BE896196A - Procede de production de trichlorure de bismuth anhydre - Google Patents

Description

  Procédé de production de trichlorure de bismuth anhydre.

  
Le trichlorure de bismuth est connu depuis un certain temps et est utile comme catalyseur et comme intermédiaire pour la production de sels de bismuth et d'agents pharmaceutiques.

  
Jusqu'à présent, le trichlorure de bismuth (BiCl3)

  
a été préparé par un procédé suivant lequel on fait barboter du chlore gazeux dans du bismuth en fusion et on collecte le trichlorure de bismuth par volatilisation et condensation, mais qui présente les inconvénients que la température doit être élevée, que la dépense d'énergie est excessive et que l'utilisation du chlore est médiocre.

  
Un second procédé de préparation est la distillation du trichlorure à partir d'un mélange de bismuth élémentaire et de chlorure de mercure (II).

  
En variante, le trichlorure de bismuth est préparé dans une solution aqueuse qui donne un produit partiellement hydrolysé. Une lente déshydratation de ce produit conduit à un trichlorure de bismuth hydraté qui doit ensuite être distillé pour la préparation du trichlorure anhydre.

  
Le trichlorure de bismuth peut être préparé aussi

  
à partir d'autres sels de bismuth par échange avec le chlorure d'hydrogène, mais ce mode opératoire exige de préparer d'abord les autres sels et d'appliquer ensuite le procédé en milieu aqueux peu favorable pour la préparation du trichlorure.

  
La Demanderesse a découvert à présent que le trichlorure de bismuth peut être préparé à des températures plus basses avec des rendements élevés, à l'état complètement anhydre, sans contamination par l'oxychlorure de

  
bismuth et avec exclusion du procédé par fusion du bismuth

  
et volatilisation.

  
Dans le procédé de l'invention, on tire profit de la découverte que la réaction du bismuth fondu avec le chlore est facilitée par la présence du trichlorure de bismuth. La Demanderesse est portée à croire que le trichlorure de bismuth agit comme véhicule pour la dissolution du chlore.

  
L'invention a donc pour objet un procédé de production de trichlorure de bismuth anhydre, suivant lequel

  
on forme un bain en fusion de bismuth métallique et de trichlorure de bismuth à une température inférieure au point d'ébullition, du trichlorure et on introduit du chlore gazeux sec dans le bain pour qu'il réagisse avec le bismuth jusqu'à ce que tout le bismuth ait réagi avec le chlore. 

  
Suivant une forme de réalisation du procédé de l'invention, on forme un bain en fusion de bismuth métallique et de trichlorure de bismuth à une température inférieure au point d'ébullition du trichlorure en préparant un bain en fusion de bismuth et en y admettant du chlore gazeux sec de manière à produire du trichlorure de bismuth en fusion et on poursuit l'admission du chlore gazeux dans le bain en fusion de bismuth et de trichlorure de bismuth jusqu'à ce que tout le bismuth ait réagi pour former du trichlorure de bismuth. Cette forme de réalisation est préférée pour un procédé mené par charges séparées.

  
Suivant une autre forme de réalisation du procédé de l'invention, on forme un bain en fusion de bismuth métallique et de trichlorure de bismuth à une température inférieure au point d'ébullition du trichlorure en chauffant un mélange de bismuth métallique et de trichlorure de bismuth jusqu'à l'état de fusion et on introduit du chlore gazeux sec dans le bain en fusion, le chore réagissant avec le bismuth jusqu'à réaction de tout le bismuth. Cette forme de réalisation est préférée pour un procédé continu.

  
Plus spécifiquement, du bismuth métallique en fragments ou un mélange de bismuth métallique en fragments et de trichlorure de bismuth est chauffé dans un récipient clos fait d'une matière appropriée qui résiste à la corrosion, comme un verre de borosilicate ou le graphite, en atmosphère de gaz inerte exempt d'humidité. Lorsque le contenu du récipient est fondu, on injecte du chlore gazeux sec au moyen d'un tube approprié résistant à la corrosion dans le bain en fusion. Lorsque la conversion du bismuth dissous en trichlorure est achevée, la coloration du bain passe du noir à l'orangé et le chlore n'est plus consommé, ce qui indique l'achèvement de la conversion du bismuth en trichlorure. On soutire le trichlorure de bismuth liquide du récipient et on le laisse se solidifier dans un milieu exempt d'humidité,

  
par exemple dans un récipient en graphite étanche à l'air préalablement purgé au moyen d'un gaz inerte sec.

  
Le procédé doit être exécuté à une température inférieure au point d'ébullition du trichlorure. Du fait que le trichlorure de bismuth bout à une température d'environ 450[deg.]C, il est nécessaire que la température soit inférieure à cette valeur. Il est préférable que la température soit de 325 à 400[deg.]C. Les températures atteignant

  
à peine 235[deg.]C peuvent être choisies pour des bains en fusion de bismuth et de trichlorure de bismuth contenant jusqu'à environ 30 moles % de bismuth. Plus communément,

  
le procédé est exécuté à environ 325[deg.]C au moyen de bains

  
en fusion de bismuth et de trichlorure de bismuth contenant du bismuth en concentration atteignant des valeurs relativement élevées. Lors de l'addition du chlore, la chaleur que dégage la réaction entre le bismuth et le chlore est suffisante pour maintenir la température à la valeur désirée par régulation du débit de chlore gazeux.

  
Le trichlorure de bismuth préparé par le procédé de l'invention peut être utilisé comme produit chimique industriel, comme catalyseur, comme intermédiaire pour la production d'autres sels de bismuth et comme alimentation pour les procédés (1) Grignard, (2) Ziegler, (3) Wurtz

  
et (4) Fridel Crafts.

  
Les réactions fondamentales ci-après peuvent être exécutées :

  

 <EMI ID=1.1> 


  
où R représente un radical organique.

  
Les exemples ci-après illustrent le procédé de l'invention.

  
EXEMPLE 1.-

  
On exécute la chloration dans un récipient de réaction cylindrique en verre muni d'un couvercle amovible comportant trois orifices susceptibles d'être scellés. A l'un des orifices, on adapte une gaine pour thermocouple, tandis qu'on utilise les autres pour l'entrée et la sortie des gaz.

  
On introduit 1.400 g de bismuth métallique dans le réacteur. On fixe le couvercle en place et on purge le réacteur à l'azote sec. On chauffe le réacteur à 300[deg.]C, température à laquelle le bismuth se trouve à l'état fondu
(point de fusion 271[deg.]C).

  
On injecte du chlore contenant un peu d'azote sec dans le métal au moyen d'un tube en verre atteignant à peu près le fond du réacteur. On supprime le chauffage

  
du réacteur. Au débit de chlore entretenu, à savoir de

  
2 moles par heure, la chaleur que dégage la réaction entre le bismuth et le chlore suffit pour maintenir la température du réacteur entre 300 et 400[deg.]C. Virtuellement tout

  
le chlore injecté réagit avec le bismuth, comme l'indique la très faible quantité qui en est décelée dans les gaz usés.

  
Après 4 heures et 45 minutes, le liquide contenu dans le réacteur vire du noir, qui est la couleur typique d'un bain de bismuth dissous dans le trichlorure de bismuth, à l'orangé, qui est la couleur du trichlorure de bismuth pur à l'état de fusion, ce qui indique l'achèvement de la chloration. On interrompt le courant de chlore et on purge le réacteur à l'azote.

  
On déverse le trichlorure de bismuth en fusion du réacteur à 300[deg.]C dans un récipient qu'on introduit alors dans un dessicateur et dans lequel le liquide se solidifie en trichlorure de bismuth cristallin. Le rendement est de
99,8% sur la base de la quantité théorique de trichlorure de bismuth. L'analyse chimique indique une teneur en bismuth du produit de 66,5 &#65533; 0,5%. La teneur en bismuth

  
du trichlorure de bismuth anhydre est de 66,3%.

  
EXEMPLE 2.-

  
On opère comme dans l'exemple 1 jusqu'à achèvement de la chloration. A ce moment, on introduit dans le réacteur
200 g de bismuth métallique en fragments. Le bismuth se dissout rapidement et complètement pour former un bain noir.

  
On poursuit la chloration jusqu'à ce que la solution vire à nouveau à l'orangé indiquant ainsi l'achèvement de la conversion du métal dissous en trichlorure de bismuth. A nouveau, virtuellement tout le chlore injecté est consommé par la solution jusqu'au moment où la conversion est achevée. Après avoir purgé le réacteur à l'azote, on traite le trichlorure de bismuth liquide comme dans l'exemple 1.

  
Le rendement en trichlorure est de 99,5% de la valeur théorique.

  
Les exemples ci-dessus n'illustrent que deux formes de réalisation spécifique de l'invention qui est évidemment susceptible d'autres modifications sans sortir de son cadre. 

REVENDICATIONS

  
1.- Procédé de production du trichlorure de bismuth anhydre, caractérisé en ce qu'on forme un bain

  
en fusion de bismuth métallique et de trichlorure de bismuth à une température inférieure au point d'ébullition du trichlorure et on introduit du chlore gazeux sec dans le bain pour le faire réagir avec le bismuth jusqu'à ce que tout le bismuth ait réagi avec le chlore.

Claims (7)

1 ou 2.

2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour former un bain en fusion de bismuth métallique et de trichlorure de bismuth à une température inférieure au point d'ébullition du trichlorure, on forme un bain en fusion de bismuth et on introduit dans celui-ci du chlore gazeux sec de manière à former du trichlorure de bismuth en fusion dans le bain en fusion de bismuth.

3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour établir un bain en fusion de bismuth métallique et de trichlorure de bismuth à une température inférieure au point d'ébullition du trichlorure, on chauffe un mélange de bismuth métallique et de trichlorure de bismuth jusqu'à l'état fondu.

4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la température du bain en fusion est de 325 à 400[deg.]C.

5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le trichlorure de bismuth sert de véhicule pour la dissolution du chlore.

6.- Procédé suivant la revendication 1, en substance comme décrit ci-dessus avec référence à l'exemple

7.- Trichlorure de bismuth, obtenu par le procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.