Химия. Анкудимова И.А. - 43 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

4Au + 8NaCN + O
2
+ 2H
2
O = 4Na[Au(CN)
2
] + 4NaOH;
2Na[Au(CN)
2
] + Zn = Na
2
[Zn(CN)
4
] + 2Au;
3) извлечение металлов при помощи электролиза расплавов или растворов их соединений.
а)
электролизом расплавов получают металлы, имеющие сильно отрицательные электродные потенциалы.
Этим методом получают литий, натрий, алюминий, магний, бериллий и кальций:
2Al
2
O
3(расплав)
+ 3C
→
электролиз
4Al + 3CO
2
↑;
б) электролитическое выделение металла из раствора называют электроэкстракцией. Проводится элек-
тролиз растворов, в результате которого на катоде выделяется металл, характеризующийся высокой чистотой
(получают цинк, медь, кадмий):
2CuSO
4
+ 2H
2
O
→
электролиз
2Cu + 2H
2
SO
4
+ O
2
↑
;
в) электролитическое рафинирование. В этом случае чистый металл выделяется на катоде, а примеси ос-
таются на аноде или переходят в раствор:
CuSO
4
+ H
2
O
→
электролиз
Cu + CuSO
4
.
Классы чистоты металлов
Количественным показателем чистоты металла является концентрация в нем примесей, выраженная либо в
молярных или атомных долях. В настоящее время чистые металлы условно разделяются на три группы: 1) тех-
нически чистые –99,9 %; 2) химически чистые (х.ч.) – 99,99 %; 3) особо чистые (о.ч.) – 99,999 %. Металлы для
полупроводниковой технике по чистоте подразделяются на три группы: класс А – содержание примесей
0,1…0,01 %: класс В – 10
–3
…10
–6
%; класс С – 10
–7
…10
–10
%. Начиная с концентрации равной 10
–5
% примес-
ные компоненты называют микропримесями.
Получение металлов высокой чистоты
Для получения металлов такой чистоты существует несколько методов:
1) метод, основанный на различии летучестей очищаемого металла и имеющихся в нем примесей, называ-
ется
перегонкой в вакууме. Исходный металл загружается в специальный сосуд, соединенный с вакуум-насосом,
после чего нижняя часть сосуда нагревается. В ходе перегонки на холодных частях сосуда осаждаются либо
примеси, либо очищаемый металл. Процесс ведется при непрерывной откачке воздуха, так как наличие даже
ничтожно малого количества кислорода привело бы к образованию оксида металла.
2) метод, основанный на различной растворимости примесей в твердой или жидкой фазах, называется
зон-
ной плавкой
. Очищаемый металл в виде бруска медленно протягивается через кольцевую печь, при этом проис-
ходит плавление металла у передней границы и кристаллизация его у задней границы. При этом примеси одних
металлов концентрируются в расплавленной зоне и перемещаются вместе с ней к концу бруска или остаются за
движущейся зоной и перемещаются к началу бруска.
3) термическое разложение летучих соединений металла:
а) метод, основанный на образовании очищаемым металлом газообразного соединения с иодом, которое
при очень высоких температурах разлагается на очищаемый металл и иод, который возвращается в процесс,
называется
иодидным (титан, цирконий и некоторые другие металлы):
100…200 °C 1300…1500 °C
Ti(загрязненный) + 2J
2
→ TiJ
4
(газ) → Ti(чистый) + 2J
2
;
↑↓
б) метод, основанный на взаимодействии очищаемого металла с оксидом углерода(II) с образованием кар-
бонила металла, с последующим его разложением при повышенных температурах, называется
карбонильным.
Этот метод применяется для получения высокочистых никеля и железа. История карбонильной металлургии
начинается с открытия Л. Монда (1890) необычной реакции: свежеприготовленный никель слегка нагретый
соединяется с оксидом углерода(II), образуя тетракарбонил никель (Ni(CO)
4
), при этом находящиеся в металле
примеси в такую реакцию не вступают. Тетракарбонил никеля – тяжелая, тонущая в воде жидкость, бесцветная,
текучая и летучая, огнеопасная и ядовитая, легко разлагающаяся (температура кипения равна 42
°С) на никель
и оксид углерода(II):
1 атм, 50…70
°С > 70 °С
Ni + 4CO
→ Ni(CO)
4
→ Ni + 4CO.
В 1891 году М. Бертло и Л. Монд открыли Fe(CO)
5
– пентакарбонил железа (температура плавления 105
°С). При очистке железа поступают аналогичным образом. Преимуществами данного способа являются: 1) воз-
можность управления свойствами образующегося металла; 2) умеренная температура и давление; 3) возмож-
ность получения сложных сплавов и композиций; 4) получение металлов высокой чистоты (99,95 %).
Химические свойства

Страницы