Сульфаты Gd2(SO4)3х10H2O в Минске

Сульфат гадолиния Gd2(SO4)310H2O — декагидрат сульфата гадолиния(III)

Сульфат гадолиния Gd2(SO4)310H2O представляет собой кристаллический декагидрат соли трехвалентного гадолиния и серной кислоты. Соединение относится к группе редкоземельных сульфатов и характеризуется высокой степенью гидратации — на одну формульную единицу приходится десять молекул кристаллизационной воды. В безводной форме Gd2(SO4)3 проявляет выраженные парамагнитные свойства, обусловленные наличием семи неспаренных 4f-электронов в электронной конфигурации иона Gd.

Технический продукт выпускается в виде мелкокристаллического порошка белого или слегка кремового цвета. Растворимость в воде при 20 C составляет порядка 3,5 г/100 г HO (в пересчете на безводную соль), при нагревании растворимость снижается — это аномальное поведение характерно для сульфатов РЗЭ иттриевой подгруппы. Плотность кристаллогидрата — 2,9–3,1 г/см. При нагревании до 120–150 C происходит ступенчатая дегидратация с переходом в тетрагидрат и далее в моногидрат; полное обезвоживание завершается при 400–450 C.

Методы получения и квалификация

Промышленный синтез Gd2(SO4)310H2O осуществляется растворением оксида гадолиния Gd2O3 квалификации GdO-Г в серной кислоте с последующей кристаллизацией из пересыщенного раствора. Контроль чистоты выполняется методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS); суммарное содержание примесей других РЗЭ (Eu, Sm, Tb, Dy) в квалификации 99,99 % не превышает 10 ppm. Содержание основного вещества устанавливается комплексонометрическим титрованием с ксиленоловым оранжевым.

Выпускаемые квалификации:

• 99,9 % (3N) — техническая, для каталитических процессов;
• 99,99 % (4N) — для люминофоров и оптической керамики;
• 99,999 % (5N) — для прецизионного легирования полупроводников.

Применение в промышленности

Декагидрат сульфата гадолиния используется как промежуточный продукт при получении высокочистого оксида Gd2O3, который, в свою очередь, применяется при производстве люминофоров для рентгеновских экранов и сцинтилляционных детекторов. В металлургии соединение служит исходным сырьем для получения металлического гадолиния методом кальциетермического восстановления в вакуумных печах при 1100–1300 C.

В атомной энергетике Gd2(SO4)310H2O используется как исходное соединение для синтеза гадолиниевых выгорающих поглотителей нейтронов — GdO вводится в состав таблетированного ядерного топлива UO для выравнивания энерговыделения по объему активной зоны реакторов ВВЭР и PWR. Эффективное сечение захвата тепловых нейтронов изотопа Gd составляет 254 000 барн, что делает гадолиний одним из наиболее сильных поглотителей среди стабильных нуклидов.

Другие направления использования:

• производство магнитооптических материалов — кристаллов GdGaO (GGG) для подложек магнитооптических дисков;
• синтез гадолиниевых контрастных агентов для МРТ-диагностики (комплексы Gd-DTPA);
• катализаторы паровой конверсии углеводородов в химической промышленности;
• легирующая добавка при производстве специальных стекол с высоким показателем преломления.

Условия хранения и меры безопасности

Кристаллогидрат гигроскопичен и требует хранения в герметичной таре при относительной влажности не выше 60 %. При контакте с кожей и слизистыми оболочками соединение оказывает раздражающее действие; при работе необходимо использовать средства индивидуальной защиты — перчатки из нитрилового каучука и защитные очки. ПДК в воздухе рабочей зоны для соединений РЗЭ — 5 мг/м (по сумме оксидов).

Вопросы и ответы