Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.2) (1108617)
Текст из файла
ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РЕДКИХ И РАССЕЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЧАСТЬ И Под редакцией чл.-корр. АН СССР К. А. Большакова Издание С-е, лерораоотанное и дсиолненное депуньвна Мнннстврствен высшего и среднего спвцнальнога образования СССР в начвстве учвбнега пособия ДЛЯ СТУДВНТОВ ХИНИНЕ-ТЕХНОЛВГПЧОСНИХ спвциальноствв вузов Наукова б!буиотека ~м.
М. Максимовича кну 1м. ТАРАСА ШЕВЧЕНКА ПММ!!Ий 923679 Н НВУХОВВ иосивд .высшая школд» бобе ~(~ 1ИР44;„' УДК 640(076) Рецензент: проф. 3. П. Ббчкарев (ГИРЕДМЕТ) Ирина Владимировна Шахио, Зон Николаевна Шевцова, Павел Ильич Федоров, Сергей Сергеевич Коровин ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РЕДКИХ и Рассеянных элементов Часть 1! Редактор ((. Д. Стрковнин Художественный редактор 7г.
М. Скворцова Технический редактор (7. Н. Баранова Корректор С. К. Марченко т-18452 сдано в набор !27П- 76 г. пода. к печати 11(х-76 г. Формат 60х90ч„ Объем 22,5 печ. л. (Уел. печ. л. 22 5! Уч.-изд. 26,18 л. Бум. тип. Иг 1 Изд. )ВХИМ-541. Тираж 7 000 вкз.
Цена ! р. 08 к. Зан. 200 План выпуске литературы издательства «Высшая шкала» (вузы и техникумы! на 1976 г. Позиция № 75. Москва, К-51, Неглинная ул. ° д. 29714, Издательство «Высша» шрш(ш Ярославский полиграфкомбинат Союзполиграфпроматй(х))годуйарютвейном комитете Совета Министров СССР по делам издательств,,подкуафии и книжной торговли. 15ООН, Ярославль, ул, Свободы, 97, ЧРЗЫЗ 380 с.
с ил. На обороте титула авт.: И. В, Шахна, 3. Н. Шевцова, П. И. Федоров, С. С. Коровин. Книга представлвег собой.учебное цоссбне па спецнзльньш курсам для студентов химико-технологических аузан, Во вторзй части нннги изложены основы химин и технологии скеидня, нттрая, лантава, лантаиоидов, германия, титана, цнркоиня, гафння. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в текнологии. В описании технологии приведены важнейшие области применения элементов, исходное сырье а его обогащение, получение соединений злм«витав из коацентратоз и отходов производства, современные методы разделенна н очистки элементов.
Поотбне составлено по материалам, опубликованным в советской и вар!бе.квай печати по !972 г. включительно. 20502 — 380 Х 78 — 767 001(01) — 76 'ьг, .г "л» 540 © Издательство Высшая школа», !970 г. Химия и технология редких и рассеянных элементов, Х 46 ч. 11. Под ред. К. А. Большакова. Учеб. пособие для вузов. Изд, 2-е, перераб. и доп.
М., «Высш. школав. 197б. СКЯНДИй Глава ! Скандий был предсказан Д. И. Менделеевым (экабор), открыт в 1879 г. Нильсоном в процессе разделения РЗЭ эрбиевой подгруппы, полученных из скандинавского гадолинита. В природе известен один стабильный изотоп '~5с. Искусственные радиоактивные его изотопы (1, 2) имеют небольшой период полураспада и являются В'- и В= излучателями. Скандий первый элемент, у которого достраивается не внешний уровень, а предшествующий внутренний подуровень.
Его электронная конфигурация [Аг! ЬР4з'. Это аналог алюминия, но проявляет более оснбвные свойства. Скандий не столько редкий по распространению (кларк 6 10 '%), сколько чрезвычайно рассеянный элемент. ХИМИЯ ОКАНЬЯ ~ ~'~ 'з.. ' Физические и химические свойства. Металлический скандий получают электролизом расплава хлоридов, металлотермическим восстановлением Зср, или БсС1,. У чистого скандия серебристый блеск, на воздухе он тускнеет, сравнительно мягок (твердость по Бринеллю 143 кг!мм'), хорошо обрабатывается. Содержание 1 — 2% примесей делает металл твердым и хрупким.
Имеет гексагональную плотноупакованную решетку с параметрами: а = 3,3090, с =5,2733Л; плотность 2,90 г/см'. При 1450' претерпевает полиморфное превращение. В вакууме (1О ' мм рт. ст.) при 1400 — 1450' возгоняется 14). Это свойство используется при получении металла высокой чистоты.Т. пл. 1539', т. кип, 2630'. Сечение захвата тепловых нейтронов 13 бари. Атомная магнитная восприимчивость х= 236 !О ' (20'), что свидетельствует о слабых парамагнитных свойствах металла.
Физические и химические свойства сильно зависят от чистоты скандия. Этим объясняется большое расхождение основных физических констант (температура кипения, плавления, плотность и др.) в опубликованных работах. Многие физические свойства его до сих пор недостаточно изученыв связи с большой трудностью получения чистого металла. У скандия довольно высокая химическая активность. Подобно редкоземельным элементам, он непосредственно взаимодействует с кислородом, серой, углеродом, азотом, галогенами и т. д.
На воздухе поверхность металла покрывается защитной пленкой окиси, которая препятствует дальнейшему окислению. С азотом реагирует выше 500', образуя нитрид скандия 5с51. При нагревании реагирует с галогенами, образуя тригалогеннды. При сплавленин с серой, селеном, теллуром, образует соответственно сульфид 5с,5„селенид 5с,5е,„теллурнды 5с,Те, и 5сТе. При нагревании в атмосфере водорода получается дигидрид скандня 5сНь Образует также карбиды, бориды, силициды, арсениды.
Взаимодействие с различными мегалламн мало изучено. Сплавы с магнием, алюминием, титаном обладают ценными свойствами, которые используются в промышленности. При нагревании скандий вытесняет водород из воды, легко растворяется в минеральных кислотах, медленно взаимодействует с концентрированным раствором едкого патра. Оснбвные свойства выражены слабее, чем у редкоземельных элементов.
Поскольку радиус иона 5с'" ( 0,7 А) меньше, чем радиус иона т'"' (0,97 А) и трехзарядных ионов РЗЭ(0,85 — 1,68 Л), постольку в соединениях скандия более ярко выражена тенденция к гидролизу, чем в аналогичных соединениях РЗЭ. Показано (3), что гидроокиси существуют в виде полимерных цепей, длина которых увеличивается с ростом рН: с г ОН., ~ 1(л+з)+ 5с ~~' '':5с/ ~, Скандий склонен образовывать двойные и ~ ОН' комплексные соединения в большей мере, чем лантаноиды. Соединения с кислородом. Окись 5с,О, получают, прокаливая гидроокись, карбонат, сульфат, нитрат, оксалат скандия.
Это белый, тонкий, тугоплавкий порошок (т. пл, 2470'), плотность 3,864 г/см'. В воде практически не растворяется, плохо растворяется в холодных разбавленных кислотах и очень хорошо — в концентрированных. Химическая активность повышается от 5с к 1 а (5с — У вЂ” Ьа).
Теплота образования соединений с кислородом также повышается от 5с к ).а (в ккал/г-экв): 68 — 5сК)„73 — у,0„76 — 1.а,О,. Окись скандня взаимодействует с окислами щелочных металлов, образуя, например, 1.15сО, (тетрагональная структура, а = 4,43 А, с = 10,69 Л), 5(а5сОх (гексагонально-ромбоэдрическая структура, а = 3,167 Л, с = 16,09 А). С окисью железа, алюминия, циркония, гафния и др. образует соединения, например„5сРе0„5сА10, (6, 25, 26). Г и д р о о к и с ь с к а н д и я — амфотерное соединение. Осаждается в виде белого студенистого осадка действием растворов аммиака или не очень концентрированных растворов ХаОН на растворы солей скандия в широком интервале рН.
На полноту осаждения не влияет присутствие значительных количеств аммонийных солей в растворе и избыток осадителя (71; рН начала осаждения 4,8 — 4,9 [9). При осаждении вначале образуются малорастворимые оснбвные соединения, которые при увеличении концентрации ионов ОН превращаются в 5с(ОН),. Величина рН образования и состав этих соединений зависят от природы аниона (прочности связи 5с — неорганический лиганд), Гидроокись скандия мало растворяется в воде (5 10 ' моль/л) 191, хорошо — в разбавленных кислотах (образуя соли) и значительно хуже в концентрированных растворах щелочей, образуя сканднат-ионы. Гз табл. 1 представлена растворимость гидроокиси скандия Таблица 1 Растворимость гидроониси снаидии в водных растворах МеОН, МезСО„МеНСО, при 25' Ссдермалве зс1ОН)е в растворе, г/л Кавцевтрацвя, мель/л Реагевт Слетев твердой фазы 8,! )О 0,22 — 0,29 1,4 10 а, 4,2.10 з 13,7 10 ' — 0,36 4,16 10 а — 15.5 !О ' 2,02 1О а — 15,7 10 з 6,6 10 з — 1,81 8,8 1О ' — 0,92 5,72 1О а — 2,52 Ха+:Соай =1,5 —: 2,5:1 Ма+: Соай =3 —:3,5:1 МаОН 1,6 10 ' 0,5 — 3,2 5 10 з (О, ! — О,2) !О 0,15 — 11,23 0,9.10 з — 1,15 3 10 з — 1,50 0,14 — 16,7 0,13 — 2,9 3с(ОН)з лНзО Хаз5с(О)-1)з 2Н,О 5с(ОН), лНзо Бс(ОН)з лнзо МНезс(СОз)а лНво То же МН ОН (МН ) СО ХН,НСО Ха СО ХаНСО К СО ХавСО 4- лХаОН Основные нарбонаты снандня переиеньюго состава 5,32 — 2,76 (2 2 5 8).10-з в водных растворах щелочей и карбонатов натрия, калия и аммония (271.
Кислотная диссоциация гидратированного иона скандия: (8с(Нзо)з]зо+ Нзо «~ [3с(Нво)аОН)е++ Нзо+ Гидроокись скандия отличается ст других гидроокисей как по кристаллической структуре, так и по некоторым другим свойствам, что может быть использовано для отделения скандия от сопутствующих элементов. Она может осаждаться при более низком рН, нежели гидроокиси РЗЗ (рН 8,3 и более), Ег, Т)1, Т) идр., гидроокиси которых осаждаются при более низком рН (1,0 — 3,0), Зто существенно облегчает разделение.
8с(ОН)й имеет структуру гранецентрированной призмы (ГЦП), а = 7,882. При нагревании до 200 †2' разлагается на моногидроокись 8сО(ОН), аналогичную А10(ОН). ЯСО(ОН) устойчивее, чем А)О(ОН) (40], имеет орторомбическую структуру, а = 4,01, Ь =- 13,01, с =- 3,24 (61; при 310 — 380' превращается в окись скандия 8саОз. Соединение ЯсО(ОН) легко растворяется в концентрированном растворе ХаОН; нз раствора кристаллизуется )т)азБс(ОН)а) 2НгО (31.
Соли кислородсодержащих кислот. С у л ь ф а т с к а н д н я 8сй(8Ов)з пНК) может быть получен упариванием растворов окиси, гидроокиси или карбоната скандия в разбавленной Нз8Ов (табл. 2). Образует гидраты с 2, 4, 5 и 6 молекулами воды. При нагревании обезвоживается, затем разлагается; !об' йбб' ббб б:о' 5сз(50а)з 6НзΠ— 5с,(50а)а ° 2НзΠ— -е 5с[5с(50,) ),. 5сзО(50 ) ' 5с 0 Таблица 2 РаствоРвмость 5с (50а)з в РаствоРах Н 50а Разлнчнов концентрации при 25 Содержание Зса1ЗОе> в растворе, вес. М Коицеиграция Назо„ г1л Формула твердой фазм 5са(50Да 5НзО То лсе 5с (50 В Знзо 28,53 29,50 19,87 8,36 1,32 0 24,5 49,0 121 5 243,3 Безводный сульфат скандия — белое гигроскопическое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Может быть получен действием концентрированной Н,ЗО, на окись или гидроокись скандия или обезвоживанием гидрата при 250" (см. реакцию выше). В литературе есть сведения об исследовании систем при 25' [! 1): 1) 5с Оз — Н 50а — Н 0; 2) Ме,50а — 5с,(50а)з — НзО (где Ме — 1л, Ха, К, Гсь, Сз, ЫНа) Из водных сернокислых растворов выделяются сульфаты скандия: основной ЗсОНЗО, 2Н,О и средний Зсз(Юа)з 5Н,О.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
