Глава 10 ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ВЕЩЕСТВ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДОВ

 

  Главная      Учебники - Разные     Практикум по неорганическому синтезу (Ключников Н.Г.) - 1979 год

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     13      14      15      16     ..

 

 

 

Глава 10 ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ВЕЩЕСТВ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДОВ

§ 1. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ НА ВОЗДУХЕ


Оксиды поручают из карбонатов, нитратов, гидроксидов и некоторых других веществ.

В тех случаях, когда разложение носит необратимый характер, получение веществ сводится к простому нагреванию исходных веществ до указанной температуры. Некоторые осложнения, которые необходимо учитывать, возникают при проведении обратимых реакций, например при разложении карбонатов и гидроксидов щелочноземельных металлов и лития. В этих случаях разлагаемое вещество находится в равновесии с газообразным веществом, выделяющимся при реакции, например:

 

 

CaCО3=CaО+CО2.

 

 

При определенной температуре создается такая концентрация газовой фазы, при которой процесс разложения может приостановиться. Например, при 600, 800 и 1100°С давление оксида углерода над карбонатом кальция соответственно равно 13,3, 133,3 и 105 Па. Следовательно, если разложение карбоната кальция вести в атмосфере оксида углерода (IV), то реакция пройдет только при температуре выше 1100°С. На воздухе при 600°С карбонат кальция должен хорошо разлагаться, так как возникающее давление оксида углерода (IV) больше его парциального давления в атмосфере. Однако

 

если разложению подвергается кусок вещества, то внутри него, в мельчайших пустотах, может возникнуть большая концентрация оксида углерода (IV) и тогда процесс разложения должен прекратиться. В действительности он будет протекать вследствие постепенного удаления оксида углерода (IV) из кусков карбоната и диффузии в них кислорода и азота. Скорость разложения карбоната будет определяться этими диффузионными процессами. Следовательно, если разложение идет при температурах, когда давление выделяющегося газа меньше атмосферного, то мелкие кусочки вещества будут разлагаться значительно быстрее крупных. Однако если их

раздробить до пылевидного состояния и насыпать толстым слоем, то разложение будет сильно замедлено.

Навеску вещества в виде крупки помещают в тигель, который нагревается до необходимой температуры на газовой горелке или в электрической печи. Обычная газовая горелка может нагреть небольшой тигель с 3—5 г вещества примерно до 600°С. Стеклодувная горелка (метан с воздухом) в этих же условиях создает температуру в 1100—1200°С. На кислородном дутье температура повышается до 1500—1800°С. Увеличение размеров тигля и количества вещества будет соответственно снижать температуру. При нагревании на газовой горелке может произойти частичное восстановление получаемого, например, оксида свинца до металла и т. д. Поэтому лучше использовать электрические печи, в которых легко поддерживать требуемую температуру. Для измерения ее термопару помещают в непосредственной близости от нагреваемого тигля. Для определения температуры веществ, находящихся в тиглях и нагреваемых газовой горелкой, термопару опускают в вещество. Нерасплавленные вещества обычно не действуют на материал термопары.

 

При нагревании твердых веществ материал тигля почти не загрязняет получаемое вещество. Если же вещество плавится (оксид бора, оксид свинца (II) и т. д.), то оно может загрязняться материалом тигля. Более химически стойкими являются алундовые тигли из оксида алюминия и циркониевые из оксида циркония (IV).

 

 

 

Полученные оксиды в большинстве случаев на воздухе устойчивы. Некоторые из них могут присоединять оксид углерода (IV), поэтому их нужно быстро перенести в хорошо закрывающуюся склянку или в ампулу для запаивания. Такие оксиды, как CoO, NiO, МnО, при снижении температуры могут частично присоединять кислород. Их следует охладить по возможности быстрее (вынуть тигель из печи) и тонкий верхний слой отбросить.

 

§ 2. ТЕРМИЧЕСКОЕ разложение веществ В СМЕНЯЕМОЙ АТМОСФЕРЕ ИНДИФФЕРЕНТНЫХ ГАЗОВ


Для уменьшения концентрации газа, находящегося в равновесии с разлагаемым веществом, разложение ведут в атмосфере каких-либо индифферентных газов, например в атмосфере азота, водорода (если получаемые вещества с водородом не взаимодействуют).

Разложение проводят в трубчатых печах (рис. 36), когда температура разложения выше 500°С. Ниже 500°С разложение можно вести в стеклянных трубках (рис. 37). Вещество помещают в трубку, нагревают до необходимой температуры и пропускают индифферентный газ, который уносит из реакционного пространства газ, образующийся при разложении вещества. Об окончании реакции судят по исчезновению соответствующего газа (из отходящих газов), например оксида углерода (IV) или кислорода. Для получения некоторых веществ этот метод является в обычных лабораторных условиях единственным. Например, разложение карбоната бария протекает при 1400—1500°С. В токе азота или водорода разложение удается провести при 1200°С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     13      14      15      16     ..