавов при температуре 600-650 оС и варьировать в широких пределах составы расплавов. С другой стороны, продукты реакции - хлориды щелочных металлов -хорошо растворяются в воде, что позволяет без труда отмывать основной продукт синтеза.

7000-z 600СН

Л ..1 11. 1 11

20,град

Рис. 1. Дифрактограмма продукта синтеза PbMoO4 при температуре 700 оС

20,град

Рис. 2. Дифрактограмма продукта синтеза PbMoO4 при температуре 650 оС

Естественные и точные науки ••• 8

Natural and Exact Sciences •••

Методика синтеза молибдата свинца. В

соответствии с выявленными уравнениями реакции (1)-(6) исходные компоненты, взятые в эквивалентных количествах, смешивали и тщательно перетирали в ступке, загружали в платиновый тигель и опускали в шахтную печь, температуру в которой поднимали постепенно до 600-650 оС и выдерживали 1 час. Расплав выливали на стальную подложку, после охлаждения тщательно перетирали в ступке и отмывали PbMoO4 от шлака (сульфаты) в горячей воде в течение 20 минут, затем отфильтровывали, промывая водой. Полученный порошок PbMoO4 просушивали при 300 оС, а затем прокаливали при 500 оС.

Рентгенофазовый анализ полученных образцов (рис. 1, 2) показал, что они не со-

2. Bonner W. A., Zydzik G. J. Growth of single crystal lead molybdate for acousto-optic applications // Journal of Crystal Growth. 1970. Vol. 7. Issue 1. P. 65-68.

3. Dossovitski A. E. Production of specified raw materials for mass manufacturing of radiation hard scintillation materials // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A. 2002. Vol. 486. Р. 98-101.

volframate systems]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1978. p. 320. (In Russian)

2. Bonner W. A., Zydzik G. J. Growth of single crystal lead molybdate for acousto-optic applications // Journal of Crystal Growth. 1970. Vol. 7. Issue 1. P. 6568.

3. Dossovitski A.E. Production of specified raw materials for mass manufacturing of radiation hard scintillation materials // Nuclear Instruments and

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации Кочкаров Жамал Ахматович, доктор химических наук, профессор кафедры неорганической и физической химии, Институт хи-миии и биологии (ИХБ), КБГУ им. Х. М. Бер-бекова, Нальчик, Россия; e-mail: chemest2@rambler.ru

Сокурова Залина Аслановна, аспирант кафедры неорганической и физической хи-

держат примесей. Выход составил 98,099,6 %.

Заключение

1. Разработана принципиально новая оптимальная технология химического синтеза молибдата свинца в расплавах при температуре 600-650 оС на основе реакций взаимного обмена:

PbCl2 + Li2MoO4 = PbMoO4 + 2 LiCl, (1) PbCl2 + Na2MoO4 = 2NaCl + PbMoO4, (2) PbCh + K2MoO4 = 2KCI + PbMoO4, (3) 2PbCl2 + Li2MoO4 + Na2MoO4 =2 PbMoO4 + 2LiCl + 2NaCl, (4)

2PbCl2 + Li2MoO4 + K2MoO4 = 2PbMoO4 + 2LiCl + 2KCl, (5)

2PbCl2 + K2MoO4 + Na2MoO4 = 2PbMoO4 + 2KCl+ 2NaCl. (6)

Measurement of the property of cooled lead molybdate as a scintillator // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 1992. Vol. 320. Issue 3. P. 500-503.

6. Proposal for an Experiment to Measure Mixing, CP Violation and Rare Decays in Charm and Beauty Particle Decays at the Fermilab Collider. BTeV. May. 2000.

magnetic calorimeter », 14 December 1997.

5. Minowa M., Itakura K., Moriyama S., Ootani W. Measurement of the property of cooled lead molybdate as a scintillator // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 1992. Vol. 320. Issue 3. P. 500-503.

6. Proposal for an Experiment to Measure Mixing, CP Violation and Rare Decays in Charm and Beauty Particle Decays at the Fermilab Collider. BTeV. May. 2000.

мии, ИХБ, КБГУ им. Х. М. Бербекова, Нальчик, Россия; e-mail: zaly90@mail.ru

INFORMATION ABOUT AUTHORS Affiliations

Zhamal A Kochkarov, Doctor of Chemistry, professor, the chair of Inorganic and Physical Chemistry, Institute of Chemistry and Biology (IChB), Kh. M. Berbekov KBSU, Nalchik, Russia; e-mail: chemest2@rambler.ru

Литература

1. Мохосоев М. В., Алексеев Ф. П., Луцык В. И. Диаграммы состояния молибдатных и вольфра-матных систем. Новосибирск: Наука, 1978. 320 с.

4. ECAL CMS Technical Design Report «Electromagnetic calorimeter », 14 December 1997.

5. Minowa M., Itakura K., Moriyama S., Ootani W.

References

1. Mokhosoev M. V., Alekseev F. P., Lutsyk V. I. Diagrammy sostoyaniya molibdatnykh i vol'fram-atnykh sistem [Charts of a state of molibdate and

Methods in Physics Research. Section A. 2002. Vol. 486. Р. 98-101.

4. ECAL CMS Technical Design Report «Electro-

Zalina A. Sokurova, postgraduate, the chair of Inorganic and Physical Chemistry, IChB,

Работа выполнена при поддержке программы «УМНИК» № 8738 ГУ2015.

Статья поступила в редакцию 17.04.2016 г.

Kh. M. Berbekov KBSU, Nalchik, Russia; e-mail: zaly90@mail.ru

The paper has been supported by the "Umnik" program No 8738 rY2015.

Article was received 17.04.2016.

Химические науки / Chemical Science Оригинальная статья / Original Article УДК 543.422.7 / UDC 543.422.7

Исследование образования комплексов кобальта (II)

с магнезонами

© 2016 Магомедов А. Г.

Дагестанский государственный педагогический университет, Махачкала, Россия; e-mail: anvar-mag0med0v07@mail.ru

Резюме. В работе приведены экспериментальные данные по изучению образования комплексных соединений двухвалентного кобальта с магнезонами.

Ключевые слова: кобальт, комплексные соединения, кадмий, магнезоны, концентрация, фотометрический анализ.

Формат цитирования: Магомедов А. Г. Исследование образования комплексов кобальта (II) с магнезонами // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. Т. 10. № 2. 2016. С. 9-12.

The Reserch of Complex Formation of Cobalt (II)

with Magnezones

© 2°i6 Anver G. Magomedov

Dagestan State Pedagogical University, Makhachkala, Russia; e-mail: anvar-magomedov07@mail.ru

Abstract. The author of the article gives the experimental information on the study of forming the complex compositions of bivalent cobalt with magnezones.

Keywords: cobalt, complex compositions, cadmium, magnezones, concentration, photometric analysis.

For citation: Magomedov A. G. The reserch of Complex Formation of Cobalt (II) with Magnezones. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. Vol. 10. No. 2 (35). 2016. pp. 9-12. (In Russian)

В последние годы интерес к аналитической химии кобальта сильно возрос, что обусловлено разнообразным применением кобальта и его соединений, которые обладают каталитической активностью и служат катализаторами синтеза различных химических соединений. Радиоактивные изотопы кобальта широко применяются в медицине. Общеизвестно использование кобальта в

качестве легирующего компонента специальных сплавов с высокой твёрдостью. Сталь, легированная кобальтом, применяется в авиационной и ракетной технике. Всё это привело к необходимости разработать методы его качественного обнаружения и количественного определения. Много исследований посвящено синтезу новых органических реагентов для определения ко-