4.7.Применение

Наиболее широко лантаноиды используются в производстве ста лей и сплавов

Введение в сталь десятых долей процента мишметалла позволяет очистить ее от примесей серы и газов, облегчает обработку, повышает текучесть. Нержавеющие хромоникелевые стали плохо прокатываются и обрабатываются. Добавление 0,03% мишметалла резко увеличивает их пластичность и сводит потери металла при обработке к нулю.

Ценными свойствами обладают многие сплавы лантаноидов с черными и цветными металлами. Церий и железо образуют пирофорные сплавы, мельчайшие частички которых самовоспламеняются на воздухе. Для отливки деталей сверхзвуковых реактивных самолетов, оболочек искусственных спутников Земли используют жаропрочные сплавы магния с лантаноидами. Сплав Се, Fe, и Мn применяют в производстве деталей поршневых двигателей, для изготовления хирургических инструментов.

Элементы Sm, Eu и Gd обладающие способностью захватывать нейтроны, служат замедлителями ядерных реакторов Изотоп ¹⁷⁰Tm является источником излучения в атомных батарейках, имеющих размеры с обычную кнопку и продолжительность работы 5 лет. Изотоп ¹⁷⁰Тm становится конкурентом рентгеновских аппаратов и используется в гамма-дефектоскопии для обнаружения дефектов в металлических деталях.

Широко применяют лантаноиды в стекольной промышленности, Добавки СеО₂ к обычному стеклу придают ему устойчивую прозрачность, La и Lu - высокую электропроводность, Ag и Cu светочувствительность. Неодим в сочетании с ванадием используют для изготовления оптических стекол,

В химической промышленности из РЗЭ и тс соединений делают катализаторы,

Из актиноидов в настоящее время наибольшее применение нашли уран и плутоний, их ядра при захвате нейтрона способны делиться, причем становится возможным не только продолжение начавшегося деления, но и лавинообразное его нарастание. Деление ядер связано с огромным выделением энергии. Так при делении ²³⁵U происходит выделение 75 млн кДж энергии на Iг урана. Это позволило использовать уран и плутоний в качестве ядерного горючего в атомных энергетических установках.

Вопросы и упражнения

1. Укажите положение f-элементов в периодической системе.

2. Составьте электронные конфигурации для атомов: а) лантана, гадолиния и лютеция в нулевой степени окисления, б) церия и неодима в степени окисления (+3), в) церия в степени окисления (+4).

3. Перечислите лантаноиды, которые в соединениях проявляют: а)степень окисления (+2), б)степень окисления (+3), в)степень окисления (+4). Приведите пример соединений.

4. Охарактеризуйте окислительно-востановительные свойства соединений лантаноидов в степенях окисления (+2) и (+4).

5. Укажите кислотно-основной характер гидроксидов в степенях окисления –(+2, +3, +4).Подтвердите это соответствующим уравнением.

6. Что такое мишметалл и как его получают?

7. Составьте уравнения следующих реакций:

Ce(OH)₃ + O₂ + H₂O =

Ce₂O₃ + NaBiO₃ + HNO₃ =

Ce(OH)₄ + HCl _(k) = CeCl₃ +…

CeO₂ + H₂O₂ + HNO₃ = O₂ +…

Какие химические свойства соединений церия (+3) и (+4) проявляются в этих реакциях?

8. Составьте электронные конфигурации атомов актиноидов с порядковыми номерами 89,96 и 103. Назовите эти элементы, перечислите их возможные степени окисления.

9. Напишите уравнения реакции диспропорционирования иона плутония PuO₂⁺ в водном растворе:

PuO₂⁺ + H⁺ = PuO₂²⁺ + P³⁺

10. Объясните, почему в водном растворе ион актиноидов Э⁺⁵ и Э⁺⁶ не существуют и превращаются в ионы ЭО₂⁺ и ЭО₂²⁺?

Заключение

В системе подготовки инженеров–технологов предусмотрено изучение курса неорганической химии, химии металлов, органической, физической, коллоидной химии, а также ряд дисциплин по профилю будущей специальности.

В курсе химии металлов необходимо знать физические, химические свойства металлов, закономерности превращения одних веществ в другие, т.е. особенности протекания химических реакций, поведение веществ в водных растворах. Для этого необходимо на уровне современных представлений о строении атомов понимать зависимость свойств от положения элементов в периодической системе Д.И.Менделеева, от кристаллической структуры веществ, от типа химических связей между их атомами.

Кроме того, необходимо уметь читать и записывать формулы веществ, составлять уравнения химических реакций и делать по ним расчеты. Понимание основных химических законов позволит специалисту целенаправленно управлять химическим процессом, получать вещества с заданными свойствами, находить оптимальные решения стоящих перед ним задач, в том числе, с использованием законов химии, химических процессов и веществ.

Сведения о свойствах веществ и закономерностях химических реакций составляют научную основу химического процесса производства металлов.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица электродных потенциалов

металл	Процессы	E0,B
Cu	Cu+ + e =Cu	0,52
	Cu+2 +2e =Cu	0,34
Ag	Ag+ +e =Ag	0,80
Au	Au+ + e =Au	1,69
	Au+3 +3e =Au	1,498
	Аu + 2CN  е = [Аu(CN)2]	0,01
Zn	Zn+2 +2e =Zn	-0,76
Cd	Cd2+ +2e =Cd	-0,40
Hg
Sc	Sc+3 +3e = Sc	 2,08
Y	Y +3 +3e = Y	 2,37
La	La +3 +3e = La	 2,52
Ac	Ac +3 +3e = Ac	 2,6
Ti	Ti +4 +4e = Ti
	Ti +3 +3e = Ti	 1,63
	TiO2+ + 2H+ +e  Ti3+ +H2O	0,10
Zr	Zr +4 +4e = Zr	 1,56
Hf	Hf +4 +4e = Hf	 1,70
V	V2+ +2e= V	 1,18
	V3+ +3e= V	 0,87
	HVO3+ 3H++e  VO2+ +2H2O	0,92
Nb	Nb3+ +3e= Nb	 1,10
Cr	CrO42+ 8H+ +6e  Cr0 +4H2O	0,336
	Cr2O72+14H++6e2Cr3+ +7H2O	1,33
	МоO42+8H++6e  Мо0 +4H2O	0,154
	WO42+ 8H+ +6e  W0 +4H2O	0,049
	MnO4+ 8H++5e Mn2+ +4H2O	1,51
Fe	Fe2+ +2e= Fe	 0,441
	Fe3+ +3e= Fe	 0,036

Таблица 2

Константы нестойкости некоторых комплексных ионов в водных растворах при 25 ⁰С

комплекс	К уст.	К нестойкости
[Cu(CN)2]	11024
[Ag(CN)2]	71019	1,11021
[Au(CN)2]	21038
[CuCI2]	2105
[CuBr2]	8106
[CuI2]	7108
[Ag(NН3)2]+		9,3108
[Ag(NО2)2]		1,8103
[Ag(S2O3)3]3		1,11013
[HgCI4]2		8,51016
[HgBr4] 2		1,01021
[HgI4]2		1,51030
[Hg(CN)4]2		4,01042
[Cd(NН3)2]+2		7,6108
[Cd(CN)4]2		7,81018
[Cu(NН3)4]2+		2,11013
[Cu(CN)4]3		5,01031
[Ni(NН3)6]+2		1,9109
[Zn(OH)4] 2		7,01016
[Zn(NН3)4]+2		2,0109
[Zn CI4]2		1016
[Cd CI4]2		1016
[Cd I4]2
[Zn I4]2

Библиографический список:

1. Коржуков Н.Г.Неорганическая химия: Учебное пособие для вузов. Под науч.ред.Г.М. Курдюмова.- М.:МИСИС, 2001-368с.

2.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. –М.: Высшая школа, 2001.-743с.,ил.

3. Глинка Н.Л. общая химия –М.: Интеграл-Пресс,2002.

4.Коровин Н.В. Общая химия.- М.: Высшая школа,2002.

5. Общая химия в формулах, определениях, схемах.Текст / И.Е.Шиманович и др.- Минск: Изд-во Университетсткое,1987.-503с.

6. Задачи и упражнения по химии: учебное пособие/Б.И.Адамсон и др..- М.:Высш.шк.,2003.-255с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 3. ХИМИЯ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

3.1. Элементы 1В группы

3.1.1. Распространение в природе и получение

3.1.2.Физические свойства

3.1.3. Химические свойства

3.1.4.Соединения металлов

3.1.5.Применение

Вопросы и упражнения

3.2. Элементы 11В группы

3.2.1. Распространение в природе и получение

3.2.2.Физические свойства

3.2.3. Химические свойства

3.2.4.Соединения металлов

3.2.5.Применение

Вопросы и упражнения

3.3. Элементы 111В группы

3.3.1. Способы получения

3.3.2.Физические и химические свойства

3.3.3.Соединения металлов

3.3.4.Применение

Вопросы и упражнения

3.4. Элементы 1VВ группы

3.4.1. Распространение в природе и получение

3.4.2.Физические свойства

3.4.3. Химические свойства

3.4.4.Соединения металлов

3.4.5.Применение

Вопросы и упражнения

3.5. Элементы VВ группы

3.5.1. Распространение в природе и получение

3.5.2.Физические свойства

3.5.3. Химические свойства

3.5.4.Соединения металлов

3.5.5. Применение

Вопросы и упражнения

3.6. Элементы VI В группы

3.6.1. Распространение в природе и получение

3.6.2.Физические свойства

3.6.3. Химические свойства

3.6.4.Соединения металлов

3.6.5.Применение

Вопросы и упражнения

3.7. Элементы VIIВ группы

3.7.1. Распространение в природе и получение

3.7.2.Физические свойства

3.7.3. Химические свойства

3.7.4.Соединения металлов

3.7.5.Применение

Вопросы и упражнения

3.8. Элементы VIII В группы ( подгруппа железа)

3.8.1. Распространение в природе и получение

3.8.2.Физические свойства

3.8.3. Химические свойства

3.8.4.Соединения металлов

3.8.5.Применение

Вопросы и упражнения

3.9. Элементы VIII В группы ( подгруппа платиновых металлов)

3.9.1. Распространение в природе получение

3.9.2.Физические свойства

3.9.3. Химические свойства

3.9.4.Соединения металлов

3.9.5.Применение

Вопросы и упражнения