CS214026B1 - Způsob výroby diboranu - Google Patents

Abstract

Vynález spadá do oboru anorganické chemie, syntézy sloučenin boru, a řeáí způsob výroby diboranu reakcí halogenidu boru s hybridem sodným při teplotě 150 až 395 °C. Podstata vynálezu spočívá v procesu, při němž se směs halogenidu boru a nosného plynu, obsahujícího vodík, jehož parciální tlak leží v rozmezí 0,1 až 32,5 MPa, vede přes práškovitý hydrid sodný, tvořený nejméně z 80 % částicemi, procházejícími sitem o velikosti ok 0,125 mm, a který má měrný povrch v roz2, mezí 0,5 až 5,5 m Zg

Description

Vynález se týká způsobu výroby diboranu reakcí halogenidů boru v nosném plynu, obsahujícím vodik, s hydridem sodným při teplotě 150 až 395 °C.

Nalezení technický schůdné metody výroby diboranu bylo v posledních 30 letech věnováno velké rtsilí, vrcholící v době, kdy se uvažovalo o použití boranů v raketové technice. Přehled možných způsobů přípravy a realizovaných i potenciálních metod výroby diboranu, shrnující výsledky vědeckých prací, patentů a výzkumných průmyslových práv je uveden v knize Progress in Inorganic Chemistry, ed. S. J. Lippard, vol. 15, Wiley 1972, strana 23-54, nebo v knize Žigač A. F., Stasiněvič D. S.: Chimija gidridov, Izd. Chimija, Leningrad 1969.

Jedním ze způsobů výroby diboranu jo reakce halogenidů boru s hydridy alkalických kovů, kovů žíravých zemin a hořčíku. V praxi se krátkodobě uplatnila reakce hydridu lithnéhe s eterátem fluoridu boritého. Pokusy použít hydrid sodný, předem připravený nebo vytvořený in šitu ze sodíku a vodíku, pro přípravu boranů reakcí s halogenidy boru byly neúspěšné (viz Borax to Boranes, Adv. Chem. Ser. 32, ACS Washington 1961, str. 60-68). V roce 1945 byl navržen (U.S. pat. 2,596,690) způsob přípravy diboranu, založený na vedeni halogenidů boru a vodíku přes kovy nebo jejich hydridy, přičemž se získala směs diboranu, halogenohoranů a nezreagovaného halogenidů boru. Popsaný způsob se však nepodařilo reprodukovat a řada autorů schůdnost této metody popírá (viz např. Hagenmuller P., de Pappe R.: Compt. Rend. 1959 249 114; Jenkner H.: Chemiker-Ztg. u. chem. Apparatur 1961 85 264-272; Progress in Inorganic Chemistry, ed. S. J. Lippard, vol. 15, Wiley 1972, str. 23-54), Někteří autoři navrhli provedení reakce mezi halogenidem boru a hydridem v prostředí rozpouštědel - etherů, které tvoří 8 halogenidy boru etheráty. Tato metoda se osvědčuje pouze částečně při použiti fluoridu boritého (chlorid boritý ethery štěpí). Reakce probíhá spolehlivě s hydridem lithným a hořečnatým, nelze však použít surovinově i cenově nejdostupnější hydrid sodný.

Výše uvedený nedostatek nemá způsob výroby diboranu reakcí halogenidů boru v nosném plynu, obsahujícím vodíU, s hydridem sodným při teplotě 150 až 395 °C podle vynálezu, jehož podstatou je pracovní postup, při němž se směs halogenidů boru a nosného plynu, obsahujícího vodík, jehož parciální tlak leží v rozmezí 0,1 až 32,5 MPa vede přes práškovitý hydrid sodný, tvořený nejméně z 80 % částicemi procházejícími sítem o velikosti ok 0,125 mm, a 2 který má měrný povrch v rozmez! 0,5 až 5,5 m /g. V tomto postupu se s výhodou použije hydrid sodný s hmotnostní distribuci částic takovou, že více než 50 % částic má velikost maximálně do dvojnásobku střední velikosti částic, určené sedimentometricky.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že tímto postupem lze s vysokým výtěžkem převést hydrid sodný na halogenid sodný za vzniku diboranu. Aby nedocházelo k nežádoucím vedlejším reakcím, které by mohly způsobit rozklad hydridu sodného na sodík či spečeni hydridu, je třeba reakční směs stabilizovat tlakem vodíku, který současně bráni i rozkladu reakČního produktu. Parciální tlak vodíku ve směsi, obsahujíc! nosný inertní plyn a halogenid boru musí být větší než disociační tlak za teploty, na kterou se může během výroby zahřát reagující tuhá hmota exotermiokou reakci. Nutný parciální tlak leží v rozmezí 0,1 až 32,5 MPa.

Aby reakce probíhala rychlostí schůdnou z preparativního i výrobního hlediska, je nutné, aby použitý hydrid sodný měl určité povrchové vlastnosti. Hydrid sodný musí být

214 026 práškovitý, musí mít velký měrný povrch a je vhodné, aby měl úzkou distribuci velikosti částic. Bylo zjištěno, že hydrid sodný, vhodný pro tento proces, musí být nejméně z 80 % tvořen částicemi, které procházejí sítem o velikosti ok 0,125 mm. Měrný povrch hydridu sodného, určený metodou dle Nelsena-Eggersena-Mengela, musi být v rozmezí 0,5 až 5,5 m /g. Nejvhodnější se ukázaly vzorky hydridu sodného s hmotnostní distribucí částic takovou, že nejméně 50 % částic mělo velikost maximálně do dvojnásobku střední velikosti částic, určené sedimentometricky. Kvantitativní rozmezí pro uvedené vlastnosti vyplývá z připojené tabulky. Bližší určení povrchových vlastností a parciálního tlaku se bude řídit typem reaktoru, počtem reaktorů,, způsobem jejich řazení a způsobem provedení reakce (diferenciálně, integrálně, atd.).

Dále jsou uvedeny příklady provedení způsobu podle vynálezu.

Příklad 1.

Do průtokového reaktoru bylo vloženo 12 g hydridu sodného. Použitý hydrid sodný byl z 90 % tvořen částicemi, procházejícími sítem o velikosti ok 0,125 mm, přičemž 60 % byly částice o rozměru do 18 mikrometrů (dle sedimentometrického určení). Měrný povrch hydridu sodného 2 byl 1,96 m /g. Hydrid sodný byl vyhřát v proudu dusíkovodíkové směsi (objemové složení:

/ ft % dusíku a 30 % vodíku) za celkového tlaku 4 MPa na teplotu 280 C. Poté byla reaktorem vedena dusíkovodíková směs sycená v sytiči chloridem boritým, vytemperovaným na 33-34 °C (parciální tlak vodíku ve směsi byl 1,2 MPa. Po průniku diboranu reaktorem byla do cesty plynům zařazena prací věž s tetrahydridoboritanem sodným v diglykoldimethyletheru. Diboran vystupující z prací věže byl zachycován v roztoku acetonu a stanoven dle obsahu boru v roztoku. Od výtěžku byl odečten diboran uvolněný při odstraňování prošlého chloridu boritého pracím roztokem. Reakcí bylo získáno (po přepočtu) 1,3 g diboranu (56 % výtěžek vztažený na vložený hydrid sodný).

Příklad 2.

Do dvojice reaktorů bylo vloženo 2 x 12 g hydridu sodného stejných vlastností jako v příkladu 1. Hydrid sodný byl vyhřát v proudu dusíkovodikové směsi (objemové složení: 70 % Ng, % Hg) za celkového tlaku 4 MPa na teplotu 280 °C. Poté byla reaktorem vedena dusíkovodíková směs sycená v sytiči chloridem boritým vytemperovaným na 33-34 °C. Po průniku diboranu za výstupem prvního reaktoru byl chod obrácen a za první reaktor byla zařazena prací věž a roztok acetonu. Výtěžek diboranu, vypočtený dle analýzy na obsah boru v acetonovém roztoku a dle obsahu halcigenidů v prací věži s tetrahydridoboritanem rozpuštěným v diglykoldimethyletheru, byl 3,12 g diboranu, což je 67 %.

214 026

Vymezení vlastností hydridu sodného z hlediska vhodnosti pro syntézu diboranu

zádrž na sítě 0,125 mm	měrný povrch (m2/g)	střední velikost částic (sedim.) a (yum)	podíl 0-2 a (X)	vhodnost hydridu
25	0,100	100	10	nevhodný
10	1,86	9	60	vhodný
11	1.8	9	75	vhodný
0	5,5	3	75	vhodný
0	1,88	9	63	vhodný
5	2,46	5	58	vhodný
10	1.8	9	63	vhodný
12	0,62	24	50	méně vhodný

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (2)

1. Způsob výroby diboranu reakcí halogenidu boru v nosném plynu, obsahujícím vodík, s hydřídem sodným při teplotě 150 až 305 °C, vyznačený tím, že směs halogenidu boru a nosného plynu, obsahující vodík, jehož parciální tlak leží v rozmezí 0,1 až 32,5 MPa, se vede přes práákovitý hydrid sodný, tvořený nejméně z 80 % částicemi procházejícími sítem o ve2 likosti ok 0,125 mm, a který má měrný povrch v rozmezí 0,5 až 5,5 m /g.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že hydrid sodný má hmotnostní distribuci částic takovou, že víoe než 50 % částic má velikost maximálně do dvojnásobku střední velikosti částic, určené sedimentometricky.