СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИДНЫХ СОЛЕЙ ИРИДИЯ (III)
METHOD OF PRODUCING IRIDIUM (III) CHLORIDE SALTS

Способ получения хлоридных солей иридия (III) относится к химико-металлургическому производству металлов платиновой группы (МПГ) и их соединений.
Известен способ получения иридий (III) хлорида, включающий осаждение из хлоридного раствора гидроксида иридия и последующее его прокаливание в атмосфере хлора, содержащего следы СО при температуре до 600ºС при ярком освещении прямым солнечным светом или горящей магниевой лентой [1; 2]. Способ принят за прототип.
Недостатком способа является сложность аппаратурного оформления и высокие требования обеспечения безопасности при проведении синтеза соединения. Данный способ позволяет получать только безводный иридий (III) хлорид. Кроме того, он не позволяет получить соединение высокой степени чистоты, так как гидроксид иридия практически всегда содержит примеси того или иного щелочного металла в зависимости от состава используемой щелочи.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение указанных недостатков.
Заданный технический результат достигается тем, что в известном способе получения иридий (III) хлорида, включающем получение соединения иридия и его последующую термообработку, соединение иридия получают в виде его раствора путем обработки восстановителем, в качестве которого используют гидразин хлорид или щавелевую кислоту, солянокислого раствора иридия (IV) до значения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), составляющего 450-600 мВ (относительно хлор-серебряного электрода сравнения), затем раствор упаривают досуха: для получения иридий (III) хлорид гидрата термообработку осадка от упаривания раствора проводят при температуре 115-130ºС до получения порошкообразного продукта; для получения безводного иридий (III) хлорида термообработку осадка проводят при температуре 350-400ºС до постоянной массы.
Сущность способа заключается в следующем. В исходном солянокислом растворе иридий находится в степени окисления (IV). При обработке раствора иридия восстановителем - гидразин хлоридом или щавелевой кислотой до значения ОВП, равного 450-600 мВ (относительно хлор-серебряного электрода сравнения), происходит восстановление Ir (IV) до Ir (III) в соответствии с химическими уравнениями (1) и (2). При значении ОВП менее 450 мВ (относительно хлор-серебряного электрода сравнения) в растворе возможно частичное восстановление иридия до низших степеней окисления, и, соответственно, будет изменяться мольное отношение Cl:Ir в получаемом соединении.
Кроме того, это ведет к непроизводительному расходу восстановителя. Если значение ОВП будет более 600 мВ (относительно хлор-серебряного электрода сравнения), не происходит полноты восстановления Ir (IV) до Ir (III).
При упаривании досуха солянокислого раствора иридия после восстановительной обработки образуется губчатый осадок хлоридных солей иридия переменного состава, содержащий как кристаллизационную, так и не связанную воду. При последующей его термообработке при температуре 115-130ºС осадок постепенно превращается в порошок иридий (III) хлорид гидрата. Это хорошо растворимое в воде соединение оливково-коричневого или оливково-зеленого цвета с массовой долей иридия, составляющей 50-56%. Именно с такой массовой долей иридия растворимая соль иридий (III) хлорид гидрата и пользуется спросом у потребителей и находит широкое применение в различных областях техники и технологии. На каждую молекулу иридий (III) хлорида приходится от 3 до 5 молекул кристаллизационной воды. При проведении процесса упаривания при меньших температурах получается очень гигроскопичное, расплывающееся на воздухе соединение, массовая доля иридия в котором менее 50%. В случае если температура при упаривании превышает 130ºС, получаемый иридий (III) хлорид гидрат начинает терять кристаллизационную воду, из-за чего соль становится ограниченно растворимой в воде и массовая доля иридия в ней превышает 56%.
В безводном иридий (III) хлориде массовая доля иридия должна составлять не менее 64%. При нагревании хлоридной соли иридия (III) при температуре ниже 350ºС не происходит полного удаления кристаллизационной воды, и массовая доля иридия в полученной соли будет менее 64%. В случае проведения нагревания при температурах выше 400ºС происходит не только полное удаление влаги, но и частичное разложение соли, связанное с потерей хлорид-ионов, и мольное отношение Cl:Ir становится менее 3.
Примеры
Опыт 1. 100 мл солянокислого раствора иридия (IV) с концентрацией металла 100 г/л обработали щавелевой кислотой при температуре (80-90)ºС до достижения заданного значения окислительно-восстановительного потенциала. Затем раствор упарили досуха. Полученный губчатый осадок хлоридных солей иридия загрузили в реакционную колбу ротационного испарителя и прогрели при заданной температуре до получения порошкообразного продукта иридий (III) хлорид гидрата. В полученных пробах соли химическими методами определили массовую долю иридия и хлорид-ионов, а затем рассчитали мольное отношение Cl:Ir. Результаты приведены в таблице 1.
Опыт 2. 100 мл солянокислого раствора иридия (IV) с концентрацией металла 100 г/л обработали щавелевой кислотой при температуре (80-90)ºС до достижения заданного значения окислительно-восстановительного потенциала. Затем раствор упарили досуха. Полученный губчатый осадок хлоридных солей иридия загрузили в кварцевый стакан и прогрели в сушильном шкафу при заданной температуре до постоянной массы. В полученных пробах безводной соли иридий (III) хлорида химическими методами определили массовую долю иридия и хлорид-ионов, а затем рассчитали мольное отношение Cl:Ir. Результаты приведены в таблице 1.
Опыт 3. 100 мл солянокислого раствора иридия (IV) с концентрацией металла 100 г/л обработали гидразин хлоридом при температуре (80-90)ºС до достижения заданного значения окислительно-восстановительного потенциала. Затем раствор упарили досуха. Полученный губчатый осадок хлоридных солей иридия загрузили в реакционную колбу ротационного испарителя и прогрели при заданной температуре до получения порошкообразного продукта иридий (III) хлорид гидрата. В полученных пробах определили химическими методами определили массовую долю иридия и хлорид-ионов, а затем рассчитали мольное отношение Cl:Ir. Результаты приведены в таблице 2.
Опыт 4. 100 мл солянокислого раствора иридия (IV) с концентрацией металла 100 г/л обработали гидразин хлоридом при температуре (80-90)ºС до достижения заданного значения окислительно-восстановительного потенциала. Затем раствор упарили досуха. Полученный губчатый осадок хлоридных солей иридия загрузили в кварцевый стакан и прогрели в сушильном шкафу при заданной температуре до постоянной массы. В полученных пробах безводной соли иридий (III) хлорида химическими методами определили массовую долю иридия и хлорид-ионов, а затем рассчитали мольное отношение Cl:Ir. Результаты приведены в таблице 2.
Таблица 1
№ опыта
Расход восстановителя, г/1 г Ir
Температура термообработки, ºС
ОВП после восстановления, мВ
иридий (III) хлорид гидрат
Массовая доля Ir в соли, %
Мольное отношение Cl:Ir в соли
1
0.32
120
550
52.6
3.15
2
0.57
120
410
47.7
2.9
3
0.23
120
700
49.1
3.54
4
0.32
105
550
49.4
3.06
5
0.32
150
550
58.2
3.1
6
0.35
370
550
64.5
3.16
7
0.57
370
410
65.1
2.81
8
0.23
370
700
62.3
3.35
9
0.32
250
550
61.7
3.08
10
0.33
500
540
66.8
2.41
Таблица 2
№ опыта
Расход восстановителя, г/1 г Ir
Температура термообработки, ºС
ОВП после восстановления, мВ
иридий (III) хлорид гидрат
Массовая доля Ir в соли, %
Мольное отношение Cl:Ir в соли
1
0.12
120
530
53.1
3.2
2
0.19
120
400
49.3
2.87
3
0.07
120
700
49.6
3.64
4
0.14
105
510
49.8
3.12
5
0.14
150
520
58.6
3.21
6
0.13
370
520
64.8
3.14
7
0.20
370
400
65.0
2.9
8
0.08
370
700
62.9
3.4
9
0.14
250
520
62.2
3.1
10
0.13
500
540
67.4
2.32
Как видно из приведенных примеров, использование заявляемого способа позволяет получать иридий (III) хлорид гидрат с массовой долей иридия 50-56% и иридий (III) хлорид с массовой долей иридия не менее 64%.
Литература
1. Г.Брауэр. Руководство по неорганическому синтезу. Т.5, М.: Мир, 1985, с.1836.
2. Синтез комплексных соединений металлов платиновой группы. Справочник. М.: Наука, 1964, с.206.