166109 (740108), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

(NH₄)₂[Э(СО₃)₂] = 2NH₃ + CО₂ + ЭСО₃ + Н₂О .

BeCO₃ растворим также в углекислых щелочах. К таким двойным карбонатам относится природный доломит - Са[Mg(СО₃)₂]. Применение нашел перхлорат магния (“ангидрон”) как отбеливатель и осушитель.

Ацетат бериллия получается только при нагревании ВеСl₂ c безводной уксусной кислотой. Эта соль не растворима в воде и медленно ею разлагается с образованием основных солей. При 300 ^оС начинает разлагается. Mg(CH₃COO)₂ растворим в воде. Оксалат бериллия – ВеС₂О₄^.3Н₂О, представляет собой порошок белого цвета; растворим в воде. При 100 ^оС теряет 2 молекулы Н₂О. При 220 ^оС теряет последнюю молекулу воды и плавится, а при 350 ^оС разлагается: ВеС₂О₄ = СO₂ + СО + BeО. Были получены комплексы типа Na₂[Ве(С₂О₄)₂]. MgС₂О₄^.3Н₂О малорастворим в воде. Взаимодействует с раствором оксалата аммония с образованием растворимой двойной соли:

(NH₄)₂С₂О₄ + MgС₂О₄ = (NH₄)₂[Mg(С₂О₄)₂].

Одно-, двух-, трех- замещенные ортофосфаты бериллия и магния Be(H₂PO₄)₂^.2H₂O, BeHPO₄^.3H₂O, Be₃(PO₄)₃^.4H₂O, Mg₃(PO₄)₂^.nH₂O (n=8,6,4), MgHPO₄^.nH₂O (n=1,2,7) мало растворимы в воде. Их можно получить растворением гидроокисей в соответствующих количествах Н₃РО₄, или обменными реакциями с х-замещенными ортофосфатами натрия. Следующей реакцией пользуются для открытия катионов Mg²⁺ и анионов фосфорной, мышьяковистой кислоты: MgCl₂ + NH₄OH + Na₂HPO₄ = H₂O +2NaCl + MgNH₄PO₄.

Сульфиды Э получают прямым синтезом из элементов. ВеS представляет собой серовато-белые кристаллы. Он подвержен гидролизу в воде: ВеS + 2H₂O = Be(OH)₂ + H₂S. MgS – бесцветные кубические кристаллы. Он плавится выше 2000 ^оС, в воде подвержен гидролизу: 3MgS + 2H₂O = Mg(HS)₂ + 2MgO + H₂S.

Метанид бериллия получают прокаливанием ВеО с углем: 2ВеО + 3С = Ве₂С + 2СО. Этот красновато-желтый порошок разлагает воду с выделением метана:

Ве₂С + 4Н₂О = СН₄ + 2Ве(ОН)₂.

Ацетилид бериллия получают прокаливанием тесной смеси Ве с углем. разлагает воду с выделением ацетилена: ВеС₂ + 2Н₂О = С₂Н₂ + Ве(ОН)₂. Карбидные соединения Mg эндотермичны. MgC₂ получают действуя на порошок магния ацетиленом или бензолом при нагревании: Mg + C₂H₂ = MgC₂ + H₂. Mg₂C₃ получают действуя пентаном на порошок магния. Водой MgC₂ разлагается с выделением С₂Н₂, а Mg₂C₃ c выделением СН₃-ССН. Все карбиды Э реагируют с галогенами и серой и азотом при нагревании образуя соответственно ЭS, ЭCl₂ и Э₃N₂. Нитриды Э образуются при нагревании порошков Э c азотом или аммиаком: 2NH₃ + 3Э = Э₃N₂ + 3H₂. Be₃N₂ – белый порошок устойчивый на воздухе. Может быть получен по схеме: 3Ве + 2KCN = Be₃N₂ + 2K + 2C. Mg₃N₂ – аморфный порошок зеленовато-желтого цвета, флюоресцирует оранжевым цветом. Реагирует с метанолом и окислами углерода:

Mg₃N₂ + 6CH₃OH = NH₃ + N(CH₃)₃ + 3Mg(OH)OCH₃;

Mg₃N₂ + 3CO_x = 3MgO + N₂ + 3CO_x-1

Оба нитрида гидролизуется водой и растворяются в кислотах:

Э₃N₂ + Н₂О = NH₃ + Mg(OH)₂; Э₃N₂ + 8H⁺ = 2Э²⁺ + 2NH₄⁺.

Mg₃N₂ является восстановителем.

Фосфиды Э образуются при действии паров фосфора на порошки соответствующих металлов. Они разлагаются водой до гидроокиси и фосфина. Также они горят выделяя ЭО, Р₂О₅ и много тепла.

Силициды известны лишь для магния (Mg₂Si и Mg₃Si₂). Орто-силикат бериллия встречается в природе в виде минерала фенакита. Можно получить при нагревании BeO и SiO₂ по схеме: 2BeO + SiO₂ = Be₂SiO₄. Он нерастворим. Бериллий образует интерметаллические соединения: MoBe₁₂, WBe₁₂, TaBe₁₂, UBe₁₃, PuBe₁₃ и др.

Бериллиды обладают высокой прочностью и температурой плавления. Так, NbBe₂ имеет Т_пл 1880 ^оС, Ta₂Be₁₇ – 1980 ^оС, а ZrBe₁₃ – 1920 ^оС.

Кристаллические структуры интерметаллических соединений, по сравнению со многими системами на основании других металлов, значительно различаются между собой. В первом приближении все магниды можно разделить на две большие группы:

• магниды, имеющие структуры, типичные для металлов и сплавов;

• магниды, имеющие структуры, типичные для ионных или гетерополярных соединений.

Граница между этими группами условна, но, в общем, увеличение атомного номера в периоде сопровождается последовательным переходом от соединений металлического типа к валентным и ионным соединениям.

Существуют несколько способов получения магнидов; важнейшими из них являются следующие:

1. Синтез из компонентов по реакции общего вида: xMe + yMg Me_xMg_y, реакция осуществляется сплавлением, спеканием (или горячим прессованием), дистилляцией. Этим методом можно получать все обнаруженные к настоящему времени магниды двойных или многокомпонентных систем;

2. Магнийтермическое восстановление: Me_хO_y + (y+z)Mg Me_хMg_z + yMgO. Применяется в случаях, когда прямое сплавление не дает должного результата;

3. Электрохимический способ (электролитическое выделение);

4. Пиролиз, например, по схеме: MgB₂ ^{800–960 C} MgB₄ ^{970 C} MgB₆ ^{>1200 C}MgB₁₂.

Применение бериллия.

Малая плотность, высокая Т_пл, необычайно высокий модуль упругости (300 ГПа), уникальная теплоемкость (1826 Дж\(кг^.К)) и высокие значения электрической проводимости и теплопроводности обусловили применение Ве в различных областях техники. Бериллий потребляется атомной промышленностью как отражатель и замедлитель нейтронов и как конструкционный материал. Он широко применяется в точных приборах: системах наведения и управления, в авиа- и ракетостроении. Также Ве применяют для легирования различных сплавов. Бериллиевые бронзы (сплавы Ве с Cu) нашли применение для изготовления контактов, зажимов и др. аппаратуры. Они обладают хорошей электропроводностью и механическими свойствами. Окись бериллия нашла применение как отражатель и замедлитель нейтронов, а также для изготовления оболочек ТВЭЛов и тиглей.

Применение магнидов в технике.

Практический интерес представляют сплавы Mg–Zr, поскольку сравнительно небольшая добавка циркония существенно уменьшает размер зерна магния и таким образом улучшает механические свойства материала. Такие сплавы применяются, например, в качестве материала для оболочек тепловыделяющих элементов реактора с графитовым замедлителем и теплоносителем CO₂.

Неконструкционное применение магния.

Магний обладает большим сродством к кислороду. На этом свойстве магния основана магнийтермия, открытая Бекетовым как способ получения других металлов вытеснением их магнием из соединений. Она приобрела большое значение для современной металлургии. В качестве примера можно указать, что магнийтермия стала основным способом в производстве таких металлов, как бериллий и титан. Относительно легкая воспламеняемость дисперсного магния и способность его гореть ослепительным белым пламенем долгое время использовалась в фотографии. Магниевый порошок стали применять также в качестве высококалорийного горючего в современной ракетной технике. Введение небольшого количества металлического магния в чугун позволило значительно улучшить его механические (в частности, пластические) свойства.

Глубокая очистка магния от примесей, достигнутая в последнее время, позволила использовать его в качестве одного из компонентов при синтезе полупроводниковых соединений.

Конструкционное применение магния.

Основное преимущество металлического магния – его легкость (магний – самый легкий из конструкционных металлов). Технически чистый магний обладает невысокой механической прочностью, однако введение в него в небольшом количестве других элементов (алюминия, цинка, марганца) может значительно улучшить его механические свойства почти без увеличения удельного веса. На основе этих свойств магния был создан сплав “электрон”, содержащий, помимо магния, 6% алюминия, 1% цинка и 0,5% марганца. (В настоящее время под техническим названием “электрон” понимаются вообще все сплавы, в которых магний является главной составной частью). Плотность этого сплава – 1,8 г/см³; прочность на разрыв – до 32 кГ/мм²; твердость по Бринеллю – 40–55 кГ/мм². Этот, а также многие другие сплавы на основе магния широко применяются в авиа- и автостроении. Основной недостаток магния – низкая коррозионная стойкость. Магний сравнительно устойчив в сухом атмосферном воздухе, в дистиллированной воде, но быстро разрушается в воздухе, насыщенном водными парами и загрязненном примесями, в особенности сернистым газом. Ниже приведена таблица коррозионной устойчивости магния и его сплавов. ”-” – неустойчив, ”+” – устойчив.

Часть третья. Щелочноземельные металлы.

Кальций, стронций, барий и радий носят название щелочноземельных металлов. Названы они так, потому что их окиси придают воде щелочную среду.

История щелочноземельных металлов.

Известняк, мрамор и гипс уже в глубокой древности (5000 лет назад) применялись египтянами в строительном деле. Вплоть до конца 18 века химики считали известь простым веществом. В 1746 г. И. Потт получил и описал довольно чистую окись кальция. В 1789 году Лавуазье предположил, что известь, магнезия, барит - вещества сложные. Еще задолго до открытия стронция и бария их “нерасшифрованные” соединения применяли в пиротехнике для получения соответственно красных и зеленых огней. До середины 40-х годов прошлого века стронций был прежде всего металлом “потешных огней”. В 1787 г. в свинцовом руднике близ шотландской деревни Стронциан был найден новый минерал, который назвали стронцианитом SrCO₃. А. Крофорд предположил существование еще неизвестной «земли». В 1792 г. Т. Хоп доказал что в состав найденного минерала входит новый элемент – стронций. В то время что с помощью Sr(OH)₂ выделяли нерастворимый дисахарат стронция (С₁₂Н₂₂О₄^.2SrO ), при получения сахара из мелассы. Добыча Sr возрастала. Однако скоро было замечено, что аналогичный сахарат кальция тоже не растворим, а окись кальция была несомненно дешевле. Интерес к стронцию сразу же пропал и вновь возрос к нему лишь в 40-х годах прошлого века. Тяжелый шпат был первым известным соединением бария. Его открыл в начале XVII в. итальянский алхимик Касциароло. Он же установил, что этот минерал после сильного нагре­вания с углем светится в темноте красным светом и дал ему название «lapis solaris» (солнечный камень). В 1808 году Дэви, подвергая электролизу с ртутным катодом смесь влажной гашеной извести с окисью ртути, приготовил амальгаму кальция, а отогнав из неё ртуть, получил металл, названный «кальций» (от лат. Calх, род. падеж calcis – известь). Тем же способом Дэви были получены Ва и Sr. Промышленный способ получения кальция разработан Зутером и Редлихом в 1896 г. на заводе Ратенау (Германия). В 1904 г. начал работать первый завод по получению кальция.

Характеристики

Список файлов реферата