Способ выделения элементов из неорганических материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пп 941881(22) Заявлено 06. 03. 80 (21) 2890935/23-26 И) М. Кл. 6 01 И 1/286 01 Я 31/00 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР. по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07,07,82 В.Ф.Суховерхов, В.И.Устинов, С.В.Земскови В,А,Гриненко11Ордена Ленина институт геохимии и аналитиче койхимии им. В.И.Вернадского АН СССР и Ордена енина.институт общей и неорганической хими им. Н.АН СССР(54) СПОСОБ ВЬЩЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХМАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к неорганической и аналитической химии и может быть использовано в количественном химическом анализе при одновре.менном выделенииэлементов из неорганических веществ для их последующего масс-спектрального илихроматограФического детектирования, при проведении Физико-химических исследований, для решения ряда вопросов изотопной геологии,Известен способ выделения кислорода из неорганических веществ, основанный на разложении кислородсодержащих веществ комплексными соединениями типа МеВгУь и МеоВгЕгде Ме=К,ВЬ,Сз при 300-,400 С ипродолжительности опыта от 1 до2 ч Ц.Недостатком этого способа является необходимость специальногооборудования - сухих камер, что Обусловлено высокой гидроскопичностью исклонностью к гидролиэу этих.веществ. Последнее может быть источником ошибок эксперимента за счет разложения адсорбирующейся в процессевыделения влаги.Наиболее близким к .изобретениюявляется способ выделения кислорода,из неорганических веществ в формеО заключающийся в том, что неорганическое, кислородсодержащее соединение подвергают обработке при 150250 С Фторирующим агентом, состоя-.щим иэ смеси Фторидов галогенов игалогенидов щелочных металлов всоотношении 1:2,5-5. Процесс выделения идет иэ расплава в течение10-15 мин 2Способ позволяет с успехом выделить кислород из неорганическихвеществ, в то время как для выделения других элементов, таких, например, как бор и кремний, малопригоден.Это объясняется образованием в результате реакций фторирования ВР,который дает комплексные соединенияс Фторидамй брома. Последние либонаходятся в твердом состоянии, либонеотделимы простыми приемами от. других продуктов реакций Фторированияи тем самым усложняют их использование для количественного и изотопногоанализа.Цель изобретения - обеспечениеодновременного выделения несколькихэлементов из одной навески вещества.Поставленная цель достигается темчто согласно способу выделения эле 941881ментов иэнеорганических веществ путем обработки исследуемого образца ври нагревании Фторирующим агентом в качестве Фторкрующего агента используют гексафторникелиаты щелочных металлов Ме 1 МРь, где Ме) = Е,ВЬ, 5 Сэ.Гексафторникелиаты щелочных метал- лов являются твердыми веществами, которые при нагревании до 225-500 эС легко .отщепляют высокоактивныйатомариый фтор, причем в зависимости от взятого количества исходного реагента и объема реакционного сосуда фтор может. нахьдиться под любым желаемым давлением вплоть до 25 атм.(2,5 к н 10 Па) Это дает воэможность широко варьировать условия реакции, снижая или увеличивая давление в зависимости от прочности раэлагаемого (исследуемого) объекта.20В условиях процесса при нагревании происходит отщепление атомарного Фтора, который практически мгновенно вступает в реакцию. Причем выделяющийся фтор имеет чистоту не менее 99,7, которую весьма трудно получать с помощью обычно использу" емых приемов очистки балонного или электролизного фтора. таким образом, используя предлагаемый способ, можно выделить из одной навески в Форме газообразных веществ.Способ осуществляетсяследующим образом.П р и м е р. 1. Навеску 28,б мг дамбурита СаВБЮ 4, смешанную с 35 б 00 мг К ЮР . (10 избыток против стехиометрии, помещают в никелевом тигле в герметично закрывающийся реактор иэ никеля или монельметалла емкостью 10 см. Реактор герэметизируют и производят его вакуумирование до 10 - 10 мм рт, ст. (133 Па). Реактор через вентиль с коваровым переходом подсоединен к стеклянной части установки, снаб женкой устройством для перекачки образующихся при Фторировании газов, измерения их объемов и отбора проб для масс-спектрального анализа.После вакуумирования реактора и соединенных с ним частей установки производят нагрев реакционной смеси до 280 сС. При этом реактор отсечен вентилем от остальной части установки. Продолжительность нагрева (при установившемся тепловом равновесии) составляет 10-20 мин. Затем реактор охлаждают до температуры жидкого азота и производят перекачку кислорода в измерительную часть установки для определения его коли чества, и, если необходимо, для отбора проб для изотопного масс-спектрального анализа. Избыток фтора садится при охлаждении на К 181 Р 5, связываясь в комплекс.Производят ана лиэ выделившихся летучих трифторидабора и тетрафторида кремния, Близость. температур замерзания этих веществ не позволяет достаточно полно разделить их друг с другом методом низкотемпературной дистилляции, поэтому после отбора пробы кислорода из реактора температуру его от -196 С повышают до -78 дС и смесь газов переконденсируют в специальный: никелевый сборник, который присоеди- . няют к газовому хроматографу и производят анализ на содержание компо- нентов. В случае необходимости образцы газов (смеси) отбирают в специальные ампулы и производят масс-спектральный анализ на содержание изотопов бора и кремния. В конкретном примере получено бора в Форме ВРЗ, (4,48 см ) и кремния в форме 81 Р 4 448 смз, таким образом достигается 100 выделение элементов из исследуемого образца.П р и м е р 2. Навеску ОеО в 50,2 мг помещают в тигель и все операции ведут аналогично примеру 1. Нагрев реактора осуществляют до 500 С в течение 30 мин. Именно при этой температуре происходит выделение . элементарного фтора иэ ВЬ 1 Н 1 Р 6 . После отделения количества кислорода (11,2 см 3) в Форме 09 измеряют количество тетрафторида германия (5,6 смэ), других газообразных .: продуктов реакции нет. По соотношению количества 01 и ОеР 4. судят о чистоте окиси германия. П р и м е р 3Анализ кислорода в окиси иттрия.Навеску 7,5 мг 710 смешивают с 550 мг К 1 МРь (10 избыток против стехиометрии) и смесь в никелевом тигле помещают в герметично закрывающийся реактор из никеля или мопеля емкостью 10 смф, и соединяют последний с вакуумной установкой. Реактор откачивают до 10-105 торр и нагревают до. 300 С в течение 20 мин. После завершения реакции кислород находится в Форме газа над твердой массой, и иттрий в форме УРЭ - в смеси реагентов. Для отделения кислорода реактор охлаждают жндккм азотом, а кислород перекачивают в измерительную часть установки, определяют его объем (11,2 смь или 16 мг), т.е. количественйо анализируют и отбирают для дальнейшего: исследования, например изотопного анализа, если это необходимо. Применяемые при этом приемы аналогичны указанным в примере 1. Иттрий при этом находится в смеси с другими продуктами реакции и не определяется.П р к м е,р 4. Определение иттрия в Форме УРэи кислорода.941881 формула изобретения Составитель Т.ГайворонскаяРедактор Н.ПушненкОва Техредй, Каствлевич Корректор В.Вутяга Заказ 4827/32 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 В никелевый предварительно пассивированный тигель помещают навеску 7,5 мг 710 н К 101 РЬ в количестве 600 вмг (20 избыток против стехиометрии), на специальной воронке- держателе размещают над тиглем, 5 ,реагенты помещают в реактор, герметизируют и откачивают, как описано в примере 1, и нагревают до 450 ОС в течение 30 мин. Выделившийся при разложении газообразный фтор Фтори рует окись иттрия согласно приведенной схеме. При этом кислород выделяется в Форме О , а иттрий - в Форме УР в чистом виде находится в никелевом тигле. После отделения 15 кислорода реактор доводят до ком.натной температуры, разгерметизируют и взвешивают тигель с УРЭ, определяя количество образовавшегося УР. Путем соответствующих расчетов определяют соотношение между иттрием и кислородом.Аналогичным образом определяют другие элементы, например бор и кислород в В 10.25 П р и м е р 5. Навеску 810 в 60,8 мг, содержащую примесь В,10 (примерно 1) помещают в тигель и проводят все операции, предусмотрен- ЗО ные в примере 1. После определения количества кислорода (23,3 см 3) в форме 01 измеряют количество смеси 81 Р 4 и ВР Ь (23,0 см ), количественное соотношение этих продуктов реакций определяют хроматографически или с помощью масс-спектрального газового анализа по соотношениюионных пиков, соответствующих М/Е=85 (81 Р) и 49 (ВР). В результате анализа полученное количество В 10 в 810,1 со О ставляет 1,3. Предлагаемый способ, основанный .на использовании в качестве фторирующего агента гексафторникелиатбв щелочных металлов, является более выгодным и целесообразным за счет расширения аналитических возможностей способа, расширения круга анаЪлизируемых объектов, увеличения числа элементов, которые с помощью одного фторирующего агента из одной навескн могут быть переведены в форму, удобную для их количествен" ного анализа. При этом достигается 100-ное выделение элементов, гаран- тирующее правильность определения изотопного состава исследуемого элемента. Способ позволяет проводить процесс фторирования под любым (до 25 атм)желаемьаи давлением Фтора при простоте аппаратурного оФормления и безопасности проведения процесса. Способ выделения элементов из неор"ганических материалов путем обработкиисследуемого образца Фторирующимагентом, преимущественно дляпоследующего аналитического определения их количеств, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюобеспечения одновременного выделения нескольких элементов из однойпробы, в качестве фторирующего агента используют гексафторникелиаты щелочных металлов формулы Ме 101 Р 6,где Ме = К., ВЬ, Сз.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР.В 238863, кл. 6 01 й 33/00, 19672. Авторское свидетельство СССРВ 787360, кл, С 01 В 13/00, 1979,