Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фролов В.В. -> "Химия" -> 117

Химия - Фролов В.В.

Фролов В.В. Химия: Учеб. пособие — М.: Высш. шк., 1986. — 543 c.
Скачать (прямая ссылка): chem_up_dlya_msv.pdf
Предыдущая << 1 .. 111 112 113 114 115 116 < 117 > 118 119 120 121 122 123 .. 211 >> Следующая

Из радиоактивных изотопов щелочных металлов получили применение ?4Ыа(70,5= 14,3 ч) как индикатор износа трущихся поверхностей и ЧБСБ (7,05 = 3 года) в дефектоскопии металлов как источник ^-излучения высокой энергии.
11.2. ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Общая электронная формула я-металлов ПА-группы я2. Предыдущий электронный слой атомов содержит 8 электронов, а у атома Ве только 2. Начиная с атома Са появляются свободные подуровни [а1, /, ц), заполняющиеся электронами в последующих периодах. Наличие свободных уровней у Са, Бг и Ва обусловливает их более высокую химическую активность и отличие физических свойств от Ве и ^^g.
296
Период ........ 2 3 4 5 (> 7
ПА-групнп, ^-металлы . . ". 4Ве ,аМц тСи ™$г ы'Ва н'чКа Относительная атомная масса 9,0122 24,312 40,08 87,62 137,34 226
Нахождение в природе. Содержание бериллия в земной коре составляет 4« 10~4% (мае). Ве встречается в природе в очень небольших количествах, образуя такие минералы, как берилл Ве3А12813018 или ЗВеО-А1203-68Ю2; фенакит Ве28Ю4 и хризоберилл ВеАЬ204 или ВеО-А1203.
Содержание магния и кальция в земной коре оценивается соответственно 2,0 и 3,4% (мае), стронция и бария значительно меньше. Все эти металлы встречаются в виде своих солей:
галидов: СаР2 — флюорит или плавиковый шпат; бишофит Л^С12-6Н20; карналлит КС1 -Д^С^-бНаО; СаС12 — в морской воде;
карбонатов: магнезит М^СОэ; доломит МдС03-СаС03; мрамор, известняк СаС03; стронцианит БгС03; витерит ВаС03 и др.;
сульфатов: ангидрит СаБ04; гипс Са8О,,-2Н20; кизерит Мд804-Н20; каинит КСЬМ^804-6Н20; тяжелый шпат Ва804 и др.;
фосфатов: апатит ЗСа3(Р04) 2Са (С1,Р) 2; фосфорит Са3(Р04)2;
силикатов: волластонит Са2[81206] или диопсит СаМд[81206]; аннортит Са [А1231208], или СаСЬ А1203-28Ю2 и многие другие минералы.
Получение металлов в свободном виде и их физические свойства. Ввиду высокой химической активности щелочно-земельиых металлов чаще всего их получают электролизом расплавленных галидов.
Магний, кроме того, можно выделить термическим путем, восстанавливая его углеродом или карбидом кальция, а также вытесняя его кремнием или ферросилицием:
МкО + С^Мёг+СО (Г>2300 К)
Равновесие смещается в нужном направлении, так как температура кипения магния низкая (табл. 11.3) и он в парообразном состоянии уходит из системы, конденсируясь при быстром охлаждении:
М?0 + СаСо+*М^г + СаО-г-2С (7>2300 К)
Кремнием вытесняют Mg из жженого доломита:
2СаО + 2МдО + Б^СаБЮ, + 2/%
Реакцию ведут в высоковакуумной печи, обогреваемой электричеством.
Для получения чистых металлов электролизом сначала производят подготовку электролитов, обрабатывая минеральное сырье. Так, для получения бериллия берилл ЗВеО-А1203-68Ю2 разрушают фтором и переводят в комплексные фторбериллаты Ыа2(ВеР4] или Ва [ВеР4]. Смесь этих бериллатов после расплавления дает электро
297
лит с низкой температурой плавления и хорошей электрической проводимостью. Магний получают электролизом карналлита KCl-MgCl2-6H20, предварительно обезвоживая этот минерал. Вообще это трудная задача, так как гидратная вода уходит постепенно с повышением температуры, а последние молекулы воды могут вызвать гидролиз соли с образованием тугоплавких основных солей:
KCl ¦ MgClB • 6HsO-* KCl • MgCl2 ¦ 4H,,0KCl • MgCI,, • 2H..0 Последние молекулы воды отнимаются при высокой температуре: КС 1 • MgCla • 2Н20KCl + MgCIг + 2Н..О 2MgCI, + HaCWMg,,OCl2 + 2HCI
Для подавления гидролиза последнюю реакцию проводят в атмосфере HCl. При электролизе получают чистый магний, так как потенциал разложения МдС12 ниже, чем KCl. Очистка полученного магния ведется перегонкой в вакууме. Кальций получают также электролизом расплавленного СаС12 — соли очень гигроскопичной и тоже требующей тщательного обезвоживания.
Физические свойства щелочно-земельных металлов приведены в табл. 11.3.
Таблица 11.3. Физические свойства .9-металлов ША-группы
Металл Плотность • Кристаллическая, структура Температура, К Модуль упруго- Твердость, "В, МН/мй
• ю-3.
кг/м3
превращения плавления кипения сти, ГН/м2 МН/м2
Ве ¦ 1,85 ГПУ(<х)^ОЦК(р) 1523 1557 2780 287 600 117—158
: Mg 1,74 ГПУ _ 923 1380 44,3 260 11,7
Ca 1,55 ГЦК(а)^ ГПУ(Р) ГПУ(?) i?OLl,K(v) 523 723 1124 1755 19,6 167 _
Sr 2,63 ГЦК(а)^ГПУ(Ц)
ГПУ(|3)^=ОЦК(7) 488 878 1041 1653 _ _ _
Ва 3,76 оцк _ 983 1773 12,6 —
Как видно из данных табл. 11.3, бериллий и магний могут быть использованы как конструкционные металлы, так как обладают довольно высокими механическими свойствами. Их химическая активность не особенно высока, поскольку их атомы еще не имеют свободных электронных уровней, отдаляющих внешние электроны от ядра атома.
Бериллий обладает прочностью легированной стали (— 120 МН/м2) при плотности 1,85 • 103 кг/м3. Его удельная прочность выше, чем всех других металлов. Поэтому, несмотря на высокую стоимость-бериллия и токсичность его паров и соединений, он применяется
298
в конструкциях летательных аппаратов (естественно, только в тех случаях, когда его нельзя заменить другим металлом или сплавом).
Предыдущая << 1 .. 111 112 113 114 115 116 < 117 > 118 119 120 121 122 123 .. 211 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed