Sulfit sulfát - Sulfite sulfate

A sulfit sulfát je chemická sloučenina který obsahuje obojí siřičitan a síran anionty [TAK3]2− [TAK4]2−. Tyto sloučeniny byly objeveny v 80. letech jako vápník a prvek vzácných zemin soli. Minerály v této třídě byly později objeveny. Minerály mohou mít siřičitan jako základní složku nebo jej mohou nahradit jiným aniontem jako v aloriit.[1] Příbuzné ionty [O3SOSO2]2− a [(O.2TAK)2TAK2]2− mohou být produkovány při reakci mezi oxidem siřičitým a síranem a existují v pevné formě jako tetramethylamonné soli. Mají značný parciální tlak oxidu siřičitého.[2]

Výroba

Při zahřívání trihydrátu siřičitanu kovu na vzduchu se vyrábějí siřičitany siřičitanu siřičitanu vzácného zeminy.

Ce2(TAK3)3.3H2O + ½O2 → Ce2(TAK3)2TAK4 + 3H2Ó

Ce2(TAK3)3.3H2O + O2 → Ce2TAK3(TAK4)2 + 3H2Ó

Jiné siřičitany vzácných zemin lze krystalizovat jako hydráty z vodného roztoku.[3] Tyto siřičitany-sulfáty lze připravit alespoň třemi způsoby. Jedním z nich je rozpuštění vzácných zemin oxosíran ve vodě a poté probublávat oxid siřičitý. Druhým způsobem je oxid vzácných zemin rozpuštěn na poloviční ekvivalent kyselina sírová. Třetím způsobem bylo probublávat oxid siřičitý suspenzí oxidu vzácných zemin ve vodě, dokud se nerozpustil, a poté jej nechat několik dní stát s omezenou expozicí vzduchu. K výrobě síranu vápenatého se přidá rozpustná vápenatá sůl do směsného roztoku siřičitan sodný a síran sodný.[4]

Kontrola pH je důležitá při pokusu o produkci pevných siřičitanových sloučenin. V zásaditých podmínkách siřičitan snadno oxiduje na síran a v kyselých podmínkách se snadno přemění na oxid siřičitý.[5]

Vlastnosti

V sulfit sulfátech má síra jak +4, tak +6 oxidační stav.[6]

Krystalovou strukturu siřičitanových síranů bylo obtížné studovat, protože symetrie krystalů je nízká, krystaly jsou obvykle mikroskopické, protože jsou zcela nerozpustné, a jsou smíchány s dalšími příbuznými fázemi. Byly tedy studovány prostřednictvím prášková rentgenová difrakce.[4]

Reakce

Když se zahřívá za nepřítomnosti kyslíku, hydrát siřičitanu ceričitého hydratuje části vodou o 400 ° C. Do 800 ° ztrácí část oxidu siřičitého. Od 800 ° do 850 ° C ztrácí oxid siřičitý a disulfur což má za následek oxydisulfát ceru a dioxysulfát, který při zahřátí na 1000 ° C ztrácí další oxid uhličitý. Při teplotě nad 1000 ° C se zbývající oxysulfáty rozloží na oxid siřičitý, kyslík a oxid ceričitý. Tato reakce je studována jako způsob přeměny oxidu siřičitého na síru a kyslík pouze za použití tepla.[7][8]

Další termochemická reakce pro hydrát siřičitanu siřičitanu ceričitého zahrnuje použití jodu k oxidaci siřičitanu na síran za vzniku jodovodík které pak mohou být použity k výrobě plynného vodíku a jódu. V kombinaci s předchozím vysokoteplotním procesem lze vodu rozdělit na kyslík a vodík pouze za použití tepla.[9][10] Toto se nazývá cyklus štěpení vody sírou a jodem GA.[11]

Aplikace

Hydrát síranu siřičitanu vápenatého se tvoří v pračkách spalin, které se pokoušejí odstranit oxid siřičitý ze zařízení na spalování uhlí. Hydrát siřičitanu siřičitanu vápenatého se také vytváří při zvětrávání vápence, betonu a malty vzduchem znečištěným oxidem siřičitým. Tito dva by byli klasifikováni jako antropogenní produkce, protože nebyla záměrně vyrobena nebo použita.

Seznam

názevvzorecpoměr

TAK3:TAK4

mwSystémvesmírná skupinajednotková buňkaobjemhustotaoptickýReference
dodekahydrát siřičitanu vápenatého dodekahydrátu

Orschallit

Ca.3(TAK3)2TAK4• 12H2Ó2:1kosodélníkR3Ca = 11,3514 c = 28,412

a = 11 350 c = 28 321 Z = 6

3170

3159.7

1.87Jednoosý (+)

nω = 1,4941 nɛ = 1.4960

[12][13][14]
HielscheritCa.3Si (OH)6(TAK4)(TAK3) · 11H2Ó1:1šestihrannýP63A = 11.1178 C = 10,5381 Z = 21128.061.82jednoosý (-), nω = 1,494 nε = 1.476[15]
dihydrát pentamanganu tetrahydroxid disulfit disulfátuMn5(ACH)4(H2Ó)2[TAK3]2[TAK4]2:1634.9monoklinickýP21/mA = 7.6117 b = 8.5326 C = 10.9273 β = 101.600° Z = 2695.23.0321růžový[16]
Y2(TAK3)2TAK4• 2.5H2Ó2:1[4]
Siřičitan barnatý3,7Ba (SO3)0.3(TAK4)0.72:7ortorombickýPnmaa = 8,766 b = 5,46 c = 7,266[17]
tetrahydrát disiřičitanu lanthanitéhoLos Angeles2(TAK3)2TAK4• 4H2Ó2:1[4]
síran siřičitý ceričitýCe2(TAK3)2TAK42:1[3]
tetrahydrát síranu ceričitéhoCe2(TAK3)2TAK4• 4H2Ó2:1[7][18]
siřičitan ceričitýCe2TAK3(TAK4)21:2[3]
tetrahydrát disiřičitanu siřičitého neodymuNd2(TAK3)2TAK4• 4H2Ó2:1[4]
Nd (SO3) (HSO4) (H2Ó)31:1374.41triclinicP1a = 6,5904 b = 6,9899 c = 9,536 α = 101,206 β = 97,767 γ = 92,823 Z = 2425.672.921světle fialová[5]
Nd (SO3) (HSO4)1:1triclinicP1a = 6,4152 b = 6,6232 c = 6,9955 α = 91,726 β = 92,438 γ = 92,423 Z = 2296.553.610světle fialová[5]
ethylendiamonium-bis- (hydrát siřičitanu siřičitanu sodného)C2H10N2[Nd (SO3)(TAK4) H2Ó]21:1738.87monoklinickýP21/Ca = 9,0880 b = 6,9429 c = 13,0805 β = 91,55 Z = 2825.042.974růžový[19][20]
Sm2(TAK3)2TAK4• 2.5H2Ó2:1[21]
disulfit sulfát evropskýEu2(TAK3)2TAK42:1[3]
siřičitan sodnýEu2TAK3(TAK4)21:2[3]
Tb2(TAK3)2TAK4• 2.5H2Ó2:1[4]
poly [diaqua-μ (4) -sulfato-di-μ (4) -sulfito-didysprosium (III)]Dy2(TAK3)2TAK4• 2H2Ó2:1617.21monoklinickýC2/CA = 11.736 b = 6.8010 C = 12 793 β = 102 686 ° Z = 4996.14.115bezbarvý[4][22]
Ho2(TAK3)2TAK4• 2.5H2Ó2:1[4]
Er2(TAK3)2TAK4• 2.5H2Ó2:1[4]
Yb2(TAK3)2TAK4• 2.5H2Ó2:1[4]
Komplexy
[OsO2(TAK3)(TAK4) (NH3)2]2−1:1[23]

Reference

  1. ^ Rastsvetaeva, R. K .; Ivanova, A. G .; Chukanov, N.V .; Verin, I. A. (červenec 2007). "Krystalová struktura aloriitu". Doklady vědy o Zemi. 415 (1): 815–819. Bibcode:2007DokES.415..815R. doi:10.1134 / S1028334X07050340. S2CID  130051924.
  2. ^ Richardson, Stephanie (2009). „Zachycení oxidu siřičitého pomocí oxidanů síry: Syntéza a charakterizace dvou nových sloučenin“ (PDF). Citováno 24. června 2020.
  3. ^ A b C d E Karppinen, M .; Leskelä, M .; Niinistö, L. (březen 1989). „Studie na lanthanoid sulfitech. Část VIII. Termogravimetrická studie trihydrátu siřičitanu evropského“. Journal of Thermal Analysis. 35 (2): 355–359. doi:10.1007 / BF01904438. ISSN  0368-4466. S2CID  97297578.
  4. ^ A b C d E F G h i j Leskelä, Markku; De Matos, J.Everardo X .; Niinistö, Lauri (prosinec 1987). „Studie na lanthanoidových siřičitanech. Část VII. Přípravná a tepelná studie na hydrátech siřičitanu siřičitanu vzácných zemin“. Anorganica Chimica Acta. 139 (1–2): 121–123. doi:10.1016 / S0020-1693 (00) 84054-2.
  5. ^ A b C Dovgan, Jakob T .; Polinski, Matthew J .; Mercado, Brandon Q .; Villa, Eric M. (05.09.2018). "Hydrotermální syntéza řízená pH siřičitanů neodymu a směsných sulfát-siřičitanů". Růst a design krystalů. 18 (9): 5332–5341. doi:10.1021 / acs.cgd.8b00769. ISSN  1528-7483.
  6. ^ Alpers, Charles N .; Jambor, John L .; Nordstrom, D. (2018). Síranové minerály: krystalografie, geochemie a význam pro životní prostředí. Walter de Gruyter GmbH & Co KG. p. 95. ISBN  978-1-5015-0866-0.
  7. ^ A b Peterson, E. J .; Foltyn, E. M .; Onstott, E. I. (prosinec 1983). "Termochemické štěpení oxidu siřičitého oxidem ceričitým". Journal of the American Chemical Society. 105 (26): 7572–7573. doi:10.1021 / ja00364a018. ISSN  0002-7863.
  8. ^ HAAS, N; PETERSON, E; ONSTOTT, E (1990). „Dilanthanum dioxymonosulfate jako recyklační činidlo a recyklovaný substrát pro termochemický vodíkový cyklus oxid siřičitý-jod“. International Journal of Hydrogen Energy. 15 (6): 397–402. doi:10.1016/0360-3199(90)90196-6.
  9. ^ Onstott, E. I. (březen 1991). „Termochemie oxidace siřičitanu jodičitého v kompozicích oxidu ceru a praseodymu-oxid-siřičitanu-hydrátu za vzniku jodovodíku hydrolýzou a disulfurace současnou disproporcí a porovnáním s chováním lanthanu“. The Journal of Physical Chemistry. 95 (6): 2520–2525. doi:10.1021 / j100159a076. ISSN  0022-3654.
  10. ^ Onstott, E (1989). „Thermochemistry of jod oxidation of siřičitan v hydrátech oxidu lanthanitého-siřičitanu-síranu za vzniku jodovodíku“. International Journal of Hydrogen Energy. 14 (2): 141–145. doi:10.1016/0360-3199(89)90004-9.
  11. ^ Onstott, E I; Bowman, MG; Michnovicz, MF; Hollabaugh, C M (15. července 1984). „Modifikace termochemického vodíkového cyklu oxid siřičitý-jód pomocí siřičitanů a síranů lanthanitých“. Citováno 22. června 2020.
  12. ^ Cohen, Abraham; Zangen, Mendel (05.07.1984). „STUDIE NA ALKALINOVÝCH ZEMĚDĚLICÍCH SULIČITÁCH - V. STRUKTURA A STABILITA NOVÉ SLOUČENINY Ca 3 (SO 3) 2 SO 4 · 12H 2 O A JEHO TUHÉHO ŘEŠENÍ V TETRAHYDRÁTU VÁPENATÉM“. Chemické dopisy. 13 (7): 1051–1054. doi:10.1246 / cl.1984.1051. ISSN  0366-7022.
  13. ^ Weidenthaler, C .; Tillmanns, E .; Hentschel, G. (1993). „Orschallite, Ca3 (SO3) 2. SO4. 12H2O, nový minerál síranu vápenatého-síranu-hydrátu“. Mineralogie a petrologie. 48 (2–4): 167–177. doi:10.1007 / BF01163095. ISSN  0930-0708. S2CID  93169523.
  14. ^ Zangen, Mendel; Cohen, Abraham (5. června 1985). „STUDIE NA ALKALINOVÝCH ZEMĚDĚLECH SIRIČITÁCH. VII. VÁZÁNÍ VODÍKU A UMÍSTĚNÍ ATOMŮ VODÍKU V KRYSTÁLNÍ STRUKTURĚ CaSO3 · 4H2O A Ca3 (SO3) 2SO4 · 12H2O“. Chemické dopisy. 14 (6): 797–800. doi:10.1246 / cl.1985.797.
  15. ^ Pekov, I. V .; Chukanov, N.V .; Britvin, S. N .; Kabalov, Y. K .; Göttlicher, J .; Yapaskurt, V. O .; Zadov, A.E .; Krivovichev, S. V .; Schüller, W .; Ternes, B. (říjen 2012). „Sulfitový aniont v minerálech skupiny ettringitu: nový minerální druh hielscherit, Ca 3 Si (OH) 6 (SO 4) (SO 3) · 11 H 2 O a série pevných roztoků thaumasit – hielscherit“. Mineralogický časopis. 76 (5): 1133–1152. Bibcode:2012MinM ... 76.1133P. doi:10.1180 / minmag.2012.076.5.06. ISSN  0026-461X. S2CID  101147914.
  16. ^ Ben Yahia, Hamdi; Shikano, Masahiro; Kobayashi, Hironori (2013). „Růst monokrystalů nových sloučenin Mn2 (OH) 2SO3, Mn2F (OH) SO3 a Mn5 (OH) 4 (H20) 2 [SO3] 2 [SO4] pomocí hydrotermální metody“. Daltonské transakce. 42 (19): 7158–66. doi:10.1039 / c3dt50415h. ISSN  1477-9226. PMID  23525185.
  17. ^ Buchmeier, Willi; Engelen, Bernward; Lutz, Heinz Dieter (01.01.1988). „Kristallstruktur von Bariumsulfitsulfat, Ba (SO3) 0,3 (SO4) 0,7 bzw. BaSO3,7". Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials. 183 (1–4). doi:10.1524 / zkri.1988.183.14.43. ISSN  2196-7105. S2CID  101933384.
  18. ^ Peterson, E. J .; Foltyn, E. M .; Onstott, E. I. (1980), McCarthy, Gregory J .; Rhyne, James J .; Silber, Herbert B. (eds.), „Preparation and Thermal Studies of a Cerium (III) Sulfite-Sulfate-Hydrate“, Vzácné zeminy v moderní vědě a technologii, Boston, MA: Springer USA, str. 65–66, doi:10.1007/978-1-4613-3054-7_11, ISBN  978-1-4613-3056-1
  19. ^ Rao, Chintamani Nagesa Ramachandra (2008). Trendy v chemii materiálů: Vybrané výzkumné práce C.N.R. Rao. World Scientific. 382–388. ISBN  978-981-283-383-9.
  20. ^ Rao, K. Prabhakara; Rao, C. N. R. (duben 2007). „Koordinační polymery a hybridní sítě různých rozměrů tvořené siřičitany kovů“. Anorganická chemie. 46 (7): 2511–2518. doi:10,1021 / ic061988m. ISSN  0020-1669. PMID  17326625.
  21. ^ Leskelä, Tuula; Leskelä, Markku; Niinistö, Lauri (květen 1995). "Termoanalytické studie na hydrátu síranu siřičitanu samarnatého". Thermochimica Acta. 256 (1): 67–73. doi:10.1016 / 0040-6031 (94) 02170-S.
  22. ^ Zhang, Zai-Chao; Wang, Jia-Hong; Zhao, Pu-Su (2011-05-15). „Dy 2 (SO 3) 2 (SO 4) (H 2 O) 2: první lanthanidový směsný sulfát – siřičitanová anorganická sloučenina“. Acta Crystallographica Sekce C Komunikace krystalové struktury. 67 (5): i27 – i29. doi:10.1107 / S0108270111009048. ISSN  0108-2701. PMID  21540523.
  23. ^ Abisheva, Z.S .; Parshina, I.N .; Bochevskaya, E.G .; Ushanov, V.Zh. (Listopad 1998). „Chemické přeměny komplexů siřičitanu osmičelého (VI) v roztocích amoniak-síran“. Hydrometalurgie. 50 (3): 269–278. doi:10.1016 / S0304-386X (98) 00059-0.