Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта
Логин
Пароль
Институт химии и химической технологии
Сибирского отделения Российской академии наук

Перфторированные дикетоны позволят улучшить технологию добычи редкоземельных металлов

24 октября 2023 г.

Перфторированные дикетоны позволят улучшить технологию добычи редкоземельных металлов

Красноярский ученый изучил взаимодействия перфторированных дикетонов с редкоземельными металлами и обнаружил несколько интересных закономерностей. Понимание этих процессов позволит более эффективно разделять и получать редкоземельные металлы. Результаты, обобщающие серию исследовательских работ, опубликованы в журнале американского химического общества The Journal of Physical Chemistry A и выбраны в качестве иллюстрации обложки октябрьского номера этого издания.

Редкоземельные металлы, такие как скандий, иттрий, европий, широко используются в электронике, медицине, энергетике, производстве постоянных магнитов, катализаторов для переработки нефти и газа, а также в производстве специальных сплавов для аэрокосмической промышленности. Однако редкоземельные металлы трудно разделить между собой. В растворе это можно сделать за счет жидкофазной экстракции с применением селективных реагентов. Например, таких как перфторированные дикетоны. Перфторированные гетероциклические дикетоны – соединения, содержащие в себе атомы фтора, а также один из атомов халькогенов – кислород, сера, селен или теллур. Они могут взаимодействовать с ионами редкоземельных металлов и селективно их разделять.

В серии нескольких работ, ученый Красноярского научного центра СО РАН определил параметры взаимодействия перфторированных дикетонов с ионами редкоземельных металлов, а обобщённые результаты помогли понять фундаментальные закономерности. Понимание этих процессов поможет более эффективно извлекать редкоземельные металлы из их рассеянных месторождений.

Специалист собрал большое количество данных и определил более 150 констант устойчивости – меры энергии взаимодействия между ионами металлов и дикетонами. Знание констант устойчивости важно для определения условий проведения химических реакций и выбора оптимальных условий для разделения редкоземельных металлов. Химик рассмотрел, как влияют на эти свойства различные атомы, входящие в состав дикетонов, а также расположение этих атомов относительно друг друга. Изучение замещенных групп показало, что в случае дикетонов проявляются «антикулоновское» поведение. Согласно электростатической модели взаимодействия, дикетоны с более тяжелыми атомами халькогена в гетероциклическом кольце должны образовывать более слабые комплексы с металлами, а эксперимент показывает обратное. Таким образом, найденные корреляции обратно противоположны тому, что предсказывает электростатическая модель взаимодействия металла с ионами. Корреляция между самими металлами в рамках одного дикетона, напротив, демонстрирует строгую кулоновскую корреляцию.

Максим Лутошкин, кандидат химических наук, научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.jpg«В серии работ, предшествующих этой статьи, был получен большой массив спектральных и термодинамических данных о взаимодействии редкоземельных элементов с дикетонами. Однако получить точные значения сильно мешала нехватка данных о взаимодействии металлов с фоновыми ионами буфера. В данной статьей я обобщил все имеющееся данные для оценки этого влияния и получил точные корреляции констант устойчивости с периодическими параметрами. Точное определение констант устойчивости не только позволит получить полезные данные для селективного разделения металлов и лучше понять природу связывания металлов с дикетонами. При выполнении работы была активно задействована приборная база Красноярского регионального центра коллективного пользования (КРЦКП СО РАН), а также расчетные ресурсы Института вычислительного моделирования СО РАН. Приятно, что моя работа выбрана в качестве иллюстрации октябрьского выпуска престижного химического журнала», — рассказал Максим Лутошкин, кандидат химических наук, научный сотрудник Лаборатории молекулярной спектроскопии и анализа Института химии и химической технологии СО РАН.

обложка октябрьского выпуска журнала The Journal of Physical Chemistry A.jpg




Поделиться:



Наверх