Исследование электрохимического поведения ионов самария в хлоридных и хлоридно-фторидных расплавах
Другие рефераты
Министерство общего и
профессионального образования РФ
Кабардино-Балкарский Государственный
Университет им. Х.М. Бербекова
Химико-биологический факультет
Кафедра физической и неорганической химии
Дипломная работа
на тему:
"Исследование электрохимического поведения ионов самария в хлоридных и
хлоридно - фторидных расплавах"
Дипломант:
студент 5 курса
ХБФ
спец-ти Химия
___________ (Сычев
Я. И.)
Научный
руководитель:
д.х.н., профессор
кафедры
физической химии
__________ (Кушхов
Х.Б. )
Нальчик - 1997
Содержание:
Стр.
1.
Введение....................................................................
................................... 4
2. Глава I
Физико-химические свойства и электрохимическое поведение гало-
генидов РЗМ в расплавах солей.
2.1 Диаграммы состояния систем хлорид (фторид) самария - хлорид
(фторид) щелочного металла. Диаграмма состояния металлической
системы Ag -
Sm..........................................................................
..................... 5
2.2 Строение расплавов систем хлорид (фторид) самария - хлорид
(фторид) щелочного
металла.....................................................................
..... 13
2.3 Электропроводность, поверхностное натяжение, плотность
расплавов хлорид (фторид) самария - хлорид (фторид) щелочного
металла.....................................................................
........................................ 14
2.4 Электрохимическое поведение ионов РЗМ в хлоридных
расплавах...................................................................
.................................................. 20
2.5 Постановка
задачи......................................................................
.............. 23
3. Глава II
Методы исследования и методика проведения эксперимента.
3.1 Выбор электролитических методов исследования электродных
процессов в расплавленных средах и применяемая аппаратура..................
24
3.2 Теория электродных процессов с последующими химическими
реакциями...................................................................
..................................... 29
3.3 Приборы и оборудование, применяемые в
работе.................................. 34
3.4 Конструкция высокотемпературной кварцевой ячейки
и
электродов..................................................................
................................... 35
3.5 Схемы вакуумной системы и системы очистки и осушки аргона........... 37
3.6 Методы получения безводных галогенидов РЗМ. Получение
безводного SmCl3
............................................................................
................ 39
4. Глава III
Исследование механизма электровосстановления ионов самария в
хлоридных и хлоридно - фторидных расплавах.
4.1 Вольтамперные измерения на серебряном электроде в
самарийсодержащих хлоридных
расплавах.................................................. 42
4.2 Вольтамперные измерения на платиновом электроде в
самарийсодержащих хлоридных
расплавах.................................................. 42
4.3 Влияние фторид-иона на процесс электровосстановления ионов
самария в хлоридно-фторидных
расплавах................................................. 42
4.4 Анализ вольтамперных зависимостей по диагностическим кри-
териям и механизм восстановления Sm3+ -иона в галогенидных рас-
плавах......................................................................
......................................... 54
5.
Выводы......................................................................
................................... 58
6. Список использованной
литературы.......................................................... 59
1. Введение.
В связи с возрастающим применением РЗМ и различных материалов на их основе
и с добавками редкоземельных металлов в различных областях науки и техники,
в частности, в химической, металлургической, стекольной промышленности, в
атомной, медицинской технике; электронике, в сельском хозяйстве и др.,
актуальной становится задача получения этих материалов. Перспективным
способом получения РЗМ, их сплавов с другими металлами является электролиз
расплавленных солей РЗЭ, а также их смесей.
Для эффективного использования электролитического метода получения РЗМ
необходимо располагать надежной информацией об электрохимическом поведении
комплексов, образуемых ионами РЗЭ в расплавах, а также химических
реакциях, сопровождающих процессы электроосаждения. Поэтому основное
внимание в работе будет уделено исследованию именно этого аспекта:
поведения ионов РЗМ в расплавах, особенно ионов Sm3+.
Глава I
Физико-химические свойства и электрохимическое поведение галогенидов РЗМ в
расплавах солей.
2.1 Диаграммы состояния систем хлорид (фторид) самария - хлорид (фторид)
щелочного металла. Диаграмма состояния металлической системы Sm - Ag.
Возможность применения расплавленных солей для получения РЗЭ и их сплавов
подтверждена многими исследователями. Для совершенствования технологии
получения РЗЭ и их сплавов с другими металлами необходимы сведения о физико-
химических свойствах перспективных с точки зрения практического
использования расплавленных солевых сред и о взаимодействии компонентов
расплавов между собой и с РЗЭ, контактирующих с ними.
Комплексы системы NaF - LnF3.*
Полные фазовые диаграммы NaF - ScF3 [ 1 ], NaF - YF3 [ 2 ] и NaF - MeF3 (Ме
- лантаноиды, кроме Ce и Pm ) опубликованы Тома с сотрудниками, результаты
подобных исследований системы NaF - CeF3 опубликованы в работе [ 3 ]. В
ситемах NaF - CeF3 и NaF - LaF3 образуется одно равновесное соединение
вида NaMeIIIF4. Однако два равновесных комплекса типов NaMeIIIF4 и
Na5Me9IIIF32 (MeIII - Y, Pr - Lu) наблюдаются для всех других систем,
кроме NaF - ScF3. Комплексы 1:1 NaMeIIIF4 (МеIII - Y, Pr - Lu) имеют
гексагональную симметрию при низкой температуре, но выше 700(С они
превращаются [ 4 ] в неупорядоченные кубические фазы переменного состава,
подобные флюориту. Верхний предел состава кубических фаз соответствует
составу Na5Me9IIIF32, в то время, как нижний предел простирается от 55,5
мол.% МeF3 для SmF3 до 39 мол.% MeF3 для LuF3.
Твердые растворы кубической симметрии неустойчивы при температурах ниже 800-
530(С, и они при охлаждении переходят в различные продукты, состав которых
зависит от состава разлагающихся фаз. Например, при эквимолярных составах
NaF - MeF3 наблюдается частичное упорядочение и образуется фаза NaMeIIIF4
с гексагональной симметрией. Из фазы Na5Me9IIIF32 в системах от NaF - DyF3
до NaF - LuF3 первоначально образовавшаяся кубическая фаза переходит в
орторомбическую того же состава, в то время как в системах от NaF - PrF3 до
NaF - TbF3 образуются гексагональные NaMeIIIF4 и MeF3. Кроме Na5La9F32 эта
орторомбическая фаза неустойчива и при низких температурах переходит в
NaMeIIIF4 и MeF3.
________
*Ln - здесь и далее означает лантаноид.
Комплексы систем: KF, RbF, CsF - LnF3.
Опубликовано относительно небольшое число сведений о комплексах, образуемых
KF c трифторидами лантаноидов. Комплексы 1:1 трехвалентных лантана и церия
существуют в виде двух кристаллических форм [ 5-8 ], подобно многим
аналогичным комплексам натрия. Показано, что (-KLaF4 изоструктурен с NaNdF4
[ 8 ]. Опубликованы сообщения [ 9, 10 ] о получении комплексов 3:1 Ce, Sm,
Er, хотя их существование не подтверждено.
Получены также другие соли щелочных металлов: соединения лантаноидов 1:1 [
11, 12] RbMeIIIF4 (MeIII - La, Ce, Pr), соединения 3:1 [ 9, 10, 13, 14]
Rb3MeIIIF6 (MeIII - Y, La, Ce, Pr, Sm, Tb, Er) и Cs3MeIIIF6 (MeIII - Y, La,
Ce, Pr, Sm, Gd, Dy, Ho, Er).
Диаграмма состояния системы NaF - SmF3 [ 15 ] приведена на рис. 2.1,
результаты термического анализа - в таблице N1.
Линия ликвидуса состоит из полей NaF, NaSmF4, Na5Sm9F32, SmF3. В системе
образуются два химических, инконгруэнтно плавящихся соединения: NaSmF4,
Na5Sm9F32. В области составов от 55,5 до 64,3 мол.% SmF3 образуются твердые
растворы кубической структуры. При температуре 569(С гексагональная
модификация SmF3 переходит в орторомбическую.
Таблица N1
Нонвариантные точки.
Обозна-
чениеt, (C Состав,
мол.% Твердые фазыХарактер точек NaFSmF3 C
76544,5055,50Na5Sm9F32(тв.р-ры), NaSmF4(тв.р-ры), NaSmF4
Переходная E 72575,9424,06NaF, NaSmF4 Эвтектика P1
83462,7137,29NaSmF4, Na5Sm9F32
(тв. р-ры) Перитектика P2 106038,0062,00SmF3, Na5Sm9F32
(тв. р-ры) Перитектика
SmF3, мол.%
- фазы твердых растворов кубической симметрии
( - фазы орторомбической симметрии
рис. 2.1.
Диаграмма состояния системы NaF - SmF3.
Комплексы систем MeCl - LnCl3.
В системах YCl3 - MeCl термическим анализом установлено существование
инконгруэнтно плавящихся соединений Na3YCl6 и K3YCl6, а также соединений
состава Me2LnCl5 и Me3LnCl6 для La, Ce, Nd (Me - K, Rb, Cs) [ 16 ].
Аналогичные соединения установлены термографическими исследованиями системы
KCl - LnCl3, где для La и Sm показано образование соединений K2LnCl5, а для
Ce, Pr, Sm, Nd - K3LnCl6. На основании хода кривых ликвидуса в системе NaC
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
