DE1467153A1

DE1467153A1 - Herstellung von Hydriden der Elemente der V. Hauptgruppe des Periodensystems

Info

Publication number: DE1467153A1
Application number: DE1964S0091250
Authority: DE
Inventors: Hilmar Kuttner; Miederer Dr Walter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-05-27
Filing date: 1964-05-27
Publication date: 1969-08-21
Also published as: GB1049216A; CH448978A; FR1435442A; BE664520A; US3428428A; NL6504634A

Description

Herstellung von Hydriden der Elemente der V.Hauptgruppe des Periodensystems

Es sind verschiedene Methoden zur Darstellung von Hydriden der Elemente der V.Hauptgruppe bekannt. Man erhält beispielsweise AsH, duroh Zersetzung von Arseniden mit Säuren, duroh elektrolytische Reduktion von Arsenit-Löaungen oder duroh Umsetzung von LiAlH^ und AsOl, in ätherischer Lösung. Weiterhin ist ein Verfahren zum Hydrieren von Halogenverbindungen der Elemente der III. und IV.Gruppe bekanntgeworden, das auf Elemente der V.Gruppe analoge Anwendung finden kann. Nach diesen Verfahren werden Hydride durch Einleiten von Chloriden in MOl/KOl/LlH-Sohmelzen bei 400°0 hergestellt.

Zur Erzeugung von Hydriden der Elemente der V.Hauptgruppe des Periodensystems, die für Umsetzungen mit Verbindungen oder EIe-

XjT ν menten z.B. zur Herstellung von A tB --Verbindungen benötigt

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,vorden, sind üio bisher bekannton Methoden umständlich und unzwcekmiißig. Die so gewonnenen Hydride liefern keinen konstanten Gasstrom und sind mit Lösungsmitteldampf en verunreinigt. Außerdem liefen die Reaktionaternperaturen so hoch, daß schon eina otarke Zornetzung.der Hydrida im Reaktor stattfindet.

Eicao Nuchteile werden nach dem erfindung3geniäßen Verfahren zur Herstellung von Hydriden der Elemente der V.Hauptgruppe deo Periodonayatena dadurch vermieden, daß die entsprechenden ;;απίοπτιΐ£οη Halogenide nit Lithiunhydrid-Pulver bei Temperaturen von 100 bio 25O⁰C umgesetzt werden« Dabei kann den Halogeniden ein inerten . TrUgergas, z.3. Stickstoff oder Argon, dem Lithiumhydrid-Pulver ein'inerter Peststoff, ζ.3. Quarzaiehl, Sand, HaCl oder KCl, zügemischt werden. Man erreicht eine gute Durchraischung dor Rcaktionapartnor, v/enn das Lithiiunhydrid-Pulver bzw. daa mit inerten Festataffen £omi?ichte Lithiucihydrid-Pulver heftig verv/irbelt wird. Das kann durch den in das Pulver .eingeleiteten Gasetrom, der das Halogenid onthKlt, oder einen Rührer bewirkt werden.

Die nach dem erfindungs^enaSen Verfahren hergestellten Hydride ' aind von hoher Reinheit. Die Reaktionsteraperatur des Verfahrens ±n% relativ niedrig, so daß weder eine Zersetzung der synthetieierten Hydride eintritt, noch durch die ßefäßmatorialien das Produkt verunreinigt werden kann. Da lösungsmittelfrei gearbeitet yrird, ist auch eine Verunreinigung durch Lösungsmittel auogeacHXcTssen. ·

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Die Figur zeigt eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung dos erfinduncagemiifien Verfahrens.

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ΓΛι\ inerten ΤηΙ,^οΓ^πΰ, dun in: Verdampfer 1 rr.it einen flüchtigen IlMH.^crdcl beladen wird, strömt Von unten her in den sylinderforini- ιχοη. Re;i>tioiisraum 2 und verwirbelt das auf dc:;i Siebboden 3 liegende j.i thüunhydrid-Fcatfi l.off <;cöisch 4. Der -sylindcrf crisi^G Re akt ions raum hai; einen Inneridurchnoccor von 5 cm und eine Hohe von 40 cm und int aun G'laa (Quarz oder Stahl) konstruiert. Die Verwirbelung des Gcnioehoa kann auch durch den Rührer 5 vorgenommen worden. Das am oberen Ende des Reakticnsraur.os entweichende gasförmige Reactions-Tircdukt wird in den nachgeschalteten Staubkanunern 6 von mitgeführtc:r: j?ulverstaub befreit. Zur Beheizung· des Reaktionsräumos auf f

1CO bis 250^GC bzw. ä'es Verdampfers bis auf 13O⁰O dienen die Öfen 7 bsw. Ö. . .

Die folgenden Beiepicle mögen das erfinduix^r.^cinäße Verfahren verdeutlichen: ,

Vio'' rpiel 1 · ·

In. Reaktioneraum werden 200g Quarzir.ehJ: und 10g LiH mit einem Rührer (1000 U/nin) heftig verwirbeln. Über einen AsCl,-Verdampfer, der auf 110⁰G gehalten wird und 1Cg AsGl-. enthält, wird¹ein Stickctoffstrom mit 20 l/h geleitet und dac Gasgemisch ,dem Reaktor von union zugeführt. Das LiE-Quarzmehl-Gemisch wird auf etwa 20O⁰Ot gehalten. Daa über Quarzwolle von Pulverstaub befreite Abgas, das . auο AsH- und K₀ besteht, wird in einem Verbrennungsofen zersetat und As abgeachiedon. Nach zwei S-tunden ist das vorgelegte AcGl,, verdampft und in Verbrennungsofen werden 3,1g As abgeschieden} das sind rund 7Q# der Theorie. * /

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Beispiel 2

Über einen Verdampfer, der 7,9 g PCI, enthält und auf 60⁰C gehalten wird, wird ein Stickstoffstrom mit 20 l/h geleitet und das Gasgemisch dem Reaktor, der mit 10g LiH und 200g Quarzmehl beschickt worden ist und sich auf 20O⁰C befindet, von unten zugeführt. Fach zwei Stunden ist das vorgelegte PCI, verdampft und im Verbrennungsofen werden 1,2g P gefunden; das sind rund 70$ der Theorie.

Beispiel 3

Über einen Verdampfer, der 17,5g AsBr enthält und auf 195⁰C gehalten wird, wird ein Stickstoffatom mit 20 l/h geleitet und das Gasgemisch dem Reaktor, der mit 10g LiH und 150g KCl beschickt worden ist und sich auf 195⁰C befindet, von unten zugeführt. Hach zwei Stunden ist das vorgelegte AsBr₅ verdampft und im Verbrennungsofen werden 2,8g As gefunden, das sind rund 6596 der Theorie.

Beispiel 4

Über einen Verdampfer, der 13 g AsF, enthält und auf 36⁰C gehalten wird, wird ein Stickstoffstrom mit rund 20 l/h geleitet und das Gasgemisch dem Reaktor, der mit 10 g LiH und 60 g NaCl gefüllt und auf 19O⁰C gehalten wurde, von unten zugeführt. Nach 1,5 Std. ist das vorgelegte AsF₅ verdampft und im Zersetzungsrohr schieden sich 4,5 g As ab. Das entspricht rund 60 $ der Theorie.

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Beispiel 5

Über einen Verdampfer, der 27 g PBr, enthält und auf 155°C gehalten wird, wird ein N₂-Strom mit rund 20 l/h geleitet und das Gasgemisch dem Reaktor, der mit 10 g LiH und 50 g Quarzmehl beschickt und auf 200⁰C gehalten wurde, von unten zugeführt. Nach 2 Std. ist das vorgelegte PBr, verdampft und im Zersetzungsrohr schieden sich rund 2,15 g P ab, das sind rund 70 Jd der Theorie.

Beispiel 6

Über einen Verdampfer, der 36 g SbBr, enthält und auf 210⁰C gehalten wird,, wird ein N₂-Strom mit rund 20 l/h geleitet und das Gasgemisch dem- Reaktor, der 10 g LiH und 30 g'Quarzmehl enthält und auf 23O⁰C gehalten wird, von unten zugeführt. Nach 3 Std. ist das vorgelegte SbBr, verdampft und im Zersetzungsrohr schieden sich etwa 6 g Sb ab, das sind rund 50 $> der Theorie.

Beispiel 7

Über einen Verdampfer, der 23 g SbCl, enthält und auf 200⁰C gehalten wird, wird ein N₂-Strom mit rund 20 l/h geleitet und das Gasgemisch dem Reaktor, der 10 g LiH und'50 g KCl enthält und auf 230⁰C gehalten wird, von unten zugeführt. Nach 2,5 Std. ist das vorgelegte SbCl, verdampft und im Zersetzungsrohr schieden sich 7,7 g Sb ab, das entspricht etwa 65 # der Theorie.

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Beispiel 8

Über einen Verdampfer, der 25 g SbI₅ enthält und auf 25O⁰C gehalten wird, wird ein Np-Strom mit etwa 40 l/h geleitet und dem Reaktor, der 15 g MH und 50 g Quarzmehl enthält und auf 25O⁰C gehalten wird, wird das Gasgemisch von unten zugeführt. Nach 10 Std. schieden sich im Zersetzungsrohr rund 1,2 g Sb ab. Wegen des geringen Dampfdruckes von SbJ, bei 250⁰C war nach einer Versuchsdauer von 10 Std. etwa erst die Hälfte des vorgelegten SbI., verdampft.

5 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

PIiA .64/1311 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Hydriden der Elemente der

V.Hauptgruppe des Periodensystems, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden gasförmigen Halogenide mit üthiumhydrid-Pulver in einer Wirbelschicht bei Temperaturen von 100 bis 250⁰O umgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenide einem inerten Trägergas, z.B. Stickstoff oder Argon, beigemischt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich-. net, daß das Lithiumhydrid-Pulver mit inerten Feststoffen, wie Quarzmehl, Sand, NaCl oder KCl, vermischt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein beheizbarer, senkrecht angeordneter zylinderförmiger Reaktionsraum vorgesehen ist, der an seiner unteren öffnung, die als Gaseinlaß dient, einen Siebboden enthält, auf dem sich lithiumhydrid-Pulver befindet, und dem an seiner oberen öffnung, die als Gasauslaß dient, Staubkammern, nachgeschaltet sind.

5.' Vorrichtung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktionsraum ein Rührer vorgesehen ist.

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ν.' :: Λ

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