Малотонажная

       Метод основан на изменении растворимости  солей при повышении температуры. При температуре кипения готовится  насыщенный раствор, он отфильтровывается от механических примесей охлаждается с получением кристаллического исходного вещества с большей чистотой. Примеси при этом остаются в маточном растворе.

       В реальных условиях перекристаллизация протекает сложнее из-за возможных  сопутствующих процессов, которые  значительно снижают эффективность  очистки: 

       1) механический захват образующимися  кристаллами примесей

       2) адсорбция ионов примеси на  поверхности кристаллов

       3) образование твердых растворов  (изоморфизм)

       Поэтому для разделения изоморфных веществ  этот метод применить нельзя.

       Пример:  очистка квасцов NH₄Al(SO₄)₂*12H₂O. При очистке алюмоаммонийных квасцов, которые предназначены для изготовления лазерных рубцов, избавиться от примесей ионов железа (3) с помощью кристаллизации нельзя т.к. они изоморфны. При рН=2 К=10 (коэффициент очистки – соотношение содержания примесей в продукте после очистки)

       Улучшить  очистку можно путем восстановления железа 3+ до железа2+ (изоморфизм устраняется, что позволяет увеличить коэффициент очистки до 100).

       Степень очистки вещества перекристаллизацией  зависит так же и от растворимости  вещества

       При растворимости вещества от 5 до 30% очистка  происходит полнее и при растворимости 75-85% применять этот метод нецелесообразно.

       Во  многих случаях перекристаллизацию повторяют несколько раз. Это  зависит от так называемого коэффициента распределения 

       К=N_тв/ N_жидк

       N – мольная доля примесей в твердой или жидкой фазе 

       Чем меньше этот коэффициент, тем полнее очистка при однократной кристаллизации, т.к. примеси остаются в растворе

       Многократная  кристаллизация осуществляется либо в  виде многоступенчатого процесса в  кристаллизационной колонне. 

       2. Химическое осаждение – один из наиболее простейших способов разделения веществ в частности при очистке реактивов.

       Это перевод примеси из основного  вещества в осадок. 

       Это достигается при введении подходящего  реагента, который взаимодействуя с  удаляемым компонентом образует малорастворимое вещество. Пример – удаление железа 3+:

       Fe³⁺ + 3NaOH = Fe(OH)₃ +3N⁺ 

       В реальных условиях приходится иметь  дело с целой комбинацией ионов, которые реагируют с реактивом, образуя малорастворимые вещества. В таких случаях необходимо использовать различие в произведениях растворимости (ПР). создавая такие условия, при которых электролиты, имеющие наибольшую растворимость остаются в растворе.

       Например: для отделения примеси иона бария  из солей стронция можно выделить добавив в очищаемый раствор серную кислоту. Если учесть, что произведение растворимости сульфата бария меньше, чем у стронция, то становится понятно, что менее растворимый сульфат бария будет выпадать в осадок в первую очередь и только после почти полного выделения его оставшаяся серная кислота будет осаждать некоторое количество ионов стронция в виде сульфата. Для этого способа используются и органические растворители, которые позволяют добиваться высокой очистки от примесей. 

       3. Транспортные реакции – этот метод широко используется при получении особо чистых веществ для полупроводниковой техники и радиоэлектроники 

       А (тв или жидк) + В (газ) = С (газ) 

       Этот  метод основан на том, что жидкое или твердое вещество А, взаимодействуя по обратимой реакции с газообразным веществом В образует газообразный продукт С, который транспортируется в другую часть системы, где вследствие изменения условий этот продукт разлагается с выделением чистого вещества А.

       Классическим  примером транспортной реакции является очистка металлического никеля через его карбонил: 

       Ni(ТВ) +4CO(газ)=Ni(CO)₄ газ 

       Порошок никеля обрабатывают СО при температуре 40 – 45 градусов с образованием карбонила никеля. Газообразный продукт поступает в другую часть реактора где при температуре 180 – 200 он разлагается на чистый никель, а выделяющийся СО снова направляется в процесс. Этот метод применяют для получения чистых простых и сложных веществ. В качестве транспортирующего компонента используют: галогены, водород, водяной пар, галогеноводороды.

       Например йод применяют при получении особо чистых никеля, графита, титана, ниобия, тантала. Направление транспорта из зоны низкой температуры в зону высокой темп-ры определяется термодинамическими свойствами, т.е. законом теплового эффекта. При экзотермических реакциях транспортируют в более нагретую сторону.

       Этот  метод удобен или эффективен для  очистки от элементов, которые отличаются по химическим свойствам от основного  элемента. Для глубокой очистки от элементов-аналогов он непригоден.

       Преимущество  – возможность проведения всех операций в стерильных условиях. Реакции протекают  в замкнутом объеме, метод не требует  большого количества реагентов. 

       4. дистилляция и  ректификация 

       Очистка веществ дистилляцией основана на том, что при испарении смеси жидкостей пар получается иного состава. Происходит его обогащение легкокипящим компонентам смеси. Поэтому из многих смесей можно удалить легкокипящий примеси в перегретом аппарате.

       Однако  иногда приходится работать с системами при перегонке которых все компоненты отгоняются в неизменном соотношении (азиотропные смеси). В этом случае очистка перегонкой невозможна.

       Пример  азиотропной смеси: водный раствор соляной кислоты 20,24%, этиловыйспирт 95,57%.

       Для получения чистых веществ, особенно при глубокой очистке, вместо простой  дистилляции применяют ректификацию – процесс при котором происходит автоматическое сочетание процессов  дистилляции и конденсации. Осуществляют в ректификационных колоннах.

       Пар, проходя через тарелки колонны встречается с различными фракциями конденсата обогащаясь легкокипящими компонентами, а жидкая фракция обогащается конденсатом из пара менее летучими компонентами. Проходя через множество тарелок колонны пар настолько обогащается более летучим компонентом, что на выходе из колонны он содержит практически только этот компонент или азиотропную смесь. Жидкость, которая выходит представляет труднолетучие компоненты.

       Ректификация  используется для очистки не только жидких смесей, но и газообразных. Нпример для разделения сжиженных газов воздуха.

       Ректификация  более эффективна при низких температурах потому что при повышении температуры резко возрастает загрязнение очищаемого вещества материалами аппаратуры. 

       5. Экстракция 

       Метод основан на извлечении одного из компонентов  раствора с помощью несмешивающегося с раствором органического растворителя. Экстрагируемый компонент распределяется между раствором и слоем органического растворителя в соотношении зависящем от коэффициента распределения 

       К = С_орг/С_р-р 

       Преимущества: 

       - экстракцию можно осуществлять  из очень разбавленных растворов  с большим коэффициентом

       - при экстракции не происходит  соосаждения и экстрагируемое вещество можно выделить количественно в чистом виде 

       Этот  метод позволяет разделить такие  вещества которые нельзя разделить другим методом

       В качестве орг растворителей исп-т диэтиловый эфир, сложные эфиры, формалин 

       6. Зонная плавка 

       Метод основан на различии растворимости  примеси в твердом веществе и  в расплаве

       Образцы твердого вещества медленно передвигают через узкую зону нагревания при этом происходит расплавление отдельных участков образца, находящихся в данный момент в зоне нагревания. Примеси, которые содержатся в образце накапливаются в жидкой фазе и выводятся по окончании плавки из образца.

       Обычно  зонную плавку повторяют многократно. Эффективней это достигается  путем движения через несколько  обогреваемых зон, сокращается время  очистки.

       Преимущества: 

       - простота аппаратурного оформления

       -сравнительно  невысокие температуры процесса

       - высокая степень очистки

       Недостатки:

       - нельзя применить если 2 металла  образуют твердый раствор (отделение  золота от серебра) 

       7. Ионная очистка 

       Ионный  обмен относится к числу эффективных  методов разделения (глубокой очистки  ряда веществ). Разделение осуществляют с помощью ионообменных смол, которые представляют собой высокомолекулярные соединения с реакционно способными ионами Н⁺ катионит и ОН^- анионит. При пропускании раствора электролита через такую смолу происходит обмен ионов металла или кислородного остатка соответственно на Н⁺ или ОН^-. Это позволяет достигать высокой очистки перевода соли в кислоту (напр при получении чистой йодной кислоты)

       Для очистки этим методом применяют  так же окисленный уголь, который  получают обработкой угля азотной кислотой или другим окислителем. В отличии от активированного угля, который является анионитом окисленный уголь имеет свойства катионита, при сем он проявляет избирательную способность. Это позволяет извлекать ионы кальция из растворов в присутствии ионов аммония исключая йон кальций 2+. 

       Возможность получения абсолютно  чистых веществ 

       Рассматривая  этот вопрос остановимся на относительности понятия чистоты вещества. В первую очередь это определяется практическим смыслом и зависит от назначения.

       Существует  определение чистого вещества как  физически и химически однородного  материала, который обладает определенным комплексом постоянных свойств и  не изменяет их при дальнейшей его  очистке самыми современными способами. Но это определение небезупречно, т.к. оценка чистоты зависти от развития науки и техники

       При получении таких веществ любая  работа с ними требует исключительной аккуратности и особой осторожности против возможного загрязнения.

       Серьезная проблема ученых – контроль чистоты  ультрачистых материалов т.к. самые  совершенные методы современных  технологий не всегда могут обеспечить контроль качества вещества высшей чистоты, это связано с возможностью попадания  загрязнения в процессе подготовки пробы для анализа, при контакте с хим посудой, воздухом и т.д. в перспективе проблема чистоты связана с чистотой  связанной с изотопным загрязнением. Эти проблемы необходимы решать при развитии наукоемких  материалов. 
 
 

       ПЕРЕКИСЬ (ПЕРОКСИД) ВОДОРОДА 

       Области применения 

       Н₂О₂  это один из важнейших продуктов хим промышленности. Области его применения необычайно широки начиная от медицинской и бытовой химии до с/х и охраны окружающей среды.

       Благодаря высокому содержанию активного кислорода  и ряда уникальных свойств он используется: 

       - в хим производствах как окисляющий, гидроксилирующий и экоксилирующий агент