Введение. 4.1. Классификация особо чистых веществ

4.1. Классификация особо чистых веществ. Природа и поведение примесей. Химические и физические примеси. Нормирование микропримесей..Анализ высокочистых веществ. Пути снижения содержания примесей. Классификация и сравнение методов рафинирования. Показатели эффективности очистки.

4.2. Методы получения веществ особой чистоты.

4.2.1. Кристаллизация и осаждение из растворов.

Краткая характеристика процессов кристаллизации и осаждения из растворов. Основные показатели фракционирования в процессах кристаллизации из раствора. Определение степени кристаллизации из раствора. Определение степени величины кристаллизации из раствора. Определение идеального коэффициента очистки кристаллов. Общая формула фракционирования в процессах кристаллизации. Коэффициенты фракционирования в процессах кристаллизации с кон центрированием примеси в твердой фазе. Методы определения величин коэффициентов сокристаллизации примеси. Роль явлений изоморфизма в процессах фракционирования микропримесей. Основные закономерности фракционирования солевых компонентов в процессах кристаллизации из растворов. Влияние методов и гидродинамических условий проведения кристаллизации на фракционирование примесей. Практическое значение применения процессов кристаллизации для получения особо чистых веществ. Характеристика и классификация процессов осаждения и соосаждения. Очистка растворов от микропримесей путем их осаждения без выделения в твердую фазу основного вещества. Очистка растворов от примесей путем их соосаждения с неорганическими или органическими коллекторами.

4.2.2. Способы адсорбционной очистки веществ. Основные закономерности и особенности адсорбции микропримесей из газов, паров и растворов. Наиболее распространенные типы сорбентов. Практическое применение адсорбционных методов для глубокой очистки веществ. Хроматографический метод получения особо чистых неорганических веществ.

4.2.3. Ионообменный и экстракционный методы получения особо чистых веществ.

Теоретические основы получения особо чистых веществ с использованием методов экстракции и сорбции. Примеры использования экстракции и сорбции в технологии получения особо чистых веществ. Диализ.

4.2.4. Рафинирование веществ путем испарения и конденсации. Испарение и конденсация, физико-химические основы процессов. Упругость пара. Скрытая теплота испарения. Температурная зависимость упругости пара. Скорость испарения. Реиспарение. Влияние различных факторов (температура испарения, мощность нагрева, состояние поверхности, геометрии аппарата, остаточного давления газов и т.д.) на скорость дистилляции. Физико-химические основы процесса разделения элементов испарением и конденсацией. Понятие активности, методы определения. Отклонения газовых систем от идеальности. Степень разделения элементов. Азеотропные смеси. Условия разделения веществ. Кинетика процессов дистилляции. Проведение процессов при пониженном давлении. Конструкционные особенности аппаратов. Требования к конструкционным материалам. Применение метода для рафинирования редких металлов (показатели).

4.2.5. Ректификационные методы глубокой очистки веществ. Теоретические основы ректификационного процесса глубокой очистки веществ. Принципы расчета ректификационных процессов. Применение сублимационного метода. Особенности аппаратурного оформления процесса. Организация системы контроля и регулирования процесса. Примеры использования метода ректификации для получения вещества особой чистоты.

4.2.6. Получение чистых металлов и соединений химическим осаждением из газовой фазы. Основные способы осаждения из газовой фазы. Транспортные реакции, физико-химические основы метода. Типы транспортных реакций. Кинетика процессов переноса вещества. Способы перемещения газовой фазы. Коэффициенты очистки. Конструкционные особенности аппаратов. Требования к конструкционным материалам. Применение метода для рафинирования редких металлов (показатели).

4.2.7. Электрохимические методы рафинирования. Характеристика примесей, пути внесения, способы снижения концентрации примесей в конечном продукте. Термодинамические основы электрохимического рафинирования. Коэффициенты разделения. Теоретическая оценка эффективности разделения. Влияние плотности тока на коэффициенты разделения. Коэффициенты очистки. Связь между коэффициентами разделения и очистки. Анодное рафинирование, особенности процессов на твердых электродах. Анодное рафинирование, особенности процессов на жидких электродах. Катодное рафинирование. Зависимость концентрации примесей в конечном продукте от плотности тока электролиза. Анодно-катодное рафинирование, особенности. Оптимизация процессов электрохимического рафинирования. Конструктивные особенности аппаратов для электрохимического рафинирования. Применение метода для рафинирования редких металлов (показатели).

4.2.8. Рафинировочный переплав металлов и соединений. Физико-химические основы очистки веществ перекристаллизацией. Рафинирование при “нормальной” кристаллизации. Распределение примесей в образце в зависимости от скорости кристаллизации. Условия, обеспечивающие максимальные коэффициенты очистки.

Теория зонной очистки. Распределение примесей по длине слитка в зависимости от числа проходов. Перенос массы в процессе зонной плавки. Технические средства и методы организации процесса зонной очистки.

4.2.9. Оптимизация методов рафинирования. Соотношение показателей «интенсивность – селективность – выход конечного продукта».