ПРЕПАРАТИВНЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА СУЛЬФИДОВ МЕТАЛЛОВ В СРЕДЕ Н-АЛКАНОВ

Авторы
Резюме
Файлы

Харнутова Е.П. Перов Э.И. Разработаны препаративные методы синтеза сульфидов металлов в среде жидких н-алканов. Представлены результаты «дробного» и «свернутого» методов синтеза сульфидов металлов. Состав соединений установлен методами химического, рентгенофазового и рентгенофлуоресцентного анализов. Статья в формате PDF 300 KB

Существующие в настоящее время препаративные методы получения сульфидов металлов можно разделить на несколько групп. Некоторые из них эффективны и производительны, но получение чистых продуктов известными методами является достаточно трудной задачей. Около 50 % от всех методов синтеза составляют синтезы с применением газообразного сероводорода, что небезопасно с экологической точки зрения, так как ПДК H₂S в рабочей зоне составляет 10 мг/м3. Высокотемпературные синтезы в режиме спекания требуют значительных энергозатрат на нагревание смесей до 800-1000 °С и длительную гомогенизацию продукта в течение сотен часов [1, 2].

Разработанный авторами метод получения сульфидов металлов в среде жидких н-алканов [3-5] отвечает требованиям экологической безопасности и позволяет получать продукты высокого качества при сравнительно низких энергозатратах. Сущность метода заключается в осаждении сульфидов металлов в неводной среде жидких углеводородов предельного ряда CnH2n+1, где n ≤ 10, путем взаимодействия соединений металлов с образующимся в ходе реакции сероводородом.

Особенностью метода является совмещение реакции получения сероводорода при взаимодействии элементной серы с н-алканами с реакцией осаждения сульфида металла в одной реакционной среде, благодаря чему исключается контакт с токсичным газом. Содержание H2S в реакторе при проведении синтеза не превышает 0,8 мг/м3. В ходе процесса образующийся сероводород связывается в нерастворимый сульфид, что способствует увеличению выхода продукта. Метод прост в оформлении - круглодонная колба, обратный холодильник, нагревательный прибор. Так как синтез ведут при температурах кипения неводного растворителя, достигается постоянство температурного режима и хорошее перемешивание раствора.

Синтезированы кристаллические модификации сульфидов меди (II), серебра (I), кадмия (II), ртути (II), алюминия (III), галлия (III), индия (III), германия (IV), олова (II) и свинца (II). Условия синтеза и выход продуктов приведены в табл. 1.

Индивидуальность синтезированных соединений подтверждена методами химического, рентгенофазового и рентгенофлуоресцентного анализов. Рентгенофазовый анализ выполнен на приборе ДРОН-3,0 (СоКa-излучение, скорость вращения образца 1 град/мин). Соотнесение экспериментальных и литературных данных подтверждает то, что продукты синтеза не содержат примесей исходных веществ. Химический анализ на серу, серебро, кадмий, алюминий, галлий, индий, германий, олово и свинец проведен гравиметрическим методом. Для определения содержания меди и ртути использовали йодометрическое титрование. Результаты химического анализа сульфидов, представленные в табл. 2 свидетельствуют о том, что полученные сульфиды имеют пpaктически стехиометрический состав. Рентгенофлуоресцентный анализ, выполненный на энергодисперсионном спектрометре модели ED 2000, подтвердил чистоту полученных сульфидов.

Таблица 1

Условия синтеза сульфидов металлов

Исходный реагент	н-Алкан	Температура синтеза, °С	Сульфид	Выход продукта, %
Cu(CH₃COO)₂	н-додекан	216	CuS	91
AgCH₃COO	н-декан	174	Ag2S	65
Cd(CH₃COO)₂×H₂O	н-декан	174	CdS	95
Hg(CH₃COO)₂	н-декан	174	HgS	80
Al(OH)(CH₃COO)₂	н-ундекан	195	Al₂S₃	92
Ga(CH₃COO)₃	н-ундекан	195	Ga₂S₃	93
In(CH₃COO)₃	н-ундекан	195	In₂S₃	92
GeO(CH₃COO)₂	н-декан	174	GeS₂	95
Sn(CH₃COO)₂	н-декан	174	SnS	75
Pb(CH₃COO)₂×H₂O	н-додекан	216	PbS	99

Таблица 2

Содержание металла и серы в продуктах синтеза

Продукт	Содержание элемента, %масс. (найдено/вычислено)		Мольное отношение
Продукт	металл	сера	M : S
Сульфид меди (II)	66,63 / 66,46	33,31 / 33,54	1:0,99
Сульфид серебра (I)	87,09 / 87,09	12,85 / 12,91	2:1,00
Сульфид кадмия (II)	76,69 / 77,81	21,22 / 22,19	1:0,98
Сульфид ртути (II)	85,91 / 86,22	13,46 / 13,78	1:0,98
Сульфид алюминия (III)	35,93 / 35,94	64,01 / 64,06	2:3,00
Сульфид галлия (III)	59,31 / 59,18	40,62 / 40,82	2:2,99
Сульфид индия (III)	70,45 / 70,48	29,46 / 29,52	2:2,99
Сульфид германия (VI)	53,06 / 53,10	46,26 / 46,90	1:1,98
Сульфид олова (II)	78,65 / 78,73	21,20 / 21,27	1:1,00
Сульфид свинца (II)	86,22 / 86,60	13,13 / 13,40	1:0,99

С целью упрощения технологической схемы базового синтеза, экономии времени и энергетических затрат были разработаны «свернутый» и «дробный» методы синтеза.

Технологическая схема базового метода синтеза сульфидов состоит из двух стадий. Первая стадия - подготовка исходных реагентов, вторая (основная) синтез сульфида металла. Особенность свернутого метода синтеза заключается в соединении синтеза исходных реагентов с основным синтезом сульфидов в одном и том же реакторе. В результате этого общая продолжительность синтеза сульфида металла сокращается в 1,5-2,5 раза. Свернутым методом синтеза получены сульфиды меди (II), ртути (II), германия (IV) и олова (II) в среде н-декана при температуре 174 °С. Технологические хаpaктеристики синтеза, исходные вещества и выход сульфида металла представлены в табл. 3.

Таблица 3

Свернутый синтез сульфидов металлов

Реагенты	Продолжительность синтеза, ч, t_св/τ_баз*	Сульфид	Выход продукта, %
CuO, CH₃COOH, сера	8 / 12	CuS	96
HgO, CH₃COOH, сера	12 / 20	HgS	87
Ge(OH)₄, CH₃COOH, сера	12 / 20	GeS₂	98
SnO, CH₃COOH, сера	12 / 15	SnS	99

Примечание: t_св* - время свернутого синтеза; τ_баз** - время базового синтеза.

Известно, что многие ацетаты, основные соли и другие соединения разлагаются при температурах 100-300 °С. Образующиеся при разложении продукты, находятся, как правило, в активированном деструктурированном состоянии. При синтезе сульфидов, где суммарный процесс лимитируется наиболее медленной стадией образования сероводорода, эти интермедиаты быстро пассивируются. Введение смеси реагентов отдельными порциями позволяет сократить время пассивации и значительно увеличить выход продукта. Для дробного синтеза сульфида серебра (I) в качестве исходного реагента использовался карбонат серебра (I), разлагающийся при температуре 100 °С. За четыре часа дробного синтеза получен удовлетворительный выход (99 %) целевого продукта.

Условия получения сульфидов металлов по разработанным методам существенно отличаются от условий синтеза сульфидов в водной среде. Из основных отличий можно выделить следующие: взаимодействие реагентов с образованием сульфида металла протекает в среде неполярных растворителей; механизм взаимодействия - молекулярный и радикально-цепной, а не ионный; возможно образование «высокотемпературных» модификаций сульфидов металлов. Сравнительное исследование физико-химических свойств методами рентгенографического, рентгенофлюоресцентного и термогравиметрического анализов сульфидов металлов, полученных известными методами и в среде н-алканов, показало их идентичность.

Список литературы

Самсонов Г.В., Дроздова С.В. Сульфиды. - М.: Металлургия, 1972. - 304 с.
Коваль И.В. Сульфиды: синтез и свойства // Успехи химии. - 1994.- Т.63, № 4. - С. 338.
Перов Э.И., Ирхина (Харнутова) Е.П., Ильина Е.Г., Гончарова И.В., Федоров И.С., Головачев А.Н. Способ получения сульфида металла: патент РФ №2112743. 1998. Бюл. №16.
Перов Э.И., Ирхина (Харнутова) Е.П. Синтез кристаллических сульфидов меди, цинка и свинца в декане // Неорганические материалы. - 1997. - Т. 33, № 7. - С. 784-785.
Ирхина (Харнутова) Е.П. Экологически безопасные методы получения сульфидов металлов в среде жидких алканов: автореф. дис. ... канд. хим. наук. - Барнаул, 2000. - 18 с.

МОДЕЛИ ИННОВАЦИОННЫХ СТРАТЕГИЙ СОЦИОСФЕРНОГО РАЗВИТИЯ

Статья в формате PDF 301 KB...

18 04 2026 22:49:19

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВНУТРИУТРОБНОЙ ИНФЕКЦИИ НА СТРОЕНИЕ СРЕДЦА И ЛЕГКИХ ПЛОДОВ ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 113 KB...

17 04 2026 23:33:49

РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ МЯСА ИНДЕЙКИ

Статья в формате PDF 255 KB...

16 04 2026 4:46:48

МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЕМ КОНКУРЕНТНЫХ ПРЕИМУЩЕСТВ В СИСТЕМЕ ПОДГОТОВКИ ПРИКЛАДНОГО СПЕЦИАЛИСТА

Статья в формате PDF 118 KB...

15 04 2026 4:56:25

УНИВЕРСАЛЬНОЕ ИСКУССТВОЗНАНИЕ КАК НАУЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ

В статье доктора искусствоведения профессора Саратовской консерватории, члeна-корреспондента Российской академии естествознания даётся обоснование нового научного направления – универсального искусствознания, целью которого является комплексное исследование художественного процесса с вовлечением всех видов искусства в их глобальном охвате, а также построение художественной картины мира как особого рода исторической памяти. ...

14 04 2026 6:15:30

ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНОГО ВЗРЫВА НА АЗС И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОН ПОРАЖЕНИЯ

Статья в формате PDF 267 KB...

13 04 2026 6:41:24

ПРЕДПОСЫЛКИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РЕЦИДИВИРОВАНИЯ ВЕРХНЕЧЕЛЮСТНОГО СИНУСИТА

Статья в формате PDF 283 KB...

12 04 2026 13:20:37

ОКСИДАТИВНЫЙ СТРЕСС У МУЖЧИН С ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ЛЕГКИХ НА ФОНЕ ЭНДОКРИНОПАТИИ

Статья в формате PDF 105 KB...

11 04 2026 9:49:58

ИДЕИ В.И.ВЕРНАДСКОГО В ПАРАДИГМЕ НООСФЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 131 KB...

10 04 2026 1:40:32

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКОГО СОСТАВА КАФЕДРЫ

Статья в формате PDF 130 KB...

09 04 2026 6:27:32

Морфология слизистой оболочки полости рта при желудочно-кишечных заболеваниях

Статья в формате PDF 111 KB...

08 04 2026 13:53:24

АНАТОМИЯ УРЕТРОВЕЗИКАЛЬНОГО СЕГМЕНТА И ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ У МУЖЧИН, ОТНОСЯЩИХСЯ К РАЗЛИЧНЫМ РАСАМ

Проведено исследование 63 препаратов уретровезикального сегмента и предстательной железы мужчин первого зрелого периода, относящихся к различным расам: европеоидам и монголоидам. Результаты: 1. межмочеточниковая складка Мерсье, расстояние от внутреннего отверстия уретры до устья мочеточника, площадь треугольника Льето достоверно больше у монголоидов при отсутствии достоверной разницы показателей «уретрального» угла треугольника Льето. 2. уретровезикальный угол, длина супрамонтанной части простатического отдела уретры и длина всего простатического отдела уретры у монголоидов достоверно больше. 3. семенной бугорок у представителей монголоидной расы в 85,7% представлял собой утолщение центральной складки простатического отдела уретры, наличие простатической маточки не зарегистрировано ни в одном случае. Семенной бугорок представителей европеоидной расы был более выражен и представлял собой анатомическое образование бόльшими размерами, простатическая маточка зарегистрирована в 60% случаев. 4. общий объем простаты у европеоидов и монголоидов не отличался, однако, центральная ее доля у монголоидов достоверно больше, а переходная достоверно меньше. ...

07 04 2026 5:52:36

АНАЛИЗ ИОННОГО СОСТАВА ВОДНОЙ ФАЗЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СУСПЕНЗИЯХ И ПРИРОДНЫХ ВОДАХ

Исследовано формирование ионного состава водной фазы в системах «твердое — жидкое» применительно к технологическим суспензиям (пульпам) флотации, а также к природным водам (поверхностным водным объектам) при взаимодействии с силикатными Fe-содержащими минералами. Выявлены прострaнcтвенно-временные зависимости содержания распространенных ионов щелочных (Na+, K+) щелочно-земельных (Ca2+, Mg2+) и тяжелых (Feобщ, Сu2+) металлов, которые представляют ценность в моделировании и прогнозировании процессов миграции, химических превращений загрязнителей водных объектов. ...

06 04 2026 13:52:21

Об интеграционном подходе в менеджменте

Статья в формате PDF 133 KB...

05 04 2026 3:13:57

РАЗВИТИЕ ЭМОЦИОНАЛЬНО-ВОЛЕВОЙ СФЕРЫ МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ СРЕДСТВАМИ ПСИХОГИМНАСТИКИ

Статья в формате PDF 242 KB...

04 04 2026 0:59:16

О РЕАЛИЗАЦИИ ИДЕЙ ПЕДАГОГИКИ СОТРУДНИЧЕСТВА

Статья в формате PDF 90 KB...

03 04 2026 18:36:25

ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОБОСНОВАНИЮ ПЛАЗМАФЕРЕЗА ПРИ ТЯЖЕЛОЙ ДИФТЕРИИ

С целью оценки клинико-лабораторной эффективности плазмафереза в лечении больных с тяжелой дифтерией проведено обследование 28 пациентов с токсической дифтерией ротоглотки 3-й степени. Установлено, что использование плазмафереза в лечении больных дифтерией позволяет ускорить исчезновение симптомов интоксикации, специфического воспаления в ротоглотке, снизить частоту встречаемости осложнений заболевания и изменить их хаpaктер в сторону уменьшения тяжелых форм, а также способствует динамичному восстановлению показателей обмена гликопротеидов, активности изоферментов аминотрaнcфераз. ...