Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Наибольшее количество этих металлов добывается из сернистых руд: цинковая обманка 1пБ, гринокит Сс-Б, киноварь Н^Э. Из других минералов галмей 2пСО^, виллемит 2п2$Ю4 иногда встречаются в значительных количествах. В рудах Сё обычно сопутствует цинку и его отделяют при переработке цинковых руд. Получение цинка из ведут двумя путями.
Пирометаллургический
удаление серы: 22пБ + 302->-22пО + 2Б02| восстановление: 2пО + С 1п\ + СО\
1п (в ларах) и СО удаляются из сферы реакции. Гидроэлектрометаллургический
окисление: 2п$ + 202->-2пВОА
выщелачивание и электролиз на катоде: 2п2+4-2е-э-2п°
Последний -метод экономически целесообразен при рудах с малым содержанием металла.
Отделение кадмия от цинка производят разгонкой, так как температура кипения кадмия ниже, чем у 2п (табл. 12.45). Наиболее чистые металлы получают вакуумной дистилляцией и кристаллизацией.
Ртуть — малоактивный элемент, ее получают прямым окислением киновари:
Нд8 + 02-^Н6 + 502
или вытесняют железом. Очистку ртути от примесей производят промывкой в слабом растворе азотной кислоты; ртуть в ней не растворяется, а примеси металлов переходят в ионное состояние:
Нё(2п) + Н№а + Нш+ 1п(№3)2 + N01 + Н20
Наилучший способ очистки ртути — это ее перегонка. Пары ртути очень ядовиты (!) и перегонку надо вести в вакууме с соблюдением необходимых мер предосторожности. Физические свойства ^-металлов II группы приведены в табл. 12.45.
Таблица 12.45. Физические и механические свойства (/-металлов II группы
Металл Плотность, г/см:| Кристаллическая структура Температура, К Твердость, МН/м2 Предел прочности, МН/м2 Модуль упругости, ГН/м2 Удельное сопротивление- І03. мкОм • см
плавления кипения
7,13 Гексагональная 692,5 1180 412 118 92,3 6,1
- плотная упаковка
Со 8,99 То же 594 1040 203 62,8 62,3 7,57
13,66 Ромбоэдриче- 233,7 630 — — 95,76
ская
392
аС-Металлы II группы обладают следующими поперечными сечениями поглощения тепловых нейтронов (1028 м2): 2х\ 1,06; С(1 2400; 380. Огромная поглотительная способность кадмия, имеющего большое количество изотопов, определяет его применение как регулятора цепной реакции расщепления ядерного топлива.
Применение ^-металлов П группы. Цинк выпускают двух видов: цинковая пыль и литой цинк. Цинковая пыль представляет собой конденсат непосредственно из газовой фазы, довольно загрязненный (Са, Аэ). Применяют как восстановитель в химической технологии. Литой цинк выпускают нескольких марок по ГОСТу. Идет на изготовление сплавов: латуней, алюминиевых сплавов и сплавов на основе никеля. Основная масса цинка расходуется на защитные покрытия черных металлов от коррозии. Эти покрытия можно наносить различными методами: окунанием, металлизацией, диффузионным путем и электролитически. Из цинка изготовляют сухие элементы (см. гл. 9). Сам по себе цинк не является конструкционным материалом из-за хрупкости в определенном интервале температур.
Кадмий употребляется на покрытия других металлов — кадми-рование. Входит в состав легкоплавких сплавов (сплавы Вуда, Розе и др.).
Ртуть как жидкий металл, хорошо поддающийся очистке от примесей и относительно инертный химически, очень часто употребляют как эталон. Например, эталон электрического сопротивления: 1 Ом равен сопротивлению ртутного столба сечением 1 мм2 и длиной 106,3 см. Эталон напряжений — элемент Вестона — построен из ртути и амальгамы кадмия. Барометрические приборы градуируются по ртутным барометрам. Ртуть используют в термометрах. Впервые диффузионный насос для получения высокого вакуума был построен Ленгмюром. До си-х пор эти насосы находят широкое применение. Зеркала покрывают амальгамой ртути, т. е. ее сплавом. Разложение амальгам позволяет получать чистые металлы; например, натрий при электролизе водных растворов ЫаС1 с ртутным катодом накапливается в виде амальгамы натрия и выделяется методом дистилляции.
Ртуть употребляют для мсчцных выпрямителей, работающих за счет разряда в ее парах. Большое применение имеют амальгамы различных металлов, представляющие собой растворы интерметал-лидов в ртути.
Химические свойства ^-металлов II группы. Ни в одной другой группе электронных аналогов ^-металлов не изменяются так резко химические свойства, как в группе цинка (табл. 12.46 — электродные потенциалы).
Цинк — активный металл, дающий амфотериый оксид; кадмий не обладает амфотериостыо и как металл менее активен. Ртуть пассивна и напоминает благородный металл. Для ртути характерно образование ионов Нд2+, что говорит о высоком сродстве к электрону (1,54 эВ) и большой электроотрицательности. При вступлении в химические реакции атома ртути электроны подуровня я возбуж
393
даются и образуют гибридные формы орбиталей, обусловливая ее постоянное окислительное число + 2. Атомы ртути могут сохранять ковалентную связь между собой, образуя ионы Нд|+.
Таблица 12.46. Некоторые физико-химические свойства ^-металлов II группы
Металл г Электронная формула Радиусы, им Потенциалы ионизации, В Сродство к электрону, в Электро-отрица-тел ь-ность Электродный потенциал, В
