ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зонная очистка из "Теоретические основы неорганической химии" Схема процесса зонной очистки. [c.345] Открытый Пфанном (1952) метод зонной очистки заключается в протягивании бруска неочищенного германия через узкую печь образующаяся при этом расплавленная зона по мере продвижения бруска через печь перемещается вдоль него и уносит за собой примеси (рис. 9.3). Многократным повторением этого процесса можно достигнуть высокой степени чистоты. [c.345] В основе метода зонной очистки лежат довольно простые принципы. В разд. 9.1 уже было отмечено, что зонная очистка — это, по существу, многократно повторяемый процесс фракционной кристаллизации. Состав твердой фазы, выкристаллизовывающейся при охлаждении жидкой смеси, как правило, отличается от состава жидкости. [c.345] Ввиду того что материалы, к которым хотят применить метод зонной очистки, должны уже иметь достаточно высокую степень чистоты, практический интерес представляют области диаграммы, непосредственно примыкающие к левой и правой осям ординат на рис. 9.4. Так, в растворе состава / компонент В является примесью в компоненте А и, наоборот, в растворе состава J компонент А является примесью в компоненте В. Из рис. 9.4 видно, что к меньще единицы в случае, когда примесь понижает температуру плавления основного компонента, и больще единицы в обратном случае. [c.346] Однако практически жидкая и твердая фазы никогда не достигают состояния равновесия, и поэтому логично ввести понятие эффективного коэффициента распределения к, отвечающего истинному отношению концентрации примеси в только что образовавшейся твердой фазе к концентрации примеси в жидкости. Интервал значений к обычно ограничен значением к м 1, причем величина к приближается к величине к при уменьшении скорости продвижения расплавленной зоны. [c.346] На практике желательно подобрать то наименьшее число передвижений расплавленной зоны, которое необходимо для достаточной очистки. Известно, что использование узкой зоны позволяет получить материал с высокой степенью чистоты, а применение широкой зоны позволяет очистить его быстрее. Поэтому обычно вначале используют широкую, а затем узкую зону. Расчеты показывают, что если к лежит в интервале 0,1—0,5, то 20 передвижений расплавленной зоны приведут к максимально возможной очистке если же значение к близко к единице, то окажутся необходимыми сотни зонных плавок. Процесс зонной очистки можно контролировать, применяя метод меченых атомов так, для доказательства эффективного удаления ионов Ыа+, 5г , 504 и Р04 из нитрата калия были использованы радиоизотопы 22На, эоЗг, 355 и зф. [c.347] Метод зонной очистки является важной предварительной стадией в приготовлении монокристаллов, например монокристаллов германия или кремния, которые находят применение в электронной промышленности. В аналитической химии зонную очистку используют для получения одного из эталонов — бензойной кислоты высокой степени чистоты, причем очистка достигается восьмикратной зонной плавкой. [c.347] Распределительная хроматография имеет большое значение для выделения из смесей чистых образцов неорганических веществ. Для этого водный раствор, содержащий соли разделяемых металлов, подают в,верхнюю часть колонки с целлюлозной пульпой, насыщенной подходящим органическим растворителем. Затем пропусканием потока органического растворителя ионы металлов вымываются в нижнюю часть колонки. Ионы металлов распределяются между водной и органической фазами. Часто для улучшения распределения в органическую фазу добавляют комплексообразующие реагенты, например 8-оксихинолин. В результате этого различные металлы будут концентрироваться в разных фракциях органической фазы (элюатах), отбираемых из нижней части колонки. Иногда соль металла очень хорошо растворима в определенном органическом растворителе, что используют для отделения этого металла. Так, уран можно количественно выделить из разнообразных минералов этиловым эфиром, содержащим азотную кислоту в качестве растворителя, с использованием целлюлозной колонки. При помощи этого же растворителя можно разделить цирконий и гафний, химические свойства которых во многом близки. [c.349] Этим методом также можно разделять смеси анионов так, хлорид-, бромид-, иодид- и роданид-ионы в виде натриевых солей можно разделить при помощи раствора 1,5 М аммиака в бутиловом спирте. [c.349] В начале предыдущего раздела было указано, что разделение методом ионного обмена происходит в результате прямого химического взаимодействия раствора с адсорбентом колонки, причем для этой цели чаще всего применяют так называемые синтетические ионообменники. Материалы, подходящие для катионного обмена, были получены сульфированием полимерных ароматических углеводородов. Материалы для анионного обмена имеют обычно в своем составе четвертичные аммонийные группы. [c.350] Для адсорбции анионов такой зависимости найдено не было, хотя многозарядные анионы, по-видимому, адсорбируются лучше. [c.351] С номером 61 — прометия. Очень важную роль сыграл этот метод в химии подобных по химическим свойствам элементов — актинидов. Каждый искусственно полученный (иногда в количестве нескольких атомов) актинид был охарактеризован по положению в ионообменной колонке, которое можно обнаружить по его радиоактивности. [c.353] Уже в течение многих лет известно, что большое число веществ способно распределяться между двумя несмешиваю-щимнся жидкими фазами, и это распределение определенным образом связано с их растворимостями в отдельных фазах. В органической химии этот метод давно уже широко применяют для разделения и очистки органических соединений в неорганической химии, однако, его использование только начинается. [c.353] в процессе жидкостной экстракции смеси компонентов последние будут распределяться между двумя фазами независимо и в степени, определяемой их коэффициентами распределения. Если эти коэффициенты — величины одного порядка (что имеет место в большипстве смесей химически подобных веществ), то процесс экстракции придется повторять очень много раз для достижения эффективного разделения часто при этом необходимо применение противоточного процесса. [c.354] Недавно были исследованы процессы экстракции, использующие несмешивающиеся и частично несмешивающиеся жидкости, а один из таких методов — процесс Паркса (удаление серебра из свинца) — используется уже в течение многих лет. Процесс Паркса основан на том, что константа распределения серебра между двумя несмешивающимися фазами (жидким свинцом и жидким цинком) довольно велика и равна примерно 300. Работы в этой области сейчас направлены на поиск новых методов извлечения плутония и продуктов распада из облученного урана. Из смеси урана, серебра и плутония последний легко экстрагируется в несмешивающуюся с другими серебряную фазу, а жидкий кальций экстрагирует из урана многие другие продукты распада. [c.357] Вернуться к основной статье