Синтез и термогравиметрический анализ гексамолибденогаллата натрия | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 1 мая, печатный экземпляр отправим 5 мая.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №12 (354) март 2021 г.

Дата публикации: 20.03.2021

Статья просмотрена: 6 раз

Библиографическое описание:

Орешкина, А. В. Синтез и термогравиметрический анализ гексамолибденогаллата натрия / А. В. Орешкина, Н. С. Даниленко. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 12 (354). — С. 3-6. — URL: https://moluch.ru/archive/354/79374/ (дата обращения: 21.04.2021).



Синтезирован и исследован методом термогравиметрического анализа гексамолибденогаллат натрия, относящийся к структурному типу Перлоффа.

Уже в течение многих лет исследователи в области координационной химии, биохимии, физики изучают гетерополисоединения ( ГПС). ГПС , как один из классов координационных соединений, которые относятся к полилигандным, вызывает интерес для его теоретического изучения. В качестве центральных атомов выступают порядка 50 элементов периодической системы Д. И. Менделеева, в том числе металлы и неметаллы, а в качестве лигандов ГПС — полимерные частицы оксосоединений вольфрама, молибдена, ванадия и ниобия. Начало исследований ГПС положено в 1826 г. Берцелиусом, который впервые синтезировал и описал свойства молибдофосфата аммония. В качестве подлинных координационных соединений гетерополисоединения были утверждены в 1894 г. как итог экспериментальной работы Мариньяка, который исследовал вольфрамосиликаты. С того времени было проведено множество исследований ГПС, благодаря чему был обширный экспериментальный материал. Школы академиков И. П. Алимарина и В. И. Спицына в России, профессора М. Поупа в США, профессора П. Суше во Франции внесли существенный вклад в развитии химии гетерополисоединений. Сейчас учеными исследуются перспективные направления применения данных соединений для практического применения. Уникальные свойства ГПС могут быть обоснованы островным характером структуры гетерополианиона (ГПА). Данные соединения прочны и термически устойчивы, обладают избирательной растворимостью во многих растворителях и способностью к обратимому восстановлению, образуя при этом интенсивно окрашенные соединения [1].

Вданной статье авторами был синтезирован гексамолибденогаллат натрия со структурой типа Перлоффа состава Na 3 [GaMo 6 O 18 (OH) 6 ]· 8H 2 O.

Получение гексамолибденогаллата натрия осуществляли по измененной методике [2]: водный горячий раствор метамолибдата (Na 2 MoO 4 ∙2H 2 O) подкисляли до pH=3 путем добавления по каплям при интенсивном перемешивании концентрированную HNO 3 [3]. Затем при перемешивании добавляли водный раствор нитрата галлия. Затем к реакционной смеси прибавляли 2–3 мл перекиси водорода (3 %) и нагревали на водяной бане в течении двух- трех часов, до сокращения объема раствора в три раза. Цвет раствора медленно переходил от желтого к белому. Полученную смесь отфильтровывали через бумажный фильтр и отставляли в эксикаторе над щелочью на две недели. Выпавшие кристаллы белого цвета отфильтровывали, тщательно промывали дистиллированной водой и оставляли в темном вакууме. Для уточнения количественного состава был проведен масс-спектральный элементный анализ, данные которого представлены в таблице.

Таблица 1

Данные масс-спектрального анализа гексамолибденогаллата натрия.

ГПС

N а

Ga

Mo

O

Найдено, %

Для Na 3 [GaMo 6 O 18 (OH) 6 ]· 8H 2 O

Вычислено, %

5.53

5.57

5.60

5.69

46.11

46.08

40.99

40.91

Рентгенофазовый анализ проводили на дифрактометре XRD-6000 (CuK α -излучение, Ni- фильтр), в качестве внешнего стандарта использовали кремний. Образцы предварительно перетирали в яшмовой ступке. Обработка рентгенограмм включала в себя два этапа. Первый этап проводили для уточнения положения максимума пика, который определяли с помощью пакета программ WinXpow. Для индицирования рентгенограмм на втором этапе использовали пакет программ Powder–2. Идентификацию фаз проводили с помощью банка порошковых рентгенографических данных JCPDS, 2001 [4]. На основании рентгенофазового анализа (РФА) сопоставление полученных штрихрентгенограмм с базами данных, позволило заключить, что синтезированное соединение не содержит возможных примесей и изоструктурно ранее изученным. На основании РФА гексамолибденогаллат натрия идентифицированы как самостоятельные соединения, относящиеся к моноклинной сингонии, также определены параметры элементарных ячеек и пикнометрические плотности по методу Сыромятникова (таблица 2, 3).

Таблица 2

Данные рентгенофазового анализа ГПС

ГПС*

a , Å

b , Å

c , Å

β,º

V , Å 3

ρ,г/см 3

Z

Na 3 [GaMo 6 O 18 (OH) 6 ]· 8H 2 O

10,33

10,33

17,52

100,95

1832,12

3,06

3

Таблица 3

Данные рентгенофазового анализа Na 3 [ GaMo 6 O 18 ( OH ) 6 ]· 8 H 2 O .

2θ, град

D

I , %

h

k

l

1.

8,89

10,10

3

0

0

1

2.

9,26

9,53

15

1

0

-1

3.

9,95

8,83

10

1

1

0

4.

10,94

8,06

40

1

0

1

5.

14,63

6,12

20

2

0

1

6.

17,55

5,07

100

0

0

2

7.

18,50

4,70

12

2

0

-2

8.

19,45

4,50

2

0

1

2

9.

20,05

4,34

14

2

2

0

10.

21,94

4,09

18

2

0

2

11.

22,52

3,95

1

4

1

-1

12.

24,60

3,63

9

0

2

2

13.

25,44

3,45

17

4

1

1

14.

31,04

2,83

4

5

2

-1

15.

32,41

2,75

7

1

3

2

16.

36,35

2,43

2

2

4

0

17.

39,97

2,24

10

2

1

4

Схема штрихрентгенограммы Na3 [GaMo6O18(OH)6]· 8H2O

Рис. 1. Схема штрихрентгенограммы Na 3 [GaMo 6 O 18 (OH) 6 ]· 8H 2 O

Термогравиметрическое исследование ( ТГА ) проводили на установке Паулик — Эрдей — Паулик Q-1500 в области температур 20–1000ºС, скорость нагревания составляла 10 град/мин, масса навески 100 мг.

На термограмме гексамолибденогаллата натрия обнаружены: первый эндоэффект (120ºС), соответствующий удалению восьми молекул кристаллизационной воды; второй (при 240ºС) — выделению гидроксильных групп в виде трех молекул воды. При экзотермическом эффекте (370ºС) происходит перекристаллизация и полное разрушение комплексного ГПА. Эндоэффект при 770ºС соответствует удалению 4,5 молекул оксида молибдена [3]. Схема термораспада имеет следующий вид:

Термодериватограмма ГПС

В качестве критерия устойчивости был выбран пик № 3, после которого остается смесь оксидов, то есть происходит разрушение гетерополисоединения.

Литература:

  1. Дутов, А. А. Синтез и физико-химические свойства гетерополисоединений и их пероксоаналогов: специальность 02.00.01 «неорганическая химия»: диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук / Дутов Алексей Александрович. — Москва, 2004. — 181 c. — Текст: непосредственный.
  2. Никитина Е. А. Гетерополисоединения. М.: Госхимиздат, 1962. 326с.
  3. Орешкина, А. В. Синтез и исследование гексамолибденокобальтата (III) натрия / А. В. Орешкина. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2009. — № 7 (7). — С. 53–56. — URL: https://moluch.ru/archive/7/525/ (дата обращения: 18.03.2021).
  4. Орешкина, А. В. Синтез и исследование кислого 9-молибдоманганата с медно-аммиачным катионом состава Cu(NH 3 ) 4 ] •Н 4 [MnMo 9 O 32 ]· 6H 2 O / А. В. Орешкина. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2009. — № 2 (2). — С. 42–45. — URL: https://moluch.ru/archive/2/107/ (дата обращения: 18.03.2021).
  5. Казанский Л. П., Торченкова Е. А., Спицын В. И. Структурные принципы в химии гетерополисоединений. // Усп. хим. 1974. Т.43. № 7. С.1137.
Основные термины (генерируются автоматически): рентгенофазовый анализ, HNO, JCPDS, данные, натрий, соединение, таблица.


Задать вопрос