ПРЕПАРАТИВНЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА СУЛЬФИДОВ МЕТАЛЛОВ В СРЕДЕ Н-АЛКАНОВ
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. |
Мольное отношение |
|
|
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, tсв*/τбаз** |
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: tсв* - время свернутого синтеза; τбаз** - 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.
Статья в формате PDF
127 KB...
26 09 2026 4:24:39
Статья в формате PDF
274 KB...
25 09 2026 18:22:21
Статья в формате PDF
130 KB...
24 09 2026 5:48:57
Статья в формате PDF
153 KB...
23 09 2026 13:57:16
Статья в формате PDF
156 KB...
22 09 2026 12:51:40
Статья в формате PDF
115 KB...
21 09 2026 10:26:17
Статья в формате PDF
94 KB...
20 09 2026 8:16:37
Статья в формате PDF
103 KB...
19 09 2026 13:28:31
Статья в формате PDF
136 KB...
18 09 2026 4:59:13
Статья в формате PDF
140 KB...
17 09 2026 6:44:49
Статья в формате PDF
111 KB...
16 09 2026 20:55:10
Статья в формате PDF
86 KB...
13 09 2026 10:37:22
Статья в формате PDF
110 KB...
12 09 2026 11:30:32
Статья в формате PDF
122 KB...
10 09 2026 6:43:12
Статья в формате PDF
105 KB...
09 09 2026 4:15:19
Статья в формате PDF
109 KB...
08 09 2026 22:14:33
Статья в формате PDF
150 KB...
07 09 2026 22:57:30
Статья в формате PDF
152 KB...
06 09 2026 6:50:52
Статья в формате PDF
279 KB...
05 09 2026 4:21:41
Статья в формате PDF
138 KB...
04 09 2026 1:13:57
Статья в формате PDF
126 KB...
03 09 2026 9:29:46
Статья в формате PDF
179 KB...
02 09 2026 12:56:18
Проведен анализ результатов многолетних исследований по выявлению состава и объема видового разнообразия,расположенных в наземных экосистемах региона. Наибольшая видовая насыщенность отмечена в среднегорной части района – темнохвойных лесах, где господствует пихта кавказская (запас на исследуемых территориях – 3950 тыс.м3, сомкнутость от 0,5 до 0,9). Нижний подъярус составляют бук восточный, эндемики – дуб скальный, липа кавказская, третичные реликты: граб кавказский, тис ягодный.Геоботанические описания экосистем субальпийских лугов Лагонакского нагорья(1500 м н.у.м.) показал всего 39 видов растений, что говорит о низком видовом богатстве этого сообщества. Число видов на площади 16 м2 изменялось от 7 до 26, в среднем 14,3 вида. Проективное покрытие почвы цветковыми растениями в среднем составляет 19 %. Экосистемы субальпийских лугов хаpaктеризуются высокой относительной численностью животного населения при сравнительно небольшом количестве видов. Здесь доминирует полевка кустариниковая – 51,3 %, обычны – крот кавказский– 2,0 %, другие виды редки, но хаpaктерны – бурозубка кавказская– 6,4 %, мышовка кавказская, а вдоль ручьев – полевка Роберта – 8,2 %. Регулярное сенокошение лугов приводит к обеднению флористического состава, снижению общей высоты травостоя и как следствие, к деградации, выпадению бурозубки кавказской, крота кавказского и полевки прометеевой, численность которых падает до 1,0 %. В результате антропогенного пресса в экосистемах горных поясов, первоначальная структура растительного и животного состава изменена почти на 70 % исследуемой территории. Экосистемы, сформированные в каменных осыпях, криволесьях, парковых лесах региона хаpaктеризуются богатым видовым составом и эндемичностью (от 30 до 70 %). Наиболее эффективным способом сохранения редких видов является охрана их в местах естественного обитания на особо охраняемых территориях. Необходимо выделить эталонные участки с редкими и уязвимыми видами и контролировать с учетом их экологических особенностей (например, горные склоны Пшеха-Су и Фишт с видами – лисохвост пушистоцветковый, лютик Елены, лапчатка чудесная, овсяница кавказская, овсяница джимильская; серна,тур западнокавказский,улар кавказский).
...
01 09 2026 17:33:35
Статья в формате PDF
122 KB...
31 08 2026 6:18:54
Статья в формате PDF
244 KB...
30 08 2026 7:43:55
Статья в формате PDF
144 KB...
29 08 2026 1:16:33
Статья в формате PDF
101 KB...
28 08 2026 4:52:45
Статья в формате PDF
101 KB...
26 08 2026 20:36:12
Статья в формате PDF 230 KB...
25 08 2026 22:58:52
Статья в формате PDF
124 KB...
24 08 2026 0:52:40
Статья в формате PDF
126 KB...
23 08 2026 22:33:38
Статья в формате PDF
128 KB...
21 08 2026 6:29:11
Организация полноценного процесса познания предполагает реализацию развивающего образования и самообразования, непрерывность данного процесса на всех его ступенях. Понятие интегрирует в себе процесс и итог познания сущности предметов, явлений, включает рефлексивные процессы мышления, обеспечивая их необратимость, свернутость, системность. Эмоциональное отношение ребенка к изучаемому материалу создает в мышлении своеобразную доминанту, поддерживающую любознательность и интерес. Основная особенность опытно-экспериментальной деятельности состоит в наличии возможности управлять ходом изучения явления, здесь ребенок проявляет собственную активность и творчество в процессе получения новых знаний. Опытно-экспериментальную деятельность по развитию естественнонаучных понятий необходимо строить в соответствии с четырьмя этапами диалектического познания: основание - ядро - следствие – общие критические истолкования, а также с учетом обобщенного плана проведения опыта: цель - схема - ход - результат. Методика организации опытно-экспериментальной деятельности по развитию естественнонаучных понятий дошкольников и младших школьников раскрыта нами на примере понятия «свет». Развитие естественнонаучных понятий дошкольников и младших школьников эффективно в условиях личностно-ориентированного образования, обращенного к чувствам, индивидуально неповторимому миру человека.
...
20 08 2026 22:44:59
Статья в формате PDF
138 KB...
19 08 2026 1:53:34
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
