Реакции твердое - жидкость в системе соединения висмута - салициловая кислота, страница 2

Распространенным методом получения висмутсодержащих медицинских препаратов является метод осаждения из кислых висмутсодержащих растворов, при добавлении соответствующих растворов органических соединений при определенном значении рН и температуры, требующим дополнительный расход щелочного реагента для нейтрализации кислоты, выделяющейся при гидролизе висмута. Также используют гетерогенные химические реакции обмена с участием твердых основного нитрата или карбоната висмута и соответствующих органических соединений.

Целью данной дипломной работы было изучение и выбор оптимальных условий синтеза основного салицилата висмута в гетерогенных реакциях твердое - жидкость в следующих системах: оксогидроксонитрат, оксокарбонат , оксид , оксогидроксоперхлорат висмута - раствор салициловой кислоты, а также исследование возможности осаждения основного салицилата висмута из нитратных и хлорнокислых растворов.

I. Анализ литературных данных

В процессе синтеза основного салицилата висмута возникает необходимость рассмотрения устойчивости растворимых комплексов висмута, присутствующих в растворе, и реакционной способности осаждаемых из растворов соединений, а химических свойств органического лиганда - салицилата.

1.Висмут

1.1.Общая характеристика металла

Расположение висмута в периодической таблице элементов Д. И. Менделеева - пятая группа, главная подгруппа, порядковый номер - 83, атомный вес - 208.98. Природный висмут представляет собой стабильный изотоп с атомным весом 209. Известны искусственные изотопы с атомными весами 199 и 215 с периодами полураспада от 2.15 минут до 3 миллионов лет. Чистый висмут - серебристо-белый, блестящий, устойчивый на воздухе металл с температурой плавления 271.3^оС, температурой кипения - 1560^оС, удельным весом - 9.79 г/см³. Висмут обладает наиболее выраженными диамагнитными свойствами среди металлов.  Электронная структура атома висмута - 1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d¹⁰4S²4P⁶4d¹⁰4f¹⁴5S²5P⁶5d¹⁰6S²6P³. В соответствии со строением внешней электронной оболочки, висмут может проявлять валентность (-3), (+3), (+5), однако основная степень окисления 3+. Несмотря на то, что висмут является непереходным элементом, наличие свободных 5f и 6d-орбиталей позволяет ему образовывать различные комплексные соединения с кислород-, азот-, серу- и галогенсодержащими лигандами.

В природе висмут находится в виде Bi₂O₃ и Bi₂S₃ обычно совместно с сульфидами меди, свинца и серебра [3].

1.2. Состояние ионов Bi (III) в водных растворах

В данной главе рассмотрено получение висмутсодержащих растворов, комплексообразование висмута (III) с гидроксил-ионами , так и с некоторыми лигандами неорганических кислот.

1.2.1.Получение растворов висмута (III)

Процесс производства любых висмутсодержащих соединений включает в себя стадию обработки висмутсодержащих промпродуктов растворами минеральных кислот, поскольку растворимость висмута в щелочных реагентах невелика и составляет, например, в случае оксида для концентраций едкого натра 1, 2 и 8 моль/л соответственно 0.013, 1.026 и 0.049г/л [4].

Одним из лучших растворителей висмутовых промпродуктов является азотная кислота. Полученные растворы висмута в минеральных кислотах характеризуются зависимостью концентрации висмута в растворе от исходной концентрации кислоты. Из рисунка 1.1 видно, что при растворении оксида

Рис.1.1. Зависимость концентрации висмута в растворе от исходной концентрации кислоты при растворении Bi₂O₃: 1,2 - HClO₄,  3, 4 - HNO₃.[5].

наибольшая концентрация висмута имеет место в случае хлорной кислоты: так 1 моль кислоты растворяет » 1 моль оксида. Последнее обусловлено образованием в хлорнокислых растворах полиядерного комплекса [Bi₆O₄(OH)₄]⁶⁺ [6]. Концентрация висмута в растворе снижается в ряду HClO₄ > HNO₃. В случае хлорной кислоты повышение температуры не увеличивает концентрацию висмута в растворе.

Для азотной кислоты кривая растворимости проходит через максимум, и нисходящий участок данной зависимости (равновесная концентрация свободной кислоты > 1.2 моль/л) соответствует области кристаллизации кристаллогидрата нитрата висмута состава Bi(NO₃)₃·5H₂O. Повышение температуры процесса снижает растворимость Bi₂O₃, так как комплексообразование висмута с нитрат-ионами протекает в основном по экзотермическим реакциям [7].