Неорганическая химия. Т. 3, кн. 2. Под ред. Ю.Д. Третьякова (975566), страница 56
Текст из файла (страница 56)
255 ни один из них не имеет практического значения. Важнейшим источником кадмия служат цинковые руды, в которых часть атомов цинка изоморфно замещена на кадмий. Например, в некоторых вюрцитах содержание кадмия составляет до 30%. Сфалерит содержит в среднем О,! — О 5% кадмия. При обжиге сульфидных руд кадмий вместе с цинком переходит в огарок в форме оксида СоО, хотя некоторая его часть при недостатке кислорода восстанавливается сульфидом и улетучивается. Непосредственным сырьем для извлечения кадмия служит медно-кадмисвый кек, образующийся при гидрометаллургическом производстве цинка.
Он содержит цинк и кадмий, а также примеси меди и свинца. Все эти элементы находятся в кеке в свободном состоянии. Для выделения кадмия кек растворяют в серной кислоте в присутствии окислителя (медь при этом остается в осадке), а затем вновь цементируют (осаждают) кадмий цинковой пылью; Хп + Сд-" = СЙ ч 7п" Кадмий также может быть отделен от пинка восстановлением смеси их оксидов углем при температуре 850 — 900'С. В этих условиях более летучий кадмий возгоняется, а цинк остается в печи.
Ртуть, несмотря на ее принадлежность к редким элементам (8,0 10-'%), образует минералы, благодаря высокой плотности легко поддающиеся обогащению. Наиболее распространена киноварь НяБ, добываемая из жильных месторожден и й гидротермального про исхожден ия. Ртуть получают окислительным обжигом: б00 С НаБ + Оз — » Ня ь $02 При более низкой температуре образуется оксид НяО. Особо богатые концентраты обжигают с добавлением оксида кальция или железного лома: 4НаВ + 4СаО = 4Ня + Са50«+ 3СаБ ( Наб ч Ге = Геб + На Образующиеся пары ртути конденсируют и очищают перегонкой при пониженном давлении. Около половины производимого цинка используется для защиты железа от коррозии и в производстве латуней.
Оцинкованное железо представляет собой стальные листы, покрытые тонким слоем цинка, ко~орый наносят электролитически, распылением паров мета~па или погружением изделия в расплав. Цинк используют также в некоторых типах гальванических элементов и аккумуляторов, в качестве восстановителя — в металлургии золота, серебра, индия, кадмия. Оксид цинка применяют в лакокрасочной промышленности в качестве белого пигмента («цинковые белила»), а также в медицине. Кадмий, как и цинк, используют для защиты стальных изделий от коррозии.
В отличие от цинковых кадмиевые покрытия не отслаиваются от изделия при механических деформациях, а также сохраняют устойчивость в морской воде, при высокой влажности воздуха. Легкоплавкие кадмиевые сплавы используют в предохранительных и сигнальных устройствах, в производстве под- 25б шипников, применяют в качестве припоев. Кадмий необходим также лля изготовления щелочных аккумуляторов (см. гл.
6). Добавка к меди около 1 % кадмия значительно увеличивает прочность материала и его устойчивость к истиранию, но в то же время практически не изменяет его электропроводность, Такие сплавы находят применение в контактных проводах железных дорог и троллейбусных линий. Кадмиевые стержни служат гюглотителями нейтронов в ядерных реакторах.
Сульфид кадмия применяют в качестве пигмента, а селенид и теллурид — в солнечных батареях и приборах, улавливающих инфракрасное излучение. Мировое производство ртути, оцениваемое в настоящее время в 8 — 9 тыс. т в год, постепенно сокращается в связи с токсичностью металла и его соединений. Большое количество ртути используют при электролизе водных растворов хлорида натрия, а также в амальгамной металлургии — при извлечении галлия, индия, галлия, кадмия.
Амальгамный метод выделения золота и серебра из породы, разработанный еще в Средневековье, основан на способности ртути смачивать поверхность металла, но не растворять епн как иногда считают (растворимость золота в ртути при температуре !3 "С составляет 0,)3 мас.%, а серебра — всего 0,035 мас.%). Согласно одному из вариантов этого метода благородные металлы извлекают на амальгамированнои поверхности медных листов, смонтированных на наклонных столах.
Частицы золота и серебра смачиваются ртутью и прилипают к поверхности листа. Расход ртути составлял до 50 г на ! т руды. В настоящее время на смену амалы амной технологии пришла цианидиая (см. гл. 7). В лаборатории ртутью заполняют многие измерительные приборы; термометры, манометры, барометры. Ртуть используют также в диффузионных насосах и в качестве капающего электрода в полярографии.
Биологическая роль ртути Ртуть относят к группе ультрамикроэлементов, т. е, элементов, обнаруживаемых в живых организмах в концентрациях — 0,00! %. В незначительных количествах ртуть необходима лля нормальной жизнедеятельносги организма, она принимает участие в физиологических процессах, связанных с дезынтоксикацией. Краине малые (порядка О,! мкг) дозы каломели и сулемы повышают содержание гамма-глобулинов в сыворотке крови, стимулируют процессы обмена веществ.
На этом было основано применение некоторых препаратов ртути (например, этанолмеркурхлорида) в медицине в качестве антисептиков, удаленных из реестра лекарственных средств лишь в )988 г. Высокое токсическое действие соединений ртути на организм в количествах, превышающих микрограммовые, связано со способностью вызывать денатурацию белков и блокировать разные звенья ферментативных процессов, Поэтому противоядием при отравлении ртутью служит яичный белок — при попадании соли ртути в организм необходимо как можно быстрее выпить сырое яйцо, Металлическая ртуть сама по себе не является ядом, о чем свидетельствует использование ее в провглом в медицинской практике в качестве средства для лечения непроходимости кишечника. Однако вдыхание паров ртути представляет серьезную опасность, так как, конденсируясь в альвеолах, ртуть постепенно 257 Рис.
8.2. Круговорот ртути в океане окисляется и отравляет организм. В природе под действием микроорганизмов. содержашихся в иле н почве, ртуть окисляется ло метилртути СНзН8' и диметилртути (СН,),Н8 (рис. 8.2), в процессе метионирования участвует мстилкобаламин — витамин Вц (см. гл. 6). Особенно опасны ионы метилртути, которые активно включаются в биоценоз, в то время как диметилртугь испаряется с поверхности почвы и воды. Органические соелинения ртути легко аккумулируются рыбами и милиями, откуда они попадают в мясо люрских птиц, тюленей, а также в организм человека. Статистика показывает, что содержание ртути в волосах человека напрямую коррелирует с количеством потребляемой рыбы. Прелельно лопустил1ое содержание ртути в морской воде не лолжно превышать 0,00! мг(л*. " Трахтенберг И.М., Корш»н М.0.
Ртуть и се соелиисиив в окружаюшей среде. — Киев. Вищв школа, !990. 8.3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ Цинк и кадмий представляют собой мягкие серебристо-белые металлы с голубоватым и синеватым оттенком (табл. 8.3). Они имеют гексагональную плотнейшую упаковку, в которой расстояния между атомами металла внутри слоя на ! 0 % короче, чем между атомами соседних слоев. Кадмий мягче цинка н легче возгоняется. При комнатной температуре цинк хрупок, но при нагревании до (00'С становится пластичным, прокатывается в тонкие листы и вытягивается в проволоку.
Дальнейшее нагревание выше 200'С вновь лелает его хрупким. Кадмий, напротив, при комнатной температуре — ковкий и тя!учий металл, режется ножом. Отлитые из него палочки при огибания, подобно оловянным, издают треск за счет трения кристаллитов друг о друга. При температуре 80 С кадмий делается хрупким и может быть истолчен в порошок. Полностью заполненные с(-орбитали не способны вносить ковалентный вклад в металлическую связь, поэтому она обеспечивается только внешними 258 Табл и ца 8.3 Свойства элемевтов 12-й группы Свойство Температура плавления, 'С Температура кипения, 'С Эптадьпия плавления, кДж/моль Энтальпия испарения, кДжумоль -39 419 321 907 767 357 2,33 6,11 59,2 115,3 99,9 Энтальпия атомизации', кДжумоль Плотность*, гусы' 130,7 112,0 61,3 7,14 8,65 13,53 Электрическое сопротивление**, мкОм см Модуль Юнга, ГПа Сгандартный электродный потенциал Е'(М-''уМ"), В 7,5 958 104,5 62,6 -0,762 -0,402 +0,853 * Прп ъ впературе 25 С.
** При температуре 22'С 259 у-электронами и, соответственно, ослаблена. Это приводит к небольшой энергии кристаллической решетки и низким температурам плавления, значения которых понижаются вниз по группе. Ртуть представляет собой тяжелую жидкость металлического цвета, не смачивающуюся водой.
Продолжительным энергичным встряхиванием можно раздробить ее на мельчайшие капельки, напоминающие черный порошок. При растирании с вязкими жидкостями ртуть образует однородную эмульсию, которую столетие назад использовали в качестве лекарственного средства. Ртуть вообще единственное простое вещество — металл, жидкий при комнатной температуре. Необычайно низкая температура плавления объясняется релятивистским эффектом сжатия бз-орбитали и ее неспособностью участвовать в формировании металлической связи (винертная» пара бзд). По этой причине жидкая ртуть имеет исключительно высокое электрическое сопротивление среди металлов, что позволило использовать ее в качестве эталона данной физической величины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
