PL98252B1 - Sposob otrzymywania roztworow kwasu fluoroborowego i fluoroboranow metali - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania wysokoprocentowych roztworów kwasu fluoroborowe- go i/lub fluoroboranów metali o wysokim stopniu czystosci. Zwiazki te stosowane przykladowo w mikroelektro¬ nice musza byc wysokiej czystosci i o odpowiedniej zawartosci substancji podstawowej.W znany sposób kwas fluoroborowy otrzymuje sie przez roztwarzanie stalego kwasu ortoborowego w 40% wodnym roztworze kwasu fluorowodorowego i nastepnie oddzielenie nadmiaru kwasu ortoborowego od otrzymanego roztworu. Roztwór ten zawiera zaledwie do 36% wagowych kwasu fluoroborowego. Stad, jego uzycie w kapieli galwanicznej powoduje jej znaczne rozcienczenie.Inny znany sposób otrzymywania tego kwasu polega na wprowadzeniu do fluorku wapniowego roztworu kwasu siarkowego i kwasu borowego. Otrzymany roztwór kwasu fluoroborowego, po wstepnym oczyszczeniu od siarczanów, wymaga dalszego specjalnego oczyszczania, przykladowo na zlozach jonitowych.Fluoroborany metali otrzymuje sie z kwasu fluoroborowego wytworzonego wyzej opisanymi sposobami, przez roztwarzanie w nim odpowiednich tlenków metali na przyklad PbO, CuO, ZnO, SnO. Otrzymuje sie tu nisko procentowe roztwory fluoroboranów odpowiedniego metalu.Fluoroboran cynawy, wedlug opisów patentowych USA nr 2145798, 2673837 i Francji nr 1199639 otrzymuje sie przez rozpuszczenie w kwasie fluoroborowym zasadowego weglanu miedziowego, lub tlenku miedziowego i nastepnie wypieranie cyna miedzi z powstalego miedziowego fluoroboranu. Wadami tego sposobu sa duze straty cyny i powstawanie duzej ilosci odpadkowego szlamu miedzi.Znane jest takze z opisów patentowych Wielkiej Brytanii nr 1036517 i Francji nr 1389816 otrzymywanie fluoroboranu cynawego z kwasu fluoroborowego w elektrolizerze z anoda cynowa i katoda rteciowa. Opis patentowy USA nr 3432256 podaje sposób otrzymywania fluoroboranu cynawego w reakcji cyny metalicznej z 30-70% roztworem kwasu fluoroborowego w temperaturze 60-100°C przy jednoczesnym przepuszczaniu przez roztwór 0,5 mola tlenu na kazde 2 mole rozpuszczonej cyny.2 98 252 Roztwór fluoroborowy zawierajacy wiecej niz 1% wagowy Sn4* reaguje z metaliczna cyna w temperaturze wrzenia roztworu do chwili osiagniecia w roztworze zawartosci Sn4+ ponizej 1% wagowego, w stosunku do ogólnej zawarfbsci cyny w roztworze. Otrzymany roztwór odparowuje sie pod zmniejszonym cisnieniem w atmosferze beztlenowej do stezenia 50% wagowych fluoroboranu cynawego.Otrzymane znanymi sposobami roztwory fluoroboranu cynawego sa malo stabilne. Ulegaja one szybkiemu zmetnieniu w wyniku wytracania sie trudnorozpuszczalnych zasadowych zwiazków cyny.Celem wynalazku jest znalezienie prostego sposobu otrzymywania mozliwie wysokoprocentowych roztwo¬ rów kwasu fluoroborowego i/lub fluoroboranów metali o wysokim stopniu czystosci i stabilnosci. « Okazalo sie, ze cel ten mozna osiagnac roztwarzajac w kwasie fluorowodorowym — w przypadku otrzymy¬ wania kwasu fluoroborowego produkty odwodnienia kwasu ortoborowego w okolo 5,5 molowym nadmiarze w stosunku do stechiometrii — a w przypadku otrzymywania fluoroboranów metali jednoczesnie odpowiednie rozpuszczalne zwiazki metalu, po czym odfiltrowuje osad powstalego kwasu ortoborowego, a roztwór kwasu fluoroborowego lub fluoroboranu metalu przerabia sie znanymi sposobami.Celem otrzymania roztworów o jeszcze wyzszej zawartosci tych zwiazków dodaje sie dalsze ilosci produktów odwodnienia kwasu borowego. Jako produkty odwodnienia stosuje sie korzystnie kwasy: metaboro- wy i pyroborowy, tlenek borowy i/lub ich mieszaniny.Produkty odwodnienia kwasu borowego mozna dodawac takze do rozcienczonych roztworów fluorobora¬ nów metali, korygujac jednoczesnie zawartosc wolnego kwasu przez dodanie fluorków odpowiednich metali.Stosujac w syntezie kwasu fluoroborowego, oraz fluoroboranów metali produkty odwodnienia kwasu borowego, uzyskuje sie produkty o zawartosci wyzszej w porównaniu do produktów otrzymanych sposobami znanymi, i co wazne uzyskuje sie je o wysokim stopniu czystosci i stabilnosci.Szczególowo sposób wedlug wynalazku przedstawiony jest w przykladach wykonania.Przyklad I. Do 306,6 g 50% roztworu kwasu fluorowodorowego dodano 84,1 g kwasu metaborowe- go. Do powstalego roztworu dodano 241 g kwasu metaborowego i filtrowano roztwór. Zawartosc wolnego kwasu borowego w otrzymanym kwasie fluoroborowym skorygowano, dodajac na kazde 10 g produktu 2 g kwasu fluorowodorowego. Wydajnosc procesu wynosila 90% teoretycznej. Otrzymany roztwór wodny kwasu fluoroborowego zawieral w % wagowych: 53% HBF4 i ponizej 2,5% H3B03,0,02% H2SiF6, 2* 10_4%Ni, Zn, Cu, S04V, 1 -10-5%Pb, 2-10_3%Fe, a Przyklad II. Do syntezy fluoroboranu cynawego uzyto 134,7 g SnO, 87,66 g HB02 i 160 g H2Fa. Po przereagowaniu przesaczono z dodatkiem wegla aktywnego. Otrzymano dobrze stabilny produkt o zawartosci 52% substancji podstawowej. Do tego roztworu na kazde jego 10 g wprowadzono 6g kwasu metaborowego.Calosc wymieszano i oddzielono od roztworu osad kwasu borowego. Otrzymano 60% roztwór fluoroboranu cynawego o dobrej stabilnosci. Zawartosc wolnego kwasu w roztworze fluoroboranu cynawego skorygowano dodajac fluorku cynawego.Przyklad III. Fluoroboran miedziowy otrzymano z 79,57 g CuO, 87,66 g HB02 i 160 g H2F2. Po przereagowaniu roztwór przesaczono z weglem aktywnym. Otrzymany produkt zawieral 50% substancji podstawowej. Do tego roztworu, na kazde jego 10 g wprowadzono 6g kwasu metaborowego. Po wymieszaniu calosci oddzielono od roztworu osad kwasu borowego. Otrzymano 58% roztwór. Zawartosc wolnego kwasu w roztworze fluoroboranu skorygowano dodajac fluorku miedziowego.Przyklad IV. Podobnie jak w przykladzie III otrzymano fluoroboran olowiu, uzywajac 223,21 PbO, 160g HaFa i 87,66 g HBOa. Po przesaczeniu z weglem aktywnym otrzymany produkt zawieral okolo 48% podstawowej substancji. Po wprowadzeniu, na kazde jego 10 g, 6 g kwasu metaborowego oddzielono roztwór od osadu. Roztwór zawieral okolo 56% podstawowej substancji. Zawartosc wolnego kwasu w roztworze fluorobora¬ nu olowiu skorygowano dodajac fluorku olowiu. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania kwasu fluorobowego przez reakcje kwasu fluorowodorowego ze zwiazkami borowymi i fluoroboranów metali przez roztworzenie w kwasie fluoroborowym roztwarzalnych zwiazków metali, a nastepnie filtrowanie roztworu, znamienny tym, ze roztwarza sie w kwasie fluorowodorowym produkty odwodnienia kwasu borowego, dodajac ich nadmiar okolo 5,5 mola powyzej ilosci wynikajacej ze stechiometrii, a w przypadku otrzymywania fluoroboranów jednoczesnie roztwarzalny zwiazek odpowiedniego metalu, calosc miesza, po czym odfiltrowuje osad kwasu borowego.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze celem dalszego podwyzszenia zawartosci kwasu fluoroborowego lub fluoroboranu metalu dodaje sie do niego dalsze ilosci produktów odwodnienia kwasu borowego i oddziela osad powstalego kwasu borowego.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze jako produkty odwodnienia kwasu borowego stosuje sie korzystnie kwas metaborowy. ' Prac. Poligraf. UP PRL naklad 1204 18 Cena 45 zl PL