Текст книги "Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №1"

Автор книги: Журнал «Домашняя лаборатория»

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 39 страниц)

Глава 11. Синтез материалов и веществ.

Далеко не каждое вещество (часто в виде материала) можно получить в готовом виде. Тогда приходится готовить их самостоятельно, по мере необходимости. В этом случае, незаменимым пособием может служить шеститомник «Руководство по неорганическому синтезу» Брауэра, книги «Чистые химические вещества» и «Неорганический синтез» Н.Г.Ключникова.

В них есть методики синтеза не только химических веществ, но и, например, изготовления тиглей из окиси тория, получения чистых щёлочных и щёлочноземельных металлов. Есть в них и сведения по лабораторной технике.

Мы в этой главе приведём способы приготовления некоторых веществ, так как охватить все возможные случаи не представляется возможным.

Алюмогель

Это пористая окись алюминия, способная при нормальной влажности поглощать до 10 % воды от своего веса. Обезвоженный алюмогель снижает точку росы осушаемых газов до – 40 °. Большим его преимуществом перед силикагелем является возможность сушить алюмогель при температуре до шестисот градусов, против двухсот для силикагеля. Это позволяет вести сушку быстро и выжигать органику, очищая адсорбент полностью. При глубоком охлаждении алюмогель будет поглощать также и атмосферные газы, поэтому он пригоден для получения вакуума в сорбционных насосах вместо цеолита и в форвакуумных ловушках для поглощения паров масла.

Получить его можно так: в железную посуду наливаем десяти процентный раствор кальцинированной соды или поташа, нагреваем почти до кипения и бросаем туда чистый алюминий (проволоку, стружку, обрезки кастрюль, чайников и т. д. Алюминий разрушается в течении нескольких часов. При этом выделяется водород.

Осадок в виде кусочков и порошка отмываем от остатков соды вначале водой, затем слабым раствором азотной кислоты, прокаливаем при температуре начала свечения и рассеиваем на фракции. Самый мелкий порошок можно применять для очистки жидкостей. Перед применением алюмогель следует повторно прокалить. Наличие остатков воды в процессе прокаливания можно обнаружить, поднося к месту выхода паров кусок стекла или зеркало. Продукт содержит большое количество окиси щелочного металла.

Водород

Для наполнения воздушных шариков, получения гидрида титана, восстановления оксидов, защиты нагревателей печей, водородной гиперсенсибилизации фотоматериалов и т. д. нужно большое количество чистого водорода. Получать его можно электролизом, но этот способ не всегда выгоден. Описание электролизёра для получения чистых водорода и кислорода описан у Брауэра.

Классическая реакция «цинк – кислота» требует дорогих реактивов и создаёт много грязи и едких газов. Эти газы вызывают коррозию оборудования. Очистка от них водорода требует специальных поглотителей.

У нас применяется способ получения водорода в примитивном вытеснительном (для гиперсенсибилизации фотоматериалов) или баллонном генераторе (для других целей) из смеси одной части обычной алюминиевой стружки, двух частей гашеной извести – пушонки и примерно пяти процентов кальцинированной соды, которая играет роль катализатора и регулирует скорость реакции. Полотняный мешочек с такой смесью, завёрнутый в полиэтилен или закрытый в стеклянной банке может храниться месяцами. Для получения водорода его помещают в воду под колокол газогенератора, изготовленного из бутылки с отрезанным дном.

Водород начинает выделяться через несколько минут. Выделение водорода продолжается около часа, а затем – медленно – недели. При получении водорода под давлением мешочек помешают в баллон газогенератора, который должен быть проверен на соответствующее гидростатическое! давление (удвоенное рабочее). Воду в баллон добавляют в количестве двух – пяти объёмов навески.

Из баллона – генератора вакуумным насосом откачивается воздух до начала выделения водорода, в противном случае он будет загрязнён компонентами воздуха. Если чистота водорода не очень важна, то, после начала выделения водорода, часть его можно просто стравливать. В связи с тем, что выделение водорода продолжается длительное время, следует заранее подобрать навеску смеси и контролировать давление в генераторе. Неплохо также иметь предохранительный клапан.

Водород, если его применять для обычных целей (получение гидрида титана, восстановление окислов и т. д.). нуждается только в осушке силикагелем или алюмогелем.

Для заполнения воздушных шариков, в количестве, достаточном для снабжения детей, идущих на праздник Первого мая, нужно примерно полкилограмма смеси.

Кадмий

Металлический кадмий можно получить, нагревая его оксид или карбонат в смеси с древесным углём в стальном или кварцевом тигле до семисот градусов. Тигель следует применять достаточно длинный и прикрыть достаточно плотной крышкой. Восстановленный кадмий осаждается на холодных стенках и крышке. Полученный металл следует перегнать в откачиваемой вращательным насосом пирексовой ампуле. Пыль кадмия, его окиси и солей, а также образующийся при его сгорании дым очень вредны для здоровья. Их следует особенно остерегаться. Кадмий можно получить также, вытесняя цинком из хлорида. Хлорид можно приготовить из других соединений. Переплавлять кадмиевую губку следует в высоком тигле под слоем расплавленного едкого натрия. (Очки! Тяга!). На воздухе металлический кадмий устойчив.

Таллий

Металлический таллий из его галогенидов (кристаллы «КРС») можно восстановить в насыщенном растворе NaCl или KJ цинком в течении нескольких дней. Кусочки цинка должны касаться кусочков галогенидов таллия. Полученную таллиевую губку следует промыть водой, спиртом и затем переплавить под слоем вазелина. Таллий на воздухе постепенно окисляется. Хранить его надо под минеральным маслом, керосином или в вакуумированой ампуле.

Гидрид титана и титановый порошок

Гидрид титана (циркония) применяется для получения титанового (циркониевого) порошка. Гидрид измельчается в ступке и затем дегидрируется в высоком вакууме при температуре до 750 °C. Гидрирование и дегидрирование проводится в кварцевой ампуле возможно большего размера.

Титановая стружка спрессовывается при помощи молотка и стального стержня в стальной втулке, поставленной на наковальню, в таблетки. Степень измельчения титана в стружку роли почти не играет. Таблетки загружаем в разрезанную горячим способом кварцевую ампулу и вновь её запаиваем, стараясь не слишком перегревать титан.

Поглощая водород, титан несколько увеличивает свой объём и может разорвать ампулу. Поэтому, таблетки не следует вставлять в неё плотно. Нужно их делать меньше на два-три миллиметра.

Ампула помешается в печь и постепенно нагревается до пятисот-семисот градусов с откачкой. Достаточен одноступенчатый вращательный насос.

После прогрева при контроле давления в систему постепенно впускается водород из баллонного генератора через ампулу с силикагелем или алюмогелем. Постепенно давление водорода доводим до атмосферного и снижаем температуру до двухсот градусов. Водород поглощается с большой скоростью, если он чистый и титан был прогрет для растворения в металле поверхностной плёнки окислов. После охлаждения до двухсот градусов остаток водорода из ампулы следует откачать и нагреть гидрид до начала обратного выделения из него водорода. Затем система вновь заполняется водородом из баллона и титан охлаждается. Такой же цикл следует проделать и ещё раз. При термоциклировани происходит растрескивание гидрида и он лучше поглощает водород.

Готовый, охлаждённый гидрид выгружается. Тот титан, который не растирается в ступке, возвращается на повторное гидрирование с новой загрузкой.

Гидрид стоек на воздухе. Умеренно измельчённый, воспламеняется с трудом лишь при нагреве в пламени горелки. Кроме получения титанового порошка, он может восстанавливать при нагреве в вакууме барий и (наверное) стронций, радий и кальций из их хроматов. Для восстановления лития и других щёлочных металлов он тоже наверняка пригоден, но проводить восстановление металлов следует при медленном нагреве из-за опасности рассеивания термитной смеси выделяющимися водородом и парами воды.

Титановый порошок, при его получении из гидрида, не следует перегревать из-за опасности спекания. Правильно дегидрированный, он легко растирается в ступке. Его незначительное окисление не сказывается на способности восстанавливать щёлочные металлы (например, цезий).

Алюминиевая пудра

Алюминиевую пудру тоже можно применять для получения цезия из бихромата. При получении пудру пропитывают специальной смазкой, которая совершенно не нужна в вакуумной системе. Поэтому пудру следует промыть хорошим (но не хлорсодержащим!) растворителем, например, ацетоном, а затем перегнанным бензином или бензолом. Просушенную на воздухе пудру сушат в вакууме масляного насоса при постепенном повышении температуры до пятисот – шестисот градусов. Из за рыхлости и повышенного количества загрязнений она не столь удобный восстановитель, как титан. Может применяться для восстановления щелочноземельных металлов из их оксидов.

Бихроматы щёлочных металлов

Бихроматы цезия и рубидия можно получить обменной реакцией из их хлоридов и бихромата аммония. Этот способ описан в шеститомнике Брауэра. Труднорастворимый в холодной воде бихромат выпадает в осадок. Его следует перекристаллизовать из горячей воды, переплавить при температуре начала свечения в посуде из тугоплавкого стекла для разложения остатков бихромата аммония, отфильтровать выделившуюся окись хрома и вновь перекристаллизовать. Удаление остатков бихромата аммония необходимо потому, что при восстановлении в вакууме щёлочного металла этот бихромат разлагается с выделением большого количества газов.

Пользуясь хорошей растворимостью бихроматов тяжёлых щелочных металлов в горячей и плохой – в холодной воде, их можно выделить последовательными кристаллизациями из маточных растворов почти полностью.

Готовые щёлочные металлы крайне неудобно вводить в лампы и в фотоэлементы. Их можно и следует вначале превратить в бихромат следующим способом. Ампулу со щёлочным металлом осторожно надрезают хорошо заточенным ножом и горячей стеклянной палочкой проводят по ней трещину по всему сечению.

В нержавеющую кастрюльку наливают гексан или другой летучий (не хлорированный!) растворитель, в количестве, покрывающим ампулу, погружают её на дно и отбивают отрезанную часть.

Приливая спирт до начала реакции, разлагают весь металл и полученный алкоголят разрушают очень осторожным добавлением воды. Остатки ампулы следует взвесить и определить по разности веса пустой и полной ампулы вес металла, введённого в реакцию

После испарения органического растворителя, остатков спирта и воды осадок слабо прокаливают для удаления следов органики и добавкой небольшого избытка бихромата аммония превращают его в бихромат рубидия (цезия). Бихромат затем очищают перекристаллизацией. Работу следует выполнять во дворе и обязательно в очках. Если растворитель воспламенится, кастрюлю следует аккуратно накрыть крышкой.

Синтез драгоценных камней

Синтез рубинов и сапфиров описан в главе «оборудование». Методику синтеза искусственных алмазов следует смотреть в оригинальной литературе.

Полирующие порошки

Окись церия, пригодную для полировки стекла из порошка «Полирит» можно получить следующим способом: полирит слегка увлажняется водой в термостойкой стеклянной посуде. К нему при помешивании добавляется концентрированная серная кислота до прекращения разогрева и почти полного исчезновения коричневой окраски полирита.

Полученная смесь солей растворяется в воде и отстаивается от твёрдых примесей. Разделение сульфата четырёхвалентного церия и трёхвалентных лантанидов основано вот на каких их свойствах: В полирите церий находится в виде двуокиси, и его четырёхвалентное состояние сохраняется в полученном сульфате. Другие лантаниды, кроме празеодима и тербия, четырёхвалентных ионов не образуют.

Если к нашему раствору добавить в избытке раствор сульфата натрия, то он образует с сульфатами трёхвалентных лантанидов очень плохо растворимый двойной сульфат, который постепенно выпадает в осадок, а четырёхвалентный сульфат церия останется в растворе.

Осадить из него двуокись церия можно, добавляя в раствор очищенного сульфата четырёхвалентного церия раствор соды. Осадок следует тщательно промыть и прокалить в течении часа при температуре 1100°-1200°. По литературным данным, следы хлоридов в полирите сильно ухудшает его работоспособность. Из оставшегося раствора можно выделить сульфат натрия для последующей работы. А из осадка двойных солей действием едкого натра можно выделить их гидроксиды.

Полученная двуокись церия прекрасно полирует стекло и алюминий. При полировке алюминия вместо воды порошок разводят на спирте или других органических растворителях.

Порошок «Полирит» можно разложить спеканием при нагреве до 700°-800°с рассчитанным количеством борной кислоты. Трёхвалентные РЗМ образуют с ней бораты, которые можно растворить в разбавленной десятипроцентной азотной кислоте при нагреве. Окись церия следует затем отмыть и прокалить при высокой температуре. Полноту разделения следует контролировать взвешиванием оставшейся после растворения боратов окиси церия. Хорошая работоспособность порошка обеспечивается наличием в его составе СеО₂ свыше семидесяти процентов.

Полирующий порошок для стекла – «Крокус» может быть получен прокаливанием при температуре 750°градусов карбоната, сульфата, оксалата или других солей железа, способных разлагаться при высоких температурах. Раньше, когда этот порошок в больших количествах применяли в промышленности для полировки листового стекла, – из чего его только не делали!

Оксалат железа дорог, при прокаливании соединений, содержащих серу, выделяются её оксиды и поэтому лучше всего применять дешёвый карбонат, осаждённый бикарбонатом натрия из раствора железного купороса. Осадок следует промыть и добавить перед прокаливанием минерализатор – 1 % поваренной соли.

После часового нагрева кристаллики крокуса приобретают размеры, близкие к оптимальным (около одного микрона). При пониженной температуре получается более медленно работающий порошок, его лучше применять для доводки точных оптических поверхностей. Небольшие примеси в исходном сырье никеля или хрома не мешают получить порошок хорошего качества.

Прокалённый порошок следует промыть дистиллированной водой и профильтровать через сито из нержавеющей или латунной сетки с ячейками 40 микрон (из топливных фильтров). Так же следует очистить и окись церия.

Окись хрома может быть получена прокаливанием бихромата калия с серой.

Эту смесь следует поджигать в большом тигле или лотке малыми порциями во дворе. Остаток прокалить при температуре около семисот градусов и промыть водой.

Прокаливанием бихромата аммония можно получить более мелкозернистую окись хрома, пригодную для чистовой полировки оптических кристаллов.

Поскольку при разложении этой соли все царапающие примеси перейдут в полученный порошок, то её следует перекристаллизовать из горячей воды, профильтровав раствор сквозь чистую вату и дополнительно отстоять мусор, могущий попасть из ваты. Разложение следует вести в раскалённом кварцевом стакане с оплавленными краями, постепенно подсыпая в неё соль.

Газообразные продукты разложения бихромата аммония относительно безвредны. Полученный продукт следует прокалить при температуре слабо-красного каления и промыть методом декантации чистой дистиллированной водой. На всех этапах синтеза следует избегать загрязнения порошка царапающими примесями.

Приготовление эпоксидного лака

Смешав эпоксидную смолу с обычным количеством отвердителя полученную смесь следует тут же смешать с примерно двукратным количеством ацетона. Ацетон должен быть чистым и не содержать большого количества воды. Применять растворители типа этилацетата нельзя, т. к. они реагируют с отвердителем – полиэтилен-полиамином и отверждения смолы не происходит.

Лак твердеет не столь быстро, как смола с отвердителем, но длительное хранение приводит его в негодность. Он пригоден для покрытия дерева и протравленного щёлочью или оксидированного алюминия. После нанесения лак сушат и отверждают при температуре 100°(дерево) или 160°(алюминий) градусов. Лаковая плёнка очень твёрдая и красивая.

Синтез алюмокалиевых или аммониевых квасцов

Алюминиевую стружку растворяют в подогретой серной кислоте. При растворении сплавов, содержащих кремний (силумин) выделяется силан. Он самовоспламеняется на воздухе и может поджечь выделяющийся водород. Это приводит к весьма неприятным взрывам, поэтому реакцию следует проводить во дворе, одев очки. Не следует накрывать чем-либо реакционный сосуд. Полученный сульфат алюминия следует тщательно отфильтровать от нерастворимых примесей и по каплям вливать в концентрированный раствор сульфата калия или аммония, взятый в некотором избытке. Растворы должны быть холодными и иметь небольшой избыток кислоты.

Кристаллизующиеся квасцы могут захватывать из раствора трёхвалентное железо. Для его восстановления до двухвалентного состояния в раствор следует добавить чистый и свежий бисульфит натрия, который квасцов не образует или (лучше) пропускать в раствор медленный ток двуокиси серы.

Окись алюминия, полученную из алюмоаммониевых квасцов, применяют для синтеза оптического рубина для лазеров. Кристаллы квасцов имеют красивую форму и могут служить сувенирами.

Синтез сплавов металлов, воспламеняющихся на воздухе при нагревании

Синтез сплавов щёлочноземельных металлов, лития и магния удобно проводить в открытом железном тигле, помещённом в вертикальную печь. Высоту тигля следует делать около пяти диаметров.

Защиту сплава от воздуха можно осуществить, пропуская в него аргон через плотно вставленную в стенку тигля толстую иглу от шприца. Тигель следует прикрыть крышкой с отверстием для наблюдения. Дополнительную Защиту сплава можно осуществить подходящим флюсом из хлоридов калия и лития, но обычно этого не требуется. Плавку следует вести быстро.

В нагретый и продутый аргоном тигель по кусочкам добавляем промытый от масла чистым бензином и высушенный металл.

Повысив температуру, проводим плавление металлов. Сплав следует перемешать железной проволокой и либо разлить в вакуумируемый кокиль, либо, вынув тигель из печи, поставить на металлическую подставку для быстрого охлаждения.

Эти сплавы обычно крайне хрупки и могут быть выбиты из тигля при его деформации. Сплавы литий-магний и литий-кальций-магний – пластичны. Вопрос о их устойчивости на воздухе проверяется опытным путём. Порошок сплавов может быть пирофорным. Все работы следует производить в очках и вдали от горючих вещей. Заглядывать в тигель с расплавленным металлом лучше всего с помощью небольшого зеркальца.

Глава 12. Получение щёлочных и щёлочноземельных металлов.

Эта проблема может возникнуть в случае невозможности достать их в готовом виде, либо для введения их в объём лампы, что тяжело осуществить для таких активных металлов, как цезий и калий.

Наиболее простым способом их получения является восстановление оксидов с помощью титана или алюминия. (Восстановление алюминием – промышленный способ). Однако, этот способ требует предварительного получения оксидов металлов, что само по себе является достаточно сложной задачей. Работать с крайне гигроскопичными оксидами необходимо в боксе с абсолютно сухим воздухом, что тоже не всегда удобно.

Лучше исходить из бихроматов для калия, рубидия и цезия и хроматов для щёлочноземельных металлов. Они не гигроскопичны, однако содержат балластное вещество – шестивалентную окись хрома, а в ней – избыточный кислород, который, во первых, требует избытка восстановителя, а во вторых, делает реакцию восстановления сильно экзотермической, особенно для щёлочных бихроматов.

Обе проблемы решаются применением в качестве восстановителя избытка гидрида титана (циркония). Гидрид можно получить из отходов (стружки) и достаточно просто (см. синтез гидрида титана). Как восстановитель, этот гидрид выгоден и тем, что титан не образует с щёлочными и щёлочноземельными металлами сплавов. Это позволяет отгонять их (и, соответственно, работать) при более низких температурах. Более выгодными в качестве исходного вещества были бы хроматы Щ.З.М. типа Ва₃(СгО₄)₂, синтез которых описан у Брауэра, но опять же, лишняя стадия синтеза при работе с малыми количествами вещества нежелательна.

Мы опишем получение металлического стронция из его карбоната.

Металлический стронций тяжелее найти, чем барий и, тем более, кальций. В то же время он может понадобится в лабораторной практике. Стронций в виде сплава с 75 % (вес.) магния образует хрупкий, но устойчивый на воздухе сплав, пригодный в качестве геттера (сплавы с большим содержанием стронция на воздухе рассыпаются в пыль). Сплав с 50 % алюминия (проценты везде весовые) в оболочке из титана тоже пригоден как испаряемый геттер и для зарядки катодов ЛПК.

Для определённого контингента лиц мы объясняем, что природный стронций не радиоактивен. Это серебристо-белый металл, который на воздухе быстро корродирует. Твёрдость его немного больше чем у свинца.

Для его получения следует вначале приготовить хромат. Растворив карбонат в азотной кислоте, получим нитрат, из которого добавкой небольшого избытка бихромата аммония можно осадить хромат стронция. Осадок следует прокипятить, промыть дистиллятом и просушить при температуре красного каления. На воздухе он стоек. На его основе делают жёлтую антикоррозионную краску.

Осадок следует смешать с тройным количеством гидрида титана и, вместо таблетирования, набить в гильзы из плотной нержавеющей сетки. Сами же гильзы возможно более плотно уложить в длинный тигель из железа (например, диаметром 15 и длинной 150 мм). Загрузка должна занимать около половины длинны тигля. Нагревая тигель в вакууме до 1100–1200 градусов, мы будем отгонять металл из термитной смеси. Восстановление идёт в две стадии: вначале выделяющийся водород соединяется с частью кислорода, образует воду и уносит её, а затем титан восстанавливает стронций. Встанет вопрос: где его конденсировать? Проще всего сделать тигель достаточно длинным, чтобы стронций собирался в холодной зоне. Более культурно поместить в двух-чётырёх диаметрах тигля от термита пальчиковый водоохлаждаемый холодильник.

Учитывая, что горячий стронций прочно пристаёт к железу, второй способ предпочтительнее. Пригодна описанная у Брауэра аппаратура для перегонки в вакууме щёлочноземельных металлов. Если же пойти по первому пути, то следует в тигель вставить легко вынимаемую железную втулку на всю длину от загрузки до конца тигля. Она должна легко выниматься (слегка коническая), но плотно прилегать в горячей зоне к стенкам, чтобы металл не конденсировался между ней и стенкой тигля. Стенки втулки не следует делать толстыми, так как для отделения металла её придётся разрезать вдоль ножницами.

Вакуум для работы можно обеспечить способом, описанным у Брауэра для восстановления цезия кальцием из хлорида. Тигель вставляется в длинную пробирку из пирекса с зазором около одного миллиметра. Через 3–4 диаметра пробирки выше тигля следует припаять два баллончика из пирекса диаметром 30–40 мм с распыляемыми титановыми электродами для поглощения газов, штенгель для откачки и толстостенную трубку типа штенгеля, но запаянную и имеющую плавное сужение к концу. На эту трубку нанесён надрез и одета хлорвиниловая трубка с таким расчётом, чтобы обломав трубку по надрезу, в систему можно было впустить аргон без разгерметизации на атмосферу.

Вся сборка помещается в трубчатую печь с водородной атмосферой и откачивается роторным насосом. Давление следует контролировать ртутным манометром и по виду разряда в баллончиках. Последний способ позволяет судить и о составе остаточных газов в системе. Перед нагревом следует проверить искровым течеискателем герметичность системы. При наличии течей эксперимент можно прервать на этой стадии и починить систему.

Затем можно постепенно начинать разогрев. При медленном нагреве до температуры 300–600 градусов происходит интенсивное выделение водорода и паров воды, поэтому на насосе следует включить газобалласт. Далее вакуум начинает улучшаться, газобалласт становится излишним и вредным (повышает давление в системе) и его следует отключить. При этой температуре пирексовая пробирка плотно облегает тигель и старается приклеить его расплавленным стеклом к трубе печи. Чтобы печь не повредить, следует обернуть пробирку железной (никелевой) жестью или иначе изолировать её от стенок печи. Для защиты этой жести от быстрого и полного сгорания и следует применять водородную печь.

После нагрева тигля до ярко-красного каления газоотделение прекращается и штенгель вакуумного насоса можно отпаять. При этом следует контролировать давление по разряду и, в случае его повышения, выжигать газ титаном, пока разряд не погаснет. После того, как на стенках начнёт конденсироваться стронций, он поглощает газы самостоятельно и поддерживает хороший вакуум. Пары стронция в разряде дают интенсивное синее свечение и его появление служит указанием на начало реакции. Печь следует разогреть до температуры 1100°-1200°и вести реакцию несколько часов. Торец трубки напротив отверстия тигля следует сделать прозрачным (при работе без водяного холодильника), тогда можно будет наблюдать конденсацию восстановленного металла на стенках тигля. Когда она закончится, печь следует охладить до температуры около семисот градусов и вынуть из неё всю сборку. При охлаждении прилипшего к железному тиглю стекла оно неминуемо треснет. Поэтому в сборку до извлечения из печи, следует напустить аргон и продолжать его слабый ток до полного охлаждения.

Делается это следующим образом: Одетую на дополнительный штенгель хлорвиниловую трубку следует с помощью тройника соединить с волейбольной камерой или подходящим воздушным шариком, вакуумным насосом и с аргоновым баллоном. Баллон подсоединяется через длинный медный капилляр. После вакуумирования этой системы она промывается небольшой порцией аргона и повторно откачивается. Подавая в неё аргон через капилляр, можно регулировать его поток в штенгель. Давление в этой системе можно менять, уложив на резиновую камеру подходящую книгу. Чистота аргона вполне достаточна для защиты металла при его охлаждении и последующей плавки (для получения сплавов). На весь опыт требуется несколько литров аргона.

Пирексовая трубка трескается обычно по месту прилипания к тиглю. Ударив по трещине, её следует расширить и вынув остывший тигель, наполнить его подходящей защитной жидкостью – керосином или гексаном. После этого следует извлечь трубку с конденсированным металлом и поместить её в заранее приготовленную пробирку, залив её там этой же жидкостью.

Смоченный керосином, вакуумным маслом или погружённый в гексан стронций следует возможно более быстро отделить от железа, разрезав трубку ножницами, и поместить в пробирку с керосином или вакуумным маслом для хранения. Широких сосудов следует избегать, т. к. кислород в них легче диффундирует к поверхности металла.

Для получения сплавов можно применить несложное устройство, состоящее из кварцевой пробирки диаметром 10–20 мм, длиной 70-150 мм, которую соединяют встык с помощью резинового шланга со стеклянной трубкой, имеющей сбоку сужение для хлорвиниловой трубки и закрываемое пробочкой, и отверстие по оси для железной проволоки, которой перемешивают сплав. Трубка подсоединяется к резиновой камере, вакуумному насосу и баллону с аргоном (см. выше). В кварцевую пробирку вставляется железный тигель с зазором около миллиметра, чтобы он не разорвал пробирку при нагреве.

Металл для приготовления сплавов следует очистить механически от загрязнений и промыть чистым растворителем (не хлорированным!) типа гексана, взвесить под растворителем и уложить в тигель. После откачки, промывки системы аргоном и заполнения аргоном резиновой камеры открываем отверстие для проволоки и нагреваем тигель снаружи сквозь кварц пламенем гремучего газа. (Нагрев газо-воздушным пламенем может оказаться недостаточным). Можно греть пробирку и печью. Аргон медленно выходит сквозь отверстие (его ток следует заранее отрегулировать) и защищает металл от возгорания. Расплавляем металл и проволокой с колечком на конце перемешиваем его. Из-за наличия растворённых газов металл может выскочить из тигля, особенно при малом диаметре последнего. Для уменьшения этой опасности тигель следует вначале нагревать в вакууме и не повышать температуру сверх необходимой. Попадающая в сплав примесь железа для большинства наших применений не существенна.

После охлаждения в токе аргона тигель извлекается на воздух. Сплав можно выбить, слегка обстучав тигель на наковальне молотком. Следует проверить его на хрупкость (растерев пробу в ступке), на устойчивость на воздухе и в воде. Достаточно провести опыт с несколькими крупинками сплава. Результаты опытов позволят планировать способ работы с ним.

Хранить такие сплавы следует расфасованными в стеклянные вакуумированные ампулы.

Для наплавления сплава SrAl₄ на внутреннюю поверхность полого катода стальную заготовку катода следует на треть заполнить крупинками сплава и нагреть до его расплавления в вышеописанном приборе для получения сплавов. Так как сплав имеет работу выхода электронов меньше чем у железа, то наплавлять его на всю длину катода нет необходимости. При горении разряда в лампе он самопроизвольно распространится по всему катоду. Получение других металлов ведётся аналогично. Литий ведёт себя подобно щёлочноземельным металлам (исключая низкую температуру плавления). Тяжёлые щёлочные металлы можно легко перегонять в вакууме.

На стекло они действуют слабо.

Получение металлического натрия и его сплавов

В отличие от тяжёлых щёлочных металлов, натрий ощутимо реагирует со стеклом. Вместе с тем, температура начала перегонки у него выше, чем у калия и тем более выше, чем у цезия. Поэтому его получение связано с определёнными трудностями. Хромат и бихромат натрия гигроскопичны, поэтому работать с ними сложно.

Для получения натрия можно восстановить титановым порошком его карбонат. Для этого карбонат нужно нагреть до температуры около двухсот градусов или выше для разложения бикарбоната и удаления воды. Безводный карбонат следует смешать с пятнадцатикратным весовым количеством титанового порошка. Дело в том, что титан реагирует с углеродом, образуя карбид.

Это приводит к дополнительному разогреву термита и неконтролируемому выделению металла.

Приготовленную смесь следует, как обычно, набить в гильзу из тонкого металла и далее поступать, как и при получении других щёлочных металлов.