On the optimum conditions for the synthesis of binary magnesium-manganese(II) diphosphate

Abstract

Робота виконана з метою вивчення оптимальних умов синтезу бінарних магній-марганець(ІІ) дифосфатів та отримання їх основних характеристик. Інформація про них у літературі практично відсутня. Синтез бінарних дифосфатів здійснювали шляхом сумісного осадження катіонів Mg2+ і Mn2+ із суміші водних розчинів їх сульфатів, використовуючи як осаджувач водний розчин калій дифосфату. Осадження проводили за таких умов: співвідношення катіонів у вихідних реагентах (K=Mg/Mn, молярне) варіювали від 0 до 100%. Підбір концентрації вихідних розчинів, співвідношення n =Р2О74-/ΣMg2+,Мn2+ в їх складі та тривалості кристалізації проводили в окремих серіях експериментів. Встановлено, що дифосфати, отримані в умовах 19,0≤К≤99,0, мають однотипну структуру, але різний хімічний склад. Їх ідентифікація довела утворення сполук змінного катіонного складу - твердого розчину гідратованих дифосфатів магнію та мангану(ІІ) складу Mg2-хМnхP2O7-8H2O. Області його гомогенності визначені як 0≤х≤0,23. Визначено оптимальні умови його одержання: - співвідношення у складі вихідних розчинів n=Р2О74-/ΣМg2+,Мn2+ у їхньому складі та тривалість кристалізації досліджували в окремих серіях експериментів. Встановлено, що дифосфати, отримані в умовах 19,0≤К≤99,0, мають однотипну структуру, але різний хімічний склад. Їх ідентифікація довела утворення сполук змінного катіонного складу - твердого розчину гідратованих дифосфатів магнію та мангану(ІІ) складу Mg2-хМnхP2O7-8H2O. Області його гомогенності визначені як 0≤х≤0,23. Визначено оптимальні умови його одержання: - співвідношення у складі вихідних розчинів n=Р2О74-/ΣМg2+,Мn2+=0,05≤n≤0,4; - співвідношення К=Mg/Mn (моль) = 19,0≤К≤99,0; - концентрація розчинів - С=0,05-0. 5 моль/л; - тривалість взаємодії - до досягнення рівноваги та кристалізації твердої фази; - температурний інтервал взаємодії - 293-298 К. Встановлено особливості утворення, хімічну природу та основні фізико-хімічні характеристики синтезованого твердого розчину гідратованих дифосфатів складу Mg2-хМnхP2O7-8H2O 0≤х≤0,23.The work was carried out with the aim of studying the optimum conditions for the synthesis of binary magnesium-manganese(ІІ) diphosphateand obtaining their main characteristics. There is practically no information about them in the literature. The synthesis of binary diphosphates was carried out by co-precipitation of Mg2+ and Mn2+ cations from a mixture of aqueous solutions of their sulfates, using an aqueous solution of potassium diphosphate as a precipitant. Deposition was carried out under the following conditions: the ratio of cations in the starting reagents (K=Mg/Mn, molar) was varied from 0 to 100%. The selection of the concentration of the initial solutions, the ratio n =Р2О74-/ΣMg2+,Мn2+in their composition, and the duration of crystallization were carried out in separate series of experiments. It was determined that diphosphates obtained under the conditions of 19.0≤К≤99.0 have the same type of structure, but different chemical composition. Their identification proved the formation of compounds of variable cationic composition – a solid solution of magnesium and manganese(II) hydrated diphosphates of composition Mg2-хМnхP2O7·8H2O. The areas of its homogeneity are defined as 0≤х≤0.23. The optimal conditions for its production were determined: - the ratio in the composition of the initial solutions n=Р2О74-/ΣМg2+,Мn2+=0.05≤n≤0.4; - ratio K = Mg/Mn (mol) = 19.0≤К≤99.0; - concentration of solutions – C = 0.05-0.5 mol/l; - duration of interaction – upon reaching equilibrium and crystallization of the solid phase; - temperature interval of interaction – 293-298 K. The features of formation, chemical nature and main physicochemical characteristics of the synthesized solid solution of hydrated diphosphates of the composition Mg2-хМnхP2O7·8H2O 0≤х≤0.23 have been established.