Билет 46: Применение материалов на основе марганца, технеция, рения и их соединений. Элементы Лекланше

Mn: Сплав 83% Cu, 13% Mn и 4% Ni (манганин): высокое электросопротивление, мало изменяющимся с изменением температуры (реостаты и пр.), MnO₂ и KMnO₄ в качестве окислителей, LiMn₂O₄ (2010: 8% мирового рынка катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов). Сталь Гадфильда (11-14,5% Mn, 0,9-1,3% C) высокое сопротивление износу (истиранию) при больших давлениях или ударных нагрузках, высокая пластичность: танковые гусеницы, пехотные шлемы.

Tc: Используется в медицине для контрастного сканирования желудочно-кишечного тракта при диагностике заболеваний ПС. Пертехнетаты (соли технециевой кислоты HTcO₄) обладают антикоррозионными свойствами, так как ион TcO₄⁻, в отличие от ионов MnO₄⁻ и ReO₄⁻, является самым эффективным ингибитором коррозии для железа и стали.

Re: Очень высокая температура плавления, устойчивость к химическим реагентам, каталитическая активность. Используется в качестве легирующего элемента в сталях и сплавах на основе железа. Введение небольшого количество рения (<0,5%) значительно увеличивает пластические свойства сплава, сохраняя его прочность. платинорениевых катализаторов, применяемых для синтеза высокооктанового компонента бензина, вольфрам-рениевых термопар, позволяющих измерять температуры до 2200°C; сплавов с вольфрамом и молибденом. нитей накала в масс-спектрометрах и ионных манометрах. самоочищающиеся электрические контакты. При замыкании и разрыве цепи всегда происходит электрический разряд, в результате чего металл контакта окисляется. Точно так же окисляется и рений, но его оксид Re₂O₇ летуч. Сплавы никеля и рения используются для изготовления камер сгорания, лопаток турбин, и выхлопных сопел реактивных двигателей, эти сплавы содержат до 6% рения, что делает строительство реактивных двигателей крупнейшим потребителем. Вторым по масштабам потребителем элемента является химическая промышленность, использующая его в качестве катализатора.

Элемент Лекланше — это первичный химический источник тока, в котором анод - двуокись марганца MnO₂ (пиролюзит) в смеси с графитом (около 9,5%), электролит — раствор хлорида аммония NH₄Cl, катод — металлический цинк Zn.

Анод: Zn - 2e⁻ → Zn²⁺

Катод: 2MnO₂ + 2H₃O⁺ + 2e⁻ → 2MnO(OH) + 2H₂O

Раствор электролита: Zn²⁺ + 2NH₄⁺ + 2Cl⁻ + 2H₂O ↔ [Zn(NH₃)₂]Cl₂ + 2H₃O⁺

Общая реакция: Zn + 2MnO₂ + 2NH₄Cl → 2MnO(OH) + [Zn(NH₃)₂]Cl₂ Во время разрядки цинковый стакан растворяется. Во избежание вытекания электролита или продуктов реакции цинковый стакан имеет запас по толщине или окружён железной защитной оболочкой.

Билет 47: Применение материалов на основе цинка, кадмия, ртути и их соединений

Cd: квантовые точки, гальванические элементы, припои и легкоплавкие сплавы;

Hg: термометры, лампы, химическая промышленность, ртутный вакуумный насос;

Zn: Полупроводники, оксид цинка: широкозонный, квантовые точки, оциновка, латунь (50%Cu), краски, катализаторы, оксид цинка применяют в парфюмерии, в пластиках.