Часть дипломной работы на тему Синтез, применения и свойства ванадатов аммония

Введение:

Ванадий открыт в 1801 году мексиканским минералогом А.М. Дель Рио как примесь в свинцовой руде. Новый элемент Дель Рио назвал эритронием (от греческого erythros — красный) из-за красного оттенка его соединений. Однако впоследствии он решил, что им обнаружен не новый элемент, а разновидность хрома, открытого четырьмя годами ранее и еще почти не изученного. В 1830 году этим минералом занялся немецкий химик Ф. Велер, однако, отравившись фтористым водородом, он на несколько месяцев прекратил исследования. В том же году шведский химик Н. Сефстрем обратил внимание на наличие примеси в железной руде, в которой наряду с известными элементами оказалось какое-то новое вещество. В результате анализа было доказано, что открыт новый элемент, который образует соединения с красивыми окрасками, и поэтому название элемента, связано с именем скандинавской богини красоты Ванадис. В 1831 Ф. Велер доказал тождественность эритрония и ванадия, но за элементом сохранилось название, данное ему Н. Сефстремом.
Химия ванадия и его соединений богата и разнообразна. Ванадаты, полученные твердофазным синтезом, и последующее изучение их свойств в водно-солевых системах имеют огромную практическую значимость, т.к. независимо от вида исходного сырья и конечного продукта его переработки включают стадии, связанные с получением заданных свойств ванадатов (высокой или низкой растворимости и др.), с переводом ванадия в раствор и последующим его осаждением. Эти процессы связаны с исключительно сложными фазовыми равновесиями, изучение которых позволило разработать теоретические и технологические основы целого ряда сложных производств: получение технической и чистой от примесей пятиокиси ванадия, ванадиевых катализаторов, красителей и др.
По внешнему виду металл напоминает сталь своим серебристо-серым цветом. Но на этом сходство заканчивается. Строение ванадия: кубическая объемноцентрированная решетка с параметрами a=3,024A и z=2. Плотность составляет 6,11 г/ см3.
Плавится он при температуре 1920о С, а кипеть начинает при 3400оС. А вот нагревание на открытом воздухе до температуры выше 300оС снижает пластические свойства металла и делает его хрупким, повышая при этом твердость. Понять такое поведение помогает строение атома металла.
Ванадий элемент, имеющий атомный номер 23 и атомную массу 50,942, он относится к V группе четвертого периода системы Д. Менделеева. А это означает, что атом ванадия состоит из 23-х протонов, 23-х электронов и 28-ми нейтронов.
Несмотря на то что это элемент V группы, валентность ванадия не всегда равна 5. Она бывает 2, 3. 4 и 5 с положительным знаком. Разные значения валентности объясняются разными вариантами заполнения электронных оболочек, при которых они приходят в стабильное состояние.
Известно, что положительное значение валентности определяется числом отданных атомом химического элемента электронов, а отрицательное – числом электронов, присоединенных к внешнему энергетическому уровню для формирования его стабильности. Электронная формула ванадия — 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d3.
Он может легко отдать два электрона с 4-го подуровня, при этом его степень окисления обусловлена 2-х валентным положительным проявлением. Но атом этого элемента способен отдавать еще 3 электрона с предшествующей внешнему подуровню орбиты и проявить максимальную степень окисления, равную +5.
Оксиды этого элемента с валентностью от 2-х до 5 различны по своему химическому проявлению. Оксиды VO и V2O3 имеют основной характер, VO2 – амфотерный и V2O5 – кислотный.
Ванадат аммония представляет собой белые кристаллы или белый или светло-желтый кристаллический порошок. Ванадат аммония плохо растворяется в холодной воде, лучше растворяется в горячей воде. Ванадат аммония не растворяется в насыщенном растворе NH4CL, в этаноле и других веществах.
Ванадат аммония принадлежит к семейству ванадатов, которые имеют большое количество различных окислительных состояний. Ванадат аммония является наиболее распространенным лабораторным ванадиевокислым реактивом, наряду с метаванадатом калия, KVO3. Ванадат аммония используется для приготовления катализаторов для органического и неорганического синтеза; для производства красок и красящих веществ, в качестве осушающих веществ для картин и типографских красок.
Таким образом, объектом исследования является ванадат аммония, а его предметом – синтез ванадата аммония.
Цель исследования – проанализировать процесс синтеза, применение и свойства ванадатов аммония.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Проанализировать литературу, посвященную рассматриваемой проблеме;
2. …

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СИНТЕЗА ВАНАДАТОВ АММОНИЯ
1.1. Понятие и назначение синтеза
В отличие от других естественных наук химия сама создает объекты своего исследования. Давно прошли те времена, когда химики изучали преимущественно вещества, созданные природой, существующие на Земле в готовом виде. Из нескольких миллионов известных сейчас хим. соединений лишь сравнительно небольшую часть составляют те, которые существовали до появления человека и не связаны с его сознательной или неосознанной деятельностью. Доля минеральных веществ во всем множестве неорганических соединений непрерывно падает, т.к. число природных минералов постоянно, а общее количество неорганических веществ растет на несколько тысяч ежегодно.
Приготовление веществ, не существовавших в готовом виде в природе, началось еще во времена расцвета алхимии (12-13 вв – аммиак, азотная, серная, соляная кислоты). Лишь после Лавуазье (18 в) синтез неорганических соединений становится целенаправленным процессом с предсказуемыми результатами. Но элемент случайности и сейчас имеет место.
Синтез (греч. синтезис) соединение, сочетание, конструкция. Применительно к химии синтез есть всякая совокупность последовательных действий, приводящая к получению желаемого хим. вещества. Неорганический синтез как неорганической химии занят поиском путей получения и идентификацией новых неорганических соединений, а также созданием новых методов получения известных соединений [1].
Синтез химический, целенаправленное получение сложных веществ из более простых, основывающееся на знании молекулярного строения и реакционной способности последних. Обычно под синтезом подразумевается последовательность нескольких химических процессов (стадий).
В раннем периоде развития химии синтез химический осуществлялся главным образом для неорганических соединений и носил случайный характер. Синтетическое получение сложных веществ стало возможным лишь после того, как были накоплены сведения об их составе и свойствах с развитием методов органического и физико-химического анализа. Принципиальное значение имели первые синтезы органических веществ — щавелевой кислоты и мочевины, осуществленные Ф. Вёлером в 1824 и 1828 [2]. Попытки синтеза аналогов сложных природных соединений, предпринятые в середине 19 в., когда стройной теории строения органических соединений не существовало, показали лишь принципиальную возможность синтеза таких веществ, как жиры (П. Э. М. Бертло) и углеводы (А. М. Бутлеров).
Позднее уже на теоретической были синтезированы индиго, камфора и другие сравнительно простые соединения, а также более сложные — некоторые углеводы, аминокислоты и пептиды. Начиная с 20-х гг. 20 в. плодотворное влияние на методологию синтеза химического оказали работы Р. Робинсона по получению ряда сложных молекул путями, имитирующими пути их образования в природе. С конца 30-х гг. наблюдается бурное развитие синтеза химического вначале в области стероидов, алкалоидов и витаминов, а затем в области изопреноидов, антибиотиков, полисахаридов, пептидов и нуклеиновых кислот. В 40—60-х гг. существенный вклад в развитие тонкого органического синтеза внёс Р. Б. Вудворд, осуществивший синтез ряда важных природных соединений (хинин, кортизон, хлорофилл, тетрациклин, витамин В 12 и др.). Примером больших успехов синтеза химического может служить также первый полный синтез гена аланиновой транспортной рибонуклеиновой кислоты (из дрожжей), осуществленный в 1970 Х. Г. Кораной с сотрудниками.
Развитие органического синтеза происходит по следующим принципиальным направлениям производство важнейших промышленных продуктов (полимеров, синтетического топлива, красителей и пр.); получение различных физиологически активных веществ для медицины, сельского хозяйства, пищевой промышленности, парфюмерии; подтверждение строения сложных природных соединений и получение молекул с «необычным» строением для проверки и совершенствования теории органической химии; расширение арсенала реакций и методов синтеза химического, включая использование катализаторов, высоких энергий, а также более широкое использование (в строго контролируемых условиях) микроорганизмов и очищенных ферментов. В 70-е гг. появились работы по применению ЭВМ для целей оптимизации многостадийного синтеза химического [3].
Разработка и совершенствование синтетических методов позволили получать многие важные химические продукты в промышленных масштабах. В неорганической химии — это синтезы азотной кислоты, аммиака, серной кислоты, соды, различных комплексных и других соединений. Налажено многотоннажное производство органических веществ, используемых в различных отраслях химической промышленности, а также продуктов тонкого органического синтеза (гормонов, витаминов).
Неорганический синтез – это процесс получения неорганических соединений. Как правило, он состоит из нескольких последовательных или параллельных процессов — механических, химических, физико-химических. В общем случае неорганический синтез включает смешение реагентов, активацию реакционной смеси и собственно химическую реакцию, выделение и очистку целевого продукта.
Выбор метода смешения определяется свойствами реагентов и продуктов и их агрегатным состоянием. Труднее всего получать однородные смеси сильно отличающихся по свойствам веществ, особенно находящихся в разных агрегатных состояниях или в виде порошков.
Наиболее распространены методы активации — повышение температуры и давления. При этом увеличивается скорость процессов, а также может быть достигнуто изменение выхода и фазового состояния продуктов. Повышение давления может также приводить к изменению направления химической реакции, понижению скорости химических реакций в случае твердых тел, расширению области гомогенности твердых фаз, стабилизации более плотных фаз (напр., алмаза). В спец. устройствах достигают давления порядка 108-109 Па. Для активации используют также катализаторы, электрический ток, интенсивное световое излучение ионизирующее и микроволновое излучение, магнитные поля, ультразвук, мощные пучки заряженных частиц и др. Твердые вещества активируют измельчением, истиранием, сочетанием высокого давления со сдвигом, а также специальными приемами [4].
Для синтеза неорганических соединений используют реакции — ОВР, комплексообразования, разложения и др., которые могут осуществляться в газовой, жидкой, твердой фазах или в гетерогенных системах. Многие синтезы проводят в водных и неводных растворах. При этом целевой компонент или примеси переводят в осадок (осаждение, кристаллизация, высаливание, вымораживание), газовую фазу (перегонка), несмешивающуюся с исходным раствором вторую жидкую фазу (жидкостная экстракция), пену (ионная флотация), на поверхность или в объем твердого сорбента (ионообменная сорбция). Вещества в микрограммовых количествах получают также соосаждением.
Газообразные вещества очищают путем селективной конденсации (или десублимации), селективного поглощения растворами, расплавами или гранулированными твердыми веществами, твердые вещества — перекристаллизацией (в частности, в гидротермальных условиях; зонной плавкой, с помощью химических транспортных реакций и др. Для очистки часто используют селективное окисление, восстановление или комплексообразование. Применяют также различные виды хроматографии, мембранные процессы разделения, дистилляцию, ректификацию.
Решение почти каждой новой технической проблемы требует изыскания материалов или хим. веществ, обладающих заданным набором свойств. Это одна из центральных задач химии, которая решается путем направленного синтеза соответствующих соединений. Трудность состоит в том, что связь между составом и структурой соединения и его физическими свойствами недостаточно предсказуема теоретически. Поэтому все основные задачи синтетической химии решаются эмпирическим (опытным) путем.
Какие из множества мыслимых структур, построенных из атомов, будут иметь достаточную кинетическую стабильность, чтобы устойчиво существовать в заданных условиях? Проблема существования относится скорее к области квантовой механики. Химикам –синтетикам приходится выбирать из множества структур более или менее близкие аналогии уже известных. Предсказать принципиально новые соединения невозможно, как невозможно изложить содержание еще не сделанного открытия. Но и метод аналогии часто дает ошибки.
Методы неорганического синтеза – это совокупность приемов, приводящих к созданию заданной структуры, заданного порядка расположения атомов в молекуле, заданного способа соединения готовых фрагментов в сложную молекулу или решетку. Трудность решения этой проблемы связана с тем, что способ синтеза, разработанный для одного конкретного объекта, часто непригоден для решения другой, внешне аналогичной задачи [5]. Для конструирования новой сложной молекулы надо изыскивать новые приемы.
Синтетические подходы в неорганической химии различны для двух областей – координационной химии и химии твердого тела. Так сложилась история развития неорганической химии, которая в начале XX века отделила координационную химию от химии элементов, а последнюю со временем превратила преимущественно в то, что мы сегодня называем химией твердого тела. Долгие годы химия твердого тела оперировала практически единственным методом синтеза, который в англоязычной литературе получил название «shake’n’bake», что удивительно точно отражает процедуру: совместное измельчение компонентов с последующим отжигом при повышенной температуре. С небольшими вариациями, включающими вакуумирование, использование инертной атмосферы или повышенного давления, этот метод главенствовал на протяжении без малого целого века. Параллельно ему в координационной химии безраздельно царил растворный метод, несмотря на то, что различные ответвления, такие, как синтез в инертной атмосфере и неполярном растворителе, делали его весьма продуктивным. Некоторое разнообразие в синтетические процедуры вносили методы выращивания кристаллов.
Новые направления, возникшие одно за другим в конце XX века, связаны с развитием методов, позволяющих синтезировать вещества специфических классов. К таковым относятся соединения с чрезвычайно высокой окислительной или восстановительной активностью и, в целом, имеющие по ряду причин очень низкую термическую и химическую стойкость. Кроме того, существуют соединения, синтез которых трудно осуществить, поскольку их точный состав невозможно заранее предсказать. Это обусловлено отсутствием разработанных путей определения взаимосвязи между составом и структурой, что, в свою очередь, происходит из-за неразвитости подходов к описанию химической связи в таких соединениях. К ним относятся многие интерметаллические соединения, пожалуй, за исключением тех, которые описываются в рамках модели Цинтля [6].
Рассмотрим некоторые перспективные методы синтеза, успешно применяемые в последние годы в неорганической химии.
1. Искровое плазменное спекание. В последние годы широкое применение находит новый синтетический метод – искровое плазменное спекание (ИПС, от английского термина spark plasma sintering – SPS). Он основан на одновременном приложении к реакционной смеси давления и импульсов постоянного электрического тока. При этом рабочая камера, как правило, заполнена инертным газом – аргоном или гелием, а диапазон допустимых значений температуры и давления определяется только совокупностью природы материала камеры и реагирующих веществ. Обычно графитовые пресс-формы используют, когда требуются высокие температуры, до 1300 К, тогда как карбид вольфрама или нержавеющая сталь при более низких температурах имеют преимущество, поскольку выдерживают очень высокие давления.
В основе метода ИПС лежит образование искровой плазмы между частицами при прохождении импульса тока высокой энергии, в результате чего возникает мгновенный локальный разогрев, приводящий к быстрому взаимодействию частиц в точках контакта с образованием перемычек между отдельными зернами. Метод позволяет проводить синтез соединений при значительно меньших температурах и за гораздо меньшее время по сравнению со стандартным твердотельным синтезом или синтезом при приложении давления [7]. Он позволяет также контролировать пористость веществ и получать компактные образцы соединений, обычное прессование которых практически неосуществимо. Наконец, с помощью этого метода возможно получение новых химических соединений, имеющих невысокую термическую устойчивость.
Механизм ИПС достоверно неизвестен. Существуют даже сомнения относительно возникновения мгновенной плазмы между частицами, в частности, в работах, проведенных группой Мукреджи [8], существование плазмы не наблюдалось ни атомной эмиссионной спектроскопией, ни в сверхбыстрых измерениях электрического напряжения. Тем не менее, метод ИПС успешно применяется не только для получения образцов, но и для исследования кинетики диффузии в твердых телах [7].
Метод ИПС часто используют для резкого уменьшения времени отжига, в частности, во избежание агломерации частиц. В литературе описаны примеры пятисоткратного сокращения времени синтеза в результате применения ИПС для получения материалов электрода для литийионных батарей [9]. Установлено, что в диапазоне температур 300 – 500 оС и давлений 6 – 30 МПа образование Li2CoPO4F происходит максимум за 9 мин, причем размер частиц не превышает 20 мкм, а электрохимические характеристики несколько превосходят достигаемые для керамических образцов, полученных стандартным твердотельным синтезом. Аналогично, химические и механические свойства MoSi2, полученного при 1300о С и 30 МПа в течение 10 мин, не отличаются от свойств образцов, приготовленных путем плавления (2030°С) и последующего длительного отжига в вакуумированных ампулах [10].
ИПС широко применяют при получении термоэлектрических материалов. Термоэлектрическая эффективность вещества прямо пропорциональна его электропроводности, которая в реальном материале зачастую уменьшается из-за сопротивления межзеренных границ. Метод ИПС позволяет получать компактные образцы термоэлектрических материалов, лишенные таких недостатков. Обычно этот метод используется при получении оксидных термоэлектрических материалов, среди которых наибольший интерес вызывают различные сложные оксиды кобальта со слоистой структурой.
2. Синтез в расплаве металла. В прежние времена расплавы металлов использовали только для выращивания кристаллов. Так называемый метод выращивания «из раствора в высокотемпературной жидкости», также известный как «из раствора в расплаве», широко применяли для многих полупроводниковых соединений еще в 60–70-е годы XX века [11]. В качестве реакционной среды служили расплавы Zn, Cd, Ga, In и Sn. Выбор металлов был обусловлен низкими температурами плавления и относительно невысокой реакционной способностью, что обеспечивало главное условие процесса – отсутствие взаимодействия с материалом контейнера и растворенным веществом. Метод выгодно отличался низкой температурой проведения процесса, следовательно, простотой аппаратурного оформления и возможностью контролировать его протекание с термодинамических позиций. Такие преимущества привели к развитию синтетических методов, основанных на расплавах металлов.
В литературе сформулированы базовые положения, которыми следует руководствоваться при выборе металла в качестве реакционной среды [2]: их четыре, и основное условие по-прежнему ограничивает этот выбор температурой плавления металла, которая должна быть достаточно низка, чтобы позволить применять обычную аппаратуру для проведения синтеза. Кроме того, важно, чтобы разница между температурами плавления и кипения была значительной, позволяющей работать с выбранным металлом в большом диапазоне температур. Другие положения касаются простоты отделения затвердевшего расплава от продуктов реакции и собственной низкой реакционной способности по отношению к компонентам реакционной смеси. Последнее условие зачастую умышленно отбрасывается, и в литературе стало складываться деление металлических расплавов на инертные и реакционные, причем один и тот же металл может проявлять обе функции в зависимости от условий [12]. Так, металлическое олово широко применяется для получения фосфидов и боридов переходных металлов, где оно не взаимодействует с компонентами реакционной смеси, являясь инертным растворителем [3]. В то же время олово проявляет себя реакционным расплавом в процессе получения интерметаллида Ba8Ga16Sn30. Для проведения такой реакции используется смесь бария, галлия и олова с содержанием последнего в 4 раза больше, требуемого стехиометрией продукта. По окончании реакции затвердевшее олово удаляется растворением в 12%-ном водном растворе HCl, поскольку продукт инертен по отношению к соляной кислоте [4].
Олово можно смело назвать самым популярным металлическим флюсом, находящим широкое применение в качестве и реакционного, и инертного расплава. Помимо синтеза упомянутых фосфидов, олово служит для получения разнообразных боридов и силицидов в тех случаях, когда снижение температуры синтеза является наиважнейшей технической задачей. Так получают силициды Mn5Si3 и V5Si3, температура плавления которых превышает 2000°С [13]. Несмотря на то, что реакция в металлических флюсах контролируется термодинамическими параметрами, в расплаве олова направленно получают термодинамически нестабильные фазы, существование которых определяется кинетическими факторами. Среди них, например, YbB25 – фаза, отсутствующая на бинарной диаграмме системы Y–B [6]. В последнее время появились сообщения об использовании расплава олова для синтеза сверхпроводников так называемого ферроарсенидного семейства. С использованием оловянного флюса синтезировали и выращивали крупные монокристаллы LiFeAs [2]. Многие богатые оловом станниды переходных металлов также получают в расплаве этого металла. Варьируя условия – температуру синтеза и соотношение компонентов в системе Ir–Sn, получали интерметаллиды Ir3Sn7 и IrSn4, причем выбор условий связан со знанием диаграммы состояния бинарной системы Ir–Sn [9].
3. Синтез неорганических соединений в ионных жидкостях. Среди растворителей выделяют особый класс, который называют ионными жидкостями (ИЖ). Ионные жидкости – это соединения жидкие при обычных условиях или плавящиеся при температуре до 100°С и имеющие пренебрежимо малое давление пара над жидкой фазой [8]. Во многих случаях они служат прекрасной альтернативой летучим органическим растворителям. Как правило, эти соединения термически и химически стабильны, не горючи и имеют высокую полярность. Наконец, ионные жидкости относят к соединениям, оказывающим минимальное воздействие на окружающую среду.
Несмотря на то, что нет строгого разграничения понятий «ионная жидкость» и «солевой расплав», к ионным жидкостям относят только те соединения, которые содержат в своем составе органическую компоненту. В самых известных и широко применяемых ионных жидкостях в качестве катиона выступают производные имидазолиния, а в качестве анионов служат многие неорганические производные, такие, как Cl- , Br-, PF6- , BF4- и CF3COO- [14]. Интересно отметить, что в качестве анионов могут также выступать производные d-металлов и лантанидов [15]. Природа ионной жидкости играет важную роль в определении типа взаимодействий, для которых та или иная жидкость может найти применение. Варьирование природы и катиона, и аниона ионной жидкости позволяет получать различные рутениевые комплексы, используемые в качестве красителей в солнечных элементах [15].
Основанные на катионах имидазолиния ионные жидкости используют как растворители, препятствующие нуклеации частиц синтезируемых материалов с целью формирования наноструктурированных продуктов. Использование [Bmim](BF4) в качестве растворителя позволило получать наночастицы NaYF4, допированного Yb3+, Er3+ или Tm3+. В данном процессе имидазолиниевый катион служит покрывающим агентом, анион служит источником фтора, выделяемого в результате протекания частичного гидролиза, следовательно, ионная жидкость служит одновременно темплатом, растворителем и реагентом. Важно отметить, что полученные таким способом наночастицы демонстрируют сильное люминесцентное преобразование [11].
4. Перспективные направления в неорганическом синтезе. Такие синтетические методы, как синтез под высоким давлением, дуговая плавка, индукционный нагрев и синтез в контролируемом парциальном давлении летучего компонента стали почти рутинными. И все же возникают неожиданные ответвления этих подходов, которые заслуживают упоминания.
Развитие экспериментальных методов, связанное с созданием новой аппаратуры, открыло новые возможности в таком направлении, как синтез под сверхвысоким давлением. Уже установлено, что при приложении давления в десятки ГПа многие химические элементы и простейшие бинарные соединения удивительным образом изменяют своё кристаллическое строение. При нагревании до 1500°С под давлением свыше 20 ГПа может быть получена модификация элементного бора, известная под названием –B28. Фаза остается стабильной до давления 89 ГПа и, что удивительно, может быть закалена с сохранением своей кристаллической структуры при комнатной температуре [9]. Необычное превращение под сверхвысоким давлением претерпевают щелочные металлы. Калий и рубидий при давлении соответственно 22 и 20 ГПа переходят в модификации, кристаллическое строение которых может быть описано на основе подхода «гость–хозяин». В кристаллической решетке 16 атомов щелочного металла образуют каркас, в пустотах которого располагаются изолированные атомы того же металла, что свидетельствует о частичной ионизации атомов щелочного металла в кристаллической структуре элемента [14]. Сверхвысокое давление приводит к увеличению координационного числа многих элементов в результате уплотнения структуры. В частности, при давлении 85 ГПа силикаты магния и железа общей формулы АSiO3 адаптируются к структурному типу перовскита с координационным числом 6 для кремния и 12 – для железа и магния [16]. Такие превращения могут соответствовать процессам, происходящим в глубинах земной коры. Координационное число 6 не предел для кремния, этот элемент легко увеличивает свое координационное окружение при приложении высокого давления, доводя число ближайших соседей до 7 – 10, демонстрируя зачастую различные координационные полиэдры в одном соединении [6].
Разумеется, приложение сверхвысокого давления способно драматически изменить свойства испытуемого соединения. Поэтому неудивительно, что объектом исследования становятся новые сверхпроводники так называемого ферроарсенидного семейства, в которых проявляются сложные структурные переходы, сопровождающиеся исчезновением или возникновением сверхпроводимости [7].
В последние годы наблюдается возрождение изопиестического метода, теперь применяемого в многокомпонентных системах для получения соединений, устойчивость которых ограничивается давлением пара или для синтеза фаз переменного состава. В качестве примера приведем синтез фосфида олова Sn3P4, имеющего необычайно сложную и разупорядоченную кристаллическую структуру [8]. Синтез этого соединения возможен только в случае контролируемого давления паров фосфора в системе. При давлении, меньше требуемого, образуется заметное количество побочного продукта – Sn4P3, тогда как превышение давления вызывает образование еще одного фосфида олова – SnP [17].
Иногда новые синтетические подходы возникают без применения сложного и дорогостоящего оборудования, но с привлечением новых идей. Разработанный оригинальный подход к получению неорганических нитратов требует использования всего лишь обычного эксикатора. Метод отличается простотой оформления. В реактор, которым служит обычный лабораторный вакуум-эксикатор, помещают исходные нитраты или их гидраты, растворенные в свежеприготовленной азотной кислоте, и добавляют оксид фосфора P2O5. Затем систему вакуумируют и выдерживают в течение длительного времени до полного удаления жидкой фазы. В зависимости от температуры процесса, природы и соотношения исходных нитратов и относительного содержания фосфорного ангидрида можно получать продукты разного химического состава и кристаллического строения. В их числе – безводные нитраты переходных металлов и их комплексные производные, синтез которых в других условиях крайне сложен, а иногда и вовсе невозможен.
В заключение отметим еще один метод синтеза, возможности которого пока нельзя точно оценить, поскольку известны лишь единичные примеры его успешного применения в неорганической практике. Речь идет о высокотемпературных окислительно-восстановительных реакциях. Одним из наиболее полно разработанных процессов такого типа является окисление силицидов щелочных и щелочноземельных металлов газообразным хлороводородом с образованием фаз клатратного строения.
Новые, ещё более могущественные возможности неорганического синтеза, скорее всего, будут сопряжены с двумя факторами. Во-первых, потребуется новая и более точная аппаратура для осуществления контроля над условиями синтеза, которые включают не только температуру и количество реагирующих компонентов, но также давление, уровень влаги и другие параметры, всю совокупность которых, пожалуй, не всегда можно предусмотреть. Во-вторых, развитие представлений о природе химической связи в сложных неорганических веществах, таких, как интерметаллиды, позволит разработать новые подходы направленного синтеза специальных классов неорганических соединений.