Метод ван Аркеля — де Бура

Ме́тод ван А́ркеля — де Бу́ра — метод отримання металів високої чистоти. Метод розроблений у 1925 році Антоном Едуардом ван Аркелем і Яном Гендріком де Буром^[1][2].

Метод ван-Аркеля-де-Бура

Апарат для очищення металів методом Ван-Аркеля-де-Бура 1: до вакуумної помпи, 2: 6 мм молібденовий електрод, 3: молібденова сітка, 4: Камера для сировини, 5: 0,06 мм вольфрамовий дріт

Метод ґрунтується на здатності металів утворювати леткі сполуки з йодом, розкладаючи які, вдається отримати вільний від домішок елемент (титан, цирконій, гафній, торій, хром, реній, а також неметали — бор, кремній).

Процес

Неочищені метали з добавкою деякої кількості йоду поміщають на дно герметичної камери. Зону камери, де знаходиться ця суміш, розігрівають до температури 400—800 °C (в залежності від очищуваного металу), при цій температурі утворюється йодиди металу і які при такій температурі знаходиться в газоподібному стані. Потім йодид металу потрапляє в зону камери, нагріту до температури його розкладання (1300—1700 °C). В ній відбувається розкладання йодиду з виділенням чистого металу на стінках камери. Йод, що залишився після розкладання потрапляє назад в зону низької температури, взаємодіє з новою порцією металу, і цикл повторюється, поки в зоні низької температури не залишаються домішки, які з йодом не взаємодіють.

${\displaystyle \mathrm {Ti+2I_{2}\rightleftharpoons TiI_{4}} }$ (Реакція утворення: 600 °C; розкладу: 1200 °C)

Висока температура, необхідна для розкладання йодида, може створюватися пропусканням електричного струму через закріплений в камері дріт. У такому випадку метал осідає не на стінках посудини, а на дроті, утворюючи своєрідні кристалічні «злитки».

Галогенова лампа

Такий самий процес використовує в роботі і галогенова лампа. При високій робочі температурі на скляних стінках лампи сублімуються атоми вольфраму з вольфрамової нитки розжарення лампи. У інертну (аргон) атмосферу лампи додані невеликі кількості хлору чи йоду. Ці домішки реагують з утворенням WCl₄ чи WI₄ та переносять вольфрам назад на нитку розжарення, оберігаючи таким чином її від «зношування», що дозволяє у свою чергу підвищити її потужність.

Продукти отримані з використанням методу

• 
  Кристалічний титан, 99,995%
• 
  Цирконій, 99,97%
• 
  Гафній, >99,9%
• 
  Ванадій

Промислове використання методу

У промислових масштабах йодидне рафінування гафнію почало здійснюватися з 1951 році, коли в США було отримано більше 227 кг йодидного гафнію ^[3]. У 1952 році фірма розпочала виробництво йодидного гафнію за замовленням Комісії з атомної енергії США.

Див. також

• Газотранспортні реакції

Примітки

1. van Arkel, A. E.; de Boer, J. H. (1925). Darstellung von reinem Titanium-, Zirkonium-, Hafnium- und Thoriummetall. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie (German) . 148 (1): 345—350. doi:10.1002/zaac.19251480133.
2. Метод виробництва металів високої чистоти отримав з часом декілька назв: «метод де Бура», «метод ван Аркеля», «метод гарячої нитки», але найчастіше його називають «йодидним методом»
3. Е.М. Шервуд, Кемпбелл. Е. Металургія гафнію. 1967