Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
8п02 + 2С-»-8п+2СО|
Свинец РЬ получают из его сернистой руды РЬБ, которая отделяется от других сульфидов методом флотации. Восстановление РЬБ напоминает получение меди (с. 384):
412
РЬБ + 302-^2РЬО + 2502|; 2РЬ0 + РЬБ-^ЗРЬ + 502|
Полученный свинец подвергают очистке и, в частности, извлекают из него серебро, которое сопутствует ему в природных соединениях. Наиболее полную очистку ведут электролизом (см. очистку меди), применяя в качестве электролита фторосиликат свинца РЬ81Рб.
Применение кремния, германия, олова и свинца в технике. Кремний в виде ферросилиция применяется в производстве стали, так как железо и углерод, содержащиеся в нем, не искажают состав сталей. Сталь выплавляется из чугуна окислительным процессом, но выгорание углерода является процессом обратимым и в стали остается некоторое количество кислорода:
Ре;(С + РеО- ЧРе + СО|
Для повышения качества стали из нее дополнительно извлекают кислород кремнием в виде ферросилиция:
2РеО + Б^гГе-г- 5Ю2 ,
При введении ферросилиция процесс «кипения» стали прекращается. Избыток кремния в сталях образует силициды, влияющие на свойства сталей. Силициды ^-металлов были рассмотрены в гл. 12. Стали, легированные кремнием, широко применяются в машиностроении: ЗОХГС, пружинные стали, жаропрочные стали.
Свободный кремний используют для производства сплавов и в цветной металлургии: силумин АЛ, кремнистая бронза БрКМцЗ-1, сплавы никеля. Свободный кремний идет также на силицирование поверхностей с целью защиты их от коррозии при высоких температурах. Свойства свободного кремния приведены в табл. 13.8.
Применение кремния и германия в полупроводниковой технике см. § 13.5.
Олово и свинец — пластичные легкоплавкие металлы, имеющие широкое применение. Олово — химически пассивный металл
Таблица 13.8. Физические и механические свойства кремния, германия, олова и свинца
Элемент 11л отпасть, г/см3 К рнсталлнчеекан структура Те лнература, < Твердость, МН/м-' Предел прочности, МН/ма Модуль упругости, ГН/ма
прейращения плавления кипения
Б1 2,33 Кубическая (ал- __ 1685 2753 608* 1180 46,5
маз)
Се 5,32 То же 1210,1 2973 5400 — 155
Бп (серое) 5,75 » 286,2
Бп (белое) 7,29 Тетрагональная — 504,9 2473 51,0 11,7 54
РЬ 11,34 Гранецеитриро- — 600,4 2013 38,3 14,7 15,7
ванная кубиче-
ская решетка
* Микротвердость.
413
и создает хорошие покрытия металлических поверхностей (лужение). Особенно широко олово применяется в пищевой промышленности, так как оно очень инертно к органическим веществам. Олово со свинцом образует легкоплавкую эвтектику — «третник», являющуюся припоем при низкотемпературной пайке различных металлов. Олово "входит в состав антифрикционных сплавов — «баббиты», которыми заливают вкладыши подшипников скольжения. Большое количество олова идет на производство бронзы различных марок и назначений. .
Из свинца производят различные легкоплавкие сплавы (типографский сплав, припои, легкоплавкие предохранители и т. д.), но применяется он и в чистом виде-—для производства кислотостойких труб, для кабельной изоляции, для защиты от радиоактивного излучения. Свинцом покрывают металлические поверхности для защиты их от серной кислоты и других агрессивных сред. Из свинца производят пластины транспортных и стационарных аккумуляторов.
Физические и механические свойства р-элементов IV группы приведены в табл. 13.8.
Химические свойства р-элементов IV группы. Химические свойства р-элементов изменяются с увеличением 1 и главного квантового числа п от неметаллических к металлическим. Для неметаллов С, Б!, Се характерны .ковалентные связи, создаваемые гибридизи-рованными орбиталями, что соответствует проявлению высшей степени окисления ( + 4). Соединения олова с ковалентными связями становятся менее устойчивыми, появляются ионные связи при низшей степени окисления ( + 2). Свинец в основном дает соединения с ионной связью.
Взаимодействие с элементарными окислителями. Атомы кремния и германия вступают .в химические, реакции в возбужденном и гибридизированном состоянии (<?4).
Гидриды кремния и германия газообразны и построены по типу метана и его производных. Однако энергия связей у кремния значительно ниже, чем у углерода, и поэтому водородные соединения значительно менее устойчивы. У германия водородные соединения еще менее устойчивы. Получение гидридов кремния идет косвенным путем через силициды активных металлов, для которых кремний является окислителем:
2Мд+ Б^Мд^г, М^! + 4НС1-»-2МдС1а + БЩ,!
Гомологические цепи, столь характерные в органической химии, у кремния развиты очень слабо вследствие высокой реакционной способности его гидридов:
31Н4 + 20,-* БЮо + 2Н20; ДЯ° = -1288 кДж/моль
Большая энтальпия сгорания позволяет использовать гидриды кремния как добавки к ракетному топливу. Для получения чистого кремния используется силан:
414
51Н4^81 + 2Н2
Г а л и д ы кремния и германия могут быть получены непосредственным соединением или путем реакций с диоксидами:
2С + 2С12 + ЭЮа-^Си + 2СО
