Способ выделения элементов из неорганических материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N25/14 G01N31/00 

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 хроматографического 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 MeBrPj, и ., где ,Rb,Cs при 300-г400 С и продолжительности опыта от 1 до 24 U.

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

.Наиболее близким к-изобретению является способ выделения кислорода,

из неорганических веществ в форме О(, заключаницийся в том, что неорганическое, кислородсодержащее соединение подвергают обработке при 1505 фторирукйцим агентом, состоящим из смеси фторидов галогенов и галогенидов щелочных металлов в соотношении 1:2,5-5. Процесс выделения идет из расплава в течение

10 10-15 мин t23.

Способ позволяет с успехом выделить йислород из неорганических веществ, в то время как для выделения других элементов, таких, напри15мер, как бор и кремний, малопригоден. Эхо объясняется образованием в результате реакций фторирования BFg, который да«т комплексные Соединения с фторидами брома. Последние либо

20 находятся в твердом состоянии, либо неотделимы простыми приемами от других продуктов реакций фторирования и тем самым усложняют их использование для количественного и изотопного

25 анализа.

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

Поставленная цель достигается тем

30 что согласно способу выделения элементов из неорганических веществ пу тем обработки исследуемого образца при нагревании фторирующим агентом в качес ве фторирующего агента используют гексафторникелиаты щелочных металлов MeqiNiFf,, гд МеЗ K,Rb Cs. Гексафторникелиаты щелочных мета лов являются твердыми веществами, которые при нагревании до 225-500С легко отщепляют высокоактивный атом рный фтор, причем в зависимости от взятого количества исходного реаген та и объема реакционного сосуда фто может Находиться под любым желаемым давлением вплоть до 25 атм.(2,5х ), Это дает возможность широко варьировать условия реакции, сни жая или увеличивая давление в зависимости от прочности разлагаемого (исследуемого) объекта, В условиях процесса при нагреваний происходит отщепление атомарного фтора, который практически мгновенно вступает в реакцию. Причем выделяющийся фтор имеет чистоту не менее 99,7%, которую ззесьма труд Получать с помощью обычно используемых приемов очистки балонного или электролизного фтора. Таким образом, используя-предлагаемый способ, можно вьвделить из одной навески в форме газообразных веществ. Способ осуп ествляется; следующим образом. Прим е p.li Навеску 28,6 мг Дамбурита CaBSiO4, смешанную с 600 мг . (10% избыток против стехиометрии), помещают в никелевом тигле в герметично закрывающийся реактор из никеля или монельметалла емкостью 10 см Реактор гер метизируют и производят его вакууми рование до 10 мм рт. ст. (133 Па), Реактор через вентиль с . коваровым переходом подсоединен к стеклянной части установки, снабженной устройством для перекачки образующихся при фторировании газов измерения их объемов и отбора проб для масс-спект сшьного анализа. После вакуумирования реактора и соединенных с ним частей установки производят нагрев реакционной смеси до , При этом реактор отсечен вентилем от остальной части установки. Продолжительность нагрева (при установившемся тепловом равновесии) составляет 10-20 мин. Затем реакто|} 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-спект рального анализа. Избыток фтора садится при охлаждении на Kr,HlFr, свя зываясь в ксжплекс. Производят анаЛИЗ выделившихся- летучих трифторида бора и тетрафторида кремния. Близость температур замерзания ртих веществ не позволяет достаточно полно разделить их друг с другом MeTojqoM низкотемпературной дистилляции, поэтому после отбора пробы кислорода из реактора температуру его от повышают до -7В°С и смесь газ.ов переконденсируют в специальный никелевый сборник, который присоединяют к газовому хроматографу и производят анализ на содержание компонентов. В случае необходимости образцы газов (смеси) отбирают в специ-льные ампулы и производят масс-спектральный анализ на содержание изоТопов бора и кремния. В конкретном примере получено борд в форме BF. (4,48 см) и кремния в форме SIF 4,48 см. Таким образом достигается 100% выделение элементов из исследуемого образца, П р и м ё р 2, Навеску GeO. 50,2 мг помещают в тигель и все операции ведут аналогично примеру 1. Нагрев реактора осуществляют до в течение 30 мин. Именно при зтой температуре происходит выделение элементарного фтора из , После отделения количества кислорода (11,2 см) в форме О« измеряют количество тетрафторида германия (5,6 см), других газообразных :; продуктов реакции нет. По соотношению количества Oi2 и GeF судят о чистоте окиси германия. Примерз, Анализ кислорода в окиси иттрия. Навеску 7,5 мг Y, смешивают с 550 мг K,jNiFt (10% избыток против стехиометрии) и смесь в никелевом .тигле помещают в герметично закравающийся реактор из никеля или мопеля емкостью 10 см , и соединяю последний с вакуумной установкой. Реактор откачивают до и нагревают до в течение 20 мин. После завершения реакции кислород находится в форме газа над твердой массой, и итТрий в форме YFa - в смеси реагентов. Для отделения кислорода реактор охлаждают жидким азотом, а кислород перекачивают в измерительную часть установки, определяют его обЪем (11,2 см или 16 мг), т,е, количественно анализируют и отбирают для дальнейшего исследования, например изотопного анализа, если это необходимо. Применяемые при этом приемы аналогичны указанньм в примере 1, Иттрий при этом находится в смеси с другими продуктами реакции и не определяется. Приме.р4. Определение иттрия вформе YFj и кислорода. В никелевый предварительно пассивированный тигель помещают навеску 7,5 мг YrjOj и , в количестве 60р«мг (20% избыток против стехи ометрии) , на специальной воронкедержателе размещают над тиглем, ;реагенты помещают в реактор, герметизируют и откачивают, как описано в примере 1, и нагревают до в течение 30 мин. Выделившийся при разложении газообразный фтор фторирует окись иттрия согласно приведенной схеме. При этом кислород выделяется в форме О|, а иттрий - в форме УРл в чистом виде находится в никелевом тигле. После отделения кислорода реактор доводят до комЗнатной температуры, разгерметизируют и взвешивают тигель с YF, определяя количество образовавшегося YFft . Путем соответствукяцих расчетов определяют соотношение между иттри и кислородом. Аналогичным образом определяют другие элементы, например бор и кислород в B(jOj. Пример 5. Навеску SiOijj в 60,8 мг, содержащую примесь ВпО (примерно 1%) помещают в тигель и проводят все операции, предусмотрен ные в примере 1. После определения количества кислорода (23,3 см в форме Oi измеряют количество смеси SiF4 и BF, (23,0 см), количественное соотношение этих продуктов реак ций определяют хроматографически или с помощью масс-спектрального газового анализа по соотношению ион пиков,соответствующих (SiFj и 49 (BFq) . В результате анализа по лученное количество ВоО, в SiOrj составляет 1.3%. Предлагаемый способ, основанный на использовании в качестве фторирующего агента гексафторникелнатбв щелочных металлов, является более выгодным и целесообразным за счет расширения аналитических возможностей способа, расширения круга анализируемых объектов, увеличения числа элементов, которое с псялсяцью одного фторирующего агента из одной навески могут быть переведены в форму, удобную для их количественного анализа. При этом достигается 100%-ное выделение элементов, гарантирующее правильность определения изотопного состава исследуемого элемента. Способ позволяет проводить процесс фторирования под любым (до 25 атм)желаемьш давлением фтора при простоте аЛпаратурного оформления и безопасности проведения процесса Формула изобретения Способ выделения элементов из неорганических материалов путем обработки исследуемого образца фторирующим агентом, преимущественно для последующего аналитического опЕ еделения их количеств, о т л и чающийся тем, что, с целью обеспечения одновременного выделения нескольких элементов из одис пробы, в качестве фторирующего агента используют гексафторникелиаты щелочных металлов фppмyJaI MenNiF/ , где Me К, Rb, Cs. , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР. 238863, кл. G 01 N 33/00, . 2.Авторское свидетельство СССР 787360, кл. С 01 В 13/00, 1979.