рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Особенность каждого элемента и их получение

Особенность каждого элемента и их получение - раздел Химия, Стронций и рубидий. Сравнительный анализ свойств Особенность Каждого Элемента И Их Получение. Рубидий Рубидий – Химический Эле...

Особенность каждого элемента и их получение. Рубидий Рубидий – химический элемент 1-й (Ia) группы Периодической системы. Щелочной элемент. Атомный номер 37, относительная атомная масса 85,4678. Рубидий был открыт в 1861 немецкими учеными Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгоффом и стал одним из первых элементов, открытых методом спектроскопии, который был изобретен Бунзеном и Кирхгоффом в 1859. Название элемента отражает цвет наиболее яркой линии в его спектре (от латинского rubidus – глубокий красный). Изучая с помощью спектроскопа различные минералы, Бунзен и Кирхгофф заметили, что один из образцов лепидолита (K2Li3Al4Si7O21(OH,F)3), присланный из Розены (Саксония), дает линии в красной области спектра.

Эти линии не встречались в спектрах ни одного из известных веществ. Вскоре аналогичные темно-красные линии были обнаружены в спектре осадка, полученного после испарения воды из образцов, взятых из минеральных источников Шварцвальда.

Однако содержание нового элемента в опробованных образцах было ничтожным, и чтобы извлечь мало-мальски ощутимые количества, Бунзену пришлось выпаривать свыше 40 м3 минеральных вод. Из упаренного раствора он осадил смесь хлороплатинатов калия, рубидия и цезия. Для отделения рубидия от его ближайших родственников (и особенно от большого избытка калия) Бунзен подверг осадок многократной фракционированной кристаллизации и получил хлориды рубидия и цезия из наименее растворимой фракции и затем перевел их в карбонаты и тартраты (соли винной кислоты), что позволило еще лучше очистить рубидий и освободить его от основной массы цезия.

Бунзену удалось получить не только отдельные соли рубидия, но и сам металл. Металлический рубидий был впервые получен при восстановлении сажей кислой соли – гидротартрата рубидия. Особенностью данного элемента является его высокая реакционная способность. На воздухе он моментально воспламененяется.

Не менее жадно (с воспламенением) соединяется он с хлором и другими галогенами, а с серой (при этом образуется растворимый в воде сульфид Rb2S) и фосфором – даже со взрывом. В реакциях с водой также происходит взрыв. Рубидий непосредственно соединяется с большинством неметаллов. Однако с азотом он в обычных условиях не взаимодействует. Нитрид рубидия Rb3N образуется при пропускании в жидком азоте электрического разряда между электродами, изготовленными из рубидия. При обычной температуре он имеет почти пастообразную консистенцию.

Рубидий образует многочисленные кислородные соединения, в том числе, оксид Rb2O, пероксид Rb2O2, надпероксид RbO2, озонид RbO3. Все они окрашены, например, Rb2O – ярко-желтый, а RbO2 – темно-коричневый. Надпероксид рубидия образуется при сжигании рубидия на воздухе. Пероксид рубидия получают окислением рубидия, растворенного в безводном аммиаке, безводным пероксидом водорода, а оксид рубидия – нагреванием смеси металлического рубидия и его пероксида.

Оксид, пероксид и надпероксид термически устойчивы, они плавятся при температуре около 500 °С. Рубидий встречается практически везде. Разные исследователи называют разные цифры относительно того, сколько рубидия на земном шаре. Сейчас принято считать, что содержание рубидия в земной коре составляет 1,5·10-2 %. Это больше, чем у таких известнейших металлов, как медь, цинк, олово, свинец. Но выделить рубидий значительно сложнее, чем олово или свинец, и дело не только в большой химической активности элемента №37. Рубидий не образует скоплений, у него нет собственных минералов. Он крайне рассеян и встречается вместе с другими щелочными металлами, всегда сопутствуя калию.

Рубидий обнаружен в очень многих горных породах и минералах, но его концентрация там крайне низка. Только лепидолиты содержат несколько больше Rb2О, иногда 0,2 %, а изредка и до 1 – 3 %. Соли рубидия растворены в воде морей, океанов и озер. Концентрация их и здесь очень невелика, в среднем порядка 100 мкг/л. Значит, в мировом океане рубидия в сотни раз меньше, чем в земной коре. Впрочем, в отдельных случаях содержание рубидия в воде выше: в Одесских лиманах оно оказалось равным 670 мкг/л, а в Каспийском море – 5700 мкг/л. Повышенное содержание рубидия обнаружено и в некоторых минеральных источниках Бразилии.

Рубидий найден в морских водорослях, в чае, кофе, в сахарном тростнике и табаке: в золе табачных листьев оказалось до 0,004 % рубидия (а калия в них в 1000 раз больше). Из морской воды рубидий перешел в калийные соляные отложения, главным образом в карналлиты.

В страссфуртских и соликамских карналлитах содержание рубидия колеблется в пределах от 0,037 до 0,15 %. Минерал карналлит – сложное химическое соединение, образованное хлоридами калия и магния с водой; его формула KCl·MgCl2·6H2O. Рубидий дает соль аналогичного состава RbCl·MgCl2·6H2O, причем обе соли – калиевая и рубидиевая – имеют одинаковое строение и образуют непрерывный ряд твердых растворов, кристаллизуясь совместно.

Карналлит хорошо растворим в воде, потому «вскрытие» минерала не представляет большого труда. Сейчас разработаны и описаны в литературе вполне рациональные и экономичные методы извлечения рубидия из карналлита, попутно с другими элементами. Мощные залежи карналлита, несомненно, – один из наиболее перспективных источников рубидиевого сырья. Хотя концентрация рубидия здесь и невелика, но общие запасы солей таковы, что количество рубидия измеряется миллионами тонн. Металлический рубидий получают восстановлением соединений рубидия (в основном галогенидов – обычно хлорида) рубидия металлическим кальцием в вакууме (примерно 0,001 мм рт. ст.) при 700 – 800 °С: 2RbCl + 2Ca = 2Rb + CaCl2 Rb2CO3 + 3Mg = 2Rb + 3MgO + C В небольших количествах рубидий получают восстановлением хромата рубидия Rb2СrO4 порошком циркония при 850 °C, что удобно для внесения рубидия в разрядные трубки, или медленным термическом разложением азида рубидия RbN3 в вакууме (0,1 мм рт. ст.) при 390 – 500 °С; этот метод позволяет получить наиболее чистый металлический рубидий, пригодный для опре­деления термодинамических и физических констант.

Хранят металлический рубидий в парафиновом масле или в запаянных ампулах (из особого стекла), заполненных водородом.

Стронций Стронций – химический элемент 2-й (IIa) группы Периодической системы, щелочноземельный элемент. Атомный номер 38, относительная атомная масса 87,62. Отличительной чертой этого элемента является то, что летучие соединения стронция окрашивают пламя в карминово-красный цвет. Стоит бросить в пламя щепотку одной из летучих солей стронция, как пламя тотчас окрасится в яркий карминово-красный цвет. В спектре пламени появятся линии стронция.

На пяти электронных оболочках атома стронция 38 электронов. Заполнены целиком три ближайшие к ядру оболочки, а на двух последних есть «вакансии». В пламени горелки электроны термически возбуждаются и, приобретая более высокую энергию, переходят с нижних энергетических уровней на верхние.

Но такое возбужденное состояние неустойчиво, и электроны возвращаются на более выгодные нижние уровни, выделяя при этом энергию в виде световых квантов. Атом (или ион) стронция излучает преимущественно кванты с такими частотами, которые соответствуют длине красных и оранжевых световых волн. Отсюда карминово-красный цвет пламени. Сходство с кальцием, магнием, барием настолько велико, что в монографиях и учебниках индивидуальные свойства стронция, как правило, не рассматриваются – их разбирают на примере кальция или магния.

В неочищенном состоянии стронций окрашен в бледно-желтый цвет. Содержание стронция в земной коре составляет 0,0384 %. Он является пятнадцатым по распространенности и следует сразу за барием, немного уступая фтору. В свободном виде стронций не встречается. Он образует около 40 минералов. Наиболее важный из них – целестин SrSO4. Добывают также стронцианит SrCO3. Стронций присутствует в качестве изоморфной примеси в различных магниевых, кальциевых и бариевых минералах.

Стронций содержится и в природных водах. В морской воде его концентрация составляет 0,1 мг/л. Это означает, что в водах Мирового океана содержатся миллиарды тонн стронция. Минеральные воды, содержащие стронций, считают перспективным сырьем для выделения этого элемента. В океане часть стронция концентрируется в железомарганцевых конкрециях (4900 т в год). Стронций накапливается также простейшими морскими организмами – радиоляриями, скелет которых построен из SrSO4. Общее содержание стронция в почвах составляет 0,035 масс. %. Хорошими аккумуляторами стронция на суше являются многие растения, особенно бобовые.

По приблизительной оценке содержание стронция в человеческом организме составляет 10-3 % масс. Стронций концентрируется главным образом в костях, частично замещая кальций. Избыток его против нормы вызывает ломкость костей. Концентрация стронция в позвонках в 4 раза больше средней по скелету. Доскональная оценка мировых промышленных ресурсов стронция не проводилась, но полагают, что они превышают 1 млрд. т. Наиболее крупные залежи целестина – в Мексике, Испании и Турции.

В России подобные месторождения есть в Хакассии, Пермской и Тульской области. Однако потребности в стронции в нашей стране удовлетворяются, в основном, за счет импорта, а также переработки апатитового концентрата, где карбонат стронция составляет 2,4 %. Специалисты считают, что добыча стронция в недавно открытом Кишертском месторождении (Пермская область) может повлиять на ситуацию на мировом рынке этого продукта.

Цена на пермский стронций может оказаться примерно в 1,5 раза ниже, чем на американский, стоимость которого сейчас составляет около 1200 долл. за тонну. Сырьем для получения соединений стронция служат целестиновый и стронцианитовый концентраты от обогащения соответствующих руд. Целестиновый концентрат восстанавливают углем при 900 – 950 °С до сульфида С; при растворении в воде SrS гидролизуется с образованием Sr(ОН)2 и Sr(SН)2. Из раствора пропу­сканием СО2 осаждают SrСО3 или обработкой азотной кислотой с последующим упариванием выделяют кристал­лы Sr(NО3)2. По другому способу карбонат стронция полу­чают, спекая целестиновый концентрат с содой с по­следующим водным выщелачиванием или обрабатывая его содовым раствором: SrSO4 + Na2CO3 = SrCO3 + Na2SO4. Для получения чистых солей стронция выпадающий в оса­док карбонат стронция растворяют в НNО3, осаждают ам­миаком примеси полуторных окислов, затем упа­ривают раствор, кристаллизуют нитрат стронция и очищают его перекристаллизацией. Стронцианитовый концентрат (SrСО3) большей частью разлагают обжи­гом при 1200 °C с последующим растворением SrО в воде или кислотах.

Другие способы состоят в прямом раст­ворении стронцианита в азотной или соляной кислотах и выделении из полученных растворов солей стронция или его гидроокиси.

Металлический стронций можно получать электролизом рас­плава SrСl2 и КС1 так же, как и кальций. Однако из-за малого выхода по току и загрязнения стронция солями, нитридом и окисью этот способ не получил распрост­ранения.

В промышленности электролизом на жидком катоде получают сплавы стронция, например, с оловом. Для получения металлического стронция применяют преимущественно алюминотермическое вос­становление в вакууме по реакции: 4SrO + 2А1 = 3Sr + SrO∙Al2O3. Для этого окись стронция, полученную прокаливанием Sr(NО3)2 или SrСО3, смешивают с по­рошком алюминия и брикетируют под давлением 300 кГ/см2. Брикеты загружают в стальную реторту и помещают ее в вакуумную электрическую печь. Пары стронция, восстанавливаемого при температуре 1100 – 1150 °С в вакууме 10-2 мм рт. ст конденсируются в кристал­лы на охлаждаемой поверхности вставленного в ре­торту конденсатора.

По окончании восстановления реторту заполняют аргоном и расплавляют конден­сат, который стекает в изложницу.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Стронций и рубидий. Сравнительный анализ свойств

Однако, один является щелочным металлом, а другой щелочноземельным. И своим внешним видом – блестящей серебристо-белой поверхностью рубидий… Цель: дать сравнительную характеристику элементов рубидий и стронций.Задачи:… Стронций также серебристо-белый металл. Это сравнительно мягкие металлы, оба металла легко режутся ножом.Их важнейшие…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Особенность каждого элемента и их получение

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Кислотно-основные свойства
Кислотно-основные свойства. Рубидий и стронций обладают основными свойствами. Рубидий обладает большими основными свойствами, чем стронций, так как на последней орбитали (5s) у рубидия – 1 электрон

Окислительно-восстановительные свойства
Окислительно-восстановительные свойства. Рубидий и стронций являются s-элементами, а, следовательно, как и все металлы проявляют только положительные степени окисления. Степень окисления руб

Промышленное применение
Промышленное применение. Рубидий Основные области применения рубидия - производство фотоэлементов, работающих в видимой области спектра; светящихся газосветных трубок, заполненных аргоном или неоно

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги