Оксалат церия(III) Ce(CO)xHO: кристаллогидрат для прецизионного синтеза
Оксалат церия(III) Ce(CO)xHO — кристаллический гидрат, в котором число молекул воды x варьируется от 9 до 10 в зависимости от условий осаждения и сушки. Соединение относится к классу неорганических солей редкоземельных элементов и представляет собой белый или слегка кремовый мелкокристаллический порошок, практически нерастворимый в воде и органических растворителях, но разлагающийся в сильных минеральных кислотах. Именно эта комбинация — катион Ce и оксалат-анион CO — определяет ключевые технологические свойства продукта: низкую температуру термического разложения, высокую чистоту по металлическим примесям и способность формировать оксид церия(IV) с заданной дисперсностью.
Физико-химические характеристики
Молярная масса безводной соли Ce(CO) составляет 544,29 г/моль; с учётом кристаллизационной воды (x = 10) — 724,45 г/моль. Плотность кристаллогидрата — 2,7–2,9 г/см. Разложение протекает ступенчато: дегидратация начинается при 120–150 C, а полное превращение в CeO завершается при 400–450 C в воздушной среде. Содержание CeO в прокалённом остатке — не менее 99,0 % при марке «ос. ч.». Растворимость в воде при 20 C — менее 0,001 г/100 мл, что позволяет использовать осаждение из водных растворов как основной метод получения.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Условия | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Содержание CeO | 99,0 % | гравиметрия | прокалка 800 C | марка «ос. ч.» |
| Потери при прокалке | 38–42 % | термогравиметрия | до 900 C | соответствует x 10 |
| Примеси FeO | 0,005 % | ИСП-МС | — | лимит для люминофоров |
| Примеси LaO | 0,01 % | ИСП-АЭС | — | контроль разделения РЗЭ |
| Насыпная плотность | 0,8–1,2 г/см | волюмометрия | сухой порошок | зависит от сушки |
| Остаток на сите 45 мкм | 0,1 % | рассев | — | для керамических масс |
Технологические свойства и применение
Основное применение оксалата церия(III) связано с его ролью прекурсора в производстве нанопорошков и полировальных композиций. При термическом разложении в контролируемой атмосфере формируется CeO с размером частиц 10–50 нм и удельной поверхностью 80–150 м/г. Такая морфология критична для:
- полировальных суспензий CMP для химико-механической планаризации диэлектрических слоёв SiO в производстве интегральных микросхем;
- катализаторов дожига сажи в системах нейтрализации отработавших газов дизельных двигателей;
- керамических мембран для твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) на основе CeO–GdO;
- люминофоров с активацией Eu или Tb для светодиодных источников и сцинтилляторов;
- легирующих добавок в стекловарении для обесцвечивания и осветления оптических стёкол.
В аналитической химии Ce(CO)xHO применяется как стандартное вещество для градуировки термоаналитического оборудования и как исходный реактив при гравиметрическом определении церия. В металлургии редкоземельных элементов оксалат церия служит промежуточным продуктом при разделении лантаноидов методом ионообменной хроматографии и экстракции.
Условия хранения и транспортировки
Продукт хранят в герметичной таре из полиэтилена или стекла в сухом помещении при температуре не выше 25 C и относительной влажности не более 60 %. При контакте с влагой возможно частичное изменение стехиометрии кристаллогидрата, что влияет на потери при прокалке. Транспортировка допускается всеми видами закрытого транспорта; вещество не относится к опасным грузам по классификации ДОПОГ. Гарантийный срок хранения — 24 месяца со дня изготовления при соблюдении условий герметичности.
Вопросы и ответы
Каково точное значение x в формуле Ce(CO)xHO?
Число молекул кристаллизационной воды зависит от условий осаждения и сушки и обычно составляет 9–10. Для точного определения x проводят термогравиметрический анализ с нагревом до 900 C.
При какой температуре оксалат церия(III) полностью превращается в CeO?
Полное разложение до диоксида церия завершается при 400–450 C в воздушной среде. Дегидратация начинается уже при 120–150 C.
Растворяется ли Ce(CO)xHO в воде?
Практически нерастворим: растворимость при 20 C — менее 0,001 г/100 мл. Для перевода в раствор применяют сильные минеральные кислоты, например азотную или соляную.
Какие примеси нормируются в оксалате церия марки «ос. ч.»?
Контролируются FeO ( 0,005 %), LaO ( 0,01 %), а также следы других РЗЭ. Анализ выполняют методами ИСП-МС и ИСП-АЭС.
