ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение и очистка бора и кремния из "Руководство по неорганическому синтезу" Восстановление кислородсодержащих соединений при высоких температурах. В качестве исходных веществ при работе по этому методу применяют борный и кремневый ангидриды. Вследствие устойчивости этих соединений (см. стр. 16, табл. 1) для их восстановления применяют только такие активные восстановители, как алюминий и магний. [c.81] Магний также является хорошим восстановителем. Однако при работе с магнием получить сплавленные корольки бора или кремния не удается, так как температура плавления образующейся окиси магния очень высока и тепла, выделяющегося при реакции, оказывается недостаточно для расслоения продуктов на шлак и неметалл. Последний получается в мелкодисперсном состоянии, распыленным в массе шлака. [c.81] Если в качестве восстановителя применять калий, то свободный кремний получается только в небольшом количестве. С натрием реакция проодит с выделением большего количества тепла и равновесие в значительной степени сдвинуто в сторону образования свободного кремния. Несмотря на эго, применение натрия мало эффективно, так как разделение продуктов реакции затруднительно. [c.82] Способ получения бора и кремния из их окислов восстановлением различными металлами-восстановителями является наиболее-простым и удобным. Однако получить бор и кремний в совершенночистом виде не удается, что объясняется большой активностью-этих неметаллов при высоких температурах. Они дают в условиях реакции прочные соединения с большинством восстановителей с металлами—соответствующие бориды и силициды, с углеродом— карбиды и т. д. Бор к тому же при высоких температурах соединяется с азотом, образуя устойчивый нитрид бора. [c.82] Метод термического разложения боранов и силанов заключается в пропускании этих летучих соединений через нагретые трубки где они и разлагаются. Выделяющий я бор или кремний отлагается на внутренней поверхности трубки. Этим способом можно получить очень чистые продукты. [c.82] При конструировании аппаратуры нужно учесть самовозгораемость гидридов бора и кремния в присутствии кислорода воздуха. [c.82] Выходы продуктов очень невелики, что сильно снижает ценность метода. [c.82] Из данных табл. 2 (стр. 45) следует, что для восстановления бора и кремния из их хлоридов можно применять разные восстановители. Оссбенно легко восстанавливается бор. В lex случаях, когда металлы-восстановители обладают высокими температурами плавления, реакции протекают на границе раздела твердой и газообразной фаз. При этом происходит постепенное насыщение восстановителя бором или кремнием с образованием боридов и силицидов, и реакцию восстановления практически очень трудно довести до конца. Поэтому в качестве восстановителя лучше применять металлы с низкими температурами плавления, особенно если они легко переходят в парообразное состояние (например, цинк и щелочные металлы), но не во всех случаях. Так, аналог цинка—кадмий хотя и легко переходит в парообразное состояние, но тетрахлорида кремния уже не восстанавливает, так как обладает меньшей химической активностью, чем цинк. [c.83] При низких и умеренных температурах тетрахлорид кремния не вступает в реакцию даже с расплавленными металлами (например, со сплавом Na—К, жидким при комнатной температуре), и поверхность последних в среде хлорида остается блестящей. [c.83] Очистка Указанные выше примеси можно удалить частично, главным образом с поверхности крупинок, путем соответствующей химической обработки, например, кислотами в водных растворах. [c.84] Образующиеся хлориды конденсируются на холодных частях прибора и тем самым выводятся из сферы реакции. Очистка идет через поверхностные слои частичек бора или кремния, куда вследствие разности концентраций и диффундируют атомы алюминия, железа и других металлов. [c.84] Обработка препаратов бора и кремния их хлоридами позволяет в опред енных случаях получить эти элементы в спектрально чистом состоянии. Однако такой метод очистки бора и кремния эффективен только в том случае, если получаемые хлориды примесей удаляются из эферы реакции и равновесие непрерывно смещается в сторону их образования. Исходные вещества не должны содержать благородных металлов, которые описанным способом не удаляются содержание железа и тех элементов, хлориды которых имеют небольшие теплоты образования, также должно быть минимальным, так как при описанном способе очистки они удаляются очень медленно. Перед обработкой хлоридами следует бор и кремний тщательно очистить кислотами. [c.84] Особенно ценной является возможность удаления окиси алюминия, которая часто загрязняет бор и кремний, получаемые алюминотермически, и которую почти невозможно удалить обработкой кислотами. [c.84] Чем больше теплота образования получаемых хлоридов, тем лучше идет очистка (см. стр. 45, табл. 2). Особенно легко удаляются такие элементы, как магний, алюминий, марганец и некоторые другие. [c.85] Примеси удаляются, хотя и очень медленно, уже при температуре 500—600°. При повышении температуры, например, до 1200° скорость удаления примесей резко возрастает. [c.85] Во всех случаях достигаемый эффект очистки тем выше, чем более продолжительной была обработка. [c.85] Бор и кремний поддаются очистке только в поверхностном слое частичек поэтому очистке нужно подвергать мелкодисперсные порошки ЭТИХ веществ. [c.85] Образующиеся в процессе очистки хлориды металлов (примесей) конденсируются на холодных частях прибора, и чем ниже температура последних, тем полнее удаляются хлориды из сферы реакции и тем больше равновесие реакции сдвигается в сторону образования хлоридов, а следовательно, и конечный продукт получается более чистым. При прочих равных условиях удаление примешанных элементов, имеющих атомы малых размеров, осуществляется, повидимому, легче, так как скорость их диффузии больше. [c.85] Вернуться к основной статье