способ получения рутений (iii) хлорида

Формула изобретения

Способ получения рутений (III) хлорида, включающий получение хлоридного раствора рутения, упаривание раствора и последующую сушку соли, отличающийся тем, что перед упариванием хлоридный раствор рутения обрабатывают восстановителем, выбранным из группы C₂H₅OH или НСООН, до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала, равного 610±20 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения, а продукт, полученный после упаривания хлоридного раствора рутения, высушивают при температуре 270-300°С в течение 10-15 ч.

Описание изобретения к патенту

Способ получения рутений (III) хлорида относится к химико-металлургическому производству металлов платиновой группы (МПГ) и их соединений.

Рутений (III) хлорид представляет собой порошок черно-коричневого цвета с массовой долей рутения не менее 48.7%. В то же время продукт не должен содержать кристаллизационную воду, а также примеси металлического рутения и его оксидов.

Из литературных источников известен способ получения рутений (III) хлорида, включающий выпаривание раствора продуктов взаимодействия оксида рутения (IV) с соляной кислотой и последующее высушивание остатка в токе сухого хлора при 600°С [1].

К недостаткам этого способа следует отнести сложность аппаратурного оформления технологического процесса, а также большой расход хлора. Используемое оборудование и газообразный хлор должны полностью исключить присутствие в реакционной среде кислорода, так как при его наличии возможно образование оксида рутения.

Известен способ получения рутений (III) хлорида, включающий выпаривание раствора продуктов взаимодействия оксида рутения (IV) с соляной кислотой приблизительно до постоянного веса при 150-160°С в атмосфере хлористого водорода и последующее нагревание остатка до 400°С в высоком вакууме над порошком КОН в течение 2-2.5 часов [2].

Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят в качестве прототипа.

Так же, как и предыдущий, данный способ требует применения дорогостоящего оборудования для обеспечения необходимых технологических условий. К недостаткам следует отнести и возможность частичного разложения рутений (III) хлорида при указанных условиях сушки.

Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ получения рутений (III) хлорида заключается в использовании таких химических процессов, которые позволяют получить целевой продукт, и вместе с тем, не имеют перечисленных недостатков, присущих способу-прототипу.

Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе получения рутений (III) хлорида, включающем получение хлоридного раствора рутения, упаривание раствора и последующую сушку соли, перед упариванием хлоридный раствор рутения обрабатывают восстановителем, выбранным из группы C₂H₅OH или НСООН до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала, равного 610±20 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения, а продукт, полученный после упаривания хлоридного раствора рутения, высушивают при температуре 270-300°С в течение 10-15 часов.

Сущность способа заключается в следующем. Из литературных данных [3], а также результатов собственных исследований, известно, что в хлоридном растворе рутений находится в различных степенях окисления. Так, в растворе, полученном традиционным способом, а именно взаимодействием оксида рутения (VIII) с соляной кислотой, в равновесии находятся хлоридные комплексы Ru (III) и Ru (IV), причем доля Ru (IV) составляет до 51% от общего содержания рутения в растворе [4]. При обработке таких растворов восстановителем, выбранным из группы С₂Н₅ОН или НСООН, до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала, равного 610±20 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения, происходит восстановление рутения до трехвалентного состояния, что позволяет на последующих операциях упаривания и сушки получить соль с заданной массовой долей рутения, составляющей не менее 48.7%. Если процесс восстановления заканчивается при более высоком значении окислительно-восстановительного потенциала, то не достигается полнота восстановления рутения до нужной степени окисления, а при меньших значениях - часть рутения восстанавливается до Ru (II) и Ru (I) или до металлического состояния. Соответственно, будет изменяться и мольное отношение Cl:Ru в целевом продукте - порошке рутений (III) хлорида.

После упаривания хлоридного раствора рутения остаток представляет собой кристаллогидрат рутений (III) хлорида - RuCl₃·nH₂O. Если процесс сушки соли проводить при температурах ниже 270°С, то не происходит полного удаления кристаллизационной воды и массовая доля рутения в полученной соли будет менее 48,7%, либо процесс затягивается на большой период времени. При температурах выше 300°С происходит не только полное удаление влаги, но и частичное разложение соли. Опытным путем установлено, что оптимальная продолжительность сушки при указанных температурных режимах составляет 10-15 часов. При меньшем времени не достигается полнота удаления кристаллизационной воды из осадка и тем самым массовая доля рутения в соли будет меньше требуемого значения. Продолжительность сушки более 15 часов влечет за собой непроизводительные затраты.

Примеры

Эксперименты проводили по следующей методике. 100 мл хлоридного раствора с концентрацией рутения 180 г/л, полученного взаимодействием оксида рутения (VIII) с соляной кислотой, обрабатывали этиловым спиртом при нагревании до достижения заданного значения окислительно-восстановительного потенциала. После этого раствор упаривали до получения сухой соли. Полученный продукт загружали в противень, помещали в сушильный шкаф и выдерживали при заданной температуре в течение определенного промежутка времени. В пробах сухих солей определяли массовую долю рутения и хлорид-иона, а затем рассчитывали мольное отношение Cl:Ru. Результаты опытов представлены в таблице.

Как видно из приведенных примеров, заявляемый способ позволяет получать рутений (III) хлорид с массовой долей основного компонента не менее 48.7%.

Литература

1. Синтез комплексных соединений металлов платиновой группы. Справочник. М.: Наука, 1964, с.323.

2. О.Е.Звягинцев, Н.И.Колбин и др. Химия рутения. М.: Наука, 1965, с.76.

3. Емельянов В.А., Храненко С.П., Беляев А.В. Журнал неорганич. химии. 2001. Т.46. № 3, с.404.

4. Rard J.A. Chem. Rev. 1985. V.85. № 1. P.1.