Сульфит сульфат
Сульфит -сульфат представляет собой химическое соединение , содержащее как сульфит- , так и сульфат- анионы [SO 3 ] 2− [ТАК 4 ] 2− . Эти соединения были открыты в 1980-х годах в виде солей кальция и редкоземельных элементов . Минералы этого класса были обнаружены позже. Минералы могут иметь сульфит в качестве основного компонента или заменять его другим анионом, как в аллориите . [1] Родственные ионы [O 3 SOSO 2 ] 2− и [(O 2 SO) 2 SO 2 ] 2− могут быть получены в результате реакции между диоксидом серы и сульфатом и существовать в твердой форме в виде солей тетраметиламмония. Они имеют значительное парциальное давление диоксида серы. [2]
Родственными соединениями являются селенат-селениты и теллурат-теллуриты с различным халькогеном. Их можно отнести к соединениям смешанной валентности.
Производство
[ редактировать ]Сульфиты редкоземельных металлов европия и церия образуются при нагревании тригидрата сульфита металла на воздухе.
Се 2 (SO 3 ) 3 ·3H 2 O + 1 ⁄ 2 O 2 → Ce 2 (SO 3 ) 2 SO 4 + 3H 2 O
Ce 2 (SO 3 ) 3 .3H 2 O + O 2 → Ce 2 SO 3 (SO 4 ) 2 + 3H 2 O
Сульфиты других редкоземельных элементов можно кристаллизовать в виде гидратов из водного раствора. [3] Эти сульфитсульфаты можно получить по меньшей мере тремя способами. Один из них — растворить оксосульфат редкоземельного элемента в воде, а затем барботировать в диоксиде серы . Второй способ: оксид редкоземельного элемента растворяют в половине эквивалента серной кислоты . Третий способ заключался в том, чтобы барботировать диоксид серы через суспензию оксида редкоземельного элемента в воде до тех пор, пока он не растворится, а затем оставить его на несколько дней при ограниченном воздействии воздуха. Чтобы получить сульфат сульфита кальция, растворимую соль кальция добавляют к смешанному раствору сульфита натрия и сульфата натрия . [4]
Контроль pH важен при попытке получения твердых сульфитных соединений. В основных условиях сульфит легко окисляется до сульфата, а в кислых легко превращается в сернистый газ. [5]
Характеристики
[ редактировать ]В сульфитных сульфатах сера имеет степень окисления +4 и +6 . [6]
Кристаллическую структуру сульфитных сульфатов трудно изучить, так как симметрия кристаллов низкая, кристаллы обычно микроскопические, совершенно нерастворимы и смешаны с другими родственными фазами. Поэтому они были изучены с помощью порошковой рентгеновской дифракции . [4]
Реакции
[ редактировать ]При нагревании в отсутствие кислорода гидрат сульфата сульфита церия разделяется с водой при температуре 400 °С. До 800° он теряет некоторое количество сернистого газа. При температуре от 800 до 850 °C он теряет диоксид серы и дисеру, в результате чего образуется оксидисульфат церия и диоксисульфат, который теряет еще некоторое количество диоксида серы при нагревании до 1000 °C. При температуре выше 1000° оставшиеся оксисульфаты разлагаются на диоксид серы, кислород и диоксид церия. Эта реакция изучается как способ преобразования диоксида серы в серу и кислород с использованием только тепла. [7] [8]
Другая термохимическая реакция получения гидрата сульфата сульфита церия включает использование йода для окисления сульфита до сульфата с образованием йодида водорода , который затем можно использовать для получения газообразного водорода и йода. В сочетании с предыдущим высокотемпературным процессом воду можно разделить на кислород и водород только с помощью тепла. [9] [10] Это называется циклом расщепления серо-йодной воды GA . [11]
Приложения
[ редактировать ]Гидрат сульфата сульфита кальция образуется в скрубберах дымовых газов, которые пытаются удалить диоксид серы из установок по сжиганию угля. Гидрат сульфата сульфита кальция также образуется при выветривании известняка, бетона и строительных растворов воздухом, загрязненным диоксидом серы. Эти два вида продукции можно было бы классифицировать как антропогенное производство, поскольку они не производились и не использовались преднамеренно.
Список
[ редактировать ]имя | формула | соотношение SO3 : SO4 | МВт | система | космическая группа | элементарная ячейка | объем | плотность | оптический | ссылки |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
додекагидрат сульфата дисульфита трикальция | Са 3 (SO 3 ) 2 SO 4 ·12H 2 O | 2:1 | ромбоэдрический | Р 3 с | а=11,3514 в=28,412 а = 11,350 в = 28,321 Z=6 | 3170 3159.7 | 1.87 | Одноосный (+) n ω = 1,4941 n ɛ = 1,4960 | [12] [13] [14] | |
Хильшерит | Ca 3 Si(OH) 6 (SO 4 )(SO 3 )·11H 2 O | 1:1 | шестиугольный | П 6 3 | а = 11,1178 в = 10,5381 Z=2 | 1128.06 | 1.82 | Одноосный (-) п ω = 1,494 п ε = 1,476 | [15] | |
дигидрат дисульфита дисульфита тетрагидроксида пентамарганца | Mn 5 (OH) 4 (H 2 O) 2 [SO 3 ] 2 [SO 4 ] | 2:1 | 634.9 | моноклинический | Р 2 1 / м | а = 7,6117 b = 8,5326 c = 10,9273 β = 101,600° Z = 2 | 695.2 | 3.0321 | розовый | [16] |
Y 2 (SO 3 ) 2 SO 4 •2,5H 2 O | 2:1 | [4] | ||||||||
Сульфит бария сульфат 3,7 | Ба(SO 3 ) 0,3 (SO 4 ) 0,7 | 2:7 | орторомбический | Пнма | а=8,766 б=5,46 в=7,126 | [17] | ||||
тетрагидрат дисульфита сульфата лантана | La 2 (SO 3 ) 2 SO 4 •4H 2 O | 2:1 | [4] | |||||||
дисульфит церия сульфат | Се2 ( SO3 ) 2SO2SO4 | 2:1 | [3] | |||||||
тетрагидрат дисульфита сульфата церия | Се 2 (SO 3 ) 2 SO 4 •4H 2 O | 2:1 | [7] [18] | |||||||
дисульфит церия | Се 2 SO 3 (SO 4 ) 2 | 1:2 | [3] | |||||||
тетрагидрат сульфата дисульфита неодима | Nd 2 (SO 3 ) 2 SO 4 •4H 2 O | 2:1 | [4] | |||||||
Nd(SO 3 )(HSO 4 )(H 2 O) 3 | 1:1 | 374.41 | триклиника | PП1 | a=6,5904 b=6,9899 c=9,536 a=101,206 b=97,767 γ=92,823 Z=2 | 425.67 | 2.921 | светло-фиолетовый | [5] | |
Nd(SO 3 )(HSO 4 ) | 1:1 | триклиника | PП1 | a=6,4152 b=6,6232 c=6,9955 α=91,726 β=92,438 γ=92,423 Z=2 | 296.55 | 3.610 | светло-фиолетовый | [5] | ||
бис-(гидрат сульфата сульфита неодима) этилендиаммония | C 2 H 10 N 2 [Nd(SO 3 )(SO 4 )H 2 O] 2 | 1:1 | 738.87 | моноклинический | Р2 1 /с | a=9,0880 b=6,9429 c=13,0805 β=91,55 Z=2 | 825.04 | 2.974 | розовый | [19] [20] |
Sm 2 (SO 3 ) 2 SO 4 •2,5H 2 O | 2:1 | [21] | ||||||||
дисульфит европия сульфат | Эу 2 (SO 3 ) 2 SO 4 | 2:1 | [3] | |||||||
дисульфит европия | Эу 2 SO 3 (SO 4 ) 2 | 1:2 | [3] | |||||||
Tb 2 (SO 3 ) 2 SO 4 •2,5H 2 O | 2:1 | [4] | ||||||||
поли[диаква-μ(4)-сульфат-ди-μ(4) -сульфит -дидиспрозий(III)] | Dy 2 (SO 3 ) 2 SO 4 •2H 2 O | 2:1 | 617.21 | моноклинический | С 2/ с | а = 11,736 b = 6,8010 c = 12,793 β = 102,686° Z=4 | 996.1 | 4.115 | бесцветный | [4] [22] |
Ho 2 (SO 3 ) 2 SO 4 •2,5H 2 O | 2:1 | [4] | ||||||||
Er 2 (SO 3 ) 2 SO 4 •2,5H 2 O | 2:1 | [4] | ||||||||
Yb 2 (SO 3 ) 2 SO 4 •2,5H 2 O | 2:1 | [4] | ||||||||
Комплексы | ||||||||||
[OsO 2 (SO 3 )(SO 4 )(NH 3 ) 2 ] 2− | 1:1 | [23] |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Расцветаева, Р.К.; Иванова, А.Г.; Чуканов, Н.В.; Верин, ИА (июль 2007 г.). «Кристаллическая структура аллориита» . Доклады наук о Земле . 415 (1): 815–819. Бибкод : 2007ДокЕС.415..815Р . дои : 10.1134/S1028334X07050340 . S2CID 130051924 .
- ^ Ричардсон, Стефани (2009). «Улавливание диоксида серы с помощью оксидианионов серы: синтез и характеристика двух новых соединений» (PDF) . Проверено 24 июня 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Карппинен, М.; Лескеля, М.; Ниинистё, Л. (март 1989 г.). «Исследования сульфитов лантаноидов. Часть VIII. Термогравиметрическое исследование тригидрата сульфита европия». Журнал термического анализа . 35 (2): 355–359. дои : 10.1007/BF01904438 . ISSN 0368-4466 . S2CID 97297578 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Вдова, Маркку; Де Матос, Дж. Эверардо X.; Ниинистё, Лаури (декабрь 1987 г.). «Исследования сульфитов лантаноидов. Часть VII. Препаративное и термическое исследование гидратов сульфатов сульфитов редкоземельных элементов». Неорганика Химика Акта . 139 (1–2): 121–123. дои : 10.1016/S0020-1693(00)84054-2 .
- ^ Перейти обратно: а б с Довгань, Якоб Т.; Полински, Мэтью Дж.; Меркадо, Брэндон К.; Вилла, Эрик М. (05 сентября 2018 г.). «Гидротермальный синтез сульфитов неодима и смешанных сульфат-сульфитов с контролем pH». Рост и дизайн кристаллов . 18 (9): 5332–5341. дои : 10.1021/acs.cgd.8b00769 . ISSN 1528-7483 . S2CID 104641887 .
- ^ Альперс, Чарльз Н.; Джамбор, Джон Л.; Нордстрем, Д. (2018). Сульфатные минералы: кристаллография, геохимия и экологическое значение . Вальтер де Грюйтер ГмбХ & Ко КГ. п. 95. ИСБН 978-1-5015-0866-0 .
- ^ Перейти обратно: а б Петерсон, Э.Дж.; Фолтин, Э.М.; Онстотт, Э.И. (декабрь 1983 г.). «Термохимическое расщепление диоксида серы оксидом церия (IV)». Журнал Американского химического общества . 105 (26): 7572–7573. дои : 10.1021/ja00364a018 . ISSN 0002-7863 .
- ^ ХААС, Н; ПЕТЕРСОН, Э; ОНСТОТТ, Э (1990). «Диоксимоносульфат дилантана как рециркуляционный реагент и рециркулируемый субстрат для термохимического водородного цикла диоксид серы и йода». Международный журнал водородной энергетики . 15 (6): 397–402. дои : 10.1016/0360-3199(90)90196-6 .
- ^ Онстотт, Э.И. (март 1991 г.). «Термохимия окисления йода сульфита в композициях оксид-сульфит-сульфат-гидрат церия и празеодима с получением йодида водорода путем гидролиза и дисульфирования путем сопутствующего диспропорционирования и сравнения с поведением лантана». Журнал физической химии . 95 (6): 2520–2525. дои : 10.1021/j100159a076 . ISSN 0022-3654 .
- ^ Онстотт, Э. (1989). «Термохимия окисления йода сульфита в гидратах оксида, сульфита и сульфата лантана с получением йодистого водорода». Международный журнал водородной энергетики . 14 (2): 141–145. дои : 10.1016/0360-3199(89)90004-9 .
- ^ Онстотт, Э.И.; Боуман, Миннесота; Михнович, М.Ф.; Холлабо, CM (15 июля 1984 г.). «Модификация сернисто-йодного термохимического водородного цикла сульфитами и сульфатами лантана» . Проверено 22 июня 2020 г.
- ^ Коэн, Авраам; Занген, Мендель (5 июля 1984 г.). «ИЗУЧЕНИЕ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ СУЛЬФИТОВ – V. СТРУКТУРА И СТАБИЛЬНОСТЬ НОВОГО СОЕДИНЕНИЯ Ca 3 (SO 3 ) 2 SO 4 ·12H 2 O И ЕГО ТВЕРДОГО РАСТВОРА В ТЕТРАГИДРАТЕ СУЛЬФИТА КАЛЬЦИЯ» . Химические письма . 13 (7): 1051–1054. дои : 10.1246/кл.1984.1051 . ISSN 0366-7022 .
- ^ Вайденталер, К.; Тильманс, Э.; Хентшель, Г. (1993). «Оршаллит, Ca3(SO3)2 . SO4 . 12H2O, новый минерал сульфит-сульфат-гидрат кальция». Минералогия и петрология . 48 (2–4): 167–177. дои : 10.1007/BF01163095 . ISSN 0930-0708 . S2CID 93169523 .
- ^ Занген, Мендель; Коэн, Авраам (5 июня 1985 г.). «ИЗУЧЕНИЕ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ СУЛЬФИТОВ. VII. ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ И РАСПОЛОЖЕНИЕ АТОМОВ ВОДОРОДА В КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ CaSO3·4H2O И Ca3(SO3)2SO4 ·12H2O». Химические письма . 14 (6): 797–800. дои : 10.1246/кл.1985.797 .
- ^ Пеков, ИВ; Чуканов, Н.В.; Бритвин, С.Н.; Кабалов Ю.К.; Гётлихер, Дж.; Япаскурт, ВО; Задов А.Е.; Кривовичев С.В.; Шуллер, В.; Тернес, Б. (октябрь 2012 г.). «Сульфит-анион в минералах группы эттрингита: новый минеральный вид гильшерита, Ca 3 Si(OH) 6 (SO 4 )(SO 3 ) · 11H 2 O, и ряд твердых растворов таумазит-хильшерит» . Минералогический журнал . 76 (5): 1133–1152. Бибкод : 2012MinM...76.1133P . дои : 10.1180/minmag.2012.076.5.06 . ISSN 0026-461X . S2CID 101147914 .
- ^ Бен Яхья, Хамди; Сикано, Масахиро; Кобаяши, Хиронори (2013). «Выращивание монокристаллов новых Mn 2 (OH) 2 SO 3 , Mn 2 F(OH)SO 3 и Mn 5 (OH) 4 (H 2 O) 2 [SO 3 ] 2 [SO 4 соединений ] с использованием гидротермальный метод» . Транзакции Далтона . 42 (19): 7158–66. дои : 10.1039/c3dt50415h . ISSN 1477-9226 . ПМИД 23525185 .
- ^ Бухмайер, Вилли; Энгелен, Бернвард; Лутц, Хайнц Дитер (1 января 1988 г.). «Кристаллическая структура сульфата сульфита бария Ba(SO3)0,3(SO4)0,7 и BaSO3,7 соответственно» . Журнал кристаллографии – Кристаллические материалы . 183 (1–4): 43–50. дои : 10.1524/zkri.1988.183.14.43 . ISSN 2196-7105 . S2CID 101933384 .
- ^ Петерсон, Э.Дж.; Фолтин, Э.М.; Онстотт, Э.И. (1980), Маккарти, Грегори Дж.; Райн, Джеймс Дж.; Зильбер, Герберт Б. (ред.), «Приготовление и термические исследования сульфит-сульфат-гидрата церия (III), Редкие земли в современной науке и технологиях » , Бостон, Массачусетс: Springer US, стр. 65–66, дои : 10.1007/978-1-4613-3054-7_11 , ISBN 978-1-4613-3056-1
- ^ Рао, Чинтамани Нагеса Рамачандра (2008). Тенденции в химии материалов: избранные научные статьи CNR Rao . Всемирная научная. стр. 382–388. ISBN 978-981-283-383-9 .
- ^ Рао, К. Прабхакара; Рао, CNR (апрель 2007 г.). «Координационные полимеры и гибридные сети различной размерности, образованные сульфитами металлов». Неорганическая химия . 46 (7): 2511–2518. дои : 10.1021/ic061988m . ISSN 0020-1669 . ПМИД 17326625 .
- ^ Вдова, Туула; Вдова, Маркку; Ниинистё, Лаури (май 1995 г.). «Термоаналитические исследования гидрата сульфита сульфата самария». Термохимика Акта . 256 (1): 67–73. дои : 10.1016/0040-6031(94)02170-С .
- ^ Чжан, Цзай-Чао; Ван, Цзя-Хонг; Чжао, Пу-Су (15 мая 2011 г.). «Dy 2 (SO 3 ) 2 (SO 4 )(H 2 O) 2: первое смешанное сульфатно-сульфитное неорганическое соединение лантаноидов» . Acta Crystallographica Раздел C. Связь с кристаллической структурой . 67 (5): i27–i29. дои : 10.1107/S0108270111009048 . ISSN 0108-2701 . ПМИД 21540523 .
- ^ Абишева З.С.; Паршина, И.Н.; Бочевская Е.Г.; Ушанов, В.Ж. (ноябрь 1998 г.). «Химические превращения сульфитных комплексов осмия (VI) в аммиачно-сульфатных растворах» . Гидрометаллургия . 50 (3): 269–278. дои : 10.1016/S0304-386X(98)00059-0 .