Файл: Синтез и свойства соединений ниобия, тантала и титана..pdf

НС1) осаждали фосфат ниобия, который после обезвоживания со­

МеО+, М е,03+ или образовывать комплексные анионы с кислотами

[34—38]. Можно полагать, что в составе описанных фосфатов ниобия и тантала имеются ниобилдиоксидили танталилдиоксидиоиы МеО+. По химическому анализу отношение Меѵ:Р = 2, т. е.

ниобий или тантал содержатся в соли в количестве двух однова­ лентных ионов. Таким образом, фосфаты ниобия и тантала, яв­ ляющиеся производными оксокатионов ниобия и тантала, могут быть представлены в виде (МеО,)2 Н Р04-2,5Н20 . Аналогичные соединения получены при выделении арсенатов и арсенитов нио­ бия и тантала [39, 40]. Не исключено также, что эти соединения содержат диниобилоксидили дитанталилоксид-ионы, как это принимается для сульфатов ниобия и тантала Nb.,04S04 и Ta20 4S04 [38].

Гидролиз фосфатов ниобия и тантала. Фосфаты ниобия и тан­ тала являются солями, образованными слабыми основаниями. Поэтому они в сильной степени подвергаются гидролизу, что со­ провождается понижением содержания фосфора в осадках и из­ менением их состава. Процесс гидролиза свежеосажденных фос­ фатов ниобия и тантала проводили промыванием их водой в те­ чение нескольких суток при комнатной температуре. Исследования показали, что избыток осадителя удалялся первыми порциями воды вместе с сульфат-ионами (для осаждения соли взято 0,091 г Nb20 5 и 0,7601 г Р20 5).

В промывных водах содержание фосфат-ионов становилось не­ значительным и почти постоянным. Промывание производили до удаления в промывных водах фосфат-ионов. Ниобий в промывных водах отсутствовал. Длительное промывание фосфата тантала до

не обнаружен. Основные фильтраты и первые порции промывных вод получены в первые сутки промывания осадков. Остальные порции отбирали каждые последующие сутки. В отмытом фосфате

жание фосфорного ангидрида в отмытой соли близко соответство­ вало составу ЗТа20 5-Р20 5.

Таким образом, длительное промывание фосфатов ниобия и тантала водой влечет за собой изменение состава солей. При этом

сульфат-ионов показало, что значительного изменения состава со­

вательно, отмывание солей следует производить только до удале­

ляется количеством воды в системе и температурой [41]. Фосфаты

поливалентных металлов обычно протекает в твердой фазе и при­

20

Этот процесс может рассматриваться, как замещение кислот­ ного остатка НРО^- на группу ОН- . Наблюдаемое повышение

pH водного раствора фосфата ниобия (2,82—2,89) или фосфата тантала (2,92—2,98) обусловлено отщеплением фосфат-ионов из осадков вследствие их гидролиза. В присутствии большого коли­ чества воды (длительное промывание) равновесие реакции смеща­ ется и приводит к образованию трехзамещенных фосфатов:

При соблюдении установленных условий осаждения и про­ мывания фосфаты ниобия и тантала могут быть выделены в виде соединений определенного и постоянного состава. В кислой среде в присутствии избытка фосфат-ионов эти соединения достаточно устойчивы. Применение для осаждения фосфатов ниобия и тантала более концентрированных растворов реагентов или введение оса­ дителя в виде твердой соли позволяет осуществить реакцию при тех же соотношениях в меньшем объеме.

Механизм образования фосфатов ниобия и тантала

фосфата титана [5], возможно за счет адсорбции из раствора фосфат-ионов гидроокисями ниобия и тантала. В водных рас­ творах соединения ниобия и тантала подвергаются гидролизу с образованием основных солей или гидроокисей неопределенного состава, обладающих большой адсорбционной способностью.

•Освобождающиеся гидроокиси ниобия или тантала находятся в

21

состоянии коллоидного раствора. Веіінланд и Шторц [48] при обработке гидроокиси ниобия дымящей соляной кислотой на холоду получали 196-ный коллоидный раствор ннобпевой кислоты. На основании малой растворимости ТаС15 в соляной кислоте выска­ зано предположение, что даже в концентрированных растворах тантал находится в виде коллоидных частиц [49]. Другими иссле­ дователями также показано, что ниобий и тантал находятся в растворе как в ионизированном, так и в коллоидном состоянии [10, 34, 35, 50], при этом золь ниобневой или танталовой кислот несет определенный заряд [34, 51, 52].

Если добавляемый фосфат-ион вызовет коагуляцию золя ннобневой или танталовой кислоты, то выделяющийся гель сможет адсорбировать из раствора фосфат-ионы. Их количество в одина­ ковых условиях, возможно, будет одно и то же.

Для выяснения механизма образования фосфатов ниобия и тантала в сернокислых растворах исследовали взаимодействие раствора фосфата с заранее полученными осадками гидроокисей тантала и ниобия. Последнюю получали гидролизом сернокислой соли при вливании в воду, а гидроокись тантала — добавлением к раствору едкого натра. Соотношение компонентов в смесях соответствовало п = 15 (п — отношение фосфата к общему количеству ниобия или тантала в растворе и осадке), а концентрация серной кислоты была 2 моль!л.

Т а б л и ц а 5. Взаимодействие раствора фосфата с гидроокисью ниобия (Л) и тантала (Б) в кислой среде

22