Макаров Максим. Изучение влияния концентрации на размер и форму выпадающих кристаллов солей никеля

Научный рук-ль: Н.И. Морозова, СУНЦ МГУ

Makarov (презентация)

Соли никеля нашли свое применение в самых разных областях науки. Сульфат никеля используется для очищения полигистидин- (His-) меченых белков. Эта технология основывается на взаимодействии между некоторыми открытыми белковыми остатками (преимущественно гистидины) с катионами Ni2+ в биохимии и молекулярной биологии. Хлорид и иодид никеля являютсяатализаторами в органической химии. Фосфат никеля используется в термостойких лакокрасочных покрытиях [1].

В настоящее время основными материалами для солнечно-слепых фильтров (эти материалы чувствительны к вакуумному и ближнему ультрафиолету, но не к видимому свету) являются кристаллы α-NiSO4´6H2O, K2Ni(SO4)2´6H2O и (NH4)2Ni(SO4)2´6H2O. Спектральные характеристики этих кристаллов близки, так как обусловлены, главным образом, свойствами комплекса [Ni(H2O)6]2+. При этом, однако, температура начала разложения (дегидратации) этих кристаллов не превышает +100оC, поэтому повышение термической устойчивости материалов для солнечно-слепых фильтров имеет особую важность [2].

На выпадение кристаллов влияют разные внешние факторы: температура и скорость ее изменения, примеси, концентрация раствора. Представляется интересным установить зависимость размера и формы кристаллов от разных внешних факторов на примере комплекса [Ni(H2O)6]2+ (Ni2+).

Цель работы: Изучить влияние разных факторов на кристаллизацию солей NiCl2 и NiSO4 из растворов разных концентраций.

Задачи:

1. Получить кристаллы из растворов в разных условиях.
2. Выявить зависимость формы и размера кристаллов данных солей от условий получения.
3. Оптимизировать методику получения красивых кристаллов солей Ni2+.

Так как растворимости солей даны при определенных температурных значениях [3], для более точного определения растворимости при конкретной температуре предварительно установили тип зависимости растворимости от температуры обеих солей по табличным данным. Обе зависимости в интересующем нас температурном интервале оказались линейными. По таким зависимостям мы вычислили значения растворимости солей для конкретных температур. Получили насыщенные растворы. Кристаллы выращивались при 20⁰C (на холодном подоконнике), 25⁰C (на столе в помещении), 28⁰C (над батареей).

В эксперименте с NiCl2 ни из одного раствора не выпали цельные устойчивые кристаллы, пригодные для изучения, из-за природы этого вещества. Вероятно, чтобы получились кристаллы этого вещества, необходимо выращивать их при более высокой температуре, так как для него заметна тенденция к росту кристаллов при повышении температуры.

При изъятии кристаллов NiSO4, выращенных при температуре 20⁰C, из стакана было заметно, как одни растут на других и те, которые находились ниже, выпадали первыми, а значит и росли дольше. Вероятно, в этом причина различного размера кристаллов.

На форму кристаллов NiSO4 при 28⁰C, скорее всего, повлияла нестабильность температуры над батареей в разные промежутки времени, отсюда образовались неоднородности и шероховатости при росте разных форм кристаллов. В ряду кристаллов NiSO4 прослеживается закономерность к увеличению их размеров при увеличении температуры. Чтобы кристалл вышел красивым, в первую очередь необходимо обеспечить стабильную температуру при выращивании, иначе при различной температуре скорость роста разных граней будет различна, что вредит конечному продукту.

Литература:

  1. Wikipedia: The Free Encyclopedia. [Электронный ресурс]. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Nickel(II)_sulfate (дата обращения: 19.09.2019).

https://en.wikipedia.org/wiki/Nickel_hydrazine_nitrate (дата обращения 10.10.19).

https://en.wikipedia.org/wiki/Nickel(II)_chloride (дата обращения: 11.09.19).

https://en.wikipedia.org/wiki/Nickel(II)_iodide (дата обращения: 21.12.18).

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B0%D1%82_%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B5%D0%BB%D1%8F(II) (дата обращения: 03.12.19).

  1. В.Л. Маноменова. Рост, структура и свойства кристаллов простых и сложных сульфатов никеля и кобальта. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. – М., 2013, с. 3.
  2. Ю.Ю. Лурье. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1989, с.58-59.

 

Перейти к содержимому