Барий гидроксидән алуды зерттеу

     Барийді анықтауда тұндырғыш ретінде органикалық реагенттер көп қолданылады.

            Органикалық    тұндырғыштар.

     Барий   BaC2O4*H2O  оксалат түрінде анықталуы мүмкін. Спирттік ортада (~3 спирт көлемі)  оксалатты тұндыру жүргізіледі. Шаюшы сұйықтық ретінде 50-70%  этанол қолданылады. Тұнбаны 10 мин қалдырады, 70°C- да 2 сағат  кептіреді. Анықтауға натрий хлориді, калий және аммоний, аммоний ванадаты  кедергі жасамайды.

     Жұмыста барий және қорғасынды бөлусіз анықтауға болады. Қыздырғанда барий оксалаты және қорғасын қоспасын 550°C  жеткенде қорғасын қышқылға өтеді, ал барий оксалаты карбонатқа өтеді.

     Таза тұнба алу үшін және магнийден  бөлу үшін барий оксалатын комплексон ІІІ қатысында тұнбаға түсіреді.

     Тұндырғыш ретінде натрийдің родизонатын қолданады.

[C10H4HSO3*(NO3)2Ba]  қосылыс түрінде фловион қышқылында, құрамында натрий ацетаты бар бейтарап немесе әлсіз қышқыл ерітіндісінде барий тұнбаға түседі. Тұнбаны спирт және эфирмен жуады, кейін ваккумде кептіреді.

     Ұсынылған жұмыста сары гаухар сірке қышқылы ерітіндісінен барийды тұнбаға түсіреді. Тұнба сірке және тұз қышқылының әсерінен бұзылмайды. Аммиакта, сілтіде сулы метанол ортада ериді. Қосылыстағы реагенттің бариймен жоғары температурада ерігіштігі артады.

     Кроконды қышқыл C6H5Ва * H2O түрінде рН  2-3  мәнінде барийді тұнбаға түсіреді.BaC17H2O4   түрінде барийді әмбебап рН-7  мәніндегі сірке қышқылы ерітіндісінен тұнбаға түсіреді, тұнбаны 110°C  кептіреді.

     1,3-Д и м - толивиолур қышқылы бариймен қоңыр түсті тұнба түзеді. Тұнба 202°C  температурада тұрақты салмаққа жетеді.

     А р а б о т р и г и д р о к с и г л у т а р    және    м а н н о з о с а х а р   қышқылы  барийді 0,3 м бор қышқылы қатысында рН 8,8-9  мәнінде натрийді тұнбаға түсіреді. Тұнбаны 5 сағаттан 24 сағатқа дейін ұстайды, 120°C   3-5 мин кептіреді. Авторлар тұндырғыш ретінде пикролон қышқылын, дилитурқышқылын, фениларсон қышқылын ұсынады. Бірақ бұл органикалық тұндырғыштар көп қолданысқа ие болмаған.

          Бейорганикалық   тұндырғыштар.

     Барий сулфаты түріндегі тұндыру. Барийді анықтаудағы "Классикалық әдіс" оның сульфат түріндегі тұндыруға негізделген.  Барий сульфаты аз еритін қосылыс (ПР = 1,0*10 ). Бөлме температурасында ерігіштігі 100 мл суда 0,3-0,1 мг тұз ериді. Минералды қышқылда ерігіштігі артады. Күкірт қышқылы (H2SO4) концентрлісі комплексті қосылыс түзгенде маңыздырақ болады.

     Тұндырғыш ретінде көбінесе күкірт қышқылы ерітіндісі мен аммонийдің күкіртті қышқылы қолданылады. Барийді сульфат ретінде тұндыру алдында ерітіндіні жақсылап, мұқият дайындау керек, себебі тұнба тұндырғанда кірленіп қалуы мүмкін.

     Барийді тұндыру әлсіз қышқыл ерітіндісіне тұз қышқылын қосумен жүргізіледі. Тұз қышқылының концентрациясы ≈0,05N болу керек. Сутек иондарының жоғарылауы күкірт қышқылының тұнбасының жоғарылауына әкеледі. Тұнба ерітіндііне тұз қышқылын қосу барийдің, анионның тұнуына кедергі жасайды. Тұз қышқылы сондай ақ түйіршікті тұнба түзуіне ықпал етеді. HCl және HNO3 көп мөлшерде болса, анықтау нәтижесі төмен болуы мүмкін. Бейтарап ерітінділерден тұндыру кезінде фильтрлеуге жарамсыз, майда кристалды барий сульфаты түзіледі.

     Тұндырғышты қосу жылдамдығына да үлкен мән беру керек. Бірақ әдебиеттегі берілгендер бұл сұраққа қарсы келеді. Күкірт қышқылын жайлап қосқанда төмен нәтиже алуы мүмкін, өйткені сульфат ионының окклюзиясы жүруде болады. Тұндырғышты тез қосқанда тұнба майда кристалды болуы мүмкін, ал нәтижесі сондай төмен болады. Тұнбаға түскен BaSO4 –н  90°C – та  6-8 сағатқа немесе түнге қалдырған жөн. Тұнбаны қалай мұздай сумен жуса, дәл солай ыстық сумен  H2SO4 тамшылары қосылған жуу керек.

     Барий сульфатын тұндыру үшін мына органикалық қосылыстар қатарын сульфоамин қышқылын, диметилсульфаты, n- толилсульфоамин қышқылының натрий тұзын қолдану ұсынылған, бұлар жайцлап гидролизденіп, сульфат ионын ерітіндіде қалдырады. Мұндай тұндыру әдісі - "реагенттердің шығу әдісі "  деп аталған. Бұл әдіс барийді анықтауды тездетеді және толық дұрыс нәтиже береді.

     "Шығу реагенттерінің " әдісін ұсынған авторлар мына қатарды диметилсульфат және сульфоамин қышқылын көрсетеді, бейорганикалық тұндырғыштарға қарағанда тұндырғыштың болуы кристалдардың формировкасы жылдамдығын төмендетеді, тұнба ірі дисперсті түрде түзіледі, тұндыру шығымы алынады да ,тұнба сапасы жақсарады; тұнбаны көп уақытқа қалдыруды қажет етпейді.

     Талданып отырған ерітіндіге глицерин, су, диметилсульфат  қосады және 25-30 мин қайнау пешінде қыздырады. Тұнбаға жақсы отырған BaSO4 – н  фильтрлейді, сумен жуады, және 750°С­ та 30 мин тамшылатады. Глицерин бариймен суда ерігіштік комплекс түзеді, кейін жайлап Ba ионының түзілуімен ыдырап кетеді. Кейбір авторлар BaSO4 ірі дисперсті және  таза тұнбасын алу үшін пикрин қышқылын қосуды жөн көрді. Пикрин қышқылын қосу H2SO4 ­ мен әрекеттесе отырып, аз еритін барий пикратын түзеді, жайлап ериді, BaSO4 кристалын біріктіреді.

     Барийдің күкірт қышқылымен тұндырғанда, тұндырушы тамшылату кезінде ұшып кетеді. Тұндырушы әсерін болдырмау үшін H2SO4 қосып BaSO4 ­ н қайта өңдейді немесе H2SO4 ­у ыстық концнетрацияда ерітеді. Содан кейін кәдімгі анықтаудағыдай бөліп алады, фильтрлейді. BaSO4 жоғалтып алмау үшін этил спиртін қосады.

     Таза барий сульфатын оның ІІІ комплександы амиакатты ерітіндісінен бөліп, қайта тұндыру арқылы алуға болады.

     Тұнбасы бар фильтрді жайлап төмен температурада сульфидтің оттегімен әрекеттесіп кетпеуі үшін ауа кіретіндей қыздырады. Барийді сульфат түрінде тұндыру процесіне көп уақыт кетеді. Тездету үшін ультрадыбыс қолдану керек. Бұл кезде ерітіндідегі қатты және сұйық фаза арасында тепе теңдік орнайды. Анализді жылдамдату үшін бөлме температурасында мұздаған күйде 15 мин ұстау керек. Тұнбаның еруі мен мұздату процесін уақытын қысқартқанда оның нәтижесі  өзгермейді.

     Кольтгоф пен Сендельдің айтуынша BaSO4 тұнбаға мысал болады. Адцорбция нәтижесінде тұнбаға түсушіден басқа BaSO4 ­ да нитрат және хлорат иондары болуы мүмкін. Олар барий тұздары түрінде тұнбаға түседі. Тұнбаға түсіп кетпеуі үшін ерітіндіні 2­3 рет HCl­да (конц)  кептіреді.

     Алюминий мен темір (ІІІ) үлкен көлемде тұнбаны лайлайды. Тұз қышқылының  концентрациясы  жоғарылағанда темірдің (ІІІ) тұнбаға түсуі төмендейді, бірақ бұл жағдайда BaSO4 тұнбаға толық ерігіштігі көбейеді. Ерітіндідегі темірді аммиакпен тұнбаға түсіру арқылы кетіру керек. Хром (ІІІ) тұздары BaSO4 ­ң тұнбаға толық түсуіне кедергі жасайды, комплекстер түзіп (Cr(SO4)2)   және (Cr(SO4)3)  болады. Ацетатқа оңай ауыстыруға болады  (Cr2(C2H5O2)6(OH)2) немесе Cr(C2H3O2)6(OH).

     Цинк пен магний онша кедергі жасамайды. Жұмыстың авторлары тұнбаға түсу сатысы мен сілтілік металдар табиғаты арасындағы тәуелділікті келтіреді: Li≤Na≤K  және  K≥Rb≥Cs

     Барийді баритте анықтағанда тұнба құрамында әдетте стронций және қорғасын болады. Барийді оның карбонатында барий сульфатымен анықтағанда CaSO4  51-83 % тұнбаға түседі. Осының нәтижесінде Ba-ң салыстырмалы қателігі  11,8%.

     Барийдің тұнбаға түсуіне сілтілік металдардың цитроттарының қатысуы кедергі жасайды. Сол үшін HCl қосу арқылы ығыстырады. Барий мен қорғасын сульфатын 25%  NaCl  ерітіндісімен және  l5-20%  аммоний ацетаты ерітіндісімен өңдегенде,  барий мен қроғасынды бөлу үшін қолданылатын тек қорғасын сульфаты ғана ериді.

     Аммоний гидроксиді мен калий бромиді ерітіндісімен өңдеу арқылы қорғасынды Pb(OH)Br түрінде бөліп алуға болады деп ұсынылған.

     Диметилсульфатты қолдану керек. Na,K,NH4,Al,Cr,Fe, хлорат, нитрат және нитридтер қатысында таза барий сульфатын алуға мүмкіндік береді.

     Барийді диметилсульфатпен немесе сульфоамин қышқылымен тұнбаға түсуі көп мөлшердегі Sr мен Са  қатысында Ba анықтауға мүмкіндік береді.

     Са  қатысында Ва –ді  диметилсульфатын анықтау 5-15%  глицериндік сулы ерітіндісінде жүргізеді, бірақ бұл жағдайда Sr мен Са қатысында Ва анықтай алмаймыз.

     Сондай – ақ  Sr, Ca және Ва  оксалаттарын да тұндыруға болады. Содан кейін барийді сульфат түрінде қайта тұндырады, стронцийді карбонатқа ауыстырады, ал кальцийді оксалат түрінде анықтайды.

     Барийді хромат түрінде қайта тұндырып және кальций мен стронцийдан бөліп алғаннан кейін, барийді, стронцийді  кальцийді  сульфат  түрінде тұндыруға болады.

     Барийді тұнбаға түсіру кезінде  ІІІ комплексонды  кальций, темір, магний, хром және басқа да ауыр металдар қатысында қолдану барийді  анықтауға мүмкіндік береді.

     ІІІ комплексон қатысында сульфат түріндегі стронцийді барийден бөлу үшін рН = 8  болу керек. Барий сульфаты тұнбасын еріту үшін ІІІ комплексон аммиак ерітіндісін  қолданады.

     BaSO4  пен PbSO4  қоспасын тұнба ерітіндісі мен сілтілік ерітіндіде бөлу болады. Бұл жағдайда тек ВаSO4  қана тұнбаға түседі.

     Аммонийдің ытор бериллаты барийды BaBeF4  түрінде рН=6-7  мәнінде тұнбаға түсіреді. Тұнбаны 110°C   кептіреді. Қорғасын бұл жағдайда тұнбаға түспейді. Натрийдің тиосульфаты барийді BaS2O3*H2O  түрінде 50-70%-к   этанолда тұнбаға түседі.

     Сілтілік ортада 20%-к  этил спирті  қатысында аммоний молибдаты барийді BaMoO4  түрінде тұнбаға түсіреді.

     Жұмыста арий ванадат Ba(VO3)2  түрінде немесе  ерімейтін барий иодаты түрінде тұнбаға түсіреді.

         Қосалқы   элементтерден  барийді  бөлу   әдістері.

     Түрлі материалдарда барийді анықтаған кезде көптеген элементтерді бөлуге тура келеді. Анализ барысында кей кездерде сілтілі жер металдар топтарын шығарады, содан соң топ ішінде бөлу процесі жүреді. Кедергі болып жатқан элементтерден Ba-ді  бөлу үшін түрлі әдістерді қолданады: селективті тұнбалау,  экстракция, хромотография, электрохимиялық әдістер, т.б.

                Т ұ н б а л а у   ә д і с т е р і.

     Bа-ді  бөлудегі тұнбалау әдістері, су ерітінділерінде оның суьфаттары  мен ароматтарының төмендеуі қасиеттері негізделген. Қалған элементтерден сілтілік жерлі элементтерді бөлу үшін аммоний карбонаты қолданылады. Жеке кездерде бөгде компаненттерді тұнбалайды, мысалыхромды, лантанды, магний. Осы кезде Ва фильтратта қалады. Ва ді сульфат түрінде тұнбалауы оны стронцийдан, қорғасыннан босату үшін қолданылады. Селективтік қасиетті жоғарлату үшін тұнбалауды этилен диаминтетрасірке қышқылының немесе оның 2"патриалы тұзы" қатысуымен жүзеге асады. Сілтілік жер элементтерінің комплексті қоспаларының төзімділігі бірдей емес жәнеде өзінің қатарында төмендей келеді.

        Са > Sr > Ba

(рКн келесіге тең  10,59; 8,63; 7,76). Осы реттілік бойынша осы элементтердің сульфаттарының еру қасиеттері өмендейді. Сілтілік ортада Ba, Sr  және Са  компексонаттар ерітіндісінен сульфат түрінде Ва тұнбаға түспейді. рН төмендеген сайын осы металдардың комплексонаттарының байланысу дәрежесі  төмендейді.

     Бірте бірте қышқылдану нәтижесінде еі алдымен BaSO4  тұнбаға түседі. Себебі Ва  комплексонатының төзімділігі және оның сульфатының еру қасиеті Са мен  Sr қарағанда төмен. Сондықтан ВаSO4  еру көбейтіндісі басқа сілтілік жер элементтерінен салыстырғанда ерте болады. Тұнбалау санды түрде өтеді. Себебі  ВаSO4  тұнбаға түсу нәтижесінде ерітіндідегі Ва  иондарының концентрациясы төмендейді және тепе теңдік комплекстің бұзылуына өтеді. рН төмендеген сайын SrSO4  тұнбаға түсу керек, ал Са ерітіндінің ішінде қалады, себебі ол ең төзімді комплексонат, ең еритін сульфатты береді. Ва санды түрде Sr- дан "BaSO4  тұнбалау әдісімен" бөлінеді. Тұнбаға түсіп жатқан Sr- дің саны Ва : Sr = 1:1  кезде 0,5% - тен жоғары болмайды. Ва мен Sr  еріткенде сульфаттар түрінде бөлу әдісі қолданып жатыр. Бірақ сульфаттар түрінде тұнбалау кезіндегі сілтілік жерлі элементтерді бөлу селективтілігі жоғарлауына қарамастан бұл әдіс қазіргі таңдағы талаптардың деңгейінде берілген элементтерді санды түрде бөлуіне жол бермейді, әсіресе соңғылардың саны бірдей болмайды. Ва ді  қорғасыннан ВаSO4 – ті тұнбалау әдісімен бөлу. рН = 4-4,2; 4,5-5  болған кезде жүзеге асады. Ал қорғасынның төзімді комплексонаты санды түрде ерітініде қалады. PbSO4 – да бар Ва – дің аздаған мөлшерін селективті түрде еріту үшін тұнбаны төтрхлорды көміртекпен өңдеу әдісі және 500-600°C  кездегі булау әдісі ұсынылады. Бұл кезде PbSO4 – ты  ұшқалы PbCl2 – ге айналады, ал BaCl2 қалады. Бұл әдіс арақашықтағы жоғары температуралы процестерді  қадағалауға тиімді  Ва – ді  Са – дан бөлу үшін   глицериді – диметил сульфатты әдісті (реагенттер п.б әдіс) қолданылады. Бұл әдістің көмегімен Са – дан   Ва – ді келесі қатынасқа l:10 бөлуге болады, сондай ақ Са  мен  BaSO4 – ның бірге тұнбалауы айтарлықтай емес (0,9 - 1% - ті құрайды). Осы жағдайда H2SO4 тұнбалау кезінде, Ва мен бірге Са – дің басым бөлігі тұнбаланады (18%-ке дейін). Ва – ді Са – дан, Sr – дан және де  Sr-ді

Са – дан , Pb – нан бөлу үшін қолданады. Ва – ді екі қайтара тұнбаласақ  жақсы нәтижелерге ие боламыз.  Алайда соңғы әдістің жетіспеушілігі бұл – орта қышқылдың қатаң түрде бақылау. ВаСrO4  тұнбалау селективтілігі жасырынды агенттер ретінде үш комплексонын, нитрило үш сірке қышқылын және гидрокси этил эмидоди қышқылын қолданған кезде аса түседі. Сондай ақ бұл кезде ортаның рН ын қадағалау керек емес. Тұнбалау төмен қышқылды және нейтралды орталарда аса береді, сондай ақ аммиак қышқылды ортада жүреді. Ерекшелік ретінде жоғарғы жасырынды қасиеттермен ерекшеленетін, бірақ рН тан аздаған өзгерулеріне әсер ететін бұл нитрило үш сірке қышқылы. Тұнбалауды төмендету үшін, суық ауада ВаСrО4  тұнбалау әдісі де қолданылады. Са аромат иондарының тым көп болған жағдайда да қышқыл және төмен сілтілі ортада мүлдем тұнбаға түспейді. Ва- ді Са – дан бөлу үшін Ва нитратының НNO3 концентрациясы кезінде тұнбалау қолданылады. Sr да Ва секілді әрекет етеді. Бұл әдіс радиоактивті сілтілік жер элементтерді  бөлу үшін ұсынылған. Слтілік жер элементтерді NaNO3  -  тың балқымасынан концентрациялау шарттары бағытталған кристализация әдісімен зерттелген. Ва – ді спектральді әдісімен осы тәсіолі қолдана отырып сезімталдылық 3*10-4 -тен   2*10-6 дейін ұлғаяды.