XVIII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ» Секция 8: Физические методы в науке и технике ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ТЕТРАФТОРОБРОМАТОВ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ Соболев В.И. Научный руководитель: Оствальд Р.В., к.х.н., доцент. Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 E-mail: sobolev1989@gmail.com Одним из наиболее широко применяющихся методов вскрытия руд технологических материалов в атомной промышленности является окислительное фторирование. Особое место среди окислительных фторирующих агентов занимает фторид брома (III) как один из наиболее удобных в применении, что объясняется его меньшей активРис. 1. Микрофотографии продуктов с (а) – Mg; (б) ностью, а также тем, что при нормальных услови– Ca2; (в) – Sr; (г) – Ba ях BrF3 находится в виде жидкости. Этим объясняВ ходе проведенных экспериментов было зается, например, его применение в урановой промечено, что реакции с Mg и Ba протекают с бурмышленности, где он используется для фторироным выделением тепла, сопровождающимся кипевания как урана, так и сопутствующих ему редконием реакционной массы, остальные же реакции земельных элементов [1]. Однако, не во всех слупроходят без каких-либо выраженных эффектов. чаях возможно его применение, ввиду высокой Так же интересно отметить реакцию с Ba, в хокоррозионной активности и взрывоопасности. де которой почти мгновенно образуются крупные Целью данной работы являлось апробирование кристаллы Ba(BrF4)2, чего не наблюдается в ходе жидкофазного метода синтеза тетрафтороброматов остальных реакций. Образование крупных агломещелочноземельных металлов, с применением жидратов видно из микрофотографии на рис.1. Образкого BrF3. По аналогии с комплексными соединецы, полученные по реакциям c Mg и Sr, проявляют ниями щелочных металлов [2], изучались возможгораздо более слабую склонность в агрегатоности синтеза тетрафтороброматов магния образованию, присутствует третья фаза непрореаMg(BrF4)2, кальция Ca(BrF4)2, стронция Sr(BrF4)2 и гировавшего BrF3. Образование первых агломерабария Ba(BrF4)2. Так же была проведена аналититов проявляется на 7-е сутки контакта MgF2 и SrF2 ческая диагностика продуктов реакций синтеза. с BrF3. Образец, полученный по реакции c Ca, в Для синтеза вышеперечисленных соединений течение семи суток не проявил склонности к обраиспользовался жидкофазный метод синтеза, с зованию агломератов, отмечено присутствие фазы применением жидкого трифторида брома и понепрореагировавшего трифторида брома. рошков фторидов металлов. Общая реакция синтеСледующим шагом стал анализ изменения граза показана ниже: нулометрического состава исходной и конечной MeF2+2BrF3→Me(BrF4)2 (1) твердой фракции. Замеры производились путем Методика проведения эксперимента состояла в сравнения микрофотографий исходного порошка следующем: навеска фторида металла прокаливафторида металла и полученного продукта. Резульлась в печи при 150 °С для удаления остаточной таты для Mg и Ca представлены на рис.3. Резульвлаги в течение 30 минут, затем фторид высыпался таты показали, что укрупнение фракции коррелив пробирку и заливался инертной жидкостью для рует со степенью превращения продуктов. Наипредотвращения выбросов вещества при дальнейбольшее укрупнение произошло в процесса синтешем добавлении трифторида брома. Все вещества за тетрафторобромата бария. Это указывает на участвующие в химической реакции добавлялись склонность реакции к протеканию. строго в стехиометрических количествах для предотвращения образования третьей фазы. Все полученные соединения, с целью первичного визуального анализа, были рассмотрены на цифровом микроскопе, результаты исследования представлены на рис.1. В рамках проведенного исследований был проведен также термогравиметрический анализ, а так же исследование продуктов реакции с применением рентгенофазового анализа. 59 XVIII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ» Секция 8: Физические методы в науке и технике модействия BaF 2 с BrF3 Далее был проведен РФА полученного тетрфторобромата бария. На рисунке 4 представлены данные РФА, красным отмечены пики фторида бария. Нераспознанные пики косвенно свидетельствуют о получении вещества, отсутствующего в базе данных. Что косвенно свидетельствует об образовании ТФББ. Рис. 4.Результат РФА продукта взаимодействия BaF 2 с BrF3 Таким образом, в результате проведенных изысканий, можно предположить, что наиболее полно протекает реакция с участием фторида бария, тогда как остальные процессы протекают гораздо более медленно. Наиболее стабильное соедиенние – тетрафторобромат бария. Использование тетрафторобромата бария представляется перспективным в области фторорганического синтеза, где особую ценность имеют безопасные в обращении фторирующие агенты, а так же для производства высококачественных оптических линз. Рис.3. Распределение гранулометрическогосостава тетрафтороброматов Mg,Ca,Ba Таким образом, можно предположить, что наиболее полно протекает реакция с участием фторида бария, тогда как остальные процессы протекают гораздо более медленно. Следующим шагом стал полноценный TGA\DSC анализ полученных соединений. Для Mg, Ca, Sr кривые потери массы и теплового потока представляют собой практически линейную зависимость, без каких-либо характеристических пиков, в отличие от продукта с барием. По дериватограмме, представленной на рис.2 видно, что резкая потеря массы в районе 200 ᵒС сопряжена со значительным эндотермическим эффектом. Это можно объяснить инконгруэнтным плавлением (плавлением с разложением) [3] полученного тетрафторобромата бария Ba(BrF4)2. Далее процесс потери массы происходил без каких-либо колебаний. Список литературы: 1. Митькин В.Н, Шавинский Б.М., Камелин А.И. Извлечение примесей редкоземельных элементов из оксида урана с помощью трифторида брома для их концентрирования и аналитического определения. // Журнал аналитической химии. 2000. т. 55. № 3. С. 286-288. 2. Шагалов В.В. Дисс. Физико-химические основы синтеза тетрафторобромата калия. канд.хим.наук. Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет,2010. 148 с. 3. Sharpe A. G., Emeleus H. J. Chemistry of the Inter-halogen compounds. Part I. The Reaction of Bromine Trifluoride with Metallic Halides // J. Chem. Soc. 1948. – p. 2135. Рис. 2. Дериватограмма твердого продукта взаи- 60