Неорганический синтез

НЕОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, получение неорг. соединений. Как правило, состоит из неск. последовательных или параллельных процессов - механических, химических, физико-химических. В общем случае Н.с. включает смешение реагентов, активацию реакц. смеси и собственно хим. р-цию, выделение и очистку целевого продукта.

Выбор метода смешения определяется св-вами реагентов и продуктов и их агрегатным состоянием. Труднее всего получать однородные смеси сильно отличающихся по св-вам в-в, особенно находящихся в разных агрегатных состояниях или в виде порошков.

Наиб. распространенные м е т о д ы а к т и в а ц и и-повышение т-ры и давления. При этом увеличивается скорость процессов, а также м. б. достигнуто изменение выхода и фазового состояния продуктов. Повышение давления может также приводить к изменению направления хим. р-ции, понижению скорости хим. р-ций в случае твердых тел, расширению области гомогенности твердых фаз, стабилизации более плотных фаз (напр., алмаза). В спец. устройствах достигают давления порядка 10⁸-10⁹ Па (см. Давление, Ударных труб метод). Для активации используют также катализаторы, электрич. ток (см. Электросинтез, Анодное растворение металлов), интенсивное световое излучение (см. Фотохимия, Лазерная химия), ионизирующее (см. Радиационная химия)и микроволновое излучение, магн. поля, ультразвук, мощные пучки заряженных частиц и др. Твердые в-ва активируют измельчением, истиранием, сочетанием высокого давления со сдвигом, а также спец. мех. приемами (см. Механохимия).

Для синтеза неорг. соед. используют р-ции-окислит.-восстановительную, комплексообразования, разложения и др., к-рые могут осуществляться в газовой, жидкой, твердой фазах или в гетерог. системах.

Большинство м е т о д о в о ч и с т к и неорг. в-в основано на изменении агрегатного состояния очищаемого в-ва или примесей, переводе их в разл. фазы с послед. разделением фаз.

Мн. синтезы проводят в водных и неводных р-рах. При этом целевой компонент или примеси переводят в осадок (осаждение, кристаллизация, высаливание, вымораживание), газовую фазу (перегонка), несмешивающуюся с исходным р-ром вторую жидкую фазу (жидкостная экстракция), пену (ионная флотация), на пов-сть или в объем твердого сорбента (ионообменная сорбция). В-ва в микрограммовых кол-вах получают также соосаждением.

Газообразные в-ва очищают путем селективной конденсации (или десублимации), селективного поглощения р-рами, расплавами или гранулированными твердыми в-вами, твердые в-ва-перекристаллизацией (в частности, в гидротермальных условиях; см. Гидротермальные процессы), зонной плавкой (см. Кристаллизация), с помощью химических транспортных реакций и др. Для очистки часто используют селективное окисление, восстановление или комплексообра-зование. Применяют также разл. виды хроматографии, мембранные процессы разделения, дистилляцию, ректификацию.

Использование вакуума при проведении Н. с. обеспечивает большую чистоту продуктов, а в случае термически неустойчивых в-в - больший выход. Методы плазмохимии предусматривают переведение реагентов с помощью электрич. разрядов, электрич. дуги или высокочастотных излучений в состояние низкотемпературной плазмы с послед. закаливанием продуктов.

При получении тугоплавких соед. применяют методы порошковой металлургии, реакц. спекание, химическое осаждение из газовой фазы. Нек-рые сильно экзотермичные р-ции проводят в условиях горения, напр. синтез Р₂О₅-сжиганием Р на воздухе, SF₆-сжиганием S в потоке F₂, нек-рые тугоплавкие соед. получают при беспламенном горении (см. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез).

Для получения термически неустойчивых соед., однородных смесей тонких порошков (с послед. их спеканием), для проведения р-ций в матрично-изолированном состоянии используют криогенную технику (см. Криохимия). Для ионной имплантации и синтеза неустойчивых в-в применяют атомные, ионные, молекулярные или кластерные пучки.

При синтезе мн. твердых в-в большое внимание уделяют их текстуре или структуре, а также морфологии пов-сти, поскольку эти характеристики сильно влияют на св-ва неорг. материалов. Так, сферич. однородные частицы порошков получают плазменной обработкой или с помощью золь-гель процесса. Разработаны спец. методы монокристаллов выращивания, получения монокристаллич. пленок, в т.ч. эпитаксиальных (см. Эпитаксия), и волокон. Созданы методы сохранения высокотемпературных кристаллич. модификаций нек-рых в-в (напр., кубич. ZrO₂) при низких т-рах, способы получения в-в в аморфном состоянии, приемы синтеза аморфных "сплавов" разнородных в-в (напр., сплавы Si или Ge, содержащие водород, фтор, азот и др.), разл. стеклокристаллич. материалов.

Лит.: Препаративные методы в химии твердого тела, под ред. П. Хагенмюл-лера, пер. с англ., М., 1976; Руководство по неорганическому синтезу, т. 1-6, под ред. Г. Брауэра, пер. с нем., М., 1985-86; Ключников Н. Г., Неорганический синтез. Учебное пособие, 2 изд., М., 1938; The chemistry of non-aqueous solvents, ed. by J.J. Lagowski, v. 1, N.Y., 1966. Э.Г. Раков.