Корзина
Ваша корзина пуста!
Это никогда не поздно исправить :)
Карбонат иттербия Yb(CO)xHO — гидратированное соединение для прецизионного синтеза
Карбонат иттербия Yb(CO)xHO — гидратированная соль иттербия и угольной кислоты, выпускаемая в виде мелкодисперсного порошка белого цвета. Соединение относится к группе редкоземельных карбонатов и характеризуется переменным содержанием кристаллизационной воды (x = 2–5), что определяет его массовую долю основного вещества в пределах 40–55 % в пересчёте на YbO. Технические характеристики регламентируются ТУ 48-4-523-90 и аналогичными отраслевыми нормативными документами, действующими для солей редкоземельных металлов.
Материал проявляет амфотерные свойства с преобладанием основного характера: растворяется в минеральных кислотах (азотной, соляной, уксусной) с образованием соответствующих солей иттербия, нерастворим в воде и органических растворителях. При термической обработке в интервале 400–700 C карбонат разлагается с выделением CO и образованием оксида иттербия YbO — ключевого прекурсора для дальнейшего металлургического и керамического производства. Температура начала дегидратации составляет 120–150 C, полное удаление кристаллизационной воды завершается при 300 C.
Химический состав и примесный профиль
Содержание примесей в карбонате иттербия контролируется методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-АЭС). Для квалификации «Ч» (чистый) нормируются следующие предельные концентрации:
- сумма редкоземельных примесей (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Lu) — не более 0,05 %;
- железо (Fe) — не более 0,005 %;
- кальций (Ca) — не более 0,01 %;
- кремний (Si) — не более 0,01 %;
- хлориды (Cl) — не более 0,005 %;
- сульфаты (SO) — не более 0,01 %.
Для квалификации «ос.ч» (особо чистый) требования ужесточаются на порядок по сумме редкоземельных примесей (до 0,005 %) и по отдельным нормируемым элементам. Гранулометрический состав порошка контролируется лазерной дифракцией: средний размер частиц d составляет 5–20 мкм, насыпная плотность — 0,6–1,2 г/см.
Применение в промышленности
Карбонат иттербия Yb(CO)xHO используется как исходное сырьё в технологических процессах, требующих высокой чистоты и контролируемого введения иттербия:
- производство оксида иттербия YbO для легирования лазерных кристаллов (Yb:YAG, Yb:YLF) и волоконных световодов;
- синтез иттербиевых алюмо-гранатовых керамик для твёрдотельных лазеров с диодной накачкой;
- изготовление катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов с повышенной ёмкостью;
- получение фторида иттербия YbF для оптических покрытий и фтороцирконатных стёкол;
- производство катализаторов крекинга углеводородов и оксидных каталитических систем;
- введение иттербия в составы жаропрочных никелевых суперсплавов для энергетического машиностроения.
В металлургическом переделе карбонат служит промежуточным продуктом при аффинаже иттербия из коллективных концентратов редкоземельных элементов. Осаждение карбонатом аммония из нитратных растворов обеспечивает эффективное отделение иттербия от сопутствующих лёгких и средних лантаноидов благодаря различию в растворимости карбонатов.
Физико-химические характеристики
| Параметр | Значение | Метод контроля | Квалификация Ч | Квалификация ос.ч |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля YbO, % | 42–48 | Комплексонометрия | 42 | 45 |
| Потери при прокаливании, % | 28–35 | Гравиметрия при 900 C | 35 | 32 |
| Сумма редкоземельных примесей, % | 0,005–0,05 | ИСП-АЭС | 0,05 | 0,005 |
| Средний размер частиц d, мкм | 5–20 | Лазерная дифракция | 5–20 | 5–15 |
| Насыпная плотность, г/см | 0,6–1,2 | ГОСТ 19440-94 | 0,6–1,2 | 0,6–1,0 |
Упаковка карбоната иттербия осуществляется в двойные полиэтиленовые мешки с последующим помещением в металлические барабаны или контейнеры типа «big-bag» для исключения контакта с атмосферной влагой и CO. Срок хранения при соблюдении условий (температура 15–25 C, относительная влажность не более 60 %) составляет 12 месяцев с даты изготовления. По истечении срока хранения соединение подлежит переаттестации на соответствие нормируемым показателям.
Вопросы и ответы
Чем отличается карбонат иттербия Yb(CO)xHO от безводного карбоната?
Гидратированная форма содержит 2–5 молекул кристаллизационной воды, что снижает массовую долю основного вещества и требует учёта при расчёте навесок. Безводный карбонат получают длительной сушкой при 200–250 C и используют, когда присутствие воды недопустимо в технологическом процессе.
Как пересчитать содержание иттербия в карбонате на оксид?
Для пересчёта используют стехиометрический коэффициент: 1 г Yb(CO)3HO соответствует приблизительно 0,55 г YbO. Точное значение зависит от фактического содержания кристаллизационной воды, определяемого термогравиметрическим анализом.
В каких кислотах растворяется карбонат иттербия?
Соединение легко растворяется в азотной, соляной и уксусной кислотах при комнатной температуре с выделением CO. В серной кислоте растворение сопровождается образованием малорастворимого сульфата иттербия, поэтому для приготовления растворов предпочтительна азотная кислота.
Какие примеси нормируются в карбонате иттербия квалификации ос.ч?
Для квалификации ос.ч нормируются сумма редкоземельных примесей (не более 0,005 %), железо, кальций, кремний, хлориды и сульфаты. Дополнительно может контролироваться содержание тория и урана на уровне менее 0,001 % для применений в оптическом материаловедении.