Патент ссср 409958
Иллюстрации
Реферат
(".Вещию
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз |.".светских
Социалистических
Респу6лик
Зависимое от авт, свидетельства №
М. Кл, С 01Ь 29/00
Н Olv. 7/02
Заявлено 19.Ч11.1972 (№ 1814808/23-26) с присоединением заявки №вЂ”
Приоритет
Опубликовано 05Л.1974. Бюллетень № 1
Дата опубликования описания 29.IV.1974
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
УДК 661.886. (088.,8) Авторы изобретения
Заявитель
Я. С. Каменцев и Э. И. Корыткова
Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного
Знамени государственный университет им. А. А. Жданова
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЙОДОСУЛЬФИДА CVPbMbl
Изобретение относится к получению соединений сурьмы, в частности к способам получения йодосульфида сурьмы.
Известен способ получения йодосульфида сурьмы взаимодействием раствора трехйодистой сурьмы с раствором сероводорода в присутствии йодистоводородной кислоты. Чистый продукт получают в узком интервале концентраций сероводорода путем встряхивания первоначально образовавшегося йодосульфида в маточном растворе в течение 8 суток при комнатной температуре.
Недостатком известного способа являются длительность процесса, его малая производительность вследствие невысокой растворимости сероводорода в воде и непригодность получаемого продукта для изготовления пьезоэлектрической керамики.
Для устранения указанных недостатков предлагается способ, по которому мелкокристаллический продукт получают взаимодействием сурьмянойодистоводородной кислоты с газообразным сероводородом, пропускаемым через раствор со скоростью 3 — 5 л/час, в присутствии избытка йодистоводородной кислоты
2 — 6 г.моль/л при температуре 65 †1 С и интенсивном перемешивании раствора.
При пропускании сероводорода в раствор сурьмянойодистоводородной кислоты кроме йодосульфида сурьмы могут образовываться также сульфид сурьмы и оксийодид сурьмы, которые изменяют физические свойства йодосульфида. Для предотвращения соосаждения оксийодида сурьмы начальная кислотность раствора должна быть не ниже 2,5 r-иоп водорода на 1 л. Предотвращение соосаждения сульфида сурьмы достигается, наряду с указанной выше кислотностью, созданием в растворе избыточной концентрации ионов йода «е ниже 2 г.ион в 1 л. При концентрации избыточной йодистоводородной кислоты от 2 до
3 г моль/л выход йодосульфида сурьмы количественный. При избыточной концентрации йодистоводородной кислоты выше 3 г моль/л
1 выход постепенно уменьшается и при концентрации йодистоводородной кислоты выше, 6,5 г. моль/л йодосульфид сурьмы пе образуется. Для формирования кристаллической структуры продукта скорость пропускания се20 роводорода не должна превышать 3 — 5 л/час, причем, чем ниже температура, при которой ведется осаждение, тем меньше должна быть скорость пропускания сероводорода.
Предлагаемый способ иллюстрируется при25 мером его осуществления в лабораторных условиях.
Соотношения компонентов выбраны так, чтобы количество полученного йодосульфида сурьмы составило 100 r. Условия синтеза со3Q ответствуют 100%-ному выходу продукта.
409958
Объем раствора
Н(, мл
Исходное вещество
Вес, г
45 ная
Азеотроп
179
270
180
Трехйодистая сурьма
Трехокись сурьмы
320
460
Таблица 2
Найдено
Вещество
r атом/100 г
0,3527
0,3530
0,3530
Sb
1
НО
S сноб.
42,95
11,32
44,80
0,42
0,02
Для получения 100 г йодосульфида сурьмы исходные вещества взяты в количествах, указанных в таблице.
Таблица 1
Пример. В стакан емкостью 1 л заливают йодистоводородную кислоту в количестве, соответствующем данным таблицы и нагревают до 70 — 80 С, При необходимости йод восстанавливают порошком металлической сурьмы при перемешивании.
Не отделяя избыток сурьмяного порошка и не прекращая нагревания, в стакан вносят по частям навеску окиси (или трехйодистой) сурьмы, которую растворяют при перемешивании. Полученный краснооранжевый горячий раствор тщательно фильтруют через стеклянный фильтр ПС-4. Далее все операции с фильтратом вплоть до начала пропускания сероводорода производят, принимая меры к защите раствора от окисления кислородом воздуха, Фильтрат переносят в коническую колбу емкостью 1,5 л, предварительно заполненную углекислым газом, разбавляют до
500 мл водой, и колбу закрывают пробкой с тремя отверстиями, через которые проходят длинная газовводная трубка с оттянутым концом, опускающаяся почти до дна, термометр для контроля температуры раствора и газоотводная трубка. Нагревают раствор до температуры 80 — 85 С, переносят колбу с раствором на столик магнитной мешалки с подогревом, включают мешалку, устанавливая максимально возможную скорость перемешивания, соединяют газовводную трубку с аппаратом Киппа и начинают пропускать сероводород, устанавливая скорость подачи сероводорода 3 — 3,5 л/час.
В начальный момент в растворе находится в избытке 1 г-моль йодистоводородной кислоты и 0,356 г-моль сурьмяно-йодистоводородной кислоты. В процессе синтеза в соответствии с уравнением реакции:
Н (SbJ4) +Нлмк SbSJ+3HJ концентр ация йодистоводород ной кислоты возрастает. В конце синтеза избыток йодистоводородной кислоты составит 2,07 г-моль.
Чтобы концентрация йодистоводородной кислоты в процессе синтеза пе превышала ЗМ, объем раствора к концу осаждения должен составить около 700 мл, т. е. по мере выделения йодосульфида сурьмы раствор необходимо разбавлять. Так как для полного осаждения йодосульфида сурьмы требуется около
8 л сероводорода, т. е. время осаждения при
65 выбранной скорости пропускания составит около 3 час, то в процессе синтеза через каждые 0,5 час в раствор вводят по 50 мл воды.
Во время синтеза поддерживают температуру раствора в пределах 80 — 90 С.
О полноте осаждения йодосульфида можно судить по исчезновению желтого окрашивания раствора над осадком. По окончании осаждения ток сероводорода прекращают, охлаждают колбу с осажденным йодосульфидом в проточной воде, и отфильтровывают йодосульфид на воронке Бюхнера. Иодосульфид промывают сначала 0,3 М раствором йодистоводородной кислоты, затем водой до исчезновения кислой реакции в промывных водах. Промытый йодосульфид отжимают на фильтре от избытка влаги, переносят в кристаллизатор, расстилают равномерным слоем и сушат в сушильном шкафу при температуре 105 C до постоянного веса.
Высушенный йодосульфид сурьмы представляет собой мелкокристаллический сыпучий порошок темновишневого цвета, при микроскопическом наблюдении — темнокрасные иглы. Состав вещества по данным полного химического анализа отвечает стехиометрическому. В качестве примера приводится анализ одной из партий йодосульфида сурьмы, полученной по этому методу, Молярное соотношение Sb: S: 1 равно
1,000: 1,001: 1,001.
Идентичность полученного вещества йодосульфиду сурьмы подтверждена также рентгеноструктурным анализом, данными ядерного квадрупольного резонанса, измерениями диэлектрических и пьезоэлектрических характеристик, а также определением точки Кюри.
Предмет изобретения
Способ получения йодосульфида сурьмы взаимодействием йодсодержащего соединения сурьмы с сероводородом в присутствии свободной йодистоводородной кислоты при перемешивании отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и получения мелкокристаллического продукта, пригодного для изготовления пьезоэлектрической керамики, в качестве йодсодержа щего соединения сурьмы используют сурьмянойодистоводородную кислоту, сероводород используют в виде газа, пропуская его со скоростью 3 — 5 л/час, и процесс ведут при избыточной концентрации йодистоводородной кислоты 2 — 6 г моль/л и тем пер атуре 65 — 100 С,