4.5. Применение

 

        Углерод широко применяется в металлургии как восстановитель. Графитовые электроды применяют в электрометаллургии и электрохимических производствах. Графит используется в атомной энергетике (замедлитель нейтронов) и электротехнике (электрощетки в моторах и др.). Активный уголь – как абсорбент, сажа –    наполнитель резиновых смесей.

        Кремний – добавка к сплавам. Кремний находит применение в так называемых кремниевых приборах (радиоэлектроника, вычислительная техника, электроника и т.д.).

Рис. 11. Химические свойства углерода и его соединений

 

 

 

 

Рис. 12. Химические свойства кремния и его соединения

 

        Карбид SiC по твердости уступает только алмазу, поэтому используется как абразив, а также как полупроводник. Широко применяется кварцевое стекло SiO₂.

        Германий используется как полупроводник. На основе GeO₂  готовят специальные оптические стекла.

        Олово применяется для производства различных сплавов и белой жести для консервной промышленности.

        Свинец – в свинцовых аккумуляторах, в производстве кабелей, в антифрикционных и типографских сплавах, в атомной энергетике и рентгенотехнике как поглотитель излучений. PbO₂ применяется в производстве красок и хрусталя.

 

5. Химия d – элементов IV группы

 

        В IV группу побочную подгруппу (подгруппу титана) входят элементы Ti, Zr, Hf, Ku, являющиеся полными электронными аналогами (электронная конфигурация (n - 1)d²ns²). По свойствам данные элементы похожи на элементы подгруппы скандия, но отличаются тем, что обычно они четырехвалентны, за исключением титана, который может образовывать соединения со степенью окисления +3, и +2.

        В отличие от элементов подгруппы германия в подгруппе титана с ростом атомного номера устойчивая степень окисления повышается. Для титана характерно координационное число 6 и реже 4, для  Zr и Hf – 7 и 8.

        По физическим свойствам элементы подгруппы титана являются металлами серебристо-белого цвета. Чистые металлы хорошо поддаются механической     обработке, однако даже следы поглощения газов сообщают им хрупкость. Ti     относится к легким, а Zr и Hf – к тяжелым металлам. Все они тугоплавки и имеют одинаковый тип кристаллической решетки.

        В таблицах 11 – 13 представлены важнейшие сведения о d – элементах IV группы.

 

 

5.1. Способы получения

        Вначале руду переводят в оксид или галогенид, а затем восстанавливают Ti, Zr или Hf методом металлотермии в атмосфере инертных газов из-за высокой химической активности этих металлов при высокой температуре:

                

        Zr или Hf получают также натрий-термическим восстановлением комплексных фторидов:

K₂[ЭГ₆] + 4Na = Э + 2KF + 4NaF

        Высокочистые металлы – термическим разложением тетраноидов в вакууме:

        Разделение циркония и гафния осуществляется труднее, чем любых соседних элементов, включая лантаноиды, т.к. их химические свойства ближе друг к другу, чем у всех остальных пар родственных элементов. Химическое сродство Zr и Hf обусловлено близкими значениями радиусов атомов и ионов (см. табл. 12). Для отделения Zr от Hf  наиболее широко применяют селективную экстракцию.

        Ku получают ядерным синтезом.