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
301 KB...
08 05 2026 20:51:25
Статья в формате PDF
185 KB...
07 05 2026 12:59:31
Статья в формате PDF
134 KB...
06 05 2026 16:16:34
Самоорганизация мерзлотных геохимических ландшафтов определяется явлением криобиогенеза и эффектами, которые он вызывает. Криобиогенез - это единство и взаимосвязь биогенных и криогенных процессов, формирующих мерзлотную экосистему, в которой геохимические процессы и миграция химических процессов тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены энергией, веществом и информацией живого вещества и криогенеза. Главным условием возникновения и развития мерзлотных ландшафтов является непрерывный периодический (зима-лето) круговорот вещества во времени - криогенный и биогенный, проявляющийся в единстве, взаимодействии и соответствии друг с другом. Периодичность и взаимодействие этих главных противоположных процессов обеспечивают целостность и устойчивость системы. Периодичность явлений (зима-лето, оледенение - межледниковье) - важный признак мерзлотных ландшафтов. Этот признак обобщающий критерий и мера самоорганизации системы. В мерзлотном ландшафте биологический круговорот выполняет основную организующую роль. Он связывает воедино биогенный и криогенный циклы миграции - потоки вещества и энергии биогенеза и криогенеза, создают новую информационную систему, отличную от исходных составляющих. Криогенез и самоорганизация наиболее ярко проявляются в экосистемах на рудных провинциях, геохимически специализированных породах, нефтегазоносных и угленосных породах. Высокая самоорганизация мерзлотных ландшафтов (экосистем) Северной Азии с высокой биопродуктивностью и биоразнообразием с обилием животных (звери и рыбы) были главным фактором этногенеза.
...
05 05 2026 3:27:41
Уточнено систематическое положение отдельных подвидов и видов рода Ctenocephalides и их распространение по зоогеографическим областям.
...
04 05 2026 18:53:41
Статья в формате PDF
309 KB...
03 05 2026 12:47:10
Статья в формате PDF
121 KB...
02 05 2026 16:57:56
Статья в формате PDF
111 KB...
01 05 2026 4:42:47
Статья в формате PDF
254 KB...
30 04 2026 2:53:40
Статья в формате PDF
106 KB...
29 04 2026 3:28:18
Статья в формате PDF
117 KB...
28 04 2026 3:44:21
Статья в формате PDF
166 KB...
27 04 2026 23:34:35
Статья в формате PDF
103 KB...
24 04 2026 8:16:30
Статья в формате PDF
106 KB...
23 04 2026 13:38:54
Статья в формате PDF
131 KB...
22 04 2026 1:18:20
Статья в формате PDF
241 KB...
21 04 2026 6:11:17
Статья в формате PDF
107 KB...
20 04 2026 18:58:11
Статья в формате PDF
131 KB...
19 04 2026 16:44:45
Статья в формате PDF
116 KB...
18 04 2026 6:14:24
Статья в формате PDF
275 KB...
16 04 2026 17:26:30
Статья в формате PDF
113 KB...
15 04 2026 9:19:31
Обсуждаются разбиения 3D прострaнcтва на модулярные ячейки с целью последующего конструирования невырожденных модулярных 3D структур кристаллов.
...
14 04 2026 0:39:35
Статья в формате PDF
90 KB...
12 04 2026 16:49:11
В статье освещаются морфофункциональные особенности структуры стенки тонкой кишки в зависимости от хаpaктера вскармливания в экспериментальных условиях. Представлены собственные результаты исследования по вопросу о электронно-микроскопическом строении слоев стенки тонкой кишки при смешанном и искусственном вскармливании в эксперименте.
...
11 04 2026 18:48:15
Статья в формате PDF
126 KB...
09 04 2026 5:24:43
В статье представлены материалы о значении съездов земских врачей Рязанской губернии (1874 – 1900) и их роль в развитии профилактического направления медицины края.
...
08 04 2026 6:14:32
Статья в формате PDF
133 KB...
07 04 2026 7:34:59
Статья в формате PDF
144 KB...
06 04 2026 6:49:16
Статья в формате PDF
121 KB...
05 04 2026 13:26:38
Статья в формате PDF
113 KB...
04 04 2026 18:50:47
Статья в формате PDF
112 KB...
03 04 2026 14:31:42
Статья в формате PDF
120 KB...
02 04 2026 13:21:29
Описан состав Сумсунурского батолита рифейского возраста, сложенного кварцевыми диоритами, тоналитами, трондьемитами, а также дайками лейкогранитов и аплитов, отнесённых по сумме признаков к адакитовым гранитоидам. Среди тоналитов и трондьемитов по минеральному и химическому составам выделяются по две разновидности. В трондьемитах и аплитах проявлены два типа тетрадного эффекта фpaкционирования РЗЭ. Установлено, что в процессе генерации адакитовых гранитоидов участвовали разнородные источники плавления субстрата: мантийный и коровый. Становление породных типов происходило при участии флюидов мантийной природы и корового обводнения. Выдвинуто предположение, что формирование комплексного и крупного по запасам золотого Зун-Холбинского месторождения описываемого района принимали различные источники (мантийные и коровые). Взаимодействие последних генерировало золотое оруденение. Высказано предположение о прострaнcтвенной и парагенетической связи оруденения с раннепалеозойским холбинским и более древним рифейским сумсунурским комплексами.
...
01 04 2026 7:55:55
Статья в формате PDF
105 KB...
31 03 2026 12:45:12
Статья в формате PDF
92 KB...
30 03 2026 10:11:19
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 ::
