Получение амальгам прямым растворением металлов в ртути


Этот способ был известен с древних времен и до сих пор является одним из наиболее распространенных. Растворение металлов в ртути на воздухе, в атмосфере инертного газа или под слоем органической ншдкоети необходимо производить в вытяжном шкафу, специально оборудованном для работы со ртутью. Для нагревания, перегонки ртути и амальгам, а также легко воспламеняющихся жидкостей, применяемых при получении амальгам, необходимо использовать электрические печи, в которых должно быть исключено возгорание или разбрызгивание жидкостей в случае разрушения реакционных сосудов.

Непременным условием безопасной работы при приготовлении амальгам является применение перчаток, защитных очков плп плексигласовых щитков
Как правило, амальгамы щелочных металлов получают на воздухе, опуская кусочки металла в ртуть, налитую в колбу пли фарфоровый стакан.

В результате бурной реакции ртути с щелочным металлом происходят иногда небольшие взрывы, при этом ртуть сильно разбрызгивается, а иногда даже выплескивается из колбы или стакана. Приготовление амальгам таким способом, рекомендуемым в некоторых руководствах, недопустимо в лабораторных условиях, так как это противоречит элементарным требованиям техники безопасности.


Амальгамы щелочных металлов должны готовиться либо в герметизированных сосудах, исключающих загрязнение окружающего пространства каплями ртути и ее парами, либо нод слоем защитной жидкости.


Способы получения амальгамы натрия, путем прямого растворения ртути описаны во многих работах.


Г. Голлеман э для приготовления амальгамы натрия, содержащей 1,3 вес. % щелочного металла, рекомендует в толстостенную колбу емкостью 500 мл поместить 9 г натрия, очищенного от окиснон иленки, и залить его сухим толуолом в количестве 15—20 мл. Затем, осторояшо нагревая, натрии расплавить, и в расплав по каплям из делительной воронки приливать 750 г ртути, периодически взбалтывая колбу.

Вначале, при взаимодействии ртути с жидким натрием, реакция протекает очень бурно, но после добавления 2—3 мл ртути она протекает более спокойно, и скорость приливания ртути можно увеличить.
Ртуть добавляют с такой скоростью, чтобы толуол, покрывающий амальгаму, постоянно кипел и к концу процесса полностью испарился. Пары толуола предохраняют амальгаму от окисления кислородом воздуха. Полученную амальгаму сливают в ампулы и последние запаивают. Амальгаму можно также хранить в склянках с притертыми пробками, на которые надевают тонкие резиновые заглушки.


При комнатной температуре полученная амальгама полужидкая, а при нагревании до 50° С — жидкая.


Иногда для повышения выхода продукта при органическом синтезе применяют более концентрированные твердые амальгамы, содержащие 2—3% натрия. Физер 8 использовал для получения таких амальгам прибор, изо браненный на рис. 4.1. В этом случае 10 г очищенного сухого натрия разрезают на небольшие кусочки и помещают в круглодониую трехгорлую колбу 3 емкостью 250 мл.

В течение некоторого временя через колбу пропускают сухой, очищенный азот. После этого к натрию из капельной воронки 1, содержащей 25 мл ртути, в колбу отливают 10 мл ртути, и колбу нагревают до тех пор, пока не начнется реакция. Вслед за этим состепенно при-ливают остальное количество ртути, слегка подогревая колбу. После тщательного перемешивания горячую жидкую амальгаму выливаю на чистую фарфоровую плитку, и как только она начнет аатверде вить — разбивают на куски.


Куски амальгамы храпят в банках с резиновыми пробками mm в склянках с притертыми пробками без доступа воздуха. Приготовленная твердая амальгаму может быть использована для ко лучения менее концентрированных амальгам. Вслыпие количества твердой амальгамы натрия могут быть получены под слоем защитной жидкости. В этом случае хорошо очищенного от окисных пленоь металлического натрия помещают в эмалированный сосуд и заливают парафиновым маслом, количество которого должно быть таким, чтобы натрии находился под парафиновым маслом на глубине не менее 1 см. Сосуд на-гревают до расплавления натрия, после чего из капельной воронки к расплавленному натрию постепенно прилн вают 122 мл ртути при непрерывном перемешивании.


После того как процесс растворения закончится (на что требуется — несколько минут), основную массу парафинового масла сливают, горячую жидкую амальгаму выливают в фарфоровую чашку и, покачивая ее, охлаждают, а после затвердевания амальгаму разбивают на кусочки желаемой величины.


Полученные таким способом кусочки амальгамы обрабатывают петролейным эфиром или бензолом для удаления парафинового масла, высушивают и хранят в запаянных ампулах пли в склянках с при тертыми пробками без доступа воздуха. Бразев п Хаузер при получении 5%-иой амальгамы натрия использовали для отсасывания литровую жаропрочную колбу. Колбу закрывали резиновой пробкой с двумя отверстиями, в одно из которых вставляли капельную воронку, а в другое — трубку для отвода инертного газа. В склянку помещали 138 г натрия и 300 мл минерального масла. Через боковой отвод склянки пропускали азот и нагревали склянку до расплавления натрия. После этого в склянку через капельную воронку в течение 1—2 мин приливали 2622 г ртути, энергично взбалтывая содержимое склянки.

При этом происходила бурная экзотермическая реакция, и склянка сильно разогревалась. Для предохранения от ожогов необходимо работать в толстых перчатках и взбалтывать содержимое склянки над большим противнем для сохранения реакционной массы в случае разрушения склянки.
Приливать ртуть надо быстро, так как в противном случае амальгама частично затвердевает и для получения однородного расплава ее необходимо снова нагревать до высокой температуры. После тщательного перемешивания минеральное масло с расплавленной амальгамы сливали и последнюю, пока она находилась еще в жидком состоянии, выливали в неглубокий стальной противень. Затвердевшую амальгаму разбивали иа мелкие куски, промывали петро-лейным эфиром и хранили под слоем петролейного эфира, либо в тщательно закупоренных банках.

Амальгамы калия, рубидия и цезия также можно получать растворением. Например, Н. С. Курнаков и Г. Ю. Жуковский получали таким способом амальгамы рубидия и цезия. Ио амальгаму лития так получать нельзя, поскольку литий при комнатной температуре практически не взаимодействует со ртутью, а при нагревании растворяется в ртути с огромным выделе-нием тепла, сопровождающимся взрывом1а* 15. Как указывает Б. А. Смирнов 15, при прямом растворений лития в ртути, нагретой до 250—280° С, несмотря иа все меры предосторожности, происходит бурная реакция, сопровождающаяся сильным испарением ртути и разбрызгиванием амальгамы.


Амальгамы щелочных металлов, приготовленные на воздухе или под защитыым слоем органических веществ, всегда содержат окислы и загрязнены органическими примесями, что недопустимо при проведении многих исследовании.


Для получения амальгам щелочных металлов, не содержащих загрязнений, следует приготавливать их в вакууме, употребляя тщательно очищенные ртуть н щелочные металлы, а для создания высокого вакуума применять ртутные вакуумные насосы.

Обязательным при работе с амальгамами щелочных металлов в оптимальных условиях является применение цельнопаянных установок и приборов, не имеющих вакуумных крапов, шлифов, резиновых уплотнений и т. п.

Амальгаму алюминия можно получить следующим способом 5: 100 г алюминиевой фольги толщиною около 0,05 мм разрезают на узкие полоски, помещают их в колбу и заливают таким количеством 10%-ного раствора едкого патра, чтобы раствор полностью покрыл фольгу. Содержимое колбы пагревают па водяной бане до начала бурного выделения водорода. Спустя не-сколько минут после этого раствор щелочи сливают, протравленную фольгу промывают водой и спиртом, обливают 2%-ным раствором сулемы и выдерживают в течение 2-х мин. Затем раствор сливают, полученную амальгаму промывают водой, спиртом и эфиром, под которым и хранят ее до употребления.


Для получения 8%-ной амальгамы о л о в а навеску гранулированного олова заливают необходимым количеством ртути н нагревают на водяпой бане под слоем соляной кислоты. Твердая амальгама олова, содержащая 68% олова, может быть получена 4 при нагревании на песчаной бане 6,5 вес. ч ртути, в которую постепенно добавляют 14 вес. ч. оловянной стружки. Приготовление амальгамы ведут в герметичной аппаратуре, исключающей попадание паров ртути в лабораторное помещение. По окончании реакции смесь охлажданн и, в момент затвердевания амальгамы, ее разбивают сте-клянной палочкой на куски.


Жидкую 3%-ную амальгаму свинца получают 4 из свинца, обработанного соляной кислотой для удаления окисной пленки, промытого и высушенного, который нагревают с рассчитан-пым количеством ртути. Полученную амальгаму промывают водою и хранят иод слоем слабой соляной кислоты.


Для получения жидкой амальгамы висмута берут ~3 г чистого висмута, заливают его 100 г ртути, добавляют в реакционный сосуд небольшое количество разбавленной соляной кислоты н нагревают содержимое сосуда на водяний бане. После растворения висмута получившуюся амальгаму охлаждают, промывают водой и с помощью делительной воронки отделяют от твердых частиц. Приготовленную амальгаму хранят под слоем слабой соляной кислоты.

Содержание