Neodimio e sali

Eccoci, dopo tanti mesi di travaglio, al post su quest’ennesima terra rara che ho tanto odiato. Ho acquistato 100g di metallo che ho poi in parte spartito con un altro utente e in parte salificato; quello che m’è rimasto (30g circa) lo conservo sotto argon. Purtroppo ho avuto la sbadatezza di non fare foto prima di richiuderlo nel suo recipiente e, avendo finito l’argon, mi è toccato fotografarlo attraverso il vetro:

Parte del metallo, come dicevo, è stato trasformato in sale. Ho optato per il cloruro: il solfato era un po’ insignificante, poco intensamente colorato e già visto mentre il nitrato troppo deliquescente. La reazione è andata a buon fine e la soluzione aveva un bel color lavanda – rosa confetto al sole e un colore giallo pallido alla lampada a fluorescenza. Lasciato cristallizzare, però, si è formato un ammasso microcristallino sempre umido, che non si riusciva a seccare in nessun modo e che assumeva giorno dopo giorno un colorito sempre più tendente all’arancione-marrone, anche alla luce del sole. Questo fenomeno è stato osservato anche da un utente molto prolifico del forum Sciencemadness, che lavorava con soluzioni di Nd3+ prodotte a partire dall’ossido. La spiegazione non la trovo da nessuna parte: il cloruro “degenerato” si scioglieva in un eccesso d’acqua tornando del colore esatto, dava sempre soluzioni limpide e non aveva nient’altro di anomalo che non fosse il colore. Dovrei avere del materiale fotografico anche su questa parte non riuscita, ma lo pubblicherò successivamente dato che devo ancora ritrovarlo.

Per risolvere il problema ho deciso innanzitutto di precipitare il neodimio come idrossido, riottenendolo in forma decente ed identificabile. Dunque, sulla base di alcune foto trovate in rete e di un ragionamento più intuitivo che teorico, ho dedotto che il neodimio (III) nitrato potesse tendere meno a quello spiacevole effetto cromatico. Quindi ho conservato una piccola parte dell’idrossido per calcinarlo e prepararci l’ossido Nd2O3 e ne ho dedicata la maggior parte alla preparazione del nitrato. La soluzione è stata ben 5 settimane nell’arcinoto sacchetto essiccante prima che comparisse qualche cristallo. Stavo già desistendo, giunto a questo punto, poiché il colore della soluzione concentrata era diventato di nuovo arancio-marrone. Però, lasciando il nitrato all’aria, è cristallizzato definitivamente tutto e il colore è decisamente migliorato. Ho sciacquato i cristalli con un po’ di cloroformio (l’unico solvente che son riuscito a trovare in cui il nitrato non fosse solubile) e li ho lasciati in essiccatore su P2O5 per tre giorni. Al termine il risultato ha superato le aspettative e la mia intuizione, non supportata dalla teoria, mi ha rincuorato dopo il momento di sconforto. Ecco i 20g di Nd(NO3)3 idrato (Al saprà certamente dirci quanto sia idrato) e una sua soluzione, tutte foto scattate alla luce solare:

Ho poi fatto il solito confronto luce naturale (sinistra) - luce artificiale (destra), affiancando ad un campione di nitrato un altro di ossido, dal peso di 1g, ottenuto come detto precedentemente dalla calcinazione dell'idrossido.

Come potrete notare, sembra che l'intensità cromatica del nitrato sia maggiore con la luce solare, mentre quella dell'ossido con la luce artificiale.

Vi lascio con un'ultima considerazione: benchè i nitrati delle terre rare siano estremamente più igroscopici dei cloruri e dei solfati, ho ripiegato più volte su questi sali per due essenziali motivi: fanno più facilmente dei cloruri cristalli grossi, molto più resistenti all'umidità degli ammassi microcristallini degli altri sali e, rispetto ai solfati, sono più intensamente colorati e più facili da purificare dagli eccessi di acido.

Invidio la tua collezione di terre rare Max, lo ammetto. Bellissimo.

Grazie R@d!

Ma non ti preoccupare: meno di un anno fa me la sarei invidiata da solo e me la ritrovo senza neanche accorgermene. Vedrai che prima di quanto tu possa immaginare mi avrai raggiunto

Bravissimo Max, ottima e rara collezione.

Il nitrato di Nd, anche lui, ha le sue brave sei molecole d'acqua (tanto meglio, così "rende" di più ).

Ottimo lavoro Max! Il neodimio è uno dei miei elementi preferiti, tra poco conto di acquistarne un po'!

Nei giorni scorsi mi sono messo a sintetizzare Nd(CH3COO)3 x xH2O (al anche questa volta ti tocca dire la X ). L'inizio è stato abbastanza deprimente.. l'ossido, anche se appena precipitatato non reagiva. Ho portato il tutto a ebollizione e è avveuta la salificazione. La soluzione è diventata marroncina, proprio un bello scherzetto da parte del raro metallo . Mi ero perso quasi d'animo, ma oggi ho visto che era iniziata la cristallizzazione. I cristalli, a differenza della soluzione, si presentano come delle bellissime pagliette lilla lucenti. Ecco la foto:

marco the chemistry ha scritto:

... Nd(CH3COO)3 x xH2O (al anche questa volta ti tocca dire la X ).

Voglio farti dormire la notte e allora ti levo questo dubbio atrocissimo : il Nd acetato ha UNA molecola d'acqua.

Ho convertito il nitrato di neodimio che avevo in solfato, perchè in questa forma è decisamente più comodo da conservare e meno igroscopico. Ho sciolto il nitrato nel minimo indispensabile di acqua distillata, ho aggiunto acido solforico concentrato in eccesso (all'aperto, con le dovute cautele, molto lentamente, tenendo il becher in un bagno d'acqua per raffreddare). Si è formata subito una buona quantità di precipitato e un'abbondante fumata di acido nitrico e ossidi di azoto. Ho mescolato, lasciato raffreddare e sciolto in acqua distillata a freddo. Ho poi precipitato il solfato con acetone (che sposta l'equilibrio formato dalle tracce di nitrico rimaste), l'ho filtrato e lavato accuratamente, essiccato e pesato (nella prima foto alla luce del sole, nella seconda sotto lampadina a fluorescenza):

Erano circa 16g. Li ho risciolti in acqua distillata a 5°C circa, cercando di raggiungere la saturazione, e ho filtrato il tutto per ottenere una soluzione limpida. Questa l'ho lasciata scaldare su piastra ad una t. di 90°C circa per una notte e un giorno, senza agitare (su consiglio di marco). Si sono formati dei cristalli dalle dimensioni apprezzabili e omogenee (quasi tutti intorno agli 0,4-5cm di lato) del sale ottaidrato. Ho filtrato quando il volume era passato da 110mL a poco meno di 30, e con la soluzione ancora molto calda, per limitare le perdite.

Ecco il risultato ottenuto (12g, alla luce solare):

Sto facendo lo stesso con Pr ed Er. Ancora qualche giorno di pazienza

Ho fatto crescere anche io dei cristalli di neodimio solfato. Al contrario di Max io sono partito da dei germi di cristallo già formati e li ho fatti crescere.

Ora sto procedendo con l'erbio e l'itterbio solfato, speriamo di riuscire ad ottenere qualcosa di interessante!

Domandina: sono stabili? Non intendo deliquescenti, ma non tendono ad essere rovinati dalla CO2 atmosferica come CoSO4?

Solo a te si è rovinato CoSO4.. Comunque da quello che ho potuto vedere, sono stabilissimi!

Quest' estate ho prodotto un pò di Nd2O3 partendo da alcuni Hard disk seguendo il metodo di marco che passa per il solfato doppio della terra rara con un metallo alcalino e la seguente idrolisi basica con NaOH 50% all' ebollizione. Ecco le foto:

con la lampadina a incandescenza:

Con il flash:

Va già meglio..le foto fanno ancora un po' schifo (ma lasciamo questo a Mario..) Il colore del prodotto sembra proprio giusto.

Fosgene,

le foto che ha postato dicono chiaramente che è giunta l'ora di acquistare una fotocamera degna di questo nome, magari anche solo una compattina. Sarà sempre un enorme passo avanti.

I telefonini, specie quelli di fascia bassa, dovrebbero essere usati solamente per telefonare ai propri cari.

saluti

Mario

Mario ha scritto:

Fosgene,

le foto che ha postato dicono chiaramente che è giunta l'ora di acquistare una fotocamera degna di questo nome, magari anche solo una compattina. Sarà sempre un enorme passo avanti.

I telefonini, specie quelli di fascia bassa, dovrebbero essere usati solamente per telefonare ai propri cari.

saluti

Mario

Purtroppo io non sono un bravo fotografo, le ultime foto tuttavia sono state prese con una nikon coolpix S6. Cerchrò di fare meglio la prossima volta. Grazie dei consigli comunque.

Le foto sono solo una testimonianza dell'effettiva riuscita dell'esperimento. Non servono per un concorso fotografico. Se sono belle, meglio, ma non rappresentano nulla di più di quanto immortalano, vale a dire l'esperienza svolta.

Lasciamo che a fare foto "belle" siano quelli che le fanno di professione oppure quelli che hanno tanto tempo da spendere in orpelli inutili, e consideriamo l'essenziale delle cose.

Dott.MorenoZolghetti ha scritto:

Le foto sono solo una testimonianza dell'effettiva riuscita dell'esperimento. Non servono per un concorso fotografico. Se sono belle, meglio, ma non rappresentano nulla di più di quanto immortalano, vale a dire l'esperienza svolta.

Lasciamo che a fare foto "belle" siano quelli che le fanno di professione oppure quelli che hanno tanto tempo da spendere in orpelli inutili, e consideriamo l'essenziale delle cose.

Le fotografie che talvolta accompagnano gli "esperimenti" sono una fonte di informazione che, in quanto tale, deve essere sostanziosa.

Foto sfocate, con colori sfalsati, soggetti troppo piccoli, inquadrature approssimative e via dicendo non solo non forniscono supporto al testo ma inducono incomprensione e sviliscono il lavoro svolto.

Postare una buona foto non solo si traduce in un piacere per l'osservatore ma è anche una forma di rispetto nei suoi confronti.

Ditemi, in tutta sincerità, che informazione si può ricavare dall'ultima foto di Fosgene, quella con il flacone solo soletto contro la parete, abbagliato dalla luce del flash. Perfino le foto segnaletiche dei criminali sono realizzate con maggiore attenzione.

saluti

Mario

Più che altro penso che una foto ben fatta sia manifestazione dell'impegno che l'autore ha messo nel realizzarla...se uno si impegna un minimo le foto escono bene...magari non al primo colpo, ma basta provare e riprovare e dopo un po' vengono bene. Comunque concordo pienamente con quanto detto da Mario.

Io per esempio durante le sintesi scatto un sacco di fotografie, ma molte vengono scartate sia perchè poco significative sia perchè escono sfocate o con colori sfalsati e/o poco reali..non mi è mai capitato che una foto uscisse decente al primo colpo...Non mi sono mai messo però a smanettarle con Photoshop o simili...non mi piace molto "taroccare" le foto... e in gran parte non sono nemmeno capace di usare il programma...

marco the chemistry ha scritto:

Più che altro penso che una foto ben fatta sia manifestazione dell'impegno che l'autore ha messo nel realizzarla...se uno si impegna un minimo le foto escono bene...magari non al primo colpo, ma basta provare e riprovare e dopo un po' vengono bene. Comunque concordo pienamente con quanto detto da Mario.

Io per esempio durante le sintesi scatto un sacco di fotografie, ma molte vengono scartate sia perchè poco significative sia perchè escono sfocate o con colori sfalsati e/o poco reali..non mi è mai capitato che una foto uscisse decente al primo colpo...Non mi sono mai messo però a smanettarle con Photoshop o simili...non mi piace molto "taroccare" le foto... e in gran parte non sono nemmeno capace di usare il programma...

Guarda che anch'io faccio come te infatti le foto che ho postato sono quelle che mi sono uscite meglio e quando le ho messe qui sopra ero completamente soddisfatto di fossero erano uscite.

E' una discussione già fatta altrove, quindi non replicherò.

Ti prego Fosgene, non mostrare mai, per alcun motivo, a nessun vivente, le foto che ti sono venute male.

Qualcuno potrebbe linkarmi il procedimento usato da Marco per ottenere l'Nd2O3? Ho già usato lo strumento cerca ed ho letto tutta la discussione "Neodimio (III) solfato" senza però trovare quello che cercavo. Se mi fosse sfuggita durante la lettura mi scuso in anticipo !

non so dove lo scrissi... comunque..prima attacchi i magneti con HCl 37% o 20%, poi ad attacco finito filtri via il B residuo e la parte che riveste la calamita (prima dell'attacco devi spaccare la calamita). Ora prepari una soluzione di bisolfato di sodio o potassio in eccesso rispetto al Nd e la aggiungi alla soluzione dei attacco filtrata,subito precipita una polverina rosa chiara di solfato doppio di Nd e sodio (o potassio), devi stare anche attento che il pH sia bello acido se no precipita anche Fe. il precipitato è bello pesante e non forma colloidi Lavi benissimo per decantazione (è inutile filtrare) precipitato fino a reazione negativa con KSCN, prepari una soluzione 50% di NaOH e la aggiungi al precipitato ancora umido, bolli per un 5 minuti agitando di continuo (attenzione che l'ebollizione non è tranquilla), lavi fino a reazione neutra il precipitato e hai ottenuto Nd2O3 idrato libero dagli altri metalli, gli unici altri cationi che precipitano (oltre a quelli alcalino-terrosi) sono gli ioni trivalenti del gruppo del cerio, le altre terre rare non mi sembra precipitino...

marco the chemistry ha scritto:

non so dove lo scrissi... comunque..prima attacchi i magneti con HCl 37% o 20%, poi ad attacco finito filtri via il B residuo e la parte che riveste la calamita (prima dell'attacco devi spaccare la calamita). Ora prepari una soluzione di bisolfato di sodio o potassio in eccesso rispetto al Nd e la aggiungi alla soluzione dei attacco filtrata,subito precipita una polverina rosa chiara di solfato doppio di Nd e sodio (o potassio), devi stare anche attento che il pH sia bello acido se no precipita anche Fe. il precipitato è bello pesante e non forma colloidi

Lavi benissimo per decantazione (è inutile filtrare) precipitato fino a reazione negativa con KSCN, prepari una soluzione 50% di NaOH e la aggiungi al precipitato ancora umido, bolli per un 5 minuti agitando di continuo (attenzione che l'ebollizione non è tranquilla), lavi fino a reazione neutra il precipitato e hai ottenuto Nd2O3 idrato libero dagli altri metalli, gli unici altri cationi che precipitano (oltre a quelli alcalino-terrosi) sono gli ioni trivalenti del gruppo del cerio, le altre terre rare non mi sembra precipitino...

Ok io ho fatto esattamente così...il mio campione dovrebbe essere completamente esente di Fe dato che dopo un certo numero di lavaggi (tanti!) le acque di lavaggio non davano più la colorazione blu con il ferrocianuro di K.

L' unica differenza è che all' inizio ho solubilizzato tutto in H2SO4 50% invece che HCl 37% perchè avevo intenzione di prepararmi il solfato.....( poi ci ho ripensato e l'ho trasformato in ossido).

Qualcuno sa qual' è la formula del del solfato doppio di neodimio e sodio (o altro catione monovalente)?

con H2SO4 il magnete si passiva quasi subito per formazione di solfato di Nd che già è poco solubile in acqua pura, con acido solforico in ecceso e così concentrato è quasi insolubile...

qui (http://ddbonline.ddbst.de/DDBSearch/onlineddboverview.exe?submit=AsSubsystem&systemcomplist=174,6311,20574,1004252&databank=ESLE) dice che la formulaè Na2Nd2(SO4)4*2 H2O con il K invece dovrebbe essere K6Nd4(SO4)9 *8H2O (http://ddbonline.ddbst.de/DDBSearch/onlineddboverview.exe?sbmobj=System+Search+%28Exact+Match%29&systemcomplist=174,4966,20574,1004137)

Salve a tutti,

In questa esperienza è descritta la sintesi di due sali di neodimio: il cloruro ed il nitrato di neodimio(III).

L’occasione è stata quella di aver acquistato da un utente del forum l’ossido di questa terra rara e la curiosità era di vederne qualche sale.

L’ossido di neodimio si presenta in forma di polvere di color celestino chiaro.

Le reazioni di sintesi  sono le seguenti:

per il cloruro:   Nd₂O₃ + 6HCl ---> 2NdCl₃ +3H₂O

per il nitrato:    Nd₂O₃ + 6HNO₃ --> 2Nd(NO₃)₃ +3H₂O

Analogamente a quanto già fatto con l'ittrio, non avento in previsione utilizzi pratici di questi composti, ho lavorato con quantitàà minime.

Materiale utilizzato  - reagenti

3,3 + 3.3 g neodimio(III) ossido

7.5 ml acido nitrico 68%

6 ml acido cloridrico 37%

Acqua bidistillata

Materiale utilizzato  - apparecchiature

Vetreria da laboratorio (becher, cilindro graduato, ecc)

Essiccatore con NaOH

Agitatore magnetico

Dispositivi di sicurezza individuale:

Guanti

Occhiali di protezione

Indumenti protettivi

Attenzione: i composti di neodimio sono tossici: adottare le necessarie precauzioni per la manipolazione durante la sintesi e lo stoccaggio.

Descrizione dell’esperienza

La procedura per entrambi i composti è molto semplice trattandosi di una reazione tra ossido e acido.

Si pesa la quantità di ossido richiesta (nel mio caso ho utilizzato 3.3 grammi di composto per ciascuna delle due sintesi) e si pone in un becher insieme a 20 ml di acqua. L’ossido è pochissimo solubile e quella che si ottiene, anche sotto agitazione, è una sospensione acquosa dello stesso.

Si misurano e si aggiungono con cautela i rispettivi acidi.

I primi cambiamenti generati dalla reazione sono visibili dopo un paio di minuti: la soluzione inizia a schiarirsi e in entrambi i casi in poco più di 5 minuti diventa completamente trasparente e di colore rosa pallido per il cloruro e rosa più marcato per il nitrato. La reazione con acido nitrico è leggermente più veloce di quella con il cloridrico.

Si riscaldano entrambe le soluzioni fino ad incipiente ebollizione e si lascia evaporare l’acqua fino a ridurre il volume a poco meno di 10 ml. Volendo si potrebbe continuare a scaldare e evaporare ma non sapendo la stabilità di questi sali con la temperatura (non dovrebbero dare problemi) ho preferito fermarmi così.

Si trasferisce quindi il tutto ancora caldo in essiccatore nel quale viene successivamente fatto il vuoto.

Questi sali sono dannatamente igroscopici, il cloruro ancora peggio del nitrato, sono duri a voler mollare l’acqua in cui sono disciolti e forse occorrerebbe un essiccante più vorace di acqua della soda caustica che ho impiegato ma questo ho per ora. In ogni caso il processo, seppur lentamente procede e ho ottenuto il nitrato secco dopo circa una settimana. Per il cloruro ho dovuto faticare parecchio di più: sono state necessarie tre settimane in essiccatore prima di riuscire a seccare il sale.

Una volta che i composti sono asciutti, si frantuma la crosta formatasi nei becher e si trasferiscono nei contenitori di stoccaggio. L’operazione va fatta rapidamente perché già solo durante il trasferimento i sali, specialmente il cloruro, tendono a risucchiare umidità. Per questo motivo ho rimesso le vials di nuovo in essiccatore per un’altra settimana e alla fine le ho chiuse sotto argon.

Considerazioni finali.

Ho ottenuto 8.1 g di neodimio(III) cloruro e 7.2 g di neodimio(III) nitrato, rese pressoché stechiometriche. Entrambi i composti sono esaidrati.

Sono di un bel colore rosa, il cloruro ha una tonalità leggermente più scura del nitrato (in soluzione sembrava il contrario).

Ho notato che la tonalità del loro colore cambia a secondo della sorgente di luce utilizzata per illuminarli, in particolare sembrano più brillanti con una lampada a basso consumo a tonalità calda, con la luce del sole paradossalmente sembrano più smorti. Alla luce di wood, il cloruro sembra diventare di color verde scuro mentre con il nitrato non ho notato variazioni apprezzabili.

Ecco quindi i due composti finiti, a sinistra il cloruro e a destra il nitrato, fotografati alla luce emessa da sorgente led (6000°K)

Un saluto

Luigi

Speravo in 2 colorazioni totalmente diverse

Vabbe resta comunque un bel esperimento.

Colori son spaziali, se mi passate il termine, per questo elemento. Ma anche nel caso di altri lantanidi si hanno colori fantastici...

Io ho lavorato un po' col gadolinio, merita anche lui

Bravo Luigi.

Davvero molto molto belli, non pensavo assumessero tale colorazione, anche simile tra di loro