В синтезе щелочноземельных кристаллофосфоров или попросту ЩЗМ светосоставов рецептура прописывает добавление углеродсодержащих соединений, таких как крахмал, пищевой сахар или глюкоза. Из трёх указанных соединений использование крахмала в шихтах ЩЗМ кристаллофосфоров наиболее предпочтительнее. Главная причина, это отсутствие гигроскопичности смеси после её замеса. Готовые шихты не тянут влагу из воздуха, хорошо хранятся долгое время, не слёживаются и не комкуются, сохраняя изначальный помол без изменений, в отличие от шихт приготовленных с участием сахаров. 

Для большей гомогенности приготавливаемой шихты крахмал используют в водорастворимой форме ч.д.а. или х.ч. по ГОСТ 10163-76. Для его производства используют картофельный крахмал высшего или первого сорта. Водорастворимый крахмал образуется в результате частичного расщепления обычного крахмала при обработке 7% соляной кислотой в течение 7 суток или при нагревании с глицерином до 90°С. Он представляет собой белый или слегка желтоватый блестящий порошок, почти не имеющий вкуса и запаха. Растворяется в кипящей воде с образованием прозрачной жидкости, которая при охлаждении приобретает опалесценцию, но не загустевает до консистенции клея или студня. Растворимый крахмал восстанавливает раствор Фелинга не мгновенно, дает синюю окраску с раствором йода и красно-фиолетовую окраску с нафтолом и концентрированной серной кислотой при умеренном нагревании.

Так же, можно использовать не модифицированный – обычный картофельный крахмал высшего сорта, при этом, шихты не претерпевают каких либо изменений по физическим или химическим свойствам. В обоих случаях, во время нагрева шихты на водяной бане при сушке, вносимый крахмал успевает набухнуть и равномернее распределиться в смеси. К этому добавляется периодическое перемешивание смеси шихты и дальнейшая её тщательная растирка перед загрузкой в тигли. Это обеспечивает наиболее однородное распределение получающегося углерода при разложении крахмала в слое прокаливаемой шихты и более полное его взаимодействие с образующимся сульфатом и большим выходом необходимого сульфида.

Уравнение реакции образования сульфида и сульфата металла при взаимодействии карбоната щелочноземельного металла с серой:

где Me = Са, Sr, Ba. Количество добавляемого крахмала в шихту строго рассчитывают по выше приведённому уравнению (1). Согласно вычислениям по соотношению C6H10O5 = 6C выходит, что одному грамму углерода соответствует 2,247 г крахмала, (часто округляют до 2.250 г), соответственно можно составить рецептурную закладку компонентов для шихты:
на 100 г. карбоната для шихты нужно:

СаСО3 = 13,48 г крахмала
SrCO3 = 9,14 г ---/---
BaCO3 = 6,9 г ---/---

Хочу подчеркнуть, пересчет ведётся для в последствии сообразовывающегося сульфата по реакции (1). Избыток крахмала, а в месте с тем, образовавшегося углерода при прокалке не допустим из-за неполного его выгорания из слоя сульфида. Опять же, добавлять крахмал уже в готовый состав после первой прокалки не стоит, из-за опасности загрязнения не выгоревшим углеродом из состава шихты, что влечёт за собой избыток сажи и ухудшение исходного продукта – тёмный цвет и уменьшение светимости в темноте. Избыток углерода в большинстве случаев не убирается из готового состава даже при сильном калении.

Из уравнения (2) видно, что светосоставы ЩЗМ можно готовить не только из исходных карбонатов, но и используя сульфаты, прокаливая их с углеродом и небольшим количеством серы в 1-2% в качестве присадки. Как углеродсодержащий агент здесь предпочтительнее использовать опять же крахмал. Естественно, что вносимые количества плавней, активаторов и разрыхлителей для сульфатов будут уже другие. Пересчёт ведется по образовавшимся сульфидам по уравнению реакции (2). Так же, увеличивается общее время и повышается необходимая температура прокалки чисто сульфатной шихты - строго не ниже 1100°С. Эта температура для всех сульфатов. Но есть немаловажный нюанс. Это выход готового сульфида по сульфату:

Из приведённых выше уравнений (4), (6) и (8) реакции для сульфатов видно, что делать ЩЗМ составы выгодно и рентабельно только из сульфата бария, у которого выход сульфида по сульфату больше заветных 70%. По карбонатам уравнения (3), (5) и (7) общий выход сульфида достаточно высокий и у всех составляет больше 70%, и естественно увеличивается согласно молекулярным массам соединений.

А. Кушнир 
При копировании и размещении статьи на другом ресурсе, ссылка на сайт http://chemlight.ucoz.ru обязательна.