Синтез, строение и физико-химические свойства оксо-, оксогидроксо- и гидроксосоединений гафния с некоторыми щелочными и щелочноземельными металлами

• Автор: Кузнецова, Римма Валерьевна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Строение диоксидов элементов подгруппы титана

2. Физикохимические свойства диоксидов элементов подгруппы титана

3. Строение и свойства гидратированных диоксидов элементов

подгруппы титана

3.1 .Строение,структура и состав гидратированного диоксида титана

3.2 Физикохимические свойства гидратированного диоксида титана

3.3. Гидратированные диоксиды циркония и гафния

3.4. Растворимость диоксидов элементов подгруппы титана в воде

3.5. Растворимость гидратированных диоксидов элементов подгруппы титана в щелочах

ЭКСПЕРИМЕНТ АЛ ЬН АЯ ЧАСТЬ
1. Исходные вещества, методы исследования и аппаратура
2. Синтез, химический анализ, кристаплооптическая и рентгенографическая характеристика гафнатов натрия
2.1. Растворимость НЮаая в растворах гидроксида натрия
2.2. Синтез и идентификация Ыа2НАОНб
2.3. Синтез и идентификация Ыа2Н 5Н
3. Синтез, химический анализ, кристаллооптическая и рентгенографическая характеристика гафнатов калия
3.1. Растворимость НЮ2ач в растворах гидроксида калия
3.2. Синтез и идентификация К2НГОНб
3.3. Синтез и идентификация К2ШОНб0,5Н2О
4. Синтез, химический анализ, кристаллооптическая и рентгенографическая характеристика гафнатов стронция
4.1. Изучение взаимодействия К2ЩОНб с хлоридом стронция
4.2. Синтез и идентификация БгНЮзНгО
5. Синтез, химический анализ, кристаллооптическая и рентгенографическая характеристика гафнатов бария
5.1. Изучение взаимодействия К2НДОНб с гидроксидом бария
5.2. Синтез и идентификация Ко,зВао,НЮз2Н и Ко,бВао,7НГОз2,7Н
5.3. Синтез и идентификация Ва4НГз0юН
6. Кристаллическое строение гексагидроксогафнатов натрия и калия
6.1. Кристаллическая структура Ыа2Н1ОН6
6.2. Кристаллическая структура К2НОНб
6.3. Некоторые особенности кристаллического строения гексагидроксосоединений гафния и других металлов
7. ИК спектры поглощения гафнатов щелочных и щелочноземельных металлов
7.1. ИК спектры поглощения гексагидроксогафнатов натрия и калия
7.2. ИК спектр поглощения ЫагЩОНгО
7.3. ИК спектры поглощения гафнатов бария и стронция
8. Термогравиметрическое исследование гафнатов щелочных и щелочноземельных металлов
8.1. Термическое разложение гексагидроксогафнатов калия и натрия
8.2. Термическое разложение оксогидроксогафнатов стронция и бария
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Целью настоящей работы являлась разработка новых и модификация известных методов синтеза оксо, оксогидроксо и гидроксокомплексов гафния с некоторыми щелочными и щелочноземельными металлами, их идентификация современными методами физикохимического анализа, выявление закономерностей, связывающих физикохимические свойства выделенных соединений с их строением, определение форм существования гафния в щелочных растворах. Научная новизна работы состоит в разработке методик синтеза новых оксогидроксо и гидроксосоединений гафния с некоторыми щелочными и щелочноземельными металлами. По разработанным и модифицированным методикам синтезировано и идентифицировано методами химического, кристаллооптического и рентгенофазового анализа, а также ИК спектроскопии тринадцать оксо, оксогидроксо и гидроксосоединений гафния с натрием, калием, стронцием и барием. Ко,зВао,НЮ32Н, Ва4ШюН и 8гНЮ32Н синтезировано впервые. Изучена термическая устойчивость синтезированных соединений на воздухе, предложены схемы их термического разложения. Выращены монокристаллы гексагидроксогафнатов натрия и калия и выполнено их рентгеноструктурное исследование. Впервые однозначно доказано существование гексагидроксосоединений гафния. Определены сингония и параметры элементарных ячеек восьми соединений. Изучена растворимость гидратированного диоксида гафния в растворах гидроксидов натрия и калия. Установлено образование из щелочных растворов мономерных гексагидроксогафнатов, ди и тетрамерных оксогидроксогафнатов. Практическая значимость заключается в том, что разработанные методики синтеза оксо, оксогидроксо и гидроксосоединений гафния могут быть использованы для получения аналогичных соединений гафния с другими металлами I, П, а также титанатов и цирконатов. Определение кристаллических структур ИагНОН и КгЩОНб позволило решить принципиальный вопрос существования класса гексагидроксосоединений для элементов подгруппы титана. Полученные данные о строении и свойствах синтезированных соединений вносят определенный вклад в химию элементов подгруппы титана. Результаты работы включены в курсы лекций Общая и неорганическая химия, читаемые в Мичуринском государственном аграрном университете и Российском университете дружбы народов и могут быть рекомендованы для практического использования в других высших учебных заведениях и в научноисследовательских институтах. Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались в гг. Мичуринском государственном аграрном университете, в Мичуринском государственном педагогическом институте и на научной конференции факультета физикоматематических и естественных наук Российского университета дружбы народов. Число публикаций, посвященных синтезу, изучению свойств и строения кислородсодержащих соединений гафния, весьма ограничено. В тоже время соответствующие соединения титана и циркония в литературе описаны значительно полнее. Поэтому мы считаем целесообразным в литературном обзоре рассмотрение литературных данных по кислородсодержащим соединениям не только гафния, но и его электронных аналогов титана и циркония. Диоксид титана находится в природе главным образом в виде рутила. Он образует тетрагональные, часто характерно образованные, прозрачные или непрозрачные кристаллы красного, а иногда желтоватого цвета. Реже диоксид титана встречается в виде минералов анатаза и брукита ,. Рутил кристаллизуется в тетрагональной сингонии с параметрами а2, А, с4, А . Атом титана в рутиле находится в октаэдрическом окружении атомов кислорода, два из которых находятся на расстоянии 2, А, а четыре на расстоянии 1, А. Октаэдры ТЮб объединяются в цепи, в которых каждый октаэдр соединен с соседними по двум противоположным ребрам рис. Анатаз также кристаллизуется в тетрагональной сингонии с параметрами а1, А, с9, А . Структура анатаза также построена из искаженных октаэдров ТЮб, в которых четыре коротких связи имеют длину 1, А, а две длинных 1, А рис. Структура брукита ромбическая. По данным Полинга координация атомов титана и среднее расстояние титан кислород в кристаллической решетке брукита близка к таковым в рутиле и анатазе. С, а в решетке рутила перпендикулярно к ним. В кристаллической решетке брукита два атома кислорода удалены от атома титана на расстояние 1, А, а длины остальных четырех связей титанкислород отличаются не только от приведенного выше значения, но и между собой. Рис.