Получение и исследование свойств таллатов металлов

 

2 R-COONa + СоSO₄ ∙ 7 H₂O → (R-COO)₂Cо + Na₂SO₄ + 7 H₂O

 

Расчёты для  проведения реакций получения таллата  кобальта.

 

Молекулярные массы:

Na₂SiO₃ ∙ 9 H₂O – 284 г/моль;

(R-COO)₂ Cо –638,9 г/моль;

CоSO₄ ∙ 7 H₂O – 281 г/моль;

R-COOH – 290 г/моль.

 

1. а) 1 моль    – 284

        0,1 моль – х г → х = 0,1 ∙ 284 : 1 = 28,4 г (Na₂ SiO₃ ∙ 9 H₂O)

С учётом содержания основного вещества в девятиводном метасиликате натрия пересчитали:

         б) 28,4 г – 100 %

            х г     – 2 %   → х = 0,568 г

         в) 28,4 + 0,568 г = 29 г (Na₂ SiO₃ ∙ 9 H₂O)

2. а) 1 моль    – 290 г

       0,2 моль – х г   → х = 58 г ( таллового масла)

С учётом содержания основного вещества в талловом масле  пересчитали:

         б) 58 г – 100 %

              х г  – 15 %   →  х = 9 г

          в) 58 г + 9 г = 67 г (таллового масла)

3. а) 1 моль   – 281 г

       0,1 моль – х г → х = 28,1 г (CоSO₄ ∙ 7 H₂O)

С учётом содержания основного вещества в девятиводной меди сернокислой пересчитали:

          б) 28,1 г – 100%

              х г        – 2 %   →   х = 0,56 г

           в) 28,1 + 0,56 г = 28,66 г (CоSO₄ ∙ 7 H₂O)

 

Описание получения  таллата кобальта: в эмалированную ёмкость вместимостью 0,7 л налили 180 мл (10М) воды и растворили в ней 29 г (0,1М) девятиводный метасиликат натрия. Затем добавили 67 мл (0,2М) таллового масла. При нагревании до 60 °С и при постоянном перемешивании получили однородную вязкую массу тёмно-коричневого цвета –таллат натрия, кремниевую кислоту, которая распадается на диоксид кремния и воду. Эту реакционную массу охладили до комнатной температуры. Затем к таллату натрия добавили 28,6 г (0,1М) кобальта сернокислого семиводного, растворённого в 100 мл (5,5М) холодной воды.

При этом кремниевую кислоту из раствора не удаляли.

Полученный  осадок таллата кобальта фильтровали  через двойной слой марли, промывали  водой и сушили при комнатной  температуре. Высохший осадок измельчали.

И повторно сушили в вакуум-сушильном шкафу.

 

 

 

       2.1.7. Получение таллата цинка.

Таллат цинка  получали в две стадии:

       

2 R-COOH + Na₂SiO₃ ∙ 9 H₂O → 2 R-COONa + H₂SiO₃ + 9 H₂O

 

где R-COOH – смоляные и жирные кислоты талового масла (С₁₉Н₂₉СООН -абиетиновая, С₁₇Н₃₃СООН - олеиновая, С₁₇Н₃₁СООН - линолевая, С₁₇Н₂₉СООН - линоленовая кислоты).

 

2 R-COONa + ZnSO₄ ∙ 7 H₂O → (R-COO)₂Zn + Na₂SO₄ + 7 H₂O

 

Расчёты для  проведения реакций получения таллата  цинка.

 

Молекулярные массы:

Na₂SiO₃ ∙ 9 H₂O – 284 г/моль;

(R-COO)₂Zn – 643 г/моль;

ZnSO₄ ∙ 7 H₂O – 287 г/моль;

R-COOH – 290 г/моль.

 

1. а) 1 моль   – 284 г

        0,1 моль – х г → х = 0,1 ∙ 284 : 1 = 28,4 г (Na₂SiO₃ ∙ 9 H₂O)

С учётом содержания основного вещества в девятиводном метасиликате натрия пересчитали:

         б) 28,4 г – 100 %

             х г     – 2 %   → х = 0,568 г

         в) 28,4 + 0,568 г = 29 г (Na₂SiO₃ ∙ 9 H₂O)

2. а) 1 моль    – 290 г

       0,2 моль – х г   →  х = 58 г (таллового масла)

С учётом содержания основного вещества в талловом масле пересчитали:

         б) 58 г – 100 %

              х г  – 15 %   → х = 9 г

          в) 58 г + 9 г = 67 г (таллового масла)

3. а) 1 моль – 287 г

             0,1 моль – х г  →  х  = 28,7 г  (ZnSO₄ ∙ 7 H₂O)

С учётом содержания основного вещества семиводного  цинка сернокислого пересчитали:

          б) 28,7 г – 100%

              х г      – 2 %   →   х = 0,57 г

           в) 28,7 + 0,57 г = 29,3 г (ZnSO₄ ∙ 7 H₂O)

Описание получения  таллата цинка: в эмалированную ёмкость вместимостью 0,7 л налили 180 мл (10М) воды и растворили в ней 29 г (0,1М) девятиводный метасиликат натрия. Затем добавили 67 мл (0,2М) таллового масла. При нагревании до 60 °С и при постоянном перемешивании получили однородную вязкую массу тёмно-коричневого цвета – таллат натрия, кремниевую кислоту, которая распадается на диоксид кремния и воду. Эту реакционную массу охладили до комнатной температуры. Затем к таллату натрия добавили 29,3 г (0,1М) цинка сернокислго семиводного, растворённой в 100 мл (5,5М) холодной воды.

При этом кремниевую кислоту из раствора не удаляли.

Полученный  осадок таллата цинка фильтровали  через двойной слой марли, промывали водой и сушили при комнатной температуре. Высохший осадок измельчали.

И повторно сушили в вакуум-сушильном шкафу.

 

 

 

 

2.1. Изучение физико-химических свойств таллатов

2.2.1. Определение плотности (ГОСТ 211195-75). В химических лабораториях очень часто приходиться определять плотность. В литературе и справочниках старых изданий приводятся таблицы удельных весов растворов и твердых тел. Этой величиной пользовались вместо плотности, являющейся одной из важнейших физических величин, которыми характеризуют свойства вещества.

Плотностью  вещества называют отношение массы  тела к его объему:

 

ρ =

 

где ρ – плотность; m – масса тела, г; V – объем тела, см³ . Следовательно, плотность вещества выражают в г/см³ .

Удельным весом γ называют отношение веса  (силы тяжести) вещества к объему:

γ =

 

Плотность и  удельный вес вещества находятся  в такой же зависимости между  собой, как и масса и вес, т. е. 

γ = g ρ

где g – местное значение ускорения силы тяжести при свободном падении. Таким образом, размерность удельного веса (г/см² • сек²) и плотности г/ см³ , а также их числовые значения, выраженные в одной системе единиц, отличаются друг от друга.

Плотность тела не зависит от его местонахождения  на Земле, в то время как удельный вес изменяется в зависимости от того, в каком месте Земли его измерить.

 

 

В ряде случаев  предпочитают пользоваться так называемой относительной плотностью, представляющей собой отношение плотности данного  вещества к плотности другого  вещества при определенных условиях. Относительная плотность выражается отвлеченным числом.

Относительную плотность d жидких и твердых веществ принято определять по отношению к плотности дистиллированной воды:

d =

где ρ =   - плотность вещества; ρ_в =   - плотность дистиллированной воды при 4°С.

Относительную плотность можно d можно также выражать отношением массы взятого вещества к массе дистиллированной воды, взятой в том же объеме, что и вещество, при определенных, постоянных условиях.

Поскольку числовые значения, как относительной плотности, так и относительного удельного веса при указанных постоянных условиях являются одинаковыми, пользоваться таблицами относительных удельных весов в справочниках можно так же, как если бы это были таблицы плотности.

Относительная плотность является постоянной величиной  для каждого химически однородного  вещества и для растворов при  данной температуре. Поэтому по величине относительной плотности во многих случаях можно судить о концентрации вещества в растворе.

Обычно плотность  раствора увеличивается с увеличением  концентрации растворенного вещества (если оно само имеет плотность  больше, чем растворитель). Но имеются  вещества, для которых увеличение плотности с увеличением концентрации идет только до известного предела, после которого при увеличении концентрации происходит уменьшение плотности.

Относительную плотность жидкостей можно определять при помощи ареометров, пикнометров, специальных весов и т. п.[12]

Определение плотности  проводили с помощью пикнометра. Плотность ρ вычисляют по формуле:

 

 

где ρ₀ - плотность воды при Т°С, г/см ; G₀ – вес чистого пикнометра, г; G₁ — вес пикнометра с водой, г; G₂ — вес пикнометра с исследуемым      веществом, г.

Результаты  определения представлены в таблице 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        2.2.2. Определение растворимости. Растворение — это процесс образования раствора (прозрачная гомогенная жидкость) в результате смешения вещества с другой жидкостью, называемой растворителем. Одним условием этого процесса является отсутствие химического взаимодействия между растворяемым веществом и растворителем, следовательно, после удаления растворителя, исходное вещество должно остаться неизменным.

Растворимость таллатов представлена в таблице 2.

 

Таблица 2. Раствормость таллатов в различных растворителях

 

Растворитель	таллат
	Fe	Cu	Mn	Co	Zn
Этиловый спирт	c	c	c	c	c
Изоамиловый спирт	с	с	с	р	с
Ацетон	с	с	с	с	с
Четыреххлористый  углерод	р	р	р	р	р
Этиловый эфир уксусной кислоты	р	с	р	р	с
Скипидар	р	р	р	р	Р
Гептан	н	с	р	с	р
Растительное  масло	с	с	с	с	с
Вода	н	н	н	н	н

 

р - хорошая растворимость, с - средняя растворимость, н - не растворяется

 

 

 

2.2.3. Определение температуры плавления (ГОСТ 18995-4-73). Температурой плавления считается та температура, при которой замечается первое проявление жидкой фазы. Разность между температурой, при которой проявляется жидкая фаза и температурой полного расплавления вещества для чистых соединений не должна превышать 0,5 °С, незначительные загрязнения вещества иногда сильно понижают температуру его плавления, и плавление происходит  более широком интервале температур. Испытуемое вещество в количестве 0,001 г поместили в маленький капилляр, запаянной с одного конца. Капилляр вытягивают из хорошо вымытой и высушенной тонкостенной стеклянной трубки диаметром 10-12 мм.

Исследуемое вещество тщательно растирают и ступке, открытым концом капилляра набирают в него немного вещества и бросают  его запаянным концом вниз в стеклянную трубку длинной 80-90 см, поставленный вертикально  на лабораторный стол. Наполненный таким образом капилляр закрепили на термометре так, чтобы проба вещества находилась на уровне шарика термометра. Для прикрепления капилляра к термометру обычно используют резиновое кольцо.

Физико-химические свойства таллатов металлов и таллового масла представлены в таблице 3. Из таблицы видно, что физико-химические свойства отдельных таллатов соответствуют литературным данным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3. Физико-химические свойства таллатов металлов и таллового масла

 

Наиме-нование соедине-ния	Агрегат-ное состоя-ние, внешний вид	Растворимость	Плот-ность, г/см3	Температура плавления,°С		Вы-ход про-дук-та в %
				Литер. дан-ные	Эксп. дан-ные
Талловое масло	жидкость тёмно-кор. цвета	не растворяется в воде, растворяется в органических растворителях	0,98	-	-	-
Натрия таллат	жидкость тёмно-кор. цвета	растворяется  в воде	0,93	неизв.	-	95
Железа таллат	Порошок темно-коричневого  цвета	не растворяется в воде, растворяется в органических растворителях	0,61	неизв.	108	94
Меди таллат	порошок зелёного цвета	не растворяется в воде, растворяется в органических растворителях	0,62	неизв.	98	93
Марганца таллат	Порошок коричневого  цвета	не растворяется в воде, растворяется в органических растворителях	0,62	98	96	90
Кобальта таллат	Порошок коричневого  цвета	не растворяется в воде, растворяется в органических растворителях	0,65	91	89	89
Цинка таллат	порошок светло-коричневого  цвета	не растворяется в воде, растворяется в органических растворителях	0,58	неизв.	63	90