Способ выделения кислорода из неорганических материалов

Сфез Сфаетекнк Сфцналмстичесннх УесвубанкГосударственный комит СССР ио делам изобретений и открытий2) Авторыизобретения ф. Сухонерхов, В.И. Устинов и В,А. Гриненко Ордена Ленина инст им. Н.С. Курнакова геохимии и аналити 1) Заявители 4) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОД ИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ О Изобретение относится к неорганической, аналитической, физической химии, геохимии, а также к химии изотопов, в частности к разработке способов вьщеления кислорода из не органических веществ в виде свободных элементов (0) и может быть использовано в количественном химическом анализе при пронедении различного рода физико-химических исследова ний, при изучении механизмов реакции в неорганическом синтезе и в изотопной геологии.Известен способ выделения кислорода иэ неорганических неществ, основанный на разложении кислородсодержащих неорганических веществ с помощью комплексных соединений типа МеВгГь и Мее ВгГ, (где Не=К, ЙЬ, Св) при 300 С и продолжительности опыта 1 ч (1.Недостатком использования твердых реагентов - комплексных соединений МеВгГЬ и МеВгГ для выделения кислорода является необходимость применения специальных сухих камер при зарядке реактора для осуществления процесса выделения, что обусловлено высокой гигроскопичностью и склонностью к гидролизу этих веществ. Эти свойства исходных фторирующих реагентов т общеи и неорганической химии СССР и Ордена Ленина институт кой химии им, В.И.Вернадскогомогут быть источником ошибок эксперимента эа счет разложения адсорбирующейся в процессе опыта нлаги,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ вьщеления кислорода из неорганических веществ в форме 0, эаклочающийся в том, что неорганические кислородсодержащие соединения подвергают обработке газообразным фторирующим агентом - пентафторидом брома при 450- 700 С в предварительно вакуумированном и затем заполненном газообразным пентафторидом брома монелевом или никелевом реакторе. По окончании реакции в реакционном сосуде образуется смесь газов, состоящая из избытка ВгГВ, продуктон его разложения (Вг ВгГ, ВгГ), кислорода, тетрафторида кремния и. в некоторых случаях. НГ. Реактор охлаждают жидким азотом для выморажинания всех указанных веществ, эа исключением кислорода. Кислород, находящийся в этих условиях в газовой фазе, перекачивают насосом Теплера и иэмерительнуэ часть установки, где количественно определяют его объем (количественный анализ) и в необходимых случаях используют для,или других целей 21.Недостаток этого способа - длительность процесса разложения кислородсодержащего соединения и высокаятемпература реакции, В среднем реакцию газообразного ВгГ с исследуемымтвердым веществом осуществляют в течение 12 ч при 700 С,Цель изобретения - ускорение процесса и снижение температуры.Поставленная цель достигаетсяспособом выделения кислорода из неорганических материалов обработкойисходного образца фторирующими агентами при нагревании, причем в качестве фторирующего агента используют смесь галогенида щелочного металла и фторида галогена. При этомсмесь галогенида щелочного металла и .фторида галогена используют в соотношении 1:2,5-5,Процесс выделения кислорода изнеорганических веществ в предлагаемом способе осуществляется в расплаве при относительно низких температурах 150-250 С в течение 10-15 ьин,Соотношение фторидов галогенов и галогенидов щелочных металлов выбранооптимальным для достижения поставленной цели. При соотношении меньшем,чем 1:2,5, значительно повышаетсятемпература и время процесса, братьсоотношение выше, чем 1:5, нет необходимости,Целесообразным является сочетаниегалогенида щелочного элемента и фторида галогена, содержащих одни и теже галогены. Например, сочетание КСс С 2 Г или СГ, КВг или йаВг с ВгГи другие аналогичные составы. Предпочтительным вариантом является сочетание КВг с ВгГ, Избыток реагентов служит для гомогениэации смеси врасплаве. Галогенид щелочного элемента, используемый в процессе выделениякислорода, не должен включать кислородсодерхацие примеси. Это требование удовлетворяют реактивы марки ХЧили используемые для приготовлениясоответствующих фиксаторов. Способ осуществляется следующимобразом.Навеску исследуемого образца смешивают с галогенидом щелочного металла, загружают в реактор, откачиваюти вводят необходимое количество гаэообразного фторида галогена, после чего перекрывают вентиль на реакторе и нагревают до 150-250 С. При этом образуется расплав фторирующего реагента, который при укаэанной температуре энергично взаимодействует скислородсодерхащим образцом, что приводит к выделению свободного кислорода. Время разложения кислородсодержащего соединения при 150-250 С не превыаает 10-15 мин. П р и м е р 1. Навеску 5,1 г гематита ( Ге З 04 ) смешивают с 2, б г бромистого калия марки ХЧ и помещают в. никелевом тигле в герметично закрываацийся реактор из монель-металлаемкостью 100 см. Реактор герметизируют и производят откачку в течение30 мин выкуумным насосом до давления 10=10 З мм рт.ст. для удалениявоздуха и следов влаги. Реактор соединен с доэатором ВгГ и контейнером 10 для его хранения металлической вакуумной линией, снабженной образцовымвакуумметром, а также вентилем, имеющим коваровый переход, со стекляннойчастью установки,. снабженной устрой ством для перекачки газов и измерения его объема.После вакуумирования реактора и.соединенных с ним частей вакуумнойустановки производят дозирование ВгГПри этом реактор отсечен вентилем отостальной части установки.На навеску КВг берется 15,1 мгВгГ, отмеряемых по объему дозатора.В данном случае объем дозатора равеиобъему реактора. Соотношение реагентов в данном примере 1:2,5. Откачанный реактор охлаждают жидким азотоми открывают вентиль. При этом парыВгГВ конденсируются на стенках реактора. За ходом конденсации ВгГ на блюдают с помощью вакуумметра по падению давления в системе. По окончании конденсации ВгГэ реактор вновьперекрывают вентилем и производятего нагрев до 150 С. При этой темпе ратуре реактор выдерживают в течение15 мин, затем вновь охлаждают до температуры жидкого азота и производятперекачку кислорода в измерительнуючасть установки. Перекачку газа осу ществлчют сначала в ловушку емкостью.20 см з, заполненную сухим силикагелем, которую в момент перекачки также охлаждают жидким азотом. Во времяперекачки газа вентиль соединяющий 45 стеклянную часть установки с реактором.,открыт, За ходом перекачки газаследят по падению давления в системес помощью ртутного манометра, вмонтированного в стеклянную часть установ ки. По окончании перекачки газа калибровочный измерительный объем отсекают от остальной части установки,снимают охлаждение с ловушки с силикагелем, выравнивают температуру скомнатной н измеряют объем выделившегося газа (10 см 3), зем саьым произ-.водя количественный анализ кислорода.Расчет ведут на нормальные условия.Далее кислород аналогичным путем может быть отобран в специальные ампулы для проведения физических измерений, например изотопного масс-спектрального анализа или других целей,П р и м е р 2. Процесс ведут аналогично примеру 1, но в качестве галогенида щелочного металла берутЗаказ 8257/20 Тираж 565 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., д. 4/5филиал .ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1,65 мг КС 1, а в качестве фторирующего агента 10,2 мг С Г и выделяют 10 см кислорода. Соотношение исходъных реагентов 1:5, температура 250 С.П р и м е р 3. Процесс ведут согласно примеру 1, но в качестве галогенида щелочного металла берут 2 м КС 3, а в качестве фторирующего реагента 10,0 мг СЕ и выделяют 10 см кислорода. Температура 200 еС, соотношение реагентов 1:5.По своим технико-экономическим показателям предлагаеияй способ выделения кислорода выгодно отличается от способа, основанного на использовании чистых фторидов брома (ВгГ и ВгГ), тем, что резко (на 10-11 ч) сокращает время проведения единичного процесса, при этом значительно снижается расход энергии на нагрев реакционных сосудов за счет понижения температуры процесса. Предлагаемый способ позволяет с большей легкостью выделять кислород иэ трудно разлагаемых пентафторидом брома соединений, например таких как магнетит, гепатит, ильменит, гранат, оливин и окислы редкоземельных элементов кальция, стронция, магния, окислов железа и других веществ. формула изобретения3 1. Способ выделения кислорода изнеорганических материалов, преимущественно для последующего аналитического определения, обработкой исходного образца фторирующими агента 1 О ми при нагревании, о т л и ч а ющ и й с я тем,что, с целью ускорения процесса и снижения температуры,в качестве фторирующего агента используют смесь галогенида щелочногометалла и фторида галогена.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю,щ и й с я тем, что используют смесьгалогеиида щелочного металла и фторида галогена в соотношении 1:2,5-5.26 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 . Авторское свидетельство СССРВ 238863, кл, О 01 й 33/00, 1967.2. СеосЫи ей СоьвосЫа Асйа,2 27, 1963, с. 43.