Sales comunes de lutecio en el agua: solubilidad, eliminación y concentración
Las sales de lutecio se comportan de forma diferente en el agua. Los reactivos de cloruro, nitrato y sulfato pueden aportar lutecio disuelto, mientras que el carbonato, el oxalato y el fluoruro son poco solubles. El tratamiento depende de la forma química presente después de la mezcla, no solo del nombre de la sal inicial.
Para consultar las fuentes y la química acuosa general, véase el lutecio en el agua.
Sales comunes de lutecio y solubilidad en agua
| Sal | Fórmula | Comportamiento en el agua | Consideración práctica |
|---|---|---|---|
| Cloruro de lutecio(III) hexahidratado | LuCl3·6H2O | Soluble | La hidratación modifica la masa de reactivo necesaria para una concentración determinada de Lu. |
| Nitrato de lutecio(III) hidratado | Lu(NO3)3·xH2O | Soluble | Utilice el grado de hidratación indicado o el contenido de Lu certificado; un hidrato cuyo grado de hidratación no se especifica no tiene una masa molar única. |
| Sulfato de lutecio(III) octahidratado | Lu2(SO4)3·8H2O | Soluble | La temperatura y las demás sales disueltas afectan a la solubilidad en las condiciones correspondientes. |
| Carbonato de lutecio(III) hidratado | Lu2(CO3)3·xH2O | Poco soluble | La adición de ácido puede modificar la disolución y la especiación. |
| Oxalato de lutecio(III) hidratado | Lu2(C2O4)3·xH2O | Poco soluble | La precipitación requiere una separación posterior de los sólidos. |
| Fluoruro de lutecio(III) | LuF3 | Poco soluble | El fluoruro puede dificultar que el lutecio permanezca en una solución analítica. |
Estas descripciones son cualitativas, no concentraciones de saturación ni garantías de tratamiento. Al diseñar una preparación o un proceso, utilice datos de solubilidad correspondientes al producto exacto, la temperatura y la composición de la solución. Que una sustancia sea poco soluble no significa que no haya lutecio disuelto.
¿Qué ocurre después de que se disuelve una sal?
El lutecio suele presentarse en el estado de oxidación +3. Su distribución entre especies disueltas y sólidos depende del pH, las sustancias complejantes y los iones competidores. Un reactivo soluble puede formar un precipitado después de mezclarse con otra corriente. A la inversa, un ácido o una sustancia complejante pueden modificar la disolución de un sólido.
Mida el lutecio total y el disuelto mediante una preparación de muestras claramente definida. Los coloides y las partículas finas pueden afectar a la fracción disuelta definida según el procedimiento empleado. La fórmula de la sal por sí sola no identifica todas las especies presentes en el agua tratada.
Eliminación del lutecio del agua
La sedimentación y la filtración pueden eliminar partículas separables. Por sí solas, no demuestran la eliminación del Lu(III) disuelto. La precipitación convierte el lutecio disuelto en un sólido que puede separarse; evalúe el pH, la dosis de reactivo, el lutecio disuelto residual y el comportamiento de los lodos en el agua real.
El intercambio iónico y la adsorción pueden captar el lutecio disuelto. Se ha investigado la captación desde soluciones de nitrato mediante intercambiadores catiónicos y aniónicos activados. Las tierras raras competidoras, la acidez y las sustancias complejantes pueden modificar el rendimiento, por lo que los resultados de laboratorio no deben extrapolarse directamente a otra corriente.
También pueden evaluarse procesos de membrana especializados. Una investigación sobre una membrana de inclusión polimérica examinó el transporte de Lu(III) y la regeneración de la membrana. Este mecanismo es distinto de la filtración convencional de partículas. Evalúe la selectividad, la recuperación y la composición de todas las corrientes de salida antes de elegir un proceso.
Concentración: mg/L expresados como Lu frente a mg/L de sal
Una concentración expresada como Lu elemental solo tiene en cuenta la masa de lutecio. La concentración de una sal también incluye los contraiones y el agua de cristalización, si la hay. Para una sal pura de composición conocida:
mg/L expresados como Lu = mg/L de sal × (número de átomos de Lu en la fórmula × 174,9668) / masa molar de la sal.
| Reactivo de referencia | Masa molar aproximada (g/mol) | Fracción másica de Lu | Lu aportado por 100 mg/L de sal |
|---|---|---|---|
| Anhidro LuCl3 | 281.32 | 62.2% | 62,2 mg/L expresados como Lu |
| LuCl3·6H2O | 389.41 | 44.9% | 44,9 mg/L expresados como Lu |
Un mmol/L de lutecio equivale aproximadamente a 174,97 mg/L expresados como Lu. Para un nitrato hidratado con un valor de x no especificado, calcule a partir del contenido certificado de Lu o de un estado de hidratación verificado. Ajuste los cálculos de reactivo según la pureza y la base del ensayo indicadas en el certificado.
Concentración y recuperación del lutecio
Tras la captación, la desorción o la elución pueden transferir el lutecio a un volumen menor de líquido. La eliminación del lutecio de la corriente de alimentación, su recuperación en ese líquido y la pureza del producto recuperado son parámetros distintos. Las tierras raras y las sales captadas conjuntamente pueden reducir la pureza del producto incluso si aumenta la concentración de Lu.
Como ejemplo de balance de masa, 1 m³ de agua de alimentación con una concentración de 10 mg/L expresados como Lu contiene 10 g de Lu. Si se recupera el 90 % de esa masa en 10 L de solución final, la solución contiene 9 g de Lu, o 900 mg/L expresados como Lu: un factor de concentración de 90 respecto al agua de alimentación. Se trata de un cálculo, no de una predicción del rendimiento del proceso.
Contabilice el lutecio presente en el agua tratada, los sólidos, los medios agotados, las aguas de enjuague y los líquidos de regeneración. Incluya el agua y los reactivos añadidos en el balance de volúmenes y verifique el producto final mediante análisis.
Fuentes
- Royal Society of Chemistry: propiedades y peso atómico del lutecio.
- Inorganic Ventures: Guía de la tabla periódica, química del lutecio en solución.
- Thermo Scientific Chemicals: especificación del cloruro de lutecio(III) hexahidratado; nitrato hidratado; sulfato octahidratado.
- Mejora de la sorción de iones de lutecio de soluciones acuosas mediante intercambiadores iónicos activados.
- Estudio preliminar de una membrana de inclusión polimérica para la separación de lutecio(III) y la regeneración de la membrana.
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