Séparation de la silice, de l'étain, du titane et du zirconium par la méthode au carbonate de sodium

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Séparation de la silice, de l'étain, du titane et du zirconium par la méthode au carbonate de sodium

WENGER, Paul Eugène Etienne, MOREL, Jules

WENGER, Paul Eugène Etienne, MOREL, Jules. Séparation de la silice, de l'étain, du titane et du zirconium par la méthode au carbonate de sodium. Annales de chimie analytique et de chimie appliquée et Revue de chimie analytique réunies , 1921, vol. Série 2, t. 3, p.

139-142

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SÉPARATION

de la , SILICE, de l'ÉTAIN, du TITANE et du ZIRCONIUM

PAR LA 3iÉTH0DE AU CAHBONATR DE SODIU31 .

Par MM. Paul WENGER et Jul~s MOREL (1(

Poursuivant les travaux qui on l été entrepris; durant ces dernières an nées, .,, h _l'Ecole de chimie de l'Université de Ge11ùve, sur la séparalibn de certains corps au moyen de l'attaque'cle leurs oxydes par le cad:ionale· de sodium en fusion, nous avons étudié la séparation de Ja silice, de l'étain~ du titane et du zirconium, tous les quatre à l'état d'oxydes, en employant le mème moyen, afin que les résultats obtenus puissent se1·vir, le ca:; écheant. ù l'analyse cl'tfn corps les.contenant éomme constituants.

Produits employés. - Comme produits de départ, nous avons pris les oxy- des de ces corps Si 02, Sn 02, Ti 02, Zr02, dont.nous avons, par ! 'analyse, établi la pureté; nous désignerons, dans tout ce qui suit et pour Ja facililé de l'ex- posé, ces diverses oxydes sous le nom de silice, étain, zirèone et titane.

Le principe ae Ja méthode employée est celui ind-iqué par un t avail pré- rAdent de MM. Wunder et Wenger en 1912 (Annales de chimie analytique, 19·12, p. 363).

Les oxydes, après avoir élé calcinés et pesés à. poids constant, sont intro- duits, en proportions déterminées, dans un creuse.t de plaline et intimement mélangés a_vec du carbonat.e de sodium pulvérulent; on élève Ja température jusqu'à fusion, pûis on maintient celle-ci constanLe pendant une heure et demie au bec Bunsen, puis pendant une heure et demie au chalumeau; afin de sorlir du creuset de platine le culol obte1rn, on peut, soit plonger le crenset encore chaud dans l'eau froide, en ayant soin que l'eau n'y pénètre pa", soit plonger Je creuset refroidi dans un bécher con_tenantde l'eau distillée et faire

bouillir. ·

Ces deux méthodes présentent des inconvénients : la première détériore. rapidement les creusets de platine et la deuxième .est longue; le culot se df:ita-

('])·Travail exécuté au Laboratoire de chimie analytique,de l'Université de Genève.

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che mal; il se produit des soubresauts lors de l'ébullition, et il faut souvent finit· de détacher la substance du creuset avec une baguette.

Nous avons imaginé une troisième méthode, qui consiste à laisser refroidir complètement le creuset, à le remplir aux.· deux. tiers avec de l'eau distillée après refroidissement et à le chauffer sur une toile métallique jusqu'à ébulli- tion. Sous l'influence de la chaleur, le métal se dilate; il se produit, en1re le creuset et le culot, un vide que l'eau remplit immédiatement; lors de l'ébulli- tion, le culot se détache et se soulève; il n'y a alors qu'à verser le contenn du creuset dans un récipient où l'on achève sa dissolutiôn. Cette méthode est très rapide et nous a donné entière· satisfaction.

En emplorant cette méthode,-nous avons successivement traité 0haque corps séparément, puis la silice et l'étain ensemble, le titane et_ la,zil'cone ensemble, et enfin les quatre corps ensemble.

Silice. - La silice, traitée seule avec six fois· son' poid9 de carbonate de sodium, passe entièrement en solution; on l'insolubilise en évaporant et cù traitant par HCI ou N0³H selon ·1a méthode connue ( Conti·ibution à l'analyse des silicates naturels, par

l\f.

L. Duparc, p. 24, et Thèse de H. H. Suleirnann, Grenoble, 1914, Sur les procédés clinsolubilisation de la silice et_ sa solubilité ddns Les acides),. ·

Etain. - L'étain étant traité seul par six fois son poids de carbonate de sodium, une partie passe en solution, tandis que l'autre partie reste sur le filtre; nous avons alors traité par huit fois, puis par dix. fois le poid~ de car- bonate de sodium. •

Nous avons obtenu.les résultà.ts suivants:

'-

6 fois le poids de carbonate de sodium 50,5 p. 100 ont passé en solution.

8 66,3

10 33,2

La quantité de carbonate de" sodium qui dissout le plus d'étain paraît donc correspondre à huit fois le poids de ·ce corps. On reconnaît que l'étain est passé en solution à ce qu'il se forme, après filtration et lavage, un louche à la partie supérieure du filtrat qu'on a laissé quelque temps à l'air.

Siliçe et étain. - Des quantités égales de silice et d'étain ayant été traitées par six fois leur· poids de carbonate de sodium, il a été retrouvé 23 p .100 d'étain sur le filtre. et 77 p.100-avnient passé en solution. · )

Titane. - Le titane, traité par le carbonate de sodiu~ (six fois son poids) et lavé ensuite sur le filtre avec de l'eau distillée, ne passe pas en solution; le fi I tra t ne don ne pas de réaction avec HCI et le papier de curcuma.

M. Wenger et Mlle Wuhrmann, dans leur étude sur la séparation du fer, de l'aluminium, du chrome, du glucinium, du titane et du zirconium (Anna- les de. chimie analytique, 1919, p. :3~7) avaient co·nstaté que, a près traite- ment des trois oxydes· de fer, de titane et de zirconium par le carbonate de. sodium et lavage avec HCI, la zircone pa:Sait en partie dans la solÙtion et qu'on pouvait l'y déceler .à !"aide de HCI et du curcuma.

D' a u.tre part, M .. Jeanneret, dans sa thèse : Contribution à

r

étude de la zircone (chez Kündig. Genève, -l!H2), a établi qu.; l'oxyde de zirconium, traité par

t

1

'

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HCI à l'ébullition, n'est pas altaqué~M. Wenger et Mlle Wuhrrnann estimèrent alors qu'on devait attribuer l'existence du zirconium dans le filtrat à la pré- sence'du titane.

Afin d'élucider ce point, nous avons-traité d'abord la zircone seule, p~is en présence du titane, pur la méthode indiquée par M. Jean-neret (ébullition avec HCI), et le filtratum ne nous a ~onné aucune réaction avec le papier de cur- cum.i.

Nous avons alors répété l'expérienr.e de.M. Wenger et Mlle Wuhrmann, et, après traitement au carbonate de sodium et_ lavage avec HCI, le filtrat a donné la réaction avec le papier d~ curcuma.

Les deux résultats constatés sont donc exacts, mais il faut admettre, selon nous_, que le traitement au carbonate de sodium a modifié la zircone dH manière à la rendre attaquable par HCI. En effet, en traitant la zircone seule.

ou avec Je titane p 1r le carbonàte de sodium et en lavant seulement à l'eau - distillée, le filtrat ne donne pas la réaction avec HCI et le curcuma, mais si l'on traite.par HCI le résidu surie filtre, le filtrat donne alors la réaction.

Zircone et titane. - Les deux· oxydes, traités seuls ou en présence de la silice par le carbonate de sodium (6 fois leur poids) et lavés sur le filtre avec de l'eau distillée, ne passent pas en solution.

Etude de [ action du bisulfate de potassium sur l'étain, le titane et la _zircone.

Avec le bisulfate de potassium, on chauffe d'abord très doucement, puis davantage, lorsque la mousse a cessé de se produire, et l'on ·arrête la ·désagré- gation lorsqu'il commence à se former une gelée dans le creuset.

L'étain seul, traité par 18 'fois son poids de bisulfate, est à peine attaqu~ ; 4 p.100 seulement passent en solution.

Zircone. - La zircone seule, traitée par 12 fois son poids de bisulfate, se dissout entièrement en reprenant par l'eau etS0⁴IP ..

Titane. - Le titane seul, traité par 18 fois son poids de bisulfate, se com- porte de même que la zircone.

Titane et zfrcone. - Les deux oxydes, traités par 18 fois leur poids de bisulfate; se dissolvent dans les mêmes conditions. Les mêmes essais ont été répétés, mais cette fois en reprenant le produit de la désagrégation par l'eau et N'o³H au lieu de S0⁴H2 ; la dissolution a été également .::omplète.

Etain, :::ircone e_! titane. - Les trois oxydes ont été traités par t8 fois leur poids de bisulfate, et le produit de la désagrégation a été traité à l'ébullition par l'eau distillée et S0⁴1P; la zircone et le titane sont passés en solution, et 96 p.100 d.e l'étain ont été retrouvés sur le filtre. _,,.

La même oµération ayant été faite en reprenant le produit de la désngré- gation pat' ébullition avec l'eau et N0³H, la zircone et le titane sont passés en solution, et 99,_3 p.100 de l'étain ont été retrouvés sur le filtre.

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Séparation de, la silice, de l'étain, de la zircone et du titane.

Méthode de Classen. - Cla:;sen (Ausgewiihlte Methodeder analyt-ischen Che- mie, l. 1, p. 771) a proposé une méthode pour la détermination du titane et de l'étain en présence de la silicè et du fer; nous avons essayé d'appliquer cette -1ùélhode à notre étude pour la sé1wration de la s}lice, de l'étain, de la ziecone et du titane. Nous avons donc éliminé la silice par FlH en présence de S0⁴l·l2:

la différence de poids avant et après a donné le poids de la silice; les sulfates restant ont été diS§OUS dans S0¹B² ; la solution a été neutralisée exactement, puis rendue à nouveau sulfurique à 0,5 p.100, et l'on a précipité l'étain el le titane par ébullition prolongée. Le précipité a été filtré, lavé, calciné et placé dans un tube de ver1·e peu fusible, où i,l a été réduit dans un courant d'hydrogène en chauffant pendant une demi-heure. L'étain seul a été réduit;.

Ôn a traité par JJ(;l; l'étain seul est passé en solution; on a filtré; le ~titane est resté sur le filtre. Le filtrat a été neutralisé, puis légèeement ac~difié, et ensuite traité par !hydrogène sulfuré; l'étain a été précipité et dpsé finale- ment à l'état-de Sn0²•

Celte méthode est compliquée el n'a pas donné de bons résultats, car il y a eu de la zircone entrainée avec le titane et l'étain lors de l'ébullition pro-,

longée. · ·

Méthode pi·oposée. - En présence des résullats obtenus et rapportés ci-des- sus, vo-ici la méthode que nous avons adoptée :

1° Nous désagrégeons les quatre oxydes: silice, étain, zircone et,titane par

·5 fois leur poids ùe carbonate de sodium; . .

2° Le produit de la désagt;égation est sorti du creuset par le moyen que nous avons recommandé (ébullition d'eau distillée dans le creuset), puis versé dans un bécher où on le faiL dissoudre par ébullition dans l'eau dislil- lée; on filtre, et on lave à l'eau distillée sur le filtre ; ~

3° Le filtrat, qui contient la silice .et une p~rtie de l'étain, est traité par N0³H selon la méthode connue ( Contribution à L'analyse des silicates naturels, par L. Duparc). Ca silice est insolubilisée, et l'étain est transformé en Sci02 ;

on a alors une solution nitrique. Ln silice et l'étain sont calcinés ensemble, pesés ensenibl·e, traités par FIH,-et la difféeence de poids donne la silice;

!~⁰ Dans le même creuset, on calcine le filtre contenant le reste de l'étain, ) la zircone et le titane; on pèse, et -l'on désagrège par 18 fois leur poids de bisulfate;

Le produit de la désagrégation est ti:aité à l'ébullition par l'eau et N0³H;

. la zircone et le titane passent en solution; on filtre; l'étain reste sur le filtre;

on calcine en creuset

de

porcelaine, et l'on pèse;

5° On nevfralise exactemfnt le filtrat, et l'on précipite la zircone par l'eau oxygénée à 30 volumes; on filtre, et l'on pèse la zircone;

6° Enfin, dans le filtrat on précipite le titane par l'ammoniaque.

Si0² Sn0² Zr0² Ti0²

,,

Résultats obtenus.

Pesé Retrouvé

0

gr.

2000 0

gr.

2000 0 i:!00(1 0 1995 0 2000 0 2013 0 2000 0 1991

Différence

Ogr.

0 0005

,,.

+ 0 0013 - 0 0009

(1 est bon de remarquer qu'avec notre méthode on obtient deux solu- tions nitriques, l'une provenant de l'insolubilisation de la silice, l'autre pro- venant du traitement du produit de la désagrégation au bisulfate de potas- sium. En les réunissant, on aura une seule solution nitrique, contenant tous les corps à l'état de nitrates, sauf la silice et l'étain, qui sont éliminés.

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LAYAL. - JMJ!RJMERIE L. BAnNÉouo ET cie.