Příprava a charakterizace stronciumsulfoaluminátu

 

  1. Ševčíková, S. Kokrhel a J.Havlica

 

ÚCHM, Fakulta chemická,  Purkyňova 118,  612 00 Brno

 

Kalciumsulfoalumináty tvoří rozsáhlou řadu sloučenin, kterým je v oblasti materiálového inženýrství  věnována značná pozornost. Naše skupina se zaměřila na kalciumsulfoaluminátovou fázi ettringit a sloučeniny jemu podobné, konkrétně na možnosti substituce kationu vápníku v ettringitu za jiné ionty.  Z podobnosti iontových poloměrů iontů Ca2+ a Sr2+  lze  předpokládat možnou substituci kationů Sr2+ za Ca2+.

Ettringit tvoří hexagonální prizmatické nebo jehlicovité krystaly. Z hlediska klasifikace krystalů lze strukturu ettringitu zařadit do prostorové skupiny P31c. Při substituci prvků s blízkým iontovým poloměrem můžeme předpokládat zachování krystalové struktury produktů.

V experimentální části jsme vycházeli z běžné laboratorní přípravy ettringitu, která je založena na reakci hydroxidu vápenatého se síranem hlinitým.

6 Ca(OH)2 + Al2(SO4)3 ® Ca6Al2(SO4)3(OH)12 . 26 H2O

V ideálním případě by laboratorní příprava stronciumsulfoaluminátu probíhala analogicky reakcí hydroxidu strontnatého se síranem hlinitým v reakčním poměru 1:6.

6 Sr(OH)2 + Al2(SO4)3 ® Sr6Al2(SO4)3(OH)12 . 26 H2O

Prvním krokem k ověření této hypotézy byla příprava oxidu respektive hydroxidu strontnatého. Hydroxid strontnatý jsme připravovali hydratací oxidu strontnatého, který byl připraven termickým rozkladem uhličitanu strontnatého při 1370 °C. Reakční podmínky pro termický rozklad byly zvoleny na základě DTA uhličitanu strontnatého. Z DTA spektra je zřejmé, že veškerý uhličitan je rozložen při teplotách nad 1150 °C. Dalším krokem byla  reakce oxidu strontnatého s vodou za tvorby hydroxidu strontnatého, který následně reagoval se síranem hlinitým za tvorby stronciumsulfoaluminátu.

K identifikaci produktů byly použity 4 metody: RTG- prášková difrakční analýza, ICP- emisní spektroskopie, FT-IR spektroskopie a diferenciální termická analýza. Ze získaných spekter RTG práškové difrakční analýzy je patrná přítomnost více fází v produktech: celestit (SrSO4), hydroxid hlinitý, síran vápenatý a ettringit. Obsah jednotlivých fází se mění pro různé molární poměry reaktantů  Při určitých molárních poměrech vzniká v systému ettringit, jehož difrakční záznam ukazuje posun difrakčních linií od tabelovaných hodnot. Z chemického hlediska je pravděpodobné, že se jedná o látku izostrukturní s ettringitem, ale s částečně odlišnými mřížkovými parametry, tudíž můžeme předpokládat, že se substituce kationů Sr2+ za Ca2+  uskutečnila.