Получение и исследование свойств фторида натрия

Состоит из литературного обзора и экспериментальной части.
Защищена в г.Новомосковске Тульской области в июне 2014 г. на отлично, написана полностью самостоятельно. по данным анти плагиата оригинальность более 80% ...

Лит обзор включает в себя: 1.1 Нахождение в природе фторида натрия, его физико-химические свойства
1.2 Строение и химическая связь
1.3 Аналитические реакции обнаружения и количественного определения
ионов Na+
1.4 Аналитические реакции обнаружения и количественного определения
ионов F-
1.5 Методы получения
1.6 Применение
Экспериментальная:
2.1 Выбор метода получения
2.2 Определение термодинамической возможности протекания реакции
2.3 Получение фторида натрия
2.4 Расчет необходимого количества реагентов и практического выхода
продукта
2.5 Изучение гидролиза фторида натрия
2.6 Проведение качественного анализа ионов Na+
2.7 Проведение качественного анализа ионов F

Фторид натрия – неорганическое бинарное соединение, белые мелкие кристаллы, растворимые в воде. Цель настоящей работы заключалась в синтезе, расчете термодинамической воз-можности протекания процесса и практического выхода продукта, исследовании физиче-ских и химических свойств полученного соединения, а также проведении других исследований, согласно заданию

Реакцию следует проводить в строго нейтральной среде при pH=7. В сильнощелочной среде осадок не образуется. В кислой среде из раствора реактива выпадает белый аморфный осадок сурьмяной кислоты, который ошибочно может быть принят за осадок антимоната натрия.K[Sb(OH)6] + H+K+ + H[Sb(OH)6]H[Sb(OH)6] ↔ HSbO3 + 3H2O2.Осаждение Na[Sb(OH)6] лучше идет на холоду, потому что растворимость осадка при нагревании сильно возрастает.3.Осаждение следует вести из концентрированных растворов, так как из разбавленных растворов осадок выпадает медленно или совсем не образуется.4.Раствор Na[Sb(OH)6] склонен к пересыщению, поэтому образование осадка можно ускорить трением стеклянной палочки о стенки пробирки. Если осадок все же не образуется, то прежде чем сделать вывод об отсутствии Na+, следует оставить смесь анализируемого раствора и реактива на сутки, так как реакция мало чувствительна. [6]Реакция окрашивания пламениПодлинность устанавливают, обнаруживая катионы натрия по желтой окраске бесцветного пламени горелки [2,6].Аналитические реакции обнаружения и количественного определенияионов F-Наличие фторид-иона устанавливают по образованию плавиковой кислоты после добавления в свинцовый (платиновый) тигель 0,1 г натрия фторида и 1 мл концентрированной серной кислоты. Тигель покрывают прозрачным полированным стеклом и нагревают на водяной бане 15 мин. Поверхность стекла после промывания должна быть протравлена [2] .Фторид-ион можно открыть реакцией осаждения по выделению из раствора натрия фторида белого осадка фторида кальция [2,6]:2NaF + CaCl2 CaF2↓ + 2NaClФторид-ион можно обнаружить по исчезновению красного окрашивания тиоцианата железа (III), например:[Fe(SCN)6]3- + 6F- 6NCS- + [FeF6]3-Фторид-ион обнаруживают также с помощью 1%-ного спиртового раствора ализарина, который предварительно смешивают с 2%-ным раствором нитрата циркония в 5%-ной хлороводородной кислоте. Растворимые соли циркония образуют с ализарином комплексы красно-фиолетового цвета. При добавлению его к раствору, содержащему фторид-ионы, образуется растворимое комплексное соединение циркония с фтором. Окраска при этом из красно-фиолетовой переходит в желтую вследствие выделения свободного ализарина [2]:Количественное определение фторида натрияКоличественно можно определить натрия фторид гравиметрическим методом после осаждения фторид-ионов хлоридом свинца [2] .NaF + PbCl2 PbFCl ↓ + NaClПри методом неводного титрования (по МФ) навеску натрия фторида кипятят 2 мин, растворив в уксусном ангидриде, с обратным холодильником. Затем охлаждают и титруют 0,1 М раствором хлорной кислоты (индикатор кристаллический фиолетовый) [2]:2NaF + (CH3CO)2O + H2O H2F2 + 2CH3COONa2CH3COONa + 2HClO4 2CH3COOH + 2NaClO4 Методы получения В промышленности фторид натрия получают щелочным гидролизом гексафторсиликатов: Na2SiF6 + 4NaOH 6NaF +SiO2 + 2H2Oпри избытке щелочиNa2SiF6 + 8NaOH 6NaF +Na4SiO2 + 4H2OМировое производство фторида натрия оценивается в ~10 тыс. т.Непосредственным взаимодействием щелочи и кислоты:NaOH + HF NaF +H2OЧисто теоретический интерес представляет реакция получения фторида натрия из элементов:2Na + F2 2NaFреакция протекает очень бурно.Плавиковая кислота разрушает соли более слабых кислот: Na2CO3 + 2 HF 2NaF +CO2 + H2OТакже гидроксид натрия может разрушать соли летучих оснований:NaOH + NH4F NaF +NH3 + H2OРазложение  HYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%94%D0%B8%D1%84%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B0%D1%82_%D0%BD%D0%B0%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%8F&action=edit&redlink=1" \o "Дифторгидрат натрия (страница отсутствует)" дифторгидрат натрия при температуре ~350 °C [7]:Na(HF2) 270-4000C NaF + HFНагрев до температуры 1100 °C  HYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%93%D0%B5%D0%BF%D1%82%D0%B0%D1%84%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D1%8F&action=edit&redlink=1" \o "Гептафторниобий калия (страница отсутствует)" гептафторниобий калия и натрий получим чистый ниобий, фторид калия и фторид натрия:K2[NbF7] + 5Na 11000C Nb + 2KF + 5NaFПрименениеФторид натрия и образующийся из него фторапатит используются для укрепления зубной эмали, которая и сама содержит фторапатит. Кроме добавления фтора в зубные пасты, производится фторирование питьевой воды. Зубная паста часто содержит фторид натрия, который необходим для предотвращения кариеса [8].Для профилактики зубного кариеса у детей применяют фторид натрия в виде таблеток по 0,0005 г и таблеток для сосания по 0,001 г [2].Кроме того, фторид натрия используется как моющее средство. Используется в различных отраслях химической промышленности — при синтезе и в металлургии. Фторид натрия является реагентом при синтезе фреонов. Фторид натрия используется для сохранения образцов тканей в биохимии и лекарственных тестирований; ионы фтора останавливают гликолиз. Натрия фторид часто используется вместе с иодуксусной кислотой, которая ингибирует создание фермента альдолазы.Фторид натрия используют как компонент составов для очистки и алитирования металлов, флюсов для сварки, пайки и переплавки металлов, стекол, эмалей, керамики, огнеупоров, как компонент кислотоупорного цемента, термостойких смазок, составов для травления стекол, твердых электролитов, реагент при получении фторуглеводородов, как компонент специальных сортов бумаги, как ингибитор брожения, компонент огнезащитных составов и средств пожаротушения.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬВыбор метода получения1способФтористый натрий можно получить при взаимодействии кислого фтористого аммония с гидроокисью натрия:NH4HF2+2NaOH=2NaF +NH3 + 2H2OРаствор 400 г NaOH (техн.) в 500 мл воды выдерживают 10-12 дней (для осаждения карбонатов) и осторожно сливают с осадка. Готовят 1050 мл раствора, содержащего 135 г NH4HF2 и раствор разливают на равные части в три банки. К первой части добавляют 170 мл приготовленного раствора NaOH, ко второй и третьей частям – по 70 мл раствора NaOH. После введения раствора NaOH реакционную смесь энергично перемешивают в течение нескольких минут. После оседания NaF в первой банке жидкость переливают во вторую банку, а из нее после энергичного перемешивания и оседания NaF – в третью банку (такой порядок сливания реагентов удобен тем, что сокращается расход NaOH, который должен быть в большом избытке).Кристаллический осадок NaF отсасывают на воронке Бюхнера и промывают водой для удаления SO42-, Cl2- и избытка NaOH. Соль сушат при 35-40 0С и переносят в парафинированную банку.Выход 90 г (63%) . полученный препарат обычно соответствует реактиву квалификации ч.д.а. [1]2 способПрименяемый в медицине натрия фторид получают спеканием флюорита с песком и карбонатом натрия:CaF2 + SiO2 + Na2CO3 = 2NaF + CaSiO3 + CO2Затем выщелачивают водой при 50-55 0С [2]3 способ Разрушение солей более слабых кислот плавиковой кислотой:Na2CO3 + 2 HF 2NaF +CO2 + H2OКарбонат натрия растворяют в воде, затем к раствору добавляют плавиковую кислоту, осаждают этиловым спиртом. осаждается, раствор на поверхности фильтруют. Полученный фторид натрия высушивают при 100 0С.