Способ выделения элементов из неорганических материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()941881 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06. 03. 80 (21) 2890935/23-26 (фф) М К11 3

0 01 И 1/28

G 01 N 31/00 с присоединением заявки Мо

Государственный комитет

СССР. по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0707.82. Бюллетень Ио 25 (53) УДК 543.05 (088 ° 8) Дата опубликования описания 07.07.82

В.Ф.Суховерхов, В.И.Устинов, С.В.Земсков и В.A.Ãðèíåíêî

Ордена Ленина институт геохимии и аналитиче кой химии им. В.И.Вернадского AH СССР и Ордена енина. институт общей и неорганической хими им. Н.

AH СССР

{72) Авторы изобретения (71) Заявителя (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к неорганической и аналитической химии и может быть использовано в количественном химическом анализе при одновременном выделении элементов из неорганических веществ для их последующего масс-спектрального или хроматографическога 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 МеоВгЕ где Ме=К,ИЬ,Сз при 300-.400 С и продолжительности опыта от 1 до

2 ч 1) .

Недостатком этого способа является необходимость специального оборудования - сухих камер, что Обусловлено высокой гидроскопичностью и склонностью к гидролиэу этих.веществ. Последнее может быть.источником ошибок эксперимента sa счет разложения адсорбирующейся в процессе выделения влаги.

Наиболее близким к .изобретению является способ выделения кислорода . из неорганических веществ в форме

Оо, заключающийся в том, что неорганическое, кислородсодержащее соединение подвергают обработке при 150250 С фторирующим агентом, состоя-. щим из смеси фторидов галогенов и галогенидов щелочных металлов в соотношении 1:2,5-5. Процесс выделения идет иэ расплава в течение

10-15 мин (2)

Способ позволяет с успехом выделить кислород из неорганических веществ, в то время как для выделе15 ния других элементов, таких, например, как бор и кремний, малопригоден.

Это объясняется образованием в результате реакций фторирования BF, который дает комплексные соединения с фторидамй брома. Последние либо находятся в твердом состоянии, либо неотделимы простыми приемами от. других продуктов реакций фторирования и тем самым усложняют их использование для количественного и изотопного анализа.

Цель изобретения — обеспечение одновременного выделения нескольких элементов из одной навески вещества.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу выделения эле941881 ментов иэ неорганических веществ путем обработки исследуемого образца нри нагревании Фторирующим агентом в качестве фторирующего агента используют гексафторникелиаты щелочных металлов Ne

Cs, Гексафторникелиаты щелочных метал- лов являются твердыми веществами, которые при нагревании до 225-500 С легко .отщепляют высокоактивный атома-30 риый фтор, причем в зависимости от взятого количества исходного реагента и объема реакционного сосуда фтор может, находиться под любым желаемым давлением вплоть до 25 атм.(2,5к н10 Па).. Это дает воэможность широко варьировать условия реакции, снижая или увеличивая давление в зависимости от прочности раэлагаемого (исследуемого) объекта.

В условиях процесса при нагревании происходит отщепление атомар-. ного Фтора, который практически мгновенно вступает в реакцию. Причем выделяющийся фтор имеет чистоту не менее 99,7В, которую весьма трудно получать с помощью обычно используемых приемов очистки балонного или электролизного фтора. Таким образом, используя предлагаемый способ, можно выделить из одной навески в форме газообразных веществ.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример. l. Навеску 28,б мг дамбурита CaBS104 смешанную с б00 мг К МГ . (10% избыток против стехиометрии), помещают в никелевом тигле в герметично закрываю щийся реактор иэ никеля или монельметалла емкостью 10 см. Реактор гер- 40 з метиэируют и производят .его вакуумирование до 10 - 10 мм рт. ст. (133 Па). Реактор через вентиль с коваровым переходом подсоединен к стеклянной части установки, снаб- 45 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 280eC ° 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 количества, и, если необходимо, для отбора проб для изотопного масс-спектрального анализа. Избыток фтора садится при охлаждении íà K HiF5, связываясь в комплекс. Производят ана- 65.лиэ выделившихся летучих трифторида бора 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 С и смесь газов переконденсируют в специальный: никелевый сборник, который присоеди- . няют к газовому хроматографу и производят анализ на содержание компо- нентов. B ..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 BF . (4,48 см ) и кремния в форме 81F4

4 48 смз. Таким образом достигается

100% выделение элементов из исследуемого образца. .. Пример 2. Навеску GeO< 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 из Rb

После отделения количества кислорода (11,2 см3) в Форме 09 измеряют количество тетрафторида германия (5,6 cM ), других газообразных .. продуктов реакции нет. По соотношению количества O H GeF+ судят о чистоте окиси германия.

П р и м e p 3 ° Анализ кислорода в окиси иттрия.

Навеску 7,5 мг 710® смешивают с

550 мг K NiFb (10% избыток против стехиометрии) и смесь в никелевом тигле помещают в герметично закрывающийся реактор из никеля или мопеля емкостью 10 см, и соединяют последний с вакуумной установкой.

Реактор откачивают до 10 -105торр и нагревают до 300 С в течение

20 мин. После завершения реакции кислород находится в Форме газа над твердой массой, и иттрий в форме

YF@ - в смеси реагентов. Для отделения кислорода реактор охлаждают жидким азотом, а кислород перекачивают в измерительную часть установки, определяют его объем (11,2 см

Ь 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 YF ê кислорода.

941881

Формула изобретения

Составитель T.Ãàéâoðoíoêàÿ

Редактор H.Ïóøíåíêîâà Техредй. Каствлевич Корректор В.Вутяга

Заказ 4827/32 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В никелевый предварительно пассивированный тигель помещают навеску 7,5 мг У1О> н K N1Fb в количестве 600.мг (20% избыток против стехиометрии), на специальной воронкедержателе размещают над тиглем, 5 ,реагенты помещают в реактор,.герметизируют и откачивают, как описано в примере 1, и нагревают до 450 С в течение 30 мин. Выделившийся при разложении газообразный фтор Фтори- (0 рует окись иттрия согласно приведенной схеме. При этом кислород выделяется в Форме О, а иттрий — в форме YF в чистом виде находится в никелевом тигле. После отделения 1 5 кислорода реактор доводят до ком:натной температуры, разгерметизируют и взвешивают тигель с YF8, определяя количество образовавшегося

YF . Путем соответствующих расчетов определяют соотношение между иттрием и кислородом.

Аналогичным образом определяют другие элементы, например бор и кислород в Bq0>, 25

Пример 5. Навеску 810 в

60,8 мг, содержащую примесь В,,О (примерно 1%) помещают в тигель и проводят все операции, предусмотренные в примере 1. После определения количества кислорода (23,3 см3) в форме Oq измеряют количество смеси

SiF4 и BF> (23,0 см ), количественное соотношение этих продуктов реакций определяют хроматографически или с помощью масс-спектрального газового анализа по соотношению ионных пиков, соответствующих М/Е=85 (SiF>) и 49 (BF ). В результате анализа полученное количество В,1О в 81О,1 со- 4О 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 анаъ лизируемых объектов, увеличения числа элементов, которые с помощью одного фторирующего агента as одной навескн могут быть переведены в форму, удобную для их количественного 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 обработки исследуемого образца Фторирующим агентом, преимущественно для последующего аналитического определения их количеств, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения одновременного выделения нескольких элементов из одной пробы, в качестве фторирующего агеата используют гексафторникелиаты щелочных металлов формулы Me

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.

В 238863, кл. G 01 N 33/00, 1967 °

2. Авторское свидетельство СССР

В 787360, кл, С 01 В 13/00, 1979»