ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИСТЕМЫ ХЛОРИД ГАЛЛИЯ (III) – ВОДА
Аннотация
Авторами статьи изучены физико-химические свойства системы хлорид галлия (III) – вода в широком диапазоне концентраций от 0,5 до 85,0 мас.% при 25 °С. Актуальность данного исследования обусловлена накоплением значительных количеств растворов трихлорида галлия в виде промежуточных продуктов, образующихся в различных технологических процессах, а также отсутствием в литературных источниках информации об их свойствах. С помощью стандартных методов и приборов были измерены значения pH, электропроводности, плотности, вязкости, скорости ультразвука и коэффициента объемного термического расширения. На основании экспериментальных данных были рассчитаны коэффициенты адиабатической сжимаемости и числа гидратации. Согласно полученным данным, были выявлены три области концентраций в системе хлорид галлия (III) – вода, обладающие различными свойствами: от 0,5 до 40,0 мас.% GaCl3, от 40,0 до 60,0 мас.% GaCl3 и > 60,0 мас.% GaCl3. В области концентраций от 40,0 до 60,0 мас.% GaCl3 наблюдается аномальное поведение зависимостей вязкости, скорости ультразвука, коэффициентов термического расширения и адиабатической сжимаемости, pH и электропроводности, что связано с эффектом объемной вязкости и структурными превращениями в растворах. Кроме того, было выявлено, что в разбавленных растворах числа гидратации GaCl3 практически совпадают с числами гидратации AlCl3 – это особенно важно при изучении процессов разделения элементов. Полученные экспериментальные данные имеют важное практическое значение и могут быть использованы для оптимизации процессов выделения трихлорида галлия из растворов.
Для цитирования:
Почтарев А.Н., Ремешевская Н.А. Исследование физико-химических свойств системы хлорид галлия (III) – вода. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 11. С. 50-56. DOI: 10.6060/ivkkt.20256811.7222.
Литература
Yang S., Bour C., Gandon V. Superelectrophilic gallium (III) homodimers in gallium chloride-mediated methylation of benzene: A theoretical study. ACS Catal. 2020. V. 10. N 5. P. 3027-3033. DOI: 10.1021/acscatal.9b05509.
Belaya M. A., Knyazev D.A., Borisov D.D., Novikov R.A., Tomilov Y.V. GaCl3-Mediated Cascade [2 + 4]-Cycloaddition/[4 + 2]-Annulation of Donor–Acceptor Cyclopropanes with Conjugated Dienes: Strategy for the Construction of Benzobicyclo[3.3.1]nonane Skeleton. J. Org. Chem. 2021. V. 86. N 12. P. 8089-8100. DOI: 10.1021/acs.joc.1c00564.
Ashery A., Gaballah A.E.H., Elnasharty M.M.M. Pho-toresponsivity, electrical and dielectric properties of GaAs/P-Si Heterojunction-Based Photodiode. Silicon. 2022. V. 14. N 11. P. 6169-6183. DOI: 10.1007/s12633-021-01389-6.
de Assis A.S.J., Pegoraro G.M., Duarte I.C.S. Evolution of gallium applications in medicine and microbiology: a time-line. Biometals. 2022. V. 35. N 4. P. 675-688. DOI: 10.1007/s10534-022-00406-4.
Limantoro C., Das T., He M., Dirin D., Manos J., Kovalenko M.V. Synthesis of antimicrobial gallium nanoparti-cles using the hot injection method. ACS Mater. Au. 2023. V. 3. N 4. P. 310-320. DOI: 10.1021/acsmaterialsau.2c00078.
Yatsenko S.P., Pasechnik L.A., Skachkov V.M., Rubinstein G.M. Gallium: Technologies for the Production and Application of Liquid Alloys. M.: RAS. 2020. 344 p. (in Russian).
Nusen S., Chairuangsri T., Zhu Z., Cheng C.Y. Recov-ery of indium and gallium from synthetic leach solution of zinc refinery residues using synergistic solvent extraction with LIX 63 and Versatic 10 acid. Hydrometallurgy. 2016. V. 160. P. 137-146. DOI: 10.1016/j.hydromet.2016.01.007.
Brinko, N., Koltsov V., Sevryukova E., Slesarev S., Novikov D. Comparative Analysis of Modern Technologies for Producing High-Purity Gallium. IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic En-gineering. 2019. P. 2253-2256. DOI: 10.1109/EIConRus.2019.8656859.
Gavrin V.N. The history, present and future of SAGE (So-viet-American Gallium Experiment). Solar Neutrinos: Pro-ceedings of the 5th International Solar Neutrino Conference. 2019. P. 29–46. DOI: 10.1142/9789811204296_0002.
Abdulvaliyev R.A., Ata A., Akhmadieva N.K., Glady-shev S.V., Bejsembekova K.O. Electrochemical extraction of gallium from alkaline solution by electrolysis. Kompleks. Isp. Min. Syr'ya. 2016. V. 2. P. 76–82 (in Russian). DOI: 10.5593/SGEM2016/B12/S04.137.
Nguyen T.H., Lee M.S. A Review on Separation of Gallium and Indium from Leach Liquors by Solvent Extraction and Ion Exchange. Miner. Proc. Extract. Metallurgy Rev. 2019. V. 40. N 4. P. 278–291. DOI: 10.1080/08827508.2018.1538987.
Katsuta S., Okai M., Yoshimoto Y., Kudo Y. Extraction of gallium (III) from hydrochloric acid solutions by trioctylammonium-based mixed ionic liquids. Analyt. Sci. 2012. V. 28. N 10. P. 1009–1012. DOI: 10.2116/analsci.28.1009.
Belozerova A.A., Mayorova A.V., Bardina M.N. Experimental and theoretical study of the spectral behavior of gallium in discharge plasma during ICP-AES determination. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 1. P. 36-44 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246701.6834.
Telenkova O.G., Farashchuk N.F., Markova E.O. Use of the dilatometric method for the determination of the structural state of water and the number of ion hydration. Vestn. TverGU. Ser.: Khimiya. 2017. V. 4. P. 113-119 (in Russian).
Dymov A.M., Savostin A.P. Analytical chemistry of galli-um. M.: Nauka. 1968. 256 p. (in Russian).
Bahri Z., Rezai B., Kowsari E. Selective separation of gallium from zinc using flotation: Effect of solution pH value and the separation mechanism. Miner. Eng. 2016. V. 86. P. 104-113. DOI: 10.1016/j.mineng.2015.12.005.
Erdey-Gruz T. Transfer phenomenon in aqueous solutions. M.: Mir. 1976. 595 p. (in Russian).
Mikhailov I.G., Soloviev V.A., Syrnikov Y.P. Fundamentals of molecular acoustics. M.: Nauka. 1964. 262 p. (in Russian).
Afanasyev V.N., Ustinov A.N. Ionic solvation of aqueous solutions of alkali, alkaline earth and transition metal halides. Zhurn. Struct. Khim. 2012. V. 53. N 5. P. 912-921 (in Russian). DOI: 10.1134/S0022476612050095.
Tyunina E.Y. Pressure dependence of molar viscosity of water in liquid and fluid states. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 5. P. 6-13. DOI: 10.6060/ivkkt.20226505.6572.
Mishchenko K.P., Ponomareva A.M. Thermodynamics and structure of solutions. M.: USSR Academy of Sciences. 1969. 100 p. (in Russian).
Afanasyev V.N., Ustinov A.N. Verification of solvation of electrolytes from dilute to concentrated in aqueous solutions. Vestn. MGU. Ser. 2. Khimiya. 2011. V. 52. N 5. P. 323-341 (in Russian).
Izmailov N.A. Electrochemistry of solutions. M.: Khimiya. 1976. 488 p. (in Russian).
