Ana səhifə

Tallinna Pedagoogikaülikool Loodusteaduste osakond


Yüklə 0.59 Mb.
səhifə4/12
tarix24.06.2016
ölçüsü0.59 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Hg(ONC)2 - elavhõbe(II)fulminaat (“paukelavhõbe”),

  • saadakse Hg, etanooli ja konts. HNO3 segu nõrgal soojendamisel.

  • Plahvatab kergesti löögist ja soojendamisel (ョ Hg, CO, N2), seejuures detoneerub. Kasutatakse detonaatorina (sütikutes).



  • Praktikas laiemalt kasutatavad lahustuvad Hg soolad :

  • nitraadid Hg2(NO3)2.2H2O ja Hg(NO3)2.0,5H2O

  • (toodud sagedasemad kristallhüdraadid); vees hüdrolüüsuvad, värvitud krist. ained, mürgised

  • Kasut. keemialaborites (merkurimeetrias jm), teiste Hg-ühendite saamisel, tehnil. eesmärkideks.

  • HgSO4 - vees vähelahustuv. Katalüsaator org. sünteesis (etüün ョ etanaal) jm.

  • Hg(SCN)2 - elavhõbe(II)tiotsüanaat - värvitu kristalne (praktikas valge), külmas vees vähelahustuv ühend, lag-temp 165ーC. Saadakse lahustuvate (K+, NH4+)- tiotsüanaatide toimel Hg(II) sooladesse :

  • Hg(NO3)2 + 2KSCN ョ Hg(SCN)2 + 2KNO3

  • Sellest ainest pulgake eraldab termil. lagunemisel väga mahukaid põlemissaadusi (kuulus katse : “vaarao madu”):

  • 2Hg(SCN)2 ョ 2HgS + C3N4 + CS2 (ligik. võrrand; eraldub ka Hg aure)

  • Hg(SCN)2 kasutatakse ka anioonide (Cl-, CN-, S2-, S2 O32-)

  • määramiseks.

  • OHUTUSTEHNIKA

  • Hg lahustuvad (ja paljud vees praktil. lahustumatud) ühendid on väga mürgised, samuti elavhõbedaaurud.

  • Hg kumuleerub organismis, põhjustades paljusid tõsiseid häireid ja kroonil. haigusi; suuremates kogustes (mõni kümnendik g) surmav.

  • Hg laialipaiskumisel (näit termomeetri purunemisel) tuleb vähimadki piisad kokku koguda (niiske filterpaberiga).

  • Keemiline demerkureerimine - väävlipulber, FeCl3, või (NH4)2Sn lahus (lihtaine Hg ョ lahustumatud Hg ühendid)



  • BIOTOIME

  • Hg kuulub väga vähesel määral elusorganismide koostisse (näit. on inimorganismis arvatavalt kokku normaalselt mõni sajandik g Hg).

  • Arvatavasti osaleb Hg valkude sünteesiprotsessis.

  • Väga palju andmeid on Hg kahjuliku toime kohta.

  • Kahjustab eriti kogu närvisüsteemi (taju ja mõtlemise häired, mälu nõrgenemine, perifeerse närvisüsteemi häired),

  • samuti üksikuid organeid, eriti neere. Eluohtlik on nii akuutne kui krooniline mürgistus.

  • XX sajandi II poolel on tuvastatud ulatuslikke elavhõbedareostusi, eriti Jaapanis (Minamata lahes), Iraagis, Rootsis jm. Suur vastsündinute suremus (Hg2+ - ioonid läbivad platsentaarset barjääri), ulatuslikud ajukahjustused jm.

  • Atmosfääri keskm. (norm) Hg-sisaldus on 2.10-5 mg/m3



  • TOODANG JA KASUTAMINE

  • Aastane maailmatoodang orient. 8600 t/a

  • Peam. kasutamine :

  • Hg-katoodid (leeliste ja kloori tootmisel)

  • valgusallikad (huum- ja elavhõbedalambid, palju tüüpe)

  • teatud vaakumpumbad

  • mõõteriistad (termomeetrid, baromeetrid, manomeetrid jt)

  • ventiilid, alaldid jm.





  • 4.3. Skandiumi rühm (3. rühm)



  • Sc Y La Ac (d - elemendid - jätk)

  • Mõnikord käsitletakse La-ga koos ka lantanoide

  • ja Ac-ga - aktinoide (IUPACi nomenklatuur sätestabki nii)

  • Kuid lantanoidid ja aktinoidid on (mõnede eranditega) f -elemendid

  • (La ja Ac aga d-elemendid) - seetõttu sageli käsitletakse eraldi



  • 3. rühma elementide eripärad :

  • 1) sarnanevad keemil. omadustelt rohkem Ga - In - Tl -ga (kuid mitte B ja Al-ga)

  • 2) sarnanevad ka leelismuldmetallidega (Ca - Ra)



  • elektronkonfiguratsioon d1s2

  • Reas Sc Ac suureneb aatomiraadius, väheneb ionisatsioonienergia; suureneb redutseerimisvõime

  • Hüdroksiidide aluselised omadused suurenevad

  • keemiline aktiivsus (metallidena) suureneb



  • ユhus kattuvad oksiidikihiga E2O3

  • Reageerivad hapetega (ョ H2, E3+ - ioonid)



  • Sisaldus maakoores pole eriti väike (v.a. Ac), kuid esinevad hajutatult

  • praktikas : väga haruldased metallid (vähem La)





  • Skandiumi alarühm : elemendid ja lihtained



  • Sc Y La Ac

  • ___________________________________________________________________________

  • Järjenumber 21 39 57 89

  • Aatommass 44,96 88,91 138,91 227,03

  • Oksüd-aste III (I,II) III III III

  • Sisaldus maakoores,

  • massi-% 1.10-3 2,0.10-3 2,9.10-3 6.10-10

  • Sulamistemp, ーC 1541 1528 920 1050 50

  • Tihedus, kg/dm3 2,99 4,47 6,19 10,1



















  • 4.3.1. Skandium



  • lad Scandium Sc (sõnast Skandinaavia)

  • avastas rootsi keemik L. Nilson 1879

  • omadusi prognoosis edukalt Mendelejev 1870 - 71 (ekaboor)



  • Sc - hajutatuse tõttu praktikas haruldane metall

  • (kuigi teda maakoores u. 400 x rohkem kui Ag)

  • - mitukümmend korda kallim kui kuld

  • tootm. tooraine : W, Sn, Al jt. metallide tootm. kõrvalsaadised

  • (Sc enda mineraalid - komplekssilikaadid Y, Be, Na jt.-ga -

  • - väga haruldased, neist tortveitiit (Sc,Y)2Si2O7 suurima Sc-sisaldusega)





  • Lihtainena hõbevalge kollaka läikega kergmetall

  • ユhus kattub püsiva õhukese oksiidikihiga,

  • edasine oksüdeerumine algab 250ーC juures (ョ Sc2O3)

  • aktiivne metall; Sc3+ - värvitu katioon



  • Reageerib

  • vesinikuga (üle 450ーC) ョ ScHx (x 」 2) hüdriid

  • lämmastikuga (600 - 800ーC) ョ ScN nitriid

  • halogeenidega (400 - 600ーC) ョ ScHal3 fluoriid jne.

  • hapetega (HCl, H2SO4, HNO3) ョ vastavad soolad : Sc3+

  • paljude metallidega ョ intermetalliidid (või tahked lahused)



  • hendid

  • Skandiumoksiid Sc2O3 - reageerib hapetega ョ Sc3+, ei reag. leelistega

  • saadakse hüdroksiidi, nitraadi, karbonaadi või oksalaadi kuumutamisel

  • Skandiumhüdroksiid Sc(OH)3.nH2O sadestub skandiumisooladest

  • NH3.H2O jt. leeliste toimel

  • Oksiid ega hüdroksiid leelistega praktil. ei reageeri

  • Sooladest on vees lahustuvad kloriid, nitraat, perkloraat, sulfaat, etanaat jt., lahustumisel hüdrolüüsuvad (ョ hüdraadid)



  • Skandiumit (lihtainena) saadakse peam. Sc-halogeniidide redutseerimisel Mg-ga või Ca-ga või ScCl3 elektrolüüsil (segus KCl-LiCl). Suhteliselt puhas Sc (94-98%-line) saadi alles 1937.a.



  • Kasutamine - piiratud kõrge hinna tõttu

  • kergsulamite (Mg, Al, Ti baasil) tugevuse ja korrosioonikindluse suurendamiseks

  • Sc2O3: arvutustehnika mäluseadmetes (lisand ferriitidele)

  • tehisgranaadid

  • emitterid (3BaO.2Sc2O3) vaakumtehnikas

  • keraamil. tulekindlad katted

  • ScPO4(ortofosfaat) : fluorestseeruvates segudes jm.





  • 4.3.2. trium



  • lad Yttrium Y

  • nimetus tuleneb Ytterby küla (Rootsi) nimest;

  • selle lähedalt leiti 1788.a. mineraal üterbiit

  • (siit sai nime 4 haruldast elementi Y, Yb, Er, Tb;

  • hiljem üterbiit ョ gadoliniit)



  • 1794.a. eraldas soome keemik Johan Gadolin (1760-1852)

  • oletatavalt homogeense oksiidi, vastava elemendi nimetas ütriumiks.

  • 1843 näitas C.G. Mosander (1797-1858, rootsi keemik, Berzeliuse assistent), et tegemist on mitme elemendi (sh. nn. “didüümi”) oksiidide seguga.

  • Metallil. lihtaine (ebapuhta Sc) eraldas F. Wöhler 1828.



  • Suhteliselt levinud haruldane muldmetall : maakoores 2,0.10-3 massi-%; merevees 3.10-4 mg/l

  • sisaldub paljudes haruld. mineraalides (ksenotiimis YPO4, fergusoniidis YNbO4; Y sisaldus väike)

  • Looduses 1 stab. isotoop 89Y

  • Tööstuslikult saadakse mineraalidest ja

  • mõnede U-maakide töötlemisel kõrvalsaadusena,

  • eraldatakse teistest elementidest ekstraktsiooni ja ioonvahetusega

  • Metallilise lihtainena saadakse

  • Y2O3 või YCl3 termilisel redutseerimisel Mg-ga,

  • YF3 redutseerimisel Ca-ga (Na-ga, K-ga),

  • sula YCl3 elektrolüüsil jt. meetoditega



  • Lihtainena helehall-hõbedane kergmetall

  • mehhaaniliselt hästi töödeldav



  • hus kattub õhukese vastupidava oksiidikihiga

  • kuumutamisel u. 400ーC juures ョ tihe must oksiidikile

  • intens. oksüdeerumine: üle 760ーC

  • Hapetega reageerib kergesti

  • aeglaselt etaanhappega

  • üsna püsiv HF suhtes



  • Reageerib

  • toatemperatuuril: :

  • Cl2-ga ョ YCl3

  • HCl-ga ョ YCl3.6H2O hapetega

  • H2SO4-ga ョ Y2(SO4)3.8H2O vesi-

  • HNO3-ga ョ Y(NO3)3.6H2O lahuses



  • kuumutamisel :

  • H2O-ga ョ Y(OH)3 või Y2O3

  • O2-ga ョ Y2O3 (tekib ka hüdroksiidi ja nitraadi, karbonaadi jmt. soolade kuumutamisel)

  • I2-ga ョ YI3 (ka teised saamismeetodid)

  • S-ga ョ Y2S3 (tuntud ka oksüsulfiid Y2O2S, polüsulfiidid YS2, Y2S7 jt)

  • Mitmeid binaarseid ühendeid, näit.

  • YC2 (ütriumkarbiid), YB6 (ütriumboriid), Y2S3 (ütriumsulfiid),

  • YF3 (ütriumfluoriid) jt. saadakse kaudselt



  • hendites

  • esineb värvitu ütriumioon Y3+ või

  • kompleks-anioonid [YF4]-, [YF5]2-, [Y(SO4)3]3- jpt.

  • Iseloomulik kaksik- ja komplekssoolade ning

  • oksoühendite (YOF, Y2O2S2 jt) moodustumine

  • Lihtsooladest on vees hästi lahustuvad nitraat, sulfaat, kloriid, etanaat jt.

  • Vähelahustuvad karbonaat, fluoriid jt.



  • triumi (lihtaine ja ühendite) kasutamine

  • legeeriv lisand malmidele, terastele jt. sulamitele

  • (ülitugevad malmid, kuumuskindlad kroomterased jt)

  • lisand suurendab üli-kuumuskindlate sulamite (mis sisaldavad W, Hf, Zr, Mo, Ta) vastupidavust ja plastilisust

  • lennunduses kasutatavate Al- ja Mg-sulamite vastupidavuse tõstmiseks

  • sulameid Y + La, Al, Zr kasut. elektroonikas ja raadiotehnikas getteritena (“gaasineelajatena”)

  • sooladest kasutatakse laiemalt

  • YVO4 (ütriumortovanadaat)

  • Y2O2S2 (ütriumoksüsulfiid)

  • (mõlemad aktiveeritud Eu-ga)

  • punaste luminofooridena värvitelevisioonis jm.

  • YAlO3 (ütriumaluminaat) - lasermaterjal



  • 4.3.3. Lantaan



  • lad Lanthanum La

  • kr lan anein - “olla varjatud”

  • (spetsiifil. reaktsioonide puudumise tõttu oli raskesti avastatav)

  • Avastamislugu üsna keeruline; lühidalt :

  • 1839 eraldas C.G. Mosander “tseeriummuldadest” (oksiidide segust) CeO2 ja “lantaanmulla”, mille ta 1841 jagas 2 komponendiks : La2O3 ja didüümiks (didim [’kaksik’], “punane muld”).

  • seega : La avastati La2O3 kujul (C.G.Mosander, 1841).

  • Lihtainena saadi esimest korda väikeses koguses LaCl3 redutseerimisel kaaliumiga, suuremates kogustes alles 1875.a (sulatatud LaCl3 elektrolüüsil).





  • Looduslik La (sisaldus maakoores 2,9.10-3 massi-%)

  • koosneb 2 isotoobist, neist 139La üle 99,9%

  • (138La on radioakt., väga pika poolestusajaga)

  • ワks kõige levinumaid “haruldasi muldmetalle” (koos Ce ja Nd-ga)

  • sisaldub (koos teistega, ョ nimetus lantanoidid, 14 elementi)

  • paljudes haruld. mineraalides;

  • tähtsamad : monatsiit (La, Ce, Th, Ca …)PO4 -(kr ‘olla üksildane’)

  • parisiit Ca(La,Ce…)2(CO3)3F2 - (J.J.Paris, kaevand.

  • omanik Kolumbias)

  • kordiliit Ba(La,Ce…)2(CO3)3F2 jt. - (kr ‘sau, kepp’,

  • kristallide kuju järgi)

  • bastseniit, lopariit, apatiit

  • Maakidest (toorainest) viiakse La lahusesse

  • (ョ segu paljude elementide ühenditest); eraldamiseks

  • kasut. ekstraktsiooni ja ioonvahetust

  • Lihtaine (metalli) saamiseks kasutatakse :

  • Oksiidi või kloriidi metallotermil. redutseerimist

  • La2O3 + 3Mg ョ 2La + 3MgO

  • 2LaCl3 + 3Mg ョ 2La + 3MgCl2

  • (saadakse Mg-La sulam; Mg eraldatakse destillatsiooniga kõrgvaakumis tー-l 1300 -1350ーC)

  • Redutseerimiseks kasutatakse ka Ca või Na jt.

  • Sulatatud LaCl3 elektrolüüs

  • ワlipuhas La saadakse LaI3 termil. dissotsiatsioonil volframtraadil 1300ーC juures.



  • Lihtainena on lantaan

  • hõbevalge, läikiv, väga plastne metall

  • moodustab sulameid väga paljude metallidega

  • (sulam rauaga on pürofoorne)



  • Keemil. omadused

  • La on aktiivne metall

  • lagundab vett juba toatemperatuuril (kiiremini soojendamisel)

  • 2La + 6H2O ョ 2La(OH)3 + 3H2

  • reageerib õhuhapnikuga (toatemp-l): ョ La2O3,

  • mistõttu La säilitatakse (laboris) taval. benseenis

  • reageerib hapetega :

  • HCl ョ LaCl3.7H2O

  • H2SO4 ョ La2(SO4)3.9H2O

  • HNO3 ョ La(NO3)3.6H2O

  • halogeenidega ョ LaHal3

  • La3+ - soolad on värvitud, hüdrolüüsuvad,

  • moodustavad hüdroksosooli ja kompleksühendeid

  • vesinikuga

  • absorbeerib H2 märgatavalt juba toatemp-l,

  • üle 250ーC moodustab kergesti hüdriide (LaH3 + LaH2)

  • hüdriidid - klatraadid e. sisestusühendid

  • tumesinised kuubil. kristallid

  • veega reageerimisel ョ La(OH)3 + H2

  • väävliga ョ La2S3 (lantaansulfiid)

  • tuntud ka mitmed teised sulfiidid (LaS, LaS2 jt),

  • saamiseks ka mitmed teised meetodid

  • lämmastikuga reageerib otseselt (900ーC juures)

  • 2La + N2 ョ 2LaN

  • lantaannitriid - valge amorfne pulber,

  • saamiseks palju teisi võimalusi

  • (La + NH3; LaC2 + N2 jt)

  • Lantaanhüdroksiid La(OH)3 on kõige tugevam alus,

  • mida moodustavad “haruldased muldmetallid”, saadakse

  • paljude meetoditega, näit.

  • La(NO3)3 + 3KOH ョ La(OH)3ッ + 3KNO3,

  • kuumutamisel laguneb astmeliselt La2O3-ni



  • Lantaani kui akt. metalli paljud soolad

  • (nitraat, halogeniidid, sulfaat jt) on hästilahustuvad,

  • raskestilahustuvad on fluoriid, fosfaat, karbonaat jt.



  • Lantaani kasutamine

  • legeeriv lisand Al, Mg, Ni ja Co sulamitele

  • paljut liiki kuumuskindlate sulamite (näit. kiirlõiketeraste) komponent

  • La2O2S (oksüsulfiid) ja LaAlO3 (aluminaat) on luminofooride komponendid

  • eriklaasid (kaitseks UV-kiirguse eest - prillid, ekraanid)

  • La2O3 - kvaliteetoptika (fotoaparaadid, mikroskoobid)

  • intermetalliid LaNi5 - perspektiivne H2 akumuleerija





  • 4.3.4. Aktiinium

  • lad Actinium Ac

  • kr aktis, omastav kääne sõnast aktinos - kiir, sillerdus

  • avastas 1899 A.Debierne uraanimaagi jääkides

  • stabiilseid isotoope pole (üldse tuntud 23 isotoopi)

  • kõige pikema poolestusajaga isotoop 227Ac (T1/2 21,8 aastat, a-kiirgur)

  • (leidub ka looduses koos 2 teise isotoobiga)

  • Looduses palju haruldasem kui raadium

  • kuigi (massiprotsentides) maakoores 6.10-10% Ac

  • ja 1.10-10% Ra

  • on U-maakides kuni 0,34 g Ra/ 1 t U,

  • 1t U-maagis sisaldub aga ainult 0,15 mg 227Ac



  • Tööstuses eraldatakse Ac3+ Ra2+st ekstraktsiooniga

  • või ioniitidega (1 g Ra kohta saadakse ca 1 mg Ac)

  • Saadakse ka Ra kiiritamisel neutronitega (tuumareaktorites) :

  • 226Ra(n,g) 227Ra ョ 227Ac

  • (228Ac eraldatakse Th-maakidest, tema T1/2 = 6,13 h)

  • Vaba lihtainet Ac saadakse AcF3 redutseerimisel Li aurudega.

  • Ac - hõbevalge raske (konstandid vt. tabel) sinakalt helenduv metall.

  • Ac3+ - ühendeid saadakse ja uuritakse taval. mg-tes (10-6g) kogustes, paljud neist on isomorfsed La3+ vastavate ühenditega.



  • Kasutamine

  • 227Ac + 9Be - neutronite allikas

  • (Ac-st eralduvad a-osakesed, mis kiiritavad Be)





  • 4.4. Titaani rühm (4.rühm)



  • Ti Zr Hf

  • Levik maakoores. Ti - levinud metall,

  • kuid laialdasem kasutam. (lihtainena) - XX saj. II poolest

  • Zr - keskm. levikuga metall

  • Hf - hajutatud

  • 2 viimast väga lähedate omadustega, seetõttu raske teineteisest eraldada

  • (põhjus, miks Hf avastati alles 1923)



  • Elektronkonfiguratsioon

  • elementide aatomite väline elektronkiht : s2

  • eelviimane elektronkiht, d-alatase : d2

  • üldiselt : (n - 1)d2ns2 n - perioodi nr

  • elementide o-a. ühendites II - IV (kõige tavalisem IV)

  • Ti-l ka kuni -I



  • Aatomiraadiused ebatavaliselt lähedased,

  • eriti Zr-l ja Hf-l (lantanoidne kontraktsioon; selgitatud lantanoidide juures)



  • Oksiidid EO2 - rasklahustuvad

  • reas TiO2 ョ ZrO2 ョ HfO2 aluselised omadused suurenevad



  • Lihtainete tihedus muutub väga järsult

  • Ti - kergmetall, rasksulav - väga “väärtuslik” kombinatsioon

  • Hf - raskmetall (suur erinevus ka Zr-ga võrreldes)







  • Titaani rühm : elemendid ja lihtained



  • Ti Zr Hf

  • ___________________________________________________________________________

  • Järjenumber 22 40 72

  • Aatomiraadius, pm 149 159 158

  • Suhtel. elektronegatiivsus 1,5 1,4 1,6

  • O-a. IV; III, II IV; III,II,I IV; III, II

  • Sisaldus maakoores, 0,57 0,02 (3-4).10-4

  • massi-%

  • Sulamistemp, ーC 1671 1855 2230

  • Tihedus, kg/dm3 4,505(a-) 6,51 13,82





  • 4.4.1. Titaan



  • lad Titanium Ti

  • nimetus kreeka mütoloogiast :

  • titaanid on Taeva (Uranos) ja Maa (Gaia) lapsed, vägilased

  • kreeka jumalate vanem põlvkond

  • (ohjeldamatud, mistõttu hoiti vangis sügaval maa all)

  • avastas 1791 ingl. keemik ja vaimulik William Gregor (1761-1817)

  • Cornwalli poolsaare rannaasula Manaccani tumedast “liivast”

  • (selle järgi uus element ョ menakiin)

  • 1795 avastas (sõltumatult) saksa teadlane Martin Klaproth

  • Ungari rutiilis (TiO2) : ョ “titaan” nimetuseks



  • Ti ühendeid kasutati enne kui lihtainet (“titaanvalge” TiO2)

  • küllalt puhast lihtainet saadi alles 1925



  • Maakoores levikult 10. kohal

  • Ti - sisaldavatest mineraalidest (tuntud üle 100) tähtsamad :

  • rutiil TiO2 (mitu kristallvormi)

  • ilmeniit FeTiO3

  • titaanomagnetiit FeTiO3 + Fe3O4

  • perovskiit CaTiO3 jt

  • Ti esineb vääriskivis safiiris (põhikoostis : Al2O3)

  • Kuu pinnase kivimites





  • Ti eraldamine maagist

  • olenevalt maagist, üldiselt : eraldatakse võimal. puhas TiO2

  • järgneb redutseeriv sulatam. koksiga (C)

  • seejärel klooritakse (ョ TiCl4)

  • TiCl4 puhastatakse ja redutseeritakse :

  • TiCl4 + 2Mg ョ Ti + 2MgCl2

  • saadakse käsnjas Ti (puhastatakse elektrolüütiliselt),

  • ョ monoliitne : kaarleek-, elektronkiire-, plasmasulatus



  • Ti lihtainena - dekoratiivne, õhus ja vees väga püsiv

  • hõbevalge kerge (kuid rasksulav) metall; tugev, plastne

  • Küllalt laialt kasutatavatest metallidest

  • kõige vastupidavam nii keemiliselt kui mehhaaniliselt

  • Korrosioonikindluselt läheneb väärismetallidele

  • püsiv merevees, paljudes hapetes ja leelistes

  • vastupidav nii madalatel kui kõrgetel temp-del


  • 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


    Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©atelim.com 2016
    rəhbərliyinə müraciət