Состояние церия в водных растворах

 

Рассчитаем  доли ионов α.

рН = 1

α(PO₄^3-) = 1,84 * 10^-21 / 0,01 = 1,83 * 10^-19

α(HPO₄^2-) = 4,37 * 10^-10 / 0,01 = 4,37 * 10^-8

α(H₂PO₄^-) = 0,0007063 / 0,01 = 0,0706

α(H₃PO₄) = 0,0092937 / 0,01 = 0,9294

Табл. 2. Расчет доли ионов α при C(Na₃PO₄) = 0,01 моль/л 

 

Диаграмма 1. Зависимость α (PO₄^3-, HPO₄^2-, H₂PO₄^-, H₃PO₄) от рН раствора C(Na₃PO₄) = 0,01 моль/л

 

    

3. Фтороводородная кислота

HF ↔  H⁺ + F^- 

 

K_d4 = 6.9∙10^-4 

 

C(KF) = [HF] + [F^-] = =  

Табл. 3. Расчет концентрации и доли ионов при C(KF) = 0,02 моль/л

 

2.2. Рассчитаем долю  всех возможных  форм церия (III) в растворе данного состава; построить распределительную диаграмму. 

1.  Ce³⁺+ OH^- → CeOH²⁺        k_d5 = 4,6

 

2.  Ce³⁺+ SO₄^2- → CeSO₄⁺        k_d6 = 3,72

 

3.  Ce³⁺+ PO₄^3- → CePO₄        k_d7 = 18,53 

 

4. Ce³⁺+ F^- → CeF²⁺        k_d8 = 3,99

 

   Ce³⁺+ 2F^- → CeF₂⁺        k_d9 =7,9*10⁶

 

Расчет  при pH = 1 

β(Cm³⁺) = 1+ 39810,71706 * 1 * 10^-13 + 5248,074602 * 0,2 + 3,38 *10⁺¹⁸ * 1,83*10^-21 + +9772,37221* 0,02 + 7943282,347 * (0,02)² = 3574,939

 

α(Ce³⁺) = 1 / 3574,939 = 0,000279 

Рассчитаем доли присутствующих ионов:

Табл. 4. Расчет α(Ce³⁺) и долей образующихся комплексов

 
 
 

Диаграмма 2. Зависимость α(Ce³⁺) и долей образующихся комплексов от рН раствора  

 

     2.3. Определить диапазон  концентраций Na₃PO₄ и рН где будут преобладать фосфатные комплексы.  

     В ходе определения концентраций Na₃PO₄ и интервалов рН было установлено, что фосфатные комплексы будут преобладать в диапазоне С _Na3PO4 = (0,1*10^-12 – 0,1) моль/л. При этом рН будет варьироваться в широком диапазоне от 3 до 12.

     Например: возьмем концентрацию Na₃PO₄ равную 0,1*10^-5. На графике представленном ниже видно, что комплекс [CePO₄] преобладать в пределах рН от 5 до 12.

     Диаграмма 3.

 

2.4. Определить, при каких  значениях концентраций  KF и Na₃PO₄ при рН = 3 – 6 в растворе будут преобладать фторидные комплексы. 

Определил, что при С _KF = 0,9 моль/л и при С _Na3PO4 = 0,5*10^-4 моль/л в растворе при рН = 3 – 6 в растворе будет преобладать фторидный комплекс [CeF₂⁺], (график данного комплекса показан оранжевым цветом).

Диаграмма 4.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Вывод.

     В ходе проделанной работы по теме «состояние церия (III) в водных растворах» было определено следующее:

       - доля и концентрация форм состояния гидролизующихся лигандов, построил соответствующую диаграмму;

      - определил наличие всех возможных комплексов церия (III) в растворе состава «Ce (NO₃)₃ – Na₃PO₄ – Na₂SO₄ – KF – H₂O», отобразив это на диаграмме.

     Так же был определен диапазон концентраций Na₃PO₄ и рН где будут преобладать фосфатные комплексы; и при каких значениях концентраций KF и Na₃PO₄ при рН = 3 – 6 в растворе преобладают фторидные комплексы.

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  литературы

1. Свободная энциклопедия Википедия   http://ru.wikipedia.org/
2. «Химия и технология редких и рассеянных элементов», часть II, под редакцией К. А. Большакова, Москва «Высшая школа» 1978 (стр. 46-86)
3. Дж. Эмсли «Элементы», Москва «Мир» 1993г.
4. Розен Б.Я. «Редкие элементы и их применение» М., «Знание», 1964
5. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества: Справ. изд. / Под ред. В.А. Филова и др. Л.: Химия , 1990.

 

Для поиска необходимых  в расчетах констант пользовался  справочником по аналитической химии  Ю.Ю.Лурье.