Проекты

Гидротермальный синтез корунда и его цветных разновидностей

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди индивидуальных работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Прикладная химия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1553 имени В.И. Вернадского
Предметы: Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 16−17 апреля 2018 года

Цель

Рассмотреть влияние различных минерализаторов на синтез кристаллов корунда и его цветных разновидностей гидротермальным методом.

Задачи

1.Изучить литературу по гидротермальному методу выращивания кристаллов.

2. Провести эксперимент по синтезу корунда и его цветных разновидностей.

3. Провести диагностику полученных кристаллов.

4. Выявить влияние различных минерализаторов на кристаллизацию фаз.

Эксперименты

Высокие концентрации минерализаторов (20 %), приближенных по составу к природным (хлориды и карбонаты щелочных металлов), взяты для перевода в раствор плохорастворимого компонента Al2O3. Все компоненты взвешивались и тщательно перемешивались. Приготовленная шихта засыпалась в специальный сосуд для гидротермального синтеза – автоклав (объемом 4 см3) – и заливалась водой или минерализаторами. Объём заполнения автоклавов рассчитывался по таблице Кеннеди для получения давления 500−700 атм. Герметично закрытые автоклавы помещались в печь для гидротермального синтеза, нагревались до заданной температуры 450−500°С и выдерживались в течение 14 суток. Затем проводился отбор полученных образцов под бинокуляром. В дальнейшем отобранные кристаллы были отправлены на рентгенофазовое и рентгеноструктурное изучение.

Результаты

Эксперименты показали, что в опытах, где в качестве минерализатора взят хлорид натрия, образуются прозрачные призматические гексагональные кристаллы корунда. При добавлении в раствор солей хрома кристаллы приобретают розовый или жёлтый оттенок. При замене хлорида натрия на хлорид калия в качестве минерализатора окрашивание не происходит – агрегаты из мелких прозрачных кристаллов корунда бесцветны. В смешанных растворах хлорида и карбоната натрия в качестве минерализаторов образуются не только розовые поликристаллические агрегаты корунда, но и побочная фаза, представляющая собой минерал давсонит. Таким образом, можно сделать вывод, что использование хлорида натрия в качестве минерализатора позволяет создать наиболее оптимальные условия для кристаллизации корунда гидротермальным методом.