Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Получение сплавов, минуя процесс кристаллизации из жидкого состояния, позволяет создать материалы с очень интересными свойствами, которые применяются в современной технике.
Редкие и «рассеянные» металлы наша металлургическая промышленность выпускает в значительных количествах. Получение таких металлов сопряжено с большими трудностями, так как их надо извлекать и концентрировать, прежде чем выделять в свободном виде. Однако свойства таких металлов, как лантаноиды (Се,
и др.), бериллий, рений, оправдывают затраты труда на их получение.
«Композиты», или металлы, армированные высокопрочными нитевидными кристаллами (углерода, бора, силицида бора), являются очень ценными материалами в машиностроении и их выпуск непрерывно увеличивается. Они позволяют при сохранении прочности конструкции снизить ее массу на 30—40%, что очень важно для летательных аппаратов.
288
Вопросы и задачи
1. Постройте в условных кривых схему диаграммы плавкости для двух компонентов, образующих систему эвтектических сплавов. Данте анализ областей, применяя правило фаз Гиббса (С = Л' 4- 1 — Ф).
Компоненты системы Гил. "К Эвтектики
1 2 1 2 'Л,л, К содержание 2-со компонента, % (мае.)
Sn Al Pb NaCl
2. ГІостр( поиентов, Об] няя правило Pb Si Sb KCl
)йте в услов )азующих си фаз Гиббса 505 933 600 1076
іых кривых ггему тверды (С = Л' + 1 - 600 • 1703 906
1045 •
схему диагр х растворов. - Ф). 456 850 523 936
шмы плавка Дайте а тип 39 12 13 55
сти д."ч двух ком-13 областей, приме-
Компоненты системы ї'крт'т, лля 5()%-1шп> силапп, К
1 2 1 2 начало ко."ец
Си Ge N1 Si 1356 1253 1725 1687 1583 1553 1523 1393
3. Постройте в условных кривых схему диаграммы плавкости для системы из двух компонентов, образующих одно химическое соединение п две эвтектики. Дайте анализ областей диаграммы, применяя правило фаз Гиббса (С — К + 1 — Ф).
Компоненты системы тпя, к Содержание 2-го компоненті!, % (мне.)
і компоненты химическое соединение эптсктики химическое соединение эвтектики
І 2 1 2 \ 2
Mg Zn. Ca Mg 923 692 1123 923 993 833 791
633 718 603 54
15,57 20 5 78 48
10—361
Глава одиннадцатая СВОЙСТВА $-МЕТАЛЛОВ
я-Металлы располагаются в I А- и II А-группах периодической системы Д. И. Менделеева. Они обладают высокой химической активностью и в природе встречаются в многочисленных соединениях, образуя в них положительно заряженные ионы.
Получение этих металлов возможно только электролизом преимущественно расплавленных солей, так как они почти все активно реагируют с водой, образуя растворы гидроксидов — щелочи. Отсюда металлы I А-группы получили название щелочных, а металлы I I А-группы — щелочно-земельных, так как их гидроксиды /в воде растворяются плохо.
11.1. ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Общая электронная формула .^-металлов I А-группы я1. Предыдущий электронный уровень содержит 8 электронов, а у атома 1л только 2. Начиная с четвертого периода атомы этих элементов (К, РЬ, СБ) имеют свободные подуровни, заполняющиеся в последующих периодах (с1, [, g). Появление свободных электронных подуровней вносит некоторый разрыв в изменение свойств .V-металлов I А-труп.пы.
Период...... 1 2 .4 4 5 6 7
1А-группа, 5-мета.млы 'Н* НА 11 Ыа '"'К 37 Ш) г,г'Сз и7Рг
Отн ос и тел ь ная атом-
мая масса .... 1,008 6,939 22,9898 39,102 85,47 132,96 (223)
Нахождение в природе. Содержание лития в земной коре составляет 5« 1 Р_3% (мае). Литий и встречается в природе в небольших количествах, сопутствуя в очень малых долях процентов натрию и калию в их соединениях, но образует также и собственные 1 минералы: сподумен 1Л А1 [Э1206], или Ы 20 • А1203 • 4Б1 02, амбли-гонит Ы А1 (Р04) Р , или 1.Л ? • А1 (Р04). Натрий составляет 2,6% от массы земной коры, встречается в виде солей №С1 в твердом минерале — каменной соли —-ив морской воде, тенардит №2504; глауберова ¦ соль Ыа2504 • ЮН20; глауберит №2504 - Са804; чилийская селитра №Ы03; сода Ыа2С03 • ЮН20; бура №2В407Х Х10Н2О и в ряде горных пород: альбит №А1 513Оа и др.
Калий составляет 2,4% от массы земной, коры и также находится в ряде минералов: сильвин КС 1 карналлит КС1 • М§С12 • 6Н20; каинит КС! • М§?04 • 6Н9О; в виде селитры КМ03; входит в состав горных пород — ортоклаз КА1 [Б13Оа] и др.
* Водород к ^-металлам 1А-группы не относится, так как занимает особое положение в периодической системе Д. И. Менделеева.
290
Рубидий и цезий обычно сопутствуют в небольших количествах натрию и калию в их соединениях.
Получение металлов в свободном виде и их физические свойства. Натрий и калий выделяют электролизом из хлоридов в расплавленном состоянии. Раньше Ыа получали из расплавленного гидроксида N3014, но экономически это нецелесообразно.
Схема электролизера для получения свободного натрия из расплава поваренной соли приведена на рис. 157. Жидкий натрий, будучи легче расплава ЫаС1, всплывает и собирается в сборниках. Аналогично получают калий.
Физические свойства этих металлов как это видно из табл. 11.1.
жидкий
Рис. 157. Схема электролитического получения натрия
