Министерство Образования Науки РФ

Ф ГБОУ ВПО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова»

Кафедра Химии и химической технологии

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

на тему:

«Свойства соединения бериллия, магния, алюминия»

Выполнил: ст. гр. С02-381-1

Полянских Д.В.

Проверил: Васильченко Ю.М.

Ижевск, 2012 г

Цель работы:

1. Изучить свойства Be, Mg, Al.

Теоретическая часть.

Эти металлы имеют плотность менее, чем 5000 кг/м³ . Например, плот­ности таких металлов как Ве, Мg, А1 и равны 1850, 1740, 2730 кг/м³. Сравните с плотностью железа, которая равна 7860 кг/м³ . В некоторых отраслях материалы сравнивают по коэффициен­там конструктивного качества. Коэффициент конструктивного качества представляет собой удельную прочность материала на единиц его массы. Наилучшие результаты получены при большом значении упомянутого ко­эффициента.

Производство Ве , Мg , Аl .

Бериллий производится путем электролиза расплавов смесей солей, содержащих хлорид или фторид бериллия. Например, во время электролиза хлорида бериллия электролит содержит 50% ВеС1₂ и 50% МаС1. Электролиз проводится при 300° С. Температура плавления смеси ниже соот­ветствующих температур плавления каждой соли.

Магний можно производить тремя методами: а) электролиз двойной соли, например, хлоридов калия и магния после ее дегидратации; б) пиро­металлургия или восстановление магния из оксида; в) замещение магния кремнием.

1. KCl ∙ MgCl₂ ∙ 6H₂O → KCl ∙ MgCl₂ + 6H₂O

(Kaт) C, Mg | KCl | Cl₂, C(Ан)

| MgCl₂|

2. MgO + C → Mg + CO (t > 2000⁰ C)

3. MgO + CaC₂ → Mg + CaO + 2C (t > 1200⁰ C)

4. 2(MgO ∙ CaO) + Si → 2CaO ∙ SiO₂ + 2Mg

Алюминий производится электролизом окиси алюминия:

(Кат), Al | Al₂O₃ | O₂ (Aн)

| AlF₃ ∙ 3NaF |

Физические и физико-механические свойства Ве , Мg , а1.

Сравним свойства легких металлов с соответствующими свойствами желе­за. Обычно общими физико-механическими характеристиками являются разрушающее напряжение при растяжении ( , мН/м² ), модуль упругости (Е , гН/м² ), твердость ( Н_B , мН/м² ). Эти свойства определяются структурой металла и изменением кристаллической решетки с ростом температу­ры. Известны следующие типы металлической кристаллической решетки: а) гексагональная плотной упаковки; б) гранецентрированная; в) объемно-центрированная.

Металлическая решетка характеризуется тремя параметрами: коорди­национным числом (СN — КЧ), плотностью упаковки (РD) и числом час­тиц (РN), необходимых для достройки решетки. Параметры кристалличе­ских решеток следующие:

а) гексагональная решетка плотной упаковки (НСРL — ГРПУ) -

(СN) = 12, (РD) = 74%, (РN) = 6 ;

б) гранецентрированная решетка (FCL — ГЦКР) - (СN) = 12 , (РD) = 74%, (РN) = 4

в) объемно-центрированная решетка (ВСL — ОЦКР):

(СN) = 8 , (РD) = 68%, (РN) = 2 .

Следовательно, гексагональная решетка плотной упаковки является более плотной, чем последние две (РСЬ — ГЦКР) и (ВСЬ — ОЦКР).

Бериллий особенно выделяются своей высокой твердостью и разрушаю­щим напряжением при растяжении, кроме того, бериллий имеет высокий модуль упругости, значение которого превышает почти в 10 раз значение соответствующего параметра железа. Разрушающее напряжение при рас­тяжении магния очень мало, однако сплавы магния имеют такое значение этого параметра, которое в некоторых случаях почти в 20 раз превышает соответствующее значение чистого металла. Например, сплав магния МА-8 имеет разрушающее напряжение при растяжении равное 244,5мН/м² (этот сплав содержит 97,25% Мg, 2,5% Мn, 0,25% Се).

Применение легких металлов Ве, Мg, а1.

Применение бериллия. Сплавы бериллия и никеля используются в совре­менных турбореактивных двигателях и других летательных аппаратах. Бе­риллий является единственным металлом, который не высекает искры при ударе, вот почему этот металл используется в дробилках и мельницах для размельчения взрывчатых и горючих веществ. Основные важные свойства бериллия таковы: а) высокая усталостная прочность; б) он немагнитный; в) способен задерживать быстрые нейтроны. Поэтому высокопрочные спи­рали изготавливают из бронз с содержащих бериллий. Такие спирали име­ют прочность на сжатие, превышающую в 25 раз прочность на сжатие у спиралей, изготовленных из стали. Если бронза содержит только 2,5% Ве, то изготовленная из нее спираль имеет такие же рабочие характеристики, что и спираль из стали. Бериллий и его сплавы используются при произ­водстве ядерных реакторов. Однако бериллий очень дорогой металл, а его соединения и пары токсичны.

Применение магния. Сплавы из магния применяются в самолетостроении, в ракетной и космической технике. Эти сплавы используются, как и сплавы бериллия, для производства ядерных реакторов, так как магниевые сплавы также задерживают быстрые нейтроны.

Применение алюминия. Алюминиевые сплавы также в основном применя­ются в самолетостроении, но алюминий имеет широкое применение и в энергетической промышленности. Например, алюминии используется для обмотки роторов, так как алюминии по своим специфическим электриче­ским характеристикам лучше меди и имеет меньшую по сравнению с ме­дью плотность.