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Polvere di solfato di cerionoto anche come CeSO4, è un composto inorganico con la formula chimica CeSO4. È una polvere bianca con elevata purezza. La sua forma cristallina è monoclina, ma spesso diventa opaca a causa dell'assorbimento di umidità. Può dissolversi in acqua e formare una soluzione incolore. La sua solubilità in acqua non è elevata, ma aumenta con l'aumentare della temperatura. Inoltre, può anche essere leggermente solubile in etanolo ed etere. Ha attività ottica, cioè può ruotare la luce polarizzata. Ciò significa che CeSO4 può essere utilizzato per produrre tipi specifici di cristalli e dispositivi ottici. Bassa conduttività termica e scarsa conduttività termica. La sua capacità termica specifica aumenta con l'aumento della temperatura, a causa dell'aumento della vibrazione atomica nella sua struttura reticolare. È un sale acido forte con elevata reattività chimica. Può reagire con gli alcali in determinate condizioni per generare idrossidi corrispondenti.
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Formula chimica |
Ce2O12S3 |
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Messa esatta |
568.67 |
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Peso Molecolare |
568.40 |
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m/z |
567.67 (100.0%), 569.67 (25.1%), 569.66 (9.0%), 569.66 (4.5%), 571.67 (3.4%), 569.67 (2.5%), 568.67 (1.6%), 571.67 (1.6%) |
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Analisi elementare |
Ce, 49.30; O, 33,78; S, 16.92 |
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Informazioni aggiuntive sul composto chimico: Densità 2,89 g/mL a 25 gradi (lett.), Forma solida.
Inoltre può formare complessi anche con alcuni ioni metallici. Le proprietà fisiche del CeSO4 lo rendono ampiamente utilizzato in vari campi, tra cui l'analisi chimica, il monitoraggio ambientale, la ricerca biomedica, il controllo dei processi industriali, la sintesi dei materiali e l'agricoltura. Tuttavia, l’entità del suo valore applicativo dipende principalmente dalla sua attività di reazione chimica e dai cambiamenti delle proprietà fisiche in diverse condizioni.
Polvere di solfato di cerioè un composto funzionale leggero delle terre rare ad alto valore{0}}aggiunto, solitamente rappresentato dalla formula molecolare Ce (SO ₄) ₂ · xH ₂ O. La forma stabile comune è il solfato di cerio tetraidrato, che appare come una polvere cristallina giallo brillante. Combina le forti caratteristiche di ossidazione del cerio tetravalente, la capacità di coordinazione unica degli elementi delle terre rare e le proprietà rispettose dell'ambiente dei solfati. È uno dei prodotti più utilizzati nel campo della chimica fine delle terre rare.
Principali applicazioni degli ossidanti verdi nel campo della sintesi organica fine
Nello scenario della reazione di ossidazione selettiva dei prodotti della chimica fine, è ampiamente riconosciuto come un ossidante verde altamente selettivo, che evita completamente i punti critici del settore quali l'inquinamento da metalli pesanti e l'eccessiva ossidazione dei prodotti causata dai tradizionali ossidanti dicromato e permanganato. Nella reazione di ossidazione dei composti aromatici, i derivati del toluene possono essere accuratamente ossidati nei corrispondenti prodotti della benzaldeide in un sistema organico a due fasi acquoso delicato a due-fasi, con un tasso di conversione superiore al 95% e una selettività dei prodotti aldeidici superiore al 92%, quasi senza generare un'eccessiva ossidazione dei sottoprodotti dell'acido benzoico.
I dati di produzione di un'impresa farmaceutica intermedia mostrano che il suo utilizzo per sostituire i tradizionali sali ossidanti di cromo nella produzione di p-clorobenzaldeide ha aumentato la purezza del prodotto dal 98,5% al 99,8% e ha ridotto del 98% la quantità di rifiuti pericolosi di metalli pesanti generati durante il processo di produzione, nel pieno rispetto dei più recenti standard nazionali sulle emissioni di protezione ambientale chimica. Nella sintesi dei farmaci steroidei, è il reagente preferito per l'ossidazione selettiva dei gruppi allil-idrossilici nelle molecole steroidee.
Può identificare con precisione siti di reazione specifici su molecole steroidee, ossidare in modo efficiente il gruppo metilene in posizione allilica in un gruppo chetonico senza danneggiare altri gruppi sensoriali nella molecola e la stereoselettività del prodotto di reazione supera il 98%, riducendo notevolmente la difficoltà di separare e purificare i successivi farmaci chirali. Nel processo di sintesi intermedia della vitamina E, la reazione di ossidazione viene utilizzata per aumentare la resa degli intermedi chiave di oltre il 15%, evitando l'impatto dei residui di ioni cromo sulla qualità del farmaco finale nei processi tradizionali. Il prodotto ha superato con successo la certificazione standard sulle impurità farmaceutiche nei mercati europeo e americano. Nello scenario della sintesi di coloranti e materiali funzionali optoelettronici.
La reazione di accoppiamento ossidativo selettivo dei composti di ammine aromatiche può sintetizzare in modo efficiente coloranti azoici ad alte-prestazioni e materiali optoelettronici organici come intermedi principali. Il processo di reazione non introduce impurità di metalli pesanti e il contenuto di impurità dei materiali optoelettronici prodotti è inferiore a ppm, soddisfacendo pienamente i requisiti di elevata purezza dei materiali organici a diodi a emissione di luce (OLED). Il trivalentepolvere di solfato di ceriogenerato dopo la reazione può anche essere rigenerato in solfato di cerio tetravalente attraverso un semplice processo di ossidazione elettrochimica, ottenendo il riciclo degli ossidanti. Il tasso di utilizzo atomico complessivo del processo supera il 90%, riducendo significativamente il costo complessivo della produzione di prodotti chimici fini.
Applicazioni della purificazione profonda nel campo della governance ambientale e del trattamento delle acque
Il solfato di cerio idrato è un componente catalitico efficiente nei processi di ossidazione avanzata per il trattamento delle acque reflue organiche recalcitranti industriali. La preparazione del catalizzatore Fenton eterogeneo caricando solfato di cerio idrato su un supporto poroso di terra di diatomee può migliorare significativamente l'intervallo di pH del tradizionale sistema Fenton. Può catalizzare in modo efficiente il perossido di idrogeno per generare radicali idrossilici in un ampio intervallo di pH 3-9 e degradare rapidamente l'anello benzenico e i composti organici refrattari eterociclici nelle acque reflue di stampa e tintura e nelle acque reflue farmaceutiche.
I dati effettivi delle operazioni ingegneristiche mostrano che il processo di ossidazione avanzata con catalizzatore a base di solfato di cerio può raggiungere un tasso di rimozione del COD superiore all'88% per le acque reflue di stampa e tintura, ovvero del 40% in più rispetto al tradizionale processo Fenton a base di ferro-. Allo stesso tempo, non genera una grande quantità di rifiuti pericolosi di fanghi ferrosi, riducendo significativamente i costi del successivo smaltimento dei fanghi. Nel trattamento avanzato delle acque reflue contenenti arsenico, gli ioni cerio sono diventati un efficace agente di rimozione dell'arsenico grazie alla loro speciale capacità di adsorbimento coordinativo per gli elementi di arsenico.
Gli ioni di cerio tetravalente possono formare precipitati chelanti stabili con arsenico trivalente e pentavalente nelle acque reflue, rimuovendo in profondità elementi residui di arsenico in tracce attraverso l'adsorbimento superficiale. Dopo il trattamento, il contenuto di arsenico nelle acque reflue può essere ridotto al di sotto di 0,01 mg/l, molto al di sotto del limite nazionale di emissione di 0,05 mg/l. Rispetto ai tradizionali processi di rimozione dell'arsenico con sale di ferro, l'efficienza di rimozione dell'arsenico è aumentata di oltre tre volte e il precipitato contenente arsenico risultante ha una struttura stabile. La tossicità della lisciviazione dell'arsenico è molto inferiore allo standard dei rifiuti pericolosi, evitando il rischio di inquinamento secondario.
Nello scenario di purificazione profonda dell'acqua potabile, i filtri ceramici caricati con solfato di cerio idrato possono rimuovere efficacemente impurità nocive come ioni fluoruro e ioni piombo nell'acqua. Gli ioni di cerio formano precipitati stabili di fluoruro di cerio con ioni fluoruro e la capacità di adsorbimento del fluoruro nell'acqua è più di 6 volte quella dell'allumina attivata ordinaria. Questa tecnologia può ridurre il contenuto di fluoro nell'acqua potabile nelle aree ad alto contenuto di fluoro entro l'intervallo degli standard sanitari nazionali. Attualmente, questa tecnologia è stata ampiamente applicata nei progetti rurali per la sicurezza dell’acqua potabile in molte aree ad alto contenuto di fluoro nel nord della Cina.
L'uso di reagenti di riferimento nel campo dei test analitici e delle sostanze standard
Nello scenario di titolazione di ossidoriduzione-dell'analisi della capacità, il solfato di cerio è un classico reagente volumetrico di cerio di grado di riferimento e una sostanza di riferimento per titolazione di ossidoriduzione-riduzione ad alta precisione riconosciuta a livello internazionale. La soluzione standard di solfato di cerio idrato ha un potenziale di ossidoriduzione estremamente stabile e non subirà variazioni di concentrazione dopo una conservazione a lungo termine. Quando si titolano sostanze riducenti come ioni ferrosi, stannosi e ioduro, il processo di reazione è regolare, il punto finale della titolazione cambia colore in modo sensibile e la deviazione relativa dei risultati della misurazione può essere controllata entro lo 0,01%, di gran lunga superiore alla precisione del metodo di titolazione del permanganato di potassio.
Nella rilevazione del contenuto totale di ferro nel minerale di ferro nell'industria metallurgica, è necessaria una soluzione di titolazione standard preparata conpolvere di solfato di cerioviene utilizzato per determinare con precisione il contenuto totale di ferro senza la necessità di ulteriori agenti mascheranti complessi. La riproducibilità dei risultati di rilevamento è molto superiore a quella del metodo tradizionale con dicromato di potassio, evitando completamente i rischi per la salute del personale sperimentale e l'inquinamento dei liquidi di scarto di laboratorio causato dai reagenti sali di cromo. Nello scenario di preparazione di sostanze standard per il monitoraggio ambientale, il solfato di cerio idrato ad elevata purezza è la materia prima preferita per la preparazione di soluzioni standard di elementi di cerio.
Dopo l'essiccazione a 105 gradi, il solfato di cerio idrato ha un rapporto stechiometrico stabile e può essere preparato con precisione come soluzione standard di elemento di cerio senza la necessità di ulteriore calibrazione. È ampiamente utilizzato per la calibrazione di grandi strumenti analitici come la spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS) e la spettroscopia di assorbimento atomico ed è una sostanza standard indispensabile per gli elementi delle terre rare nei laboratori di monitoraggio ambientale e di rilevamento di minerali geologici. Nell'analisi della composizione dei materiali degli elettrodi positivi per batterie al litio, il reagente di riferimento del solfato di cerio può essere utilizzato per titolare con precisione il contenuto di ioni metallici a valenza variabile nei materiali degli elettrodi positivi.
Aiutare le imprese a controllare accuratamente il rapporto degli elementi nichel cobalto manganese dei materiali ternari e garantire la coerenza delle prestazioni elettrochimiche delle batterie al litio. Nello scenario di controllo qualità dell'analisi della composizione del vetro speciale, il titolante standard preparato con solfato di cerio idrato può essere utilizzato per determinare con precisione il contenuto di impurità ferrose nel vetro, controllare con precisione lo stato redox del vetro e fornire un supporto di rilevamento affidabile per le prestazioni ottiche stabili del vetro speciale resistente alle radiazioni.
Polvere di solfato di cerioè un importante composto inorganico ampiamente utilizzato in molteplici campi grazie alle sue proprietà fisiche e chimiche uniche.
1. Preparazione sperimentale
Prima di iniziare l'esperimento, dobbiamo preparare i seguenti reagenti e attrezzature: soluzione CeCl3, soluzione Na2SO4, soluzione NH3 · H2O, acqua distillata, carta per pesare, agitatore, fonte di calore, bicchiere, carta da filtro.
2. Passaggi sperimentali
Pesare una quantità adeguata di soluzione CeCl3 e versarla in un becher pulito. Successivamente, aggiungere una quantità adeguata di acqua distillata e mescolare accuratamente con un agitatore per dissolvere completamente CeCl3.
In un altro bicchiere, pesare una quantità adeguata di soluzione di Na2SO4, aggiungere una quantità adeguata di acqua distillata e mescolare accuratamente con un agitatore per sciogliere completamente Na2SO4.
Versare lentamente la soluzione di Na2SO4 nella soluzione di CeCl3, mescolando continuamente con un agitatore per miscelare accuratamente le due soluzioni. Durante questo processo, possiamo osservare un cambiamento nel colore della soluzione mista, dovuto alla reazione tra ioni Ce3+ e ioni SO42- per generare CeSO4.
Aggiungere lentamente la soluzione NH3 · H2O alla soluzione miscelata e monitorare il valore del pH della soluzione utilizzando una striscia reattiva per pH. Dobbiamo regolare il valore del pH della soluzione su debolmente alcalino per favorire la generazione di CeSO4. Quando il valore del pH raggiunge il valore preimpostato, interrompere l'aggiunta della soluzione NH3 · H2O.
Riscaldare la soluzione mista fino all'ebollizione e mantenerla per un certo periodo di tempo. Questo processo serve a consentire alla reazione di procedere completamente e generare più CeSO4. Durante il processo di riscaldamento, possiamo osservare ulteriori cambiamenti di colore nella soluzione dovuti alla generazione di più CeSO4.
Dopo il riscaldamento, raffreddare la soluzione mista a temperatura ambiente. Durante questo processo possiamo osservare la precipitazione di sostanze solide dalla soluzione, che è il CeSO4 generato. Durante il processo di raffreddamento precipitano sempre più sostanze solide e alla fine possiamo vedere uno strato di sostanza solida bianca sul fondo del bicchiere.
Filtrare la soluzione miscelata con carta da filtro e raccogliere la sostanza solida precipitata. Questo è il prodotto di cui abbiamo bisogno - CeSO4. Durante il processo di filtrazione possiamo lavare più volte il materiale solido con acqua distillata per eliminare eventuali impurità residue. Dopo il lavaggio, asciugare la sostanza solida su una carta da pesa.
3. Equazione chimica
L'equazione chimica di questo metodo di sintesi è:
CeCl3 +No2COSÌ4 +NH3 · H2O → CeSO4 + 2NaCl + NH4Cl+H2O
Questa equazione rappresenta il processo in cui CeCl3 e Na2SO4 reagiscono per formare CeSO4 e altri sottoprodotti sotto l'azione di NH3 · H2O. Durante il processo di reazione, gli ioni Ce3+ in CeCl3 reagiscono con gli ioni SO42- in Na2SO4 per formare il precipitato CeSO4.
Nel frattempo, gli ioni OH - in NH3 · H2O reagiscono con gli ioni Cl - in CeCl3 per generare NH4Cl e NaCl.
Infine, attraverso la filtrazione si ottiene il CeSO4 solido. Va notato che questa reazione viene effettuata in condizioni debolmente alcaline, pertanto il valore del pH deve essere controllato. Se il valore del pH è troppo alto o troppo basso, ciò può portare a una scarsa efficienza di sintesi del CeSO4.
Inoltre, per ottenere un'elevata-purezzaPolvere di solfato di cerio, sono necessarie molteplici operazioni di lavaggio e filtrazione. Allo stesso tempo, anche i sottoprodotti generati durante il processo di reazione devono essere gestiti correttamente per evitare l'inquinamento dell'ambiente.
Domande frequenti
Come sciogliere il solfato di cerio?
sciogliere il solfato di cerio tetraidrato in acqua e aggiungere H2SO4. Altrimenti prendere solfato di cerio e scioglierlo in una quantità minima di H2SO4(2M), quindi diluire con acqua.
Il solfato di cerio è tossico?
CONSIDERATA UNA SOSTANZA PERICOLOSA SECONDO OSHA 29 CFR 1910.1200. Il contatto con materiale combustibile può provocare un incendio. Irritante per gli occhi, le vie respiratorie e la pelle. L'ingestione accidentale del materiale può essere dannosa per la salute dell'individuo.
Cos'è il solfato di cerio?
Il solfato di cerio (IV), chiamato anche solfato cerico, è un composto inorganico. Esiste come sale anidro Ce(SO 4) 2 e anche in alcune forme idratate: Ce(SO 4) 2(H 2O) x, con x uguale a 4, 8 o 12. Questi sali sono solidi dal giallo al giallo/arancio moderatamente solubili in acqua e acidi diluiti.
A cosa serve il solfato di cerio?
Il solfato di cerio (IV) può essere utilizzato per catalizzare: Ossidazione selettiva di alcoli secondari nei corrispondenti chetoni utilizzando bromato di sodio come ossidante. Solfonazione diretta del metano con anidride solforosa ad acido metansolfonico in acido solforico.
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