Способ получения фторида мышьяка /iii/

 

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам получения фторида мышьяка (III), который может быть использован в качестве реагента для получения органических и неорганических веществ. Для получения фторида мышьяка (ill) в реакцискную камеру, выполненную из кварцевого стекла в виде двух сосудов, соединенных трубкой, загружали As (марки В-3) и -CF2-CF2- n (фторопласт-4), плотностью 2 15 г/см и герметизировали. Сосуд с компонентами шихты нагревали до температуры 45С-480°С (пиролиз политетрафторэтилена начинается при температуре выше 415°С и ускоряется при дальнейшем повышении температуры и выдерживали в течение 24 ч. Образующийся газообразный АзРз, конденсировали в сосуде, в котором с помощью охладительной смеси (лед-вода) поддерживалась температура 0°С, и отпаиззли. Выход AsFa в расчете на мышьяк - 87-89%. Использование предлагаемого способа синтеза фторида мышьяка (III)обеспечивает по срагнению с прототипом следующ ие преимущества: упрощение аппаратурного оформления процесса за счет замены химически активного газообразного фтора твердым химически стойким полимером (-СРа-СР2-)п, за счет сокращения чис;;3 операций, необходимых гфи работе с газообразным фтором. Повышение безопасности процесса за счет замены высокотоксичнсго и взрывоопасного газообразного фтора химически инертным полимером (-СР2-СР2-)п, где 5СОО п 20000. 00 С XI ч О ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 01 6 28/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 48071 17/26 (22) 26,01.90 (46) 23.10.92. Бюл. М 39 (71) Ленинградский государственный технический университет (72) А.И.Демидов, А.Г.Морачевский и

В.А.Ананичев (56) Г.Брауэр. Руководство по неорганическому синтезу, т.l, М,: И-Л, с.239 — 240, Краткая химическая энциклопедия под ред, И,Л.Кнунянца, т.3, M,: Советская энциклопедия, 1964, с,351. (54) СПОСОБ ПОЛУЧ Е Н Ий ФТО РИДА

M Ы Ш Ь Я КА (I I I I (57) Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам получения фторида мышьяка (III), которь:й может быть использован в качестве реагента для получения органических и неорганических веществ. Для получения фтсрида мышьяка (III) в реакци. иную камеру, выполненную из кварцевого стекла в виде двух сосудов, соединенных трубкой, загружали As (марки В-З) и (-CF2-CF2-)n (фторопласт-4), плотностью

2 15 г/см и герметизировали. Сосуд с комИзобретен;е относится к препаративной химии и может быть использована для синтеза фторида мышьяка (Ill), В современной препаративной химии для получения многих органических и неорганических веществ применяются фториды мышьяка (I I I), Существующие методы синтеза АэРЗ аппаратурно сложны и опасны. Это связано в первую очередь с высокой токсичностью как применяемых для синтеза веществ, так и поодуктов реакции.., «Ы» 1770281 А1 понентами шихты нагревали до температуры 450 — 480"Ñ (пиролиз политетрафторэтилена начинается при температуре выше

4150С и ускоряется при дальнейшем повышенли температуры и выдерживали в течение 24 ч. Образующийся газообразный

Азиз, конденсировали в сосуде, в котором с помощью охладительной смеси (лед-вода) поддерживалась температура 00С, и отпаивали. Выход Азиз в расчете на мышьяк—

87 — 89;ь. Использование предлагаемого способа синтеза фторида мь шьяка(lli) о5еспечивает по сраг: нению r. прототипом следующие -ре=.имущества; упрощение аппаратурнсго оформления процесса за счет замены химически активногс газообразного ф-.ора твердым химически стойким

",î èìåðîì (-CF2-С."2 )n, за счет сокращения числа операций, необходимых,".ри работе с газообразным фтором. Повышение безопасности процесса за счет замены высокотоксичного и взрывоопасного газообразного фтора химически инертным полимером (-CF2-CF2-)n, где 5000 < n < 20000.

Известен способ получения фторида мышьяка (III), включающий загрузку мышьяксодержащего соединения Аз20з в реакционную камеру, нагревание камеры до

140 С, введение в камеру безводного KF, отвод фторида мышьяка (III) из реакционной камеры и его конденсацию.

Однако получение фторида мышьяка (!!!) с использоганием высокотоксичных соединений Аз2Оз и HF требует специальной аппаратуры и тщательного соблюдения мер предосторожности, 1770281

55

В известном способе реакцию АзгОз с

HF приходится проводить в приборе, изготовленном целиком из железа, т.к. безводный HF самопроизвольно вступает в реакцию со многими веществами уже при комнатной температуре. Полученный таким методом AszFa требует очистки с помощью серной кислоты и повторной перегонки, что значительно затрудняет технологию его получения;

Кроме того, Аа20з и HF — сильнодействующие яды. Яары HF, разрушают верхние дыхательные .пути, вызывают хроническое отравление образующимся ионом фтора— протоплазменным ядом, действующим на ферменты. Предельно допустимая концентрация этих веществ в воздухе составляет

5 10 мг/л.

Известен способ получения фторида мышьяка (ill), включающий загрузку элементарного мышьяка в реакционную камеру, введение в камеру фтора, нагревание камеры, отвод фторида мышьяка (III) из реакционной камеры и его конденсацию.

Однако способ получения мышьяка (Ii!) из элементарных мышьяка и фтора аппаратурно сложен и черезвычайно опасен, Из-за высокой химической активности фтора при работе с ним приходится отказываться от приборов и аппаратуры, выполненных из стекла и кварца. Приборы изготовляют из никеля и меди, устойчивых по отношению к фтору при температурах

200-300 С вследствие образования защитной пленки из фторидов, Но эти материалы могут мгновенно разрушаться в присутствии следов масла, влаги, окалины.

В связи с экзотермическим характером реакции мышьяка с элементарным фтором всегда следует также считаться с возможностью взрывного протекания процесса. Технология усложняется и тем, что фтор перед фторированием следует пропускать при 350 С через никелевую трубку для разложения взрывоопасных примесей, состав которых до сих пор неизвестен.

Кроме того, фтор черезвычайно ядовит (предельно допустимая концентрация в воздухе составляет 2 10 мг/л, оказывает действие на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, легкие, центральную нервную систему и другие органы, Контакт с кожей вызывает труднозаживаемые ожоги. Работу с фтором следует проводить в условиях сильной вентиляции с применением средств индивидуальной защиты.

Целью изобретения является упрощение аппаратурного оформления и повышение безопасности процесса получения фторида мышьяка (Ill).

Для достижения поставленной цели в способе получения фторида мышьяка (111), включающем взаимодействие мышьяка с фторсодержащим реагентом при нагревании с последующим отводом газообразного продукта и его конденсации, элементарный мышьяк подвергают взаимодействию с политетрафторэтиленом (-CF2-CF2-)п, где ив количество звеньев цепи (5000 и 20000), при температуре 450 480 С с последующей выдержкой реакционной смеси при этой температуре в течение 24 час, Использование в качестве фторирующего компонента шихты политетрафторэтилена упрощает аппаратурное оформление получения фторида мышьяка (Ill) и значительно повышает безопасность процесса.

Принципиальное отличие предлагаемой операции фторирования мышьяка политетрафторэтиленом (CF2-CF2 )n. наиболее химически стойким материалом из всех известных, от применяемой в прототипе с использованием мышьяка и газообразного высокотоксичного фтора, заключается в том, что нагревание смеси твердых нетоксичных веществ — мышьяка и (-CF2-CF2)n до

450 — 480 С в запаянной реакционной камере, выполненной из кварцевого стекла, приводит к образованию фторида мышьяка (III) и нетоксичного углерода, в результате чего значительно упрощается лппаратурное оформление и повышается безопасность процесса.

Отличительный признак является существенным и позволяет достичь поставленной цели.

Пример 1. Для получения 20 г фторида мышьяка (111) в реакционную камеру, выполненную из кварцевого стекла в виде двух сосудов, соединенных трубкой, загружали

11,3598 г мышьяка и 11,3724 r политетрафторэтилена и герметизировали, Сосуд с компонентами шихты нагревали до температуры 450 С и выдерживали в течение 24 часов. Образующийся газообразный продукт АэЕз конденсировали во втором сосуде, в котором с помощью охладительной смеси (лед-вода) поддерживалась температура 0 С, и отпаивали, Выход Азиз в расчете на мышьяк составляет 87%.

Пример 2. Для получения 20 г фторида мышьяка (1!!) в реакционную камеру, выполненную из кварцевого стекла в виде двух сосудов, соединенных трубкой, загружали

11,3598 r мышьяка и 11,3724 г политетрафторэтилена и герметизировали. Сосуд с компонентами шихты нагревали до температуры 470 С и выдерживали в течение 24 часов. Образовавшийся газообразный продукт AsFa конденсировали во

": ".70281

40

50

Составитель А.Демидов

Редактор Г.Бельская Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор А.Воровин

Заказ 3709 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 втором сосуде, в котором с помощью охладительной смеси (лед-вода) поддерживалась температура 0 С, и отпаивали. Выход

Азиз в расчете на мышьяк составляет 89%, Пример 3. Для получения 20 г фторида мышьяка (III) в реакционную камеру, выполненную из кварцевого стекла, в виде двух сосудов, соединенных трубкой, загружали

11,3597 г мышьяка и 11,3724 ° политетрафторэтилена и герметизировали, Сосуд с компонентами шихты нагревали до температуры 480 С и выдерживали в течение 24 часов. Образовавшийся газообразный продукт Азиз конденсировали во втором сосуде, в котором с помощью охладительной смеси (лед-вода) поддерживалась температура 0"С, и отпаивали. Выход Азиз в расчете на мышьяк составляет 89%.

Использование предлагаемого способа синтеза фторида мышьяка (111) обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества:

Упрощение аппаратурного оформления: за счет замены химически активного газообразного фтора твердым химически стойким полимером (-CF2-CFz)n. за счет сокращения числа операций, необходимых при работе с газообразным фтором, за счет

5 упрощения оборудования и мер предосторожности, необходимых при работе с газообразным фтором. Повышение безопасности процесса за счет замены высокотоксичного и взрывоопасного фтора хи10 мически инертным политетрафторэтиленом (-CF2-CF2 )ï.

Формула изобретения

Способ получения фторида мышьяка

15 (III), включающий взаимодействие элементарного мышьяка с фторсодержащим реагентом при нагревании, отвод газообразного продукта и его конденсацию, отличающийся тем, что, с целью

20 упрощения аппаратурного оформления процесса и повышения его безопасности, мышьяк подвергают взаимодействию с политетрафторэтиленом при температуре пиролиза последнего.