рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Работа сделанна в 1998 году

СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ - Реферат, раздел Геология, - 1998 год - Благородные металлы Свойства И Методы Получения Благородных Металлов. Серебро Обладает Значительн...

СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ. Серебро обладает значительной химической стойкостью.

В отличие от меди оно сохраняет металлический блеск при действии воздуха, влаги и углекислого газа. Но, подобно меди, серебро уже при комнатной температуре покрывается темным налетом сульфида Ag2S. Подобно меди, серебро легко растворяется в холодной разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата 3Ag 4HNO3 3AgNO3 NO 2Н2O и в горячей концентрированной серной кислоте с образованием сульфата 2Ag 2H2SO4 Ag2SO4 SO2 2Н2O Нитрат серебра - бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Из его водного раствора едкие щелочи осаждают бурый оксид серебра Ag2O, уже при 300С распадающийся на кислород и серебро.

Галогениды серебра AgCI, AgBr, AgI в воде нерастворимы, но AgF хорошо растворим.

Эти соединения образуют с аммиаком, цианидами щелочных металлов и тиосульфатом натрия хорошо растворимые комплексные соли. Все соли серебра легко восстанавливаются до металла. Нитрат серебра и его растворы, попав на кожу, оставляют на ней черные пятна мелкораздробленного серебра отсюда старинное название AgNO3 - ляпис от лат. lapis internalis - адский камень.

Для серебра наиболее характерна степень окисления l. Известны лишь немногие соединения серебра со степенью окисления 2, например фторид AgF2, нитрат AgNO32. Вода разлагает их с выделением солей Ag1 и кислорода. По сравнению с серебром золото значительно более стойко против химических воздействий. С неметаллами, кроме галогенов, оно не реагирует даже при нагревании.

Кислоты - соляная, азотная, серная - на золото не действуют. Оно растворяется только в смеси соляной и азотной кислот которую алхимики назвали царской водкой по ее способности растворять золото, считавшееся царем металлов. В этой смеси образуется хлор и нитрозилхлорид NOCl ЗНС1 HNO3 Сl2 NOCl 2Н20 Хлор с золотом дает хлорид золота III АuС1з. Он с соляной кислотой образует комплексную золотоШхлороводородную кислоту HAuCl4, которая выделяется при выпаривании ее раствора в виде желтых кристаллов состава HAuCl42H2O. Ее соль - тетрахлораурат натрия оранжево-желтые кристаллы - хорошо растворима в воде. Золото растворяется также в растворах цианидов натрия или калия при доступе воздуха 4Аu 8NaCN 2Н2O Оз 4NaAuCN2 4NaOH Эта реакция, открытая в 1843 г. П.Р.Багратионом племянником знаменитого полководца П. И.Багратиона, широко применяется для извлечения золота из руд. Золото очень легко осаждается из растворов его соединений неорганическими восстановителями, например сульфатом железа II 2АuС1з 6FeSO4 2Fe2SO43 2FeCl3 2Аu или хлоридом олова II 2АuС1з 3SnCl2 3SnCl4 2Аu Если последнюю реакцию проводить в разбавленных растворах, получается пурпуровый коллоидный раствор золота в гексагидроксооловянной кислоте H2SnOH6, называемый кассиевым пурпуром по имени немецкого врача А. Кассия, открывшего это явление примерно в середине XVII в Многие органические вещества восстанавливают золото из его соединений.

Главнейшие свойства платиновых металлов приведены в таблице см. выше. В VIII группе периодической системы элементов Д.И. Менделеева эти элементы образуют две триады тройки, а именно 1 легкие платиновые металлы - рутений, радий, палладий, имеющие плотность около 12 гсм3 2 тяжелые платиновые металлы - осмий, иридий, платина, имеющие плотность около 22 гсм3. Все платиновые металлы в чистом виде имеют серебристо-белый цвет. Все они, кроме осмия, не окисляются на воздухе и очень стойки против действия многих химических реагентов.

В соединениях платиновые металлы проявляют различные степени окисления и сильно выраженную склонность к образованию комплексных соединений.

Необходимо, однако, отметить, что платиновые металлы в виде так называемой черни мелкого черного порошка, получаемого восстановлением растворов соединений платиновых металлов значительно химически более активны, чем те же металлы в виде слитков.

Подобным образом рутений, радий, осмий и иридий, будучи сплавлены с платиной, цинком, медью и другими металлами, переходят в раствор при действии царской водки, хотя она не действует на эти металлы, взятые отдельно.

Химические свойства платиновых металлов имеют много общего. Удобнее всего проследить это, если рассматривать диады, образованные стоящими одним под другим легким и тяжелым платиновыми металлами. Таких диад три 1 рутений, осмий 2 радий, иридий 3 палладий, платина. Рутений и осмий хрупки и очень тверды. При действии кислорода и сильных окислителей они образуют оксиды RuO4 и OsO4. Это легкоплавкие желтые кристаллы.

Пары обоих соединений имеют резкий, неприятный запах и очень ядовиты. Оба соединения легко отдают кислород, восстанавливаясь до RuO2 и OsO2 или до металлов. Со щелочами RuO4 дает соли рутенаты 2Ru04 4КОН 2K2RuO4 2Н2O О2 OsO4 дает с гидроксидом калия комплексное соединение K2OsO4OH2. Родий и иридий менее тверды и хрупки, чем рутений и осмий. В виде сплавов радий и иридий очень медленно растворяются в царской водке с образованием комплексных кислот.

Компактные же родий и иридий нерастворимы даже в царской водке при нагревании. При прокаливании в атмосфере кислорода оба металла образуют оксиды Rh203 и IrO2, разлагающиеся при высоких температурах. Палладий и платина - очень пластичные, сравнительно мягкие металлы. Палладий, подобно серебру, но в отличие от прочих платиновых металлов, растворяется при нагревании в азотной и концентрированной серной кислотах с образованием нитрата и сульфата палладия II 3Pd 8HNO3 3PdNO32 4H2O2NO Pd 2H2SO4 PdSO4 SO2 2Н20 На платину эти кислоты не действуют.

Царская водка при слабом нагревании растворяет и палладий, и платину с образованием комплексных соединений - тетрахлорпалладиевой кислоты и гексахлорплатиновой кислоты. Гексахлорплатиновая кислота - красно-коричневые кристаллы состава H2PtCl66H2O. Из ее солей большое значение для получения платины имеет гексахлорплатинат аммония -светло-желтые кристаллы, малорастворимые в воде. При прокаливании они разлагаются NH42PtCl6 Pt 2NH4Cl С12 Платина остается в мелкораздробленном виде платиновая губка.

Все платиновые металлы поглощают водород, особенно платина и палладий. Последний может поглотить до 900-1000 объемов водорода, при этом металл увеличивается в объеме и покрывается трещинами. Металлургия благородных металлов существенно отличается от способов выплавки из руд таких металлов, как железо, медь, цинк, свинец, алюминий и магний. Объясняется это тем, что содержание благородных металлов в их рудах, как правило, очень невелико.

Кроме того, значительные количества благородных металлов получают при очистке рафинировании черновых металлов - свинца, меди, никеля. В частности, свыше 80 добычи серебра получают в качестве одного из продуктов рафинирования свинца, выплавленного из сульфидных свинцовых и свинцово-цинковых руд. Такой свинец, так называемый веркблей, всегда содержит примесь серебра. Чтобы его выделить, расплавленный и нагретый докрасна веркблей перемешивают с цинком, который образует с серебром интерметаллические соединения, имеющие меньшую плотность, чем расплавленный свинец, и более высокую температуру затвердевания.

Поэтому при охлаждении веркблея на его поверхность всплывает серебристая пена - затвердевший сплав цинка, серебра и свинца. Эту пену, собирают и затем сильно нагревают в ретортах из смеси огнеупорной глины с графитом. После удаления цинка в виде паров в реторте остается сплав серебра и свинца. Его подвергают купелированию, состоящему в том, что на поверхность серебристого свинца, помещенного в печь с подом из пористого материала, направляют струю воздуха. Свинец при этом окисляется в оксид свинца PbO свинцовый глет, который плавится, частично всасывается материалом пода, частично стекает в приемник.

Вместе со свинцом окисляются и другие металлы, их оксиды удаляются с глетом. Полученное сырое серебро очищают, лучше всего электролизом. Анодами служат пластины, отлитые из сырого серебра, катодами - тонкие листы из чистого серебра, электролитом - раствор нитрата серебра.

При пропускании тока аноды растворяются, образуя катионы Ag. Они разряжаются на катодах, где чистое серебро осаждается примеси же например, золото накапливаются на дне ванны в виде илообразного осадка, называемого шламом от нем. Schlamm - ил. Электролизом можно также отделить серебро от свинца. В этом случае аноды отливаются из серебристого свинца, .катоды делают из чистого листового свинца электролитом служит гексафторокремниевая кислота H2SiF6. Чистый свинец осаждается на катодах, а серебро вместе с золотом и платиновыми металлами выпадает на дно в виде шлама.

Одним из важных источников для получения серебра и золота является шлам, образующийся при электролитическом рафинировании меди. При этом процессе анодами служат литые пластины из меди огневого рафинирования, катодами - тонкие листы из электролитической меди, электролитом - раствор сульфата меди II с добавкой серной кислоты. Оседающий на дне ванны шлам высушивают и сплавляют под слоем смеси соды с селитрой.

Полученный сплав металл Даре содержит 93-97 серебра, 2,0-2,5 золота, остальное - медь и примеси. Его очищают электролизом. Золото иногда платина и палладий выпадает в виде шлама. Руды золота содержат обычно очень немного этого металла от 3 до 16 г на 1 т. Поэтому измельченную руду сперва подвергают обогащению. Из полученного концентрата извлекают золото очень слабым раствором цианида натрия иногда кальция при одновременном продувании воздухом. Золото и серебро переходит в раствор в виде комплексных цианидов NaAuCN2 и NaAgCN2. Из этого раствора золото и серебро осаждают цинком, продукт реакции обрабатывают разбавленной соляной или серной кислотой для удаления цинка, остаток высушивают и сплавляют.

Окончательную очистку золота производят электролизом в солянокислом растворе хлорида золота III, подогретом до 60-70С. В этих условиях золото осаждается на катодах из чистого листового золота, серебро выпадает в виде шлама. Платина переходит в электролит ее удаляют в виде гексахлорплатината аммония, добавляя к электролиту хлорид аммония.

Разделение платиновых металлов и получение их в чистом виде аффинаж - очень сложная задача, требующая большой затраты труда, времени, дорогих реактивов, а также высокого мастерства. Самородную платину, платиновый лом и другой материал прежде всего обрабатывают царской водкой при слабом нагревании. При этом полностью переходят в раствор платина и палладий в виде Н2PtСl6 и H2PdCI6, медь, железо и никель - в виде хлоридов CuCl2, FeCl3, NiCl2. Частично растворяются родий и иридий в виде H3RhCl6 и H2IrCI6. Нерастворимый в царcкой водке остаток состоит из соединения осмия с иридием, а также сопутствующих минералов кварца SiO2, хромистого железняка FeCr2O4, магнитного железняка Fе3О4 и др Отфильтровав раствор, из него осаждают платину хлоридом аммония.

Однако, чтобы осадок гексахлорплатината аммония не содержал иридия, который образует также труднорастворимый гексахлориридит IV аммония NH42IrCl6, необходимо восстановить Ir IV до Ir III. Это производят прибавлением, например, тростникового сахара C12H22O14 способ И.И.Черняева.

Гексахлориридит III аммония растворим в воде и хлоридом аммония не осаждается. Осадок гексахлорплатината аммония отфильтровывают, промывают, высушивают и прокаливают. Полученную платиновую губку спрессовывают, а затем сплавляют в кислородо-водородном пламени или в электрической высокочастотной печи. Из фильтра от гексахлорплатината аммония извлекают палладий, родий и иридий из сплава иридия выделяют иридий, осмий и рутений.

Необходимые для этого химические операции очень сложны. В настоящее время главным источником получения платиновых металлов служат сульфидные медно-никелевые руды. В результате их сложной переработки выплавляют так называемые черновые металлы - загрязненные никель и медь. При их электролитическом рафинировании благородные металлы накапливаются в виде анодного шлама, который направляют на аффинаж. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ Серебро и золото - очень пластичные, тягучие и сравнительно мягкие металлы.

Из серебра можно вытянуть проволоку длиной 100 м, масса которой всего 0,045 г масса золотой проволоки той же длины - 0,04 г. Серебро и золото можно проковать в тончайшие листки до 0,4 мкм, просвечивающие синевато-зеленым или зеленым цветом. Для придания твердости серебро и золото сплавляют с медью. Из этого сплава изготовляют ювелирные и другие изделия. Содержание благородного металла в 1 кг его сплава, выраженное в граммах, называется его пробой.

В нашей стране установлены пробы 375, 500, 583, 750, 958 для золота и 800, 785, 916 для серебра. В Англии, США, Швейцарии и некоторых других странах проба выражается в условных единицах - каратах. Проба чистого металла принята за 24 карата проба 1000. Золото 18 каратов - то же самое, что золото 750-й пробы, и т.д. Золотая монета в России и во многих других странах чеканилась из золота 900-й пробы, серебряная из серебра 900-й и 500-й пробы.

В настоящее время чеканка монеты из сплавов благородных металлов не производится. Однако благородные металлы, их сплавы и химические соединения получают все возрастающее применение в технике. Здесь можно только упомянуть главнейшие из них. В течение нескольких столетий при изготовлении зеркал поверхность стекла покрывали амальгамой олова - сплавом ртути с оловом. Эта работа вследствие ядовитости ртутных паров была крайне вредной для здоровья. В 1856 г. знаменитый немецкий химик Ю.Либих нашел способ покрытия стекла тончайшим слоем серебра. Сущность способа состоит в восстановлении серебра из аммиачного раствора его солей глюкозой.

На поверхности стекла оседает тонкий прочный налет серебра, заменяющий амальгаму. Этот быстрый, безвредный и недорогой способ окончательно вытеснил прежний только в начале XX в. Серебро является наилучшим проводником электричества. Его удельное сопротивление при 20 равно 0,016 Омммм оно равно 0,017 для меди, 0,024 для золота и 0,028 для алюминия.

Интересно, что во время второй мировой войны Государственное казначейство США выдало Манхэттенскому проекту 14 т серебра для использования как проводника в работах по созданию атомной бомбы. Вследствие хорошей электрической проводимости и стойкости против действия кислорода при высоких температурах серебро применяется как важный в электротехнике материал. Благодаря стойкости серебра против едких щелочей, уксусной кислоты и других веществ из него изготовляют аппаратуру для химических заводов, а также лабораторную посуду.

Оно служит катализатором в некоторых производствах например, окисления спиртов в альдегиды. Сплавы на основе серебра применяют также для изготовления ювелирных изделий, зубных протезов, подшипников и др. Соли серебра используют в медицине и фотографии. Не так давно иодид серебра AgI в виде аэрозоля получил применение для искусственного вызывания дождя. Мельчайшие кристаллики иодида серебра, введенные в облако, служат центрами, на которых происходит конденсация водяного пара и слияние мельчайших капелек воды в крупные дождевые капли.

Золото применяют в виде сплавов, обычно с медью, в ювелирном и зубопротезном деле. Сплавы золота с платиной, очень стойкие против химических воздействий, используют для изготовления химической аппаратуры. Соединения золота применяют также в медицине и в фотографии. Практические применения платиновых металлов обширны и разнообразны. Они используются в промышленности, приборостроении, зубоврачевании и ювелирном деле. Стойкость против воздействия кислорода даже при высоких температурах, кислото- и жароупорность делают платину, родий, иридий ценными материалами для лабораторной и заводской химической аппаратуры.

Тигли из радия, иридия применяют для работ со фтором и его соединениями или для работ при очень высокой температуре. Общая масса платиновых лодочек на одном из заводов, изготовляющих стеклянное волокно, составляет несколько сот килограммов. Из сплава 90 Pt 10 Ir изготовлены международные эталоны метра и килограмма.

В частях приборов, где требуется большая твердость и стой- кость против износа, используют природный осмистый иридий. Очень светлый и не темнеющий со временем сплав 80 Pd 20 Ag применяют для изготовления шкал астрономических и навигационных приборов. По способности отражать свет родий лишь немного уступает серебру. Он не тускнеет со временем, поэтому зеркальные поверхности астрономических приборов предпочитают покрывать родием. Для измерения температур до 1600С служат термопары из тонких проволок - из платины и из сплава 90 Pt10 Rh. Более высокие температуры до 2000С можно измерять термопарой из иридия и сплава 60 Rh 40 Ir. Платиновые металлы, а также их сплавы катализируют многие химические реакции, например окисление SO2 в SO3. Однако в настоящее время эти катализаторы заменяют другими веществами, более дешевыми.

Один из сильнейших ядов не имеющий запаха оксид углерода II СО - легко обнаружить, если внести в газовую смесь полоску фильтровальной бумаги, смоченную раствором хлорида палладия PdCl2 CO H2O CO2 2HCl Pd Вследствие выделения мелкораздробленного палладия бумага чернеет.

Сплавы платины и палладия, которые не темнеют со временем и не имеют привкуса, применяют в стоматологии. На научные и промышленные цели идет около 90 всех платиновых металлов, остальное - на ювелирное производство. Орден Победа и орден Суворова 1-й степени изготовляют из платины.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Благородные металлы

Золото и серебро, не изменяющиеся при действии воздуха, влаги и высокой температуры, получили название совершенных, благородных металлов. Прочие же… Рутений, пятый спутник платины, был открыт только в 1844 г. Благородные… По мнению многих ученых, золото было первым металлом, который человечество начало использовать для изготовления…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

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:

Эта работа не имеет других тем.

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