Определение состава твердых растворов в системе SrSO₄ • 0,5H₂O – KCe(SO₄)₂ • H₂O методом рентгенофлуоресцентного анализа

Методом рентгенофлуоресцентного анализа исследован химический состав образцов твердых растворов в системе SrSO₄ · 0,5H₂O – KCe(SO₄)₂ · H₂O, синтезированных методом соосаждения из водных растворов KNO₃, Sr(NO₃)₂, Ce(NO₃)₃ и H₂SO₄. При определении сульфатов калия, стронция и церия (III) использовали степенные функции аппроксимации градуировочных зависимостей концентрации от интенсивности. Методом МНК рассчитаны коэффициенты градуировочных зависимостей и их метрологические характеристики: стандартные ошибки s_e и коэффициенты детерминации r². В диапазоне определяемых концентраций (% масс.) K₂SO₄ 5,324 – 22,54, SrSO₄ 11,10 – 89,26, Ce₂(SO₄)₃ 9,243 – 73,32 стандартная ошибка для оценки концентраций составила 0,03, 0,01 и 0,02 соответственно. Химический состав твердых растворов предположительно соответствовал формуле K_xSr_{2 – 2x}Ce_x(SO₄)₂ · H₂O, где 0 < x < 1. Методом рентгенофазового анализа подтверждено наличие широкой области существования стабильных твердых растворов, образованных неустойчивыми изоструктурными тригональными фазами SrSO₄ · 0,5H₂O и KCe(SO₄)₂ · H₂O. Стабилизация твердых растворов достигалась в результате гетеровалентного замещения катионов 2Sr²⁺ ↔ Ce³⁺ + K⁺ в сульфатном анионном окружении. В работе представлены каскадные дифрактограммы 12 образцов твердых растворов и 4 индивидуальных соединений: ромбическая модификация SrSO₄, тригональные модификации SrSO₄ · 0,5H₂O и KCe(SO₄)₂ · H₂O, моноклинная модификация KCe(SO₄)₂ · H₂O. На дифрактограммах SrSO₄ · 0,5H₂O, KCe(SO₄)₂ · H₂O и твердых растворов расположение рефлексов полностью идентично. Установлено, что при изменении химического состава образцов твердых растворов параметры элементарных ячеек практически не изменялись. Полученные результаты свидетельствуют о принципиальной возможности использования рентгенофлуоресцентного анализа для точного определения химического состава образцов твердых растворов в системе SrSO₄ · 0,5H₂O – KCe(SO₄)₂ · H₂O.

1. Архипенко А. А., Марьина Г. Е., Барановская В. Б., Рюмин М. А. Рентгенофлуоресцентный анализ керамики на основе параниобатов состава Y3 – xYbxNbO7 / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2024. Т. 90. № 5. С. 12 – 19. DOI: 10.26896/1028-6861-2024-90-5-12-19

2. Самойлова А. А., Петракова Н. В., Андреева Н. А. и др. Определение кальция, фосфора и церия в новых биосовместимых материалах методом рентгенофлуоресцентного анализа с полным внешним отражением / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. T. 89. № 5. С. 14 – 18. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-5-14-18

3. Смирнова И. С., Бушуев Н. Н., Набиев А. Г. Рентгеноспектральный анализ при изучении системы CaSO4 · 0,5H2O – CePO4 · H2O и CaSO4 · 0,5H2O – NaCe(SO4)2 · H2O / Заводская лаборатория. 1990. Т. 56. № 2. С. 39 – 41.

4. Бушуев Н. Н., Зинин Д. С., Татосян Г. К., Свириденкова Н. В. Рентгенофлуоресцентное определение калия, неодима и стронция в твердых растворах в системе KNd(SO4)2 · H2O – SrSO4 · 0,5H2O / Журн. аналит. химии. 2024. Т. 79. № 11. С. 1210 – 1220. DOI: 10.31857/s00444450224110077

5. Takahashi S., Seki M., Setoyama K. Formation of SrSO4 · 1/2 H2O in an SrSO4 – H2O system and its solid solution in a CaSO4 – SrSO4 – H2O system / Bull. Chem. Soc. Jap. 1993. Vol. 66. No. 8. P. 2219 – 2224. DOI: 10.1246/bcsj.66.2219

6. Jemmali M., Hassen R. B., Walha S., Vaclac P. Potassium cerium (III) bis(sulfate) monohydrate, KCe(SO4)2·H2O / Acta Crystallogr. Sect. C.: Struct. Chem. 2005. Vol. 61. No. 7. P. i73 – i75. DOI: 10.1107/s0108270105006219

7. Kazmierczak K., Höppe H. A. Syntheses, crystal structures and vibrational spectra of KLn(SO4)2·H2O (Ln = La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy) / J. Solid State Chem. 2010. Vol. 183. No. 9. P. 2087 – 2094. DOI: 10.1016/j.jssc.2010.07.024

8. Бахтиаров А. В., Савельев С. К. Методика модифицированного способа стандарта-фона при рентгенофлуоресцентном анализе сложных многокомпонентных объектов / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 1. С. 24 – 30. DOI: 10.31857/s004445022001003x

9. Laundy D., Collins S. Counting statistics of X-ray detectors at high counting rates / J. Synchrotron. Radiat. 2003. Vol. 10. No. 3. P. 214 – 218. DOI: 10.1107/s0909049503002668

10. Van Der Veen A. M. H., Meija J., Possolo A., Hibbert D. B. Interpretation and use of standard atomic weights (IUPAC Technical Report) / Pure Appl. Chem. 2021. Vol. 93. No. 5. P. 629 – 646. DOI: 10.1515/pac-2017-1002

11. Lucchesi P. J., Whitney E. D. Solubility of strontium sulphate in water and aqueous solutions of hydrogen chloride, sodium chloride, sulfuric acid and sodium sulphate by the radiotracer method / J. Appl. Chem. 1962. Vol. 12. No. 6. P. 277 – 279. DOI: 10.1002/jctb.5010120607

12. Локшин Э. П., Тареева О. А., Ивлев К. Г., Кашулина Т. Г. Исследование растворимости двойных сульфатов натрия и калия с лантаном и церием в серно-фосфорнокислых растворах при 20 °C / Журн. прикл. химии. 2005. Т. 78. № 7. С. 1080 – 1084.

13. Локшин Э. П., Тареева О. А., Кашулина Т. Г. Исследование растворимости сульфатов иттрия, празеодима, неодима и гадолиния в присутствии натрия и калия в серио-фосфориокислых растворах при 20 °C / Журн. прикл. химии. 2007. Т. 80. № 8. С. 1237 – 1242.