Separación de los elementos titanio, niobio y tantalio por extracción de sus tiocianatos con solventes orgánicos, y su determinación posterior por técnicas espectrofotométricas

Abstract

1.Introducción.- El problema de la extracción por solventes de los ticianatos de titanio, niobio y tantalio, ha merecido una atención desigual. El caso del titanio ha sido poco estudiado; el del niobio ha sido objeto de numerosos trabajos, pero casi todos desde el punto de vista de su determinación colorimétrica y no de la extracción en sí; en cuanto al tantalio, se lo ha dado siempre por no extraíble como tiocianato, explicándose esto por su marcada tendencia a la hidrólisis. VANOSSI (1) encontró que pueden lograrse altos coeficientes de extracción para el tantalio si se evita la hidrólisis, lo que se consigue vertiendo una solución de dicho elemento en ácido sulfúrico concentrado, sobre un sistema bifasial constituído por una fase acuosa conteniendo una adecuada concentración de tiocianato de amonio, y una fase orgánica (solvente oxigenado) en equilibrio con la primera. El objeto del presente trabajo fué estudiar con detalle este sistema de extracción,y ensayar su aplicabilidad para la separación cuantitativa de estos tres elementos entre sí, y en especial en cuanto a la separación del titanio de los otros dos. Para la separación del tantalio y niobio entre sí, se ensayó la extracción de sus fluo-complejos. 2.Estudio de variables. El estudio general de variables se hizo, para niobio y tantalio, con trazadores radiactivos; para el titanio se usó un método colorimétrico (ácido cromotrópico). Para las determinaciones en ensayos de separación de mezclasm se utilizaron métodos espectrofotométricos: para el titanio, ácido cromotrópico; para el niobio, tiocianato, y para el tantalio, pirogalol. Estos métodos fueron objeto de un estudio previo para establecer las condiciones óptimas de aplicación. El estudio de variables arrojó los siguientes resultados: a) Solventes: Con solventes no polares, no oxigenados, no hay extracción (cloroformo, benceno); en cambio éste es apreciable, en los tres casos, con solventes oxigenados (Lo que indica un mecanismo tipo oxonio), en especial con alcoholes (amílico) y ésteres (acetatos de etilo e iso-amilo). Con cetonas (metil-isobutil-cetona), éteres (éter etílico), y nitrobenceno, es algo menor. El solvente más apropiado para los fines perseguidos fué el acetato de etilo, con el cual hay una máxima extracción de tantalio y niobio, y mínima de titanio. b)Concentración de reactivos: al aumentar la concentración de tiocianato aumenta la extracción, mientras que al aumentar la de ácido sulfúrico disminuye, para los tres elementos. El comportamiento del tantalio y el niobio es notablemente similar, mostrando alta extracción (mayor de 98-99%) para bajas concentraciones de ácido sulfúrico (1 N),y difiere bastante del titanio, que muestra menores porcentajes de extracción (No más del 60% para el mejor de los casos: SCN(NH4) 5M, SO4H2 0,5 M). La presencia de ácido clorhídrico aumenta la extracción, para los tres elementos, y más marcadamente para el titanio. Para altas concentraciones de ácido clorhídrico y bajas de tiocianato, la extracción disminuye. Los porcentajes de extracción se mantienen constantes al variar entre amplioslímites la concentración de los elementos. La presencia de uno de ellos no afecta la extracción de los otros. c)Retroextracción de los elementos: el titanio se retroextrae completamente de la fase orgánica con ácidos diluídos (ej. ClH 0,5 M). En estas mismas condiciones, tanto el niobio como el tantalio permanecen inalterados en la fase orgánica. Con ácido oxálico, cítrico, tartárico y fluorhídrico, los elementos estudiados se retroextraen en diversas proporciones. Con mezclas de ácidos fluorhídrico-clorhídrico se retroextrae preferencialmente el niobio, y en mucho menor grado, el tantalio. 3. Aplicación a la separación de mezclas. Se propone un método de separación que consiste en extraer en concentraciones iniciales de tiocianato de amonio 2 M y ácido sulfúrico 1 M, todo el niobio y el tantalio y parte del titanio. Este se retroextrae con ácido clorhídrico 0,5 M, y luego se retroextrae el niobio con FH 1M - ClH 6M, quedando el tantalio en la fase orgánica. Este procedimiento permite la aplicación de métodos colorimétricos para la determinación de los tres elementos, mediante la evaporación de las respectivas fases líquidas después de las separaciones, seguidas de destrucción, fusión con bisulfato de amonio, disolución en un reactivo adecuado, y desarrollado del color. En las mezclas estudiadas el total de óxidos (TiO2 + Nb2O5 + Ta2O5) fué desde pocos microgramos, hasta 6 miligramos, para volúmenes de fase acuosa y orgánica de 10 ml cada una. Para mezclas de titanio-niobio y titanio-tantalio, se han obtenido resultados satisfactorios con proporciones de hasta 500 a 1 de un elemento con respecto al otro, y viceversa, con pérdidas no mayores del 1-2 %. Para mezclas de los tres elementos, los resultados han sido aceptables con proporciones de hasta a100 a 1 niobio con respecto a tantalio, y viceversa. Las pérdidas fueron menores del 1% para el titanio, del 1 al 2 % para el tantalio, y del 2 al 3% para el niobio. El método propuesto puede aplicarse directamente a mezclas de los tres elementos, y, realizando adecuadas separaciones previas, a muestras complejas.Fil: Mari, Eduardo A.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina