Термодинамические свойства водных растворов сульфата лантана
12.10.2023
В лаборатории моделирования
гидрогеохимических и гидротермальных процессов Института геохимии и
аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН)
проведён анализ литературных данных о термодинамических свойствах водных
растворов сульфата лантана при температуре 298?15 К и давлении 1 атм.
Лантан принадлежит к семейству редкоземельных
металлов и является стратегическим минеральным сырьём: применяется для
производства сплавов, как восстановитель в производстве редкоземельных металлов,
а также для изготовления оптического стекла. Термодинамические данные
необходимы для разработки и оптимизации процессов извлечения лантана и других
редкоземельных элементов. Результаты опубликованы в журнале «The Journal of Chemical
Thermodynamics» (Plyasunov, 2023).
![1-1 (jpg, 190 Kб)](/FStorage/Download.aspx?id=5e7b1f31-b7bd-4d28-8020-521a24460e70)
Как известно, термодинамические свойства (коэффициенты
активности и энтальпии (т.е. теплоты) разбавления) разбавленных водных
растворов успешно описываются теорией Дебая-Хюккеля, которой исполняется 100
лет в 2023 году: так, для 1-1 электролитов (например, хлорид натрия), согласие
эксперимента и теории (в форме предельного закона) достигается при концентрации
соли 0,01 моль на 1 кг воды и менее, для 2-2 электролитов (например, сульфат
магния) — при концентрации соли 0,001 моль на 1 кг воды и менее. Однако для
растворов 3-2 электролита сульфата лантана теория не воспроизводит
экспериментальные данные даже при весьма низких концентрациях 10-5 моль
на 1 кг воды. Показано, что согласовать экспериментальные и расчётные величины
коэффициентов активности и энтальпий разбавления водных растворов сульфата
лантана можно только при явном учёте образования комплексных частиц, а именно
первого и второго сульфатного комплексов лантана. Существование указанных
комплексных частиц в растворах доказано в многочисленных независимых
исследованиях. Количественное согласие с экспериментом достигается при
следующих значениях десятичных логарифмов констант устойчивости (3,65 ± 0,05 и
5,63 ± 0,20) и изменений энтальпий (17,6 ± 1,0 кДж/моль и 28,1 ± 4,0 кДж/моль)
для реакций образования первого и второго сульфатного комплексов лантана,
соответственно. Согласие с литературными значениями весьма хорошее для первого
комплекса и удовлетворительное для второго комплекса. На основе полученных
данных рассчитаны произведение активностей (растворимости) и стандартная
энтальпия растворения нонагидрата сульфата лантана при температуре 298,15 К и
давлении 1 атм.
Исследование проведено при финансовой поддержке
Минобрнауки России.
Источник: пресс-служба ГЕОХИ РАН.