Кадмий - файл n1.doc

Кадмий
скачать (213.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc214kb.02.11.2012 16:19скачать

n1.doc



ГОУ ВПО

Уфимский государственный авиационный университет


Кафедра общей химии

КСРС

На тему: «Кадмий»

Выполнил: Студент ФАТС

Группы ФМ-112

Хайрисламов Р.В.

Проверил: ст.преподаватель Черняева Е.Ю.
Уфа-2010

Оглавление


Оглавление 2

Введение 3

1. Структура простых веществ в подгруппе, периоде 5

2. Структура и физические свойства кадмия 6

3. Взаимодействие кадмия с простыми окислителями 8

4. Взаимодействие кадмия со сложными окислителями 8

5.Химические свойства Кадмия 9

6. Двухэлементные соединения кадмия 11

7. Трехэлементные соединения кадмия 12

8. Комплексные соединения кадмия 13

9. Коррозия 13

10. Диаграмма плавкости кадмий 15

Список использованной литературы 18



Введение


Актуальность. Загрязнение среды, особенно химическими веществами, один из наиболее сильных факторов разрушения компонентов биосферы. Среди экотоксикантов химической природы тяжелые металлы рассматриваются как имеющие особое экологическое, биологическое и здравоохранительное значение. Потенциально наиболее опасными для теплокровных животных и биосферы в целом являются Cd, Cr, Ni, Hg, Pb, Cu, Se и др.Тяжелые металлы могут выступать в роли ведущего экологического фактора, определяющего направленность и характер развития агробиоцено-зов. Массовое загрязнение ими окружающей среды приводит к явно выраженным токсикозам растений, животных и человека. (Овчаренко М.М., Шильников И.А. и др., 1997; Кирилюк В.П., 1987; Васильев А.Г., Большаков В.Н., 1994; Гераськин С.А., Козьмин Г.В., 1995;Топурия Г.М. и др., 2004; Егоров Ю.Л., Кириллов В.Ф., 1996; Донник И.М., Смирнов П.Н., 2001; Сидоренко Г.И., Захаренко М.П. й др., 1992; Феник СИ., Трофимяк Т.Б. и др., 1995; Новиков Ю.В., Куценко Г.И., Подольский В.М., 1997; Самохин В.Т., 2000).Кадмий является одним из четырех токсических элементов (Cd, Pb, Hg, As), которые контролируются в обязательном порядке в продуктах питания и кормах в соответствии с Гигиеническими требованиями безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (СанПиН 2.3.2.1078-01) и санитарно-гигиеническими требованиями безопасности кормов (ВМДУ химических элементов в кормах, ГУВ Госагропрома СССР № 123-4/281 от 07.08.87 г.).Основными путями поступления кадмия в организм являются желудочно-кишечный тракт и органы дыхания. Только 4 — 5 % кадмия, поступающего в организм per os усваивается, а остальная часть выводится с калом.Важнейшими кадмиозами человека и животных являются острое и хроническое отравление. При этом четко выражены кадмиевые ринит, неф-ропатия с типичной протеинурией, остеомаляция (болезнь итаи-итаи) и ней-ротоксический синдром (Авцын А.П.,1987). Дозы кадмия (значительно ниже полулетальных) вызывают у животных гибель половых клеток и стерильность. Соединения кадмия обладают ярко выраженным тератогенным и мутагенным действием, что проявляется при концентрации CdCb — 2-10"5 (Ко-заченко А.П. и др., 2000).Среднее содержание кадмия в почвах, как основного источника его миграции по трофической цепи, колеблется от 0,07 до 1,1 мг/кг. Содержание кадмия в почвах выше этого уровня свидетельствует об антропогенном его происхождении (Овчаренко М.М., Шильников И.А. и др., 1997). При превышении концентрации кадмия в почвах до 3 мг/кг содержание его в биомассе растений может составлять 0,4 мг/кг, что уже вызывает токсический эффект у животных и человека.Детоксикация таких почв затруднена вследствие того, что кадмий включается в состав гумуса, поглощается и надолго удерживается корнеоби-таемым слоем почвы (Овчаренко М.М., Шильников И.А. и др., 1997; Вяйзе-нен Г.Н., 1998; Crossmann С, 1987).Поиск методов защиты организма животных, включая и желудочно- кишечную микрофлору, как промежуточного хозяина, а также методов выведения из организма токсичных элементов является актуальным. В отсутствии антидодов на экотоксиканты важное значение приобретает использование сорбционных технологий (Фомичёв Ю.П., 2004). При этом ключевым механизмом в неспецифической эндоэкологической детоксикации является воздействие на барьерные системы для улучшения метаболизма токсических веществ, активации процессов элиминации, коррекции обменных и иммунных процессов. В этом случае применение энтеросорбентов и микроэлемен- тов антагонистов кадмия, и, в частности, селена, цинка, железа, а также меди и кобальта может эффективно профилактировать кадмийэлементозы у животных (Авцын А.Б., Жаворонков А.А. и др., 1991; Anke M., Henning A. et al., 1972; Бокова Т.И.и др., 2004; Шкуратова И.А., 2001).Кадмий (Cadmium), Cd, химический элемент II группы периодической системы Менделеева; атомный номер 48, атомная масса 112,40; белый, блестящий, тяжелый, мягкий, тягучий металл. Элемент состоит из смеси 8 стабильных изотопов с массовыми числами: 106 (1,215%), 108 (0,875%), 110 (12,39%), 111 (12,75%), 112 (24,07%), 113 (12,26%), 114 (28,86%), 116 (7,58%).

Схема «Свойство — порядковый номер элемента»


Зависимость физических свойств по периоду и подгруппе, к которым относится кадмий





Структура простых веществ в подгруппе, периоде



Закономерности изменения химических свойств веществ по группе, периоду









Структура и физические свойства кадмия

Взаимодействие кадмия с простыми окислителями






Двухэлементные соединения кадмия

Взаимодействие кадмия со сложными окислителями




Трехэлементные соединения кадмия

Нестехиометрические соединения элемента




Комплексные соединения элемента




1. Структура простых веществ в подгруппе, периоде


Все элементы подгруппы кадмия — металлы. Структура простых веществ в подгруппе отличается только добавлением дополнительного электронного слоя от цинка к ртути. Электронная конфигурация цинка – 3d104s2, кадмия – 4d105s2, ртути – 5d106s2. В периоде кадмия все s-элементы, p-элементы до теллура и все d-элементы — металлы, теллур и следующие элементы — неметаллы. По периоду кадмия у каждого следующего элемента начиная с рубидия на внешний уровень добавляется один электрон согласно правилу Клечковского.

2. Структура и физические свойства кадмия


Атомные характеристики. Атомный номер 48, атомная масса 112,41 а. е. м., атомный объем 13,01·10 –6 м3 /моль, атомный радиус 0,156 нм, ионный радиус Cd2+ 0,099 нм.Потенциалы ионизации J (эВ): 8,991; 16,904; 44,5. Кристаллическая решетка гексагональная с периодами а = 0,296 нм, с = 0,563 нм, отношение с/а = 1,882; энергия кристаллической решетки 116 мкДж/кмоль. Координационное число 6. Электронная конфигурация 4d 10 5s2.Природный кадмий состоит из смеси восьми стабильных изотопов с массовыми числами: 106 (1,21 5%), 108 (0,875 %), 110 (12,39 %), 111 (12,75 %), 112 (24,07 %), 113 (12,26 %), 114 (28,86 %), 116 (7,58 %). Эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 2450–2900–28 мІ. Работа выхода электронов ? = 4,1 эВ. Электроотрицательность 1,7.Плотность. Плотность кадмия при 292 К ? = 8,650 Мг/мі. Плотность в зависимости от температуры:

Т, К ………. 293 603 673 873

?, Мг/мі ….. 8,650 8,010 7,930 7,720

Электрические и магнитные характеристики. Удельное электрическое сопротивление ? и удельная электрическая проводимость ? в зависимости от температуры:

Т, К

?, мкОм·м

?, МСм/м

Т, К

?, мкОм·м

?, МСм/м

20

73

113

173

293

0,0017

0,0166

0,0272

0,948

0,0757





36,8



13,3

673

773

973

1273

0,337

0,341

0,358

0,358



2,93

2,8

2,8

Температурный коэффициент электросопротивлиния при 273 К = 4,24·10–3 К–1. Абсолютный коэффициент т. э. д. с. при 298 К e = +2,8 мкВ/К. Температура перехода в сверхпроводящее состояние Тс = 0,54 К, критическое магнитное поле 35,97 А/м. Максимальное значение коэффициента вторичной электронной эмиссии ?max = 1,1 при ускоряющем напряжении первичных электронов 0,400 кэВ. Постоянная Холла при комнатной температуре R = 10,531·10-10 м 3/Кл, при 593–873 К R = ­–0,76±0,3·10–10 м3/Кл. Магнитная восприимчивость при 14 К? = –0,310·10–9, при 293 К? = –0,176·10–9.Тепловые и термодинамические характеристики. Температура плавления tпл = 321 ˚С, температура кипения tкип = 766 ˚С. Характеристическая температура ?D по упругим постоянным 213,4 К, по теплоемкости 219,5 К. Удельная теплота плавления ?Нпл = 57кДж/кг, удельная теплота сублимации ?Нсубл = 992 кДж/кг.Удельная теплоемкость сp в зависимости от температуры:

Т, К ……………293 373 573 594 873

сp, Дж/(кг·К) …230 239 260 264 265

Удельная теплоемкость сp поликристаллического кадмия чистотой 99,9999 % при низких температурах:

Т, К ……………4 10 70 100 200 250

сp, Дж/(кг·К) …0,21 8 172 196 222 227

Удельная электронная теплоемкость срэл = [0,688 мДж/(моль·КІ)]·Т.

Теплопроводность ? в зависимости от температуры:

Т, К…………293 373 473 573 673

?, Вт/(м·К)… 92,8 87,9 90,7 104,7 43,9

Температурный коэффициент линейного расширения ? в зависимости от температуры:

Т, К…………10 20 50 70 100 223

?·106, К-1……1,1 6,2 19,0 23,2 26,4 28,3

Т, К…………273 293 373 473 523 573

?·106, К-1……29,0 31,0 31,8 31,8 32,5 38,0

Молярная энтропия s˚ в зависимости от температуры:

Т, К………………298 500 1000 1500

s˚, Дж/(моль·К)….51,79 65,77 94,46 201,34

Т, К………………2000 2500 3000

s˚, Дж/(моль·К)….207,33 211,97 255,78

Поверхностное натяжение жидкого кадмия при температуре плавления ? = 558 мН/м. Энергия дефекта упаковки 150мДж/мІ.

Давление пара в зависимости от температуры:

Т, К

р, Па

Т, К

р, Па

Т, К

р, Па

460

480

21,36·10-3

72,81·10-3

500

520

22,44·10-2

63,7·10-2

540

560

16,76·10-1

40,96·10-1

Давление пара при температуре плавления р = 14,8 Па.

Оптические характеристики. Отражательная способность (коэффициент отражения nD) полированного кадмия:

?, мкм…………1,0 2,0 4,0 7,0 10,0 12,0

nD, %…………. 67 72 81 93 97 97
Показатель преломления:

?, нм………….436,0 (ж) 546,0 (ж) 579,0 (ж) 589,0 (тв) 630,0 (тв)

n………………0,39 0,546 0,82 1,13 1,31

3. Взаимодействие кадмия с простыми окислителями


Кадмий взаимодействует с кислородом при горении:

2Cd + О2 = CdO + 57 ккал

Также кадмий реагирует с галогенами:

Cd + F2 = CdF2 + 127,7 ккал
Cd + Br2 = CdBr2 + 75,2 ккал
Cd + I2 = CdI2 + 48,8 ккал
Cd + Cl2 = CdCl2 + 93,24 ккал

Реакция кадмия с серой:

Cd + S = CdS + 34,36 ккал

4. Взаимодействие кадмия со сложными окислителями


При высокой температуре кадмий энергично разлагает пары воды с образованием Cd(OH)2 и водорода:

Cd + 2H2O = Cd(OH)2 + H2

В горячей разбавленной HNO3 кадмий растворяется:

3Cd + 8HNO3 = 3Cd(NO3)2 + 2NO + 4H2O

5.Химические свойства Кадмия


В соответствии с внешней электронной конфигурацией атома 4d10 5s2 валентность Кадмия в соединениях равна 2. На воздухе Кадмий тускнеет, покрываясь тонкой пленкой оксида CdO, которая защищает металл от дальнейшего окисления. При сильном нагревании на воздухе Кадмий сгорает в оксид CdO - кристаллический порошок от светло-коричневого до темно-бурого цвета, плотность 8,15 г/см3; при 700°C CdO возгоняется, не плавясь. Кадмий непосредственно соединяется с галогенами; эти соединения бесцветны; CdCl2, CdBr2 и CdI2 очень легко растворимы в воде (около 1 части безводной соли в 1 части воды при 20 °C), CdF2 растворим труднее (1 часть в 25 частях воды). С серой Кадмий образует сульфид CdS от лимонно-желтого до оранжево-красного цвета, нерастворимый в воде и разбавленных кислотах. Кадмий легко растворяется в азотной кислоте с выделением оксидов азота и образованием нитрата, который дает гидрат Cd(NOa)2·4H2 O. Из кислот - соляной и разбавленной серной Кадмий медленно выделяет водород, при выпаривании растворов из них кристаллизуются гидраты хлорида 2CdCl2·5H2 O и сульфата 3CdSO4·8H2 O. Растворы солей Кадмия имеют кислую реакцию вследствие гидролиза; едкие щелочи осаждают из них белый гидрооксид Cd(OH)2, нерастворимый в избытке реактива; впрочем, при действии концентрированных растворов щелочи на Cd(OH)2 были получены гидрооксокадмиаты, например Na2[Cd(OH)2]. Катион Cd2+ легко образует комплексные ионы с аммиаком [Cd(NH3)4]2+ и с цианом [Cd(CN)4]2- и [Cd(CN)6]4-. Известны многочисленные основные, двойные и комплексные соли Кадмия. Соединения Кадмия ядовиты; особенно опасно вдыхание паров его оксида. Стандартный электродный потенциал кадмия —0,403 В, в ряду стандартных потенциалов он расположен до водорода. В сухой атмосфере кадмий устойчив, во влажной постепенно покрывается пленкой оксида CdO. Выше температуры плавления кадмий горит на воздухе с образованием оксида CdO бурого цвета:

2Сd + O2 = 2CdO.

Пары кадмия реагируют с парами воды с образованием водорода:

Cd + H2 O = CdO + H2?.

По сравнению со своим соседом по группе IIB — цинком кадмий медленнее реагирует с кислотами:

Сd + 2HCl = CdCl2 + H2?.

Легче всего реакция протекает с азотной кислотой:

3Cd + 8HNO3 = 3Cd(NO3)2 + 2NO? + 4H2 O.

Со щелочами кадмий не реагирует.

В реакциях может выступать в качестве мягкого восстановителя, например в концентрированных растворах он способен восстанавливать нитрат аммония до нитрита NH4 NO2:

NH4 NO3 + Cd = NH4 NO2 + CdO.

Кадмий окисляется растворами солей Cu(II) или Fe(III):

Cd + CuCl2 = Cu + CdCl2;

2FeCl3 + Cd = 2FeCl2+ CdCl2.

Выше температуры плавления кадмий реагирует с галогенами с образованием галогенидов:

Cd + Cl2 = CdCl2.

С серой и другими халькогенами образует халькогениды:

Cd + S = CdS.

С H2, N, C, Si и B кадмий не реагирует. Нитрид Cd3N2 и гидрид CdH2 получают косвенными путями.

В водных растворах ионы кадмия Cd2+ образуют аквакомплексы [Cd(H2 O)4]2+ и [Cd(H2 O)6]2+.

Гидроксид кадмия Cd(OH)2 получают добавлением к раствору соли кадмия щелочи:

СdSO4 + 2NaOH = Na2 SO4 + Cd(OH)2.

Гидроксид кадмия в щелочах практически не растворяется, хотя при длительном кипячении в очень концентрированных растворах щелочей зафиксировано образование гидроксидных комплексов [Cd(OH)6]2-. Таким образом, амфотерные свойства оксида CdO и гидроксида Cd(OH)2 кадмия выражены гораздо слабее, чем у соответствующих соединений цинка. Гидроксид кадмия Cd(OH)2 за счет комплексообразования легко растворяется в водных растворах аммиака NH3:

Cd(OH)2 + 6NH3 = [Cd(NH3)6](OH)2.

6. Двухэлементные соединения кадмия


Сульфид кадмия, СdS, встречается в природе в виде редкого минерала гринокита. Он может быть получен в виде желтых гексагональных кристаллов нагреванием металлического кадмия с порошком серы либо пропусканием сероводорода над металлическим кадмием или над CdO, CdCl2 при нагревании.

Cd + S = CdS + 34,36 ккал CdCl2 + H2S = CdS + 2HCl

Cd + H2S ? CdS + H2 CdO + H2S ? CdS + H2O

Сульфид кадмия плавится при 1750° в атмосфере водорода, превращается в сульфат кадмия под действием влажного воздуха или света и в CdO при прокаливании на воздухе; восстанавливается до металлического кадмия парами воды при высокой температуре, плохо растворим в аммиаке и в растворах солей аммония, растворяется при нагревании в концентрированной HCl и в разбавленной HNO3 и H2SO4, а также в растворах цианидов щелочных металлов:

CdS + H2 ? Cd + H2S CdS + H2O ? CdO + H2S

CdS + 4HCl = H2[CdCl4] + H2S

3CdS + 8HNO3 = 3Cd(NO3)2 + 2NO + 3S + 4H2O

CdS + 4KCN = K2[Cd(CN)4] + K2S

Йодид кадмия, CdI2, получают действием йода на металлический кадмий при нагревании или в присутствии воды, высушиванием в атмосфере HI продукта, полученного выпариванием досуха раствора металлического кадмия или CdCO3 в растворе HI, и упариванием спиртового раствора СdI2, полученного в результате обработки спиртом упаренного досуха продукта взаимодействия CdSO4nH2O c KI.

Cd + I2 = CdI2 + 48,8 ккал

Соединение СdI2 представляет собой блестящие бесцветные пластинчатые кристаллы с плотностью 5,56 г/смі, температура плавления 388°, кипения — 713°; CdI2 растворяется в воде, спирте, эфире, почти нерастворим в аммиаке.В водном растворе йодид кадмия образует аутокомплексы:

3CdI2 ? Cd[CdI3]2 2CdI2 ? Cd[CdI4]

При действии соляной или бромистоводородной кислоты на эфирные растворы CdI2 образуются соответственно CdCl2 и CdBr2.Окись кадмия, CdO, встречается в природе в виде минерала монтепонита. Она может быть получена путем сжигания металлического кадмия на воздухе или прокаливания Cd(OH)2, CdCO3, Cd(NO3)2:

2Cd + О2 = CdO + 57 ккал

Окись кадмия представляет собой коричнево-желтый аморфный порошок с плотностью 6,95 г/смі; она может быть выделена также в виде коричнево-красных кубических кристаллов с кристаллической решеткой типа NaCl и плотностью 8,18 г/смі.Окись кадмия тугоплавка (температура плавления 1426°), плохо растворима в воде, имеет основной характер, растворяется в кислотах с образованием солей, превращается в CdCl2 под действием хлора при сильном нагревании, образует CdS при нагревании с серой до 300°, восстанавливается до металлического кадмия углеродом, магнием, водородом и окисью углерода при нагревании. Может использоваться в качестве катализатора.

CdO + 2HCl = CdCl2 + H2O CdO + 2HNO3 = Cd(NO3)2 + H2O

CdO + H2 ? Cd + H2O CdO + CO ? Cd + CO2

7. Трехэлементные соединения кадмия


Цианид кадмия, Cd(CN)2, получают в виде белого осадка обработкой растворов солей кадмия стехиометрически необходимым количеством цианида щелочного металла:

CdSO4 + 2KCN = Cd(CN)2 + K2SO4

Цианид кадмия представляет собой белый порошок или бесцветные октаэдрические кристаллы с плотностью 2,23 г/смі; он плохо растворим в воде и растворяется в метиламине или в избытке цианидов щелочных металлов с образованием цианосолей.

CdSO4 + 2KCN = K2[Cd(CN)4]

Гидроокись кадмия, Cd(OH)2, образуется в виде студнеобразного белого осадка, если растворы солей кадмия обработать избытком щелочи при рН>7,8 или подвергнуть электролизу раствор хлорида кадмия (анод кадмиевый, катод платиновый).Гидроокись кадмия может существовать либо в виде белого геля, либо в виде гексагональных пластинчатых кристаллов, которые имеют слоистую структуру, напоминающую структуру СdI2; плотность 4,79 г/смі. При прокаливании (300°) Cd(OH)2 образуется CdO.Гидроокись кадмия является веществом амфотерного характера; кислотные свойства у нее выражены значительно слабее, чем у Zn(OH)2; плохо растворима в воде, при обычной температуре растворяется в кислотах, аммиаке и солях аммония, а при нагревании — в концентрированных растворах гидроокислов щелочных или щелочноземельных металлов.

Cd(OH)2 + 2HCl = CdCl2 + 2H2O Cd(OH)2 + 2NaOH = Na2[Cd(OH)4]

Cd(OH)2 + 4NH4OH = [Cd(NH3)4](OH)2 + 4H2O

Cd(OH)2 + 2Ba(OH)2 = Ba2[Cd(OH)6]

Cd(OH)2 + 4NH4Cl = [Cd(NH3)4]Cl2 + 2HCl + 2H2O

8. Комплексные соединения кадмия


Катион Cd2+ легко образует комплексные ионы с аммиаком [Cd (NH3)4]2+ и с цианом [Cd (CN)4]2- и [Cd (CN)6]4-. Известны многочисленные основные, двойные и комплексные соли кадмия. Соединения кадмия ядовиты, особенно опасно вдыхание паров его окиси.

9. Коррозия


Химическая обработка поверхностей. Покрытия, получаемые методом химического полирования, служат для защиты от коррозии и как основа для нанесения органических покрытий. Для стали и цинка используется процесс фосфатирования с применением растворов, содержащих металлические фосфаты и деполяризаторы; цинк и кадмий обрабатываются в растворах хроматов для получения хромосодержащих покрытий, которые обладают высоким сопротивлением коррозии, вызываемой аэрозолями солей; магний также обрабатывается растворами хроматов для уменьшения коррозии и подготовки под окраску; буферные растворы молибдатов дают черное покрытие на цинке.Диффузионная металлизация. Некоторые металлы могут быть нанесены на поверхность изделий из других металлов простым химическим замещением из раствора. Медь из раствора медного купороса в серной кислоте может осаждаться на стали; еще лучшие результаты получаются при добавлении ингибитора для предотвращения воздействия серной кислоты на сталь. Ртуть может замещаться медью и латунью из растворов цианидов и образовывать гладкие с хорошей адгезионной способностью покрытия ртути, которые используются для подготовки латуни к серебрению.Погружение в расплав. Покрытия из олова и цинка наносятся путем погружения изделий в расплавленный металл. Горячие оловянные покрытия наносятся на стальную жесть (при производстве консервных банок), чугун, ковкий чугун, медь и медные сплавы, главным образом в изделиях, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами, а также для электротехнического применения.Электролитическое осаждение. Правильная подготовка металлов к процессу электролитического осаждения, аналогично нанесению органических покрытий, требует удаления всех следов смазки, жира, частиц твердых загрязнений, окисной пленки и окалины для качественного нанесения покрытий.Латунирование. Покрытия из медно-цинковых сплавов могут быть получены из растворов цианидов; они позволяют получить соединения, напоминающие листовую латунь. Латунные покрытия стальных и других изделий часто используются для декоративных целей.Бронзирование. Настоящие бронзы, т.е. медно-оловянные сплавы могут быть получены из растворов цианидов. Содержание олова в бронзовых покрытиях составляет от 5 до 10%.Кадмирование. Кадмиевые покрытия защищают сталь от электрохимической коррозии и оказываются привлекательными в том отношении, что не образуют белых продуктов коррозии, как в случае цинковых покрытий. Детали с кадмиевым покрытием легко паяются и поэтому широко используются в электронной промышленности. Кадмий токсичен, и его не следует использовать в быту и на изделиях, которые будут контактировать с пищей.Хромирование. Существуют два типа таких покрытий: тонкое (декоративное) и толстое (технологическое). Декоративное покрытие – обычно блестящий хромовый слой толщиной от 0,0005 до 0,0025 мм. Декоративное покрытие толщиной от 0,00075 до 0,0015 мм наносится для защиты от коррозии никелевой подложки. Толстое покрытие в принципе не отличается от декоративного, однако его большая толщина (от 0,025 до 0,375 мм) повышает износостойкость изделия.Меднение. Медные покрытия, которые обеспечивают защиту от коррозии, получаются из растворов нескольких типов. Например, раствор медного купороса и серной кислоты используется для электрополирования или получения толстых покрытий. Растворы цианидов служат также для нанесения покрытий на стали, цинке, свинце и других металлах.Другие типы металлических покрытий. Другие металлы, осаждаемые из растворов цианидов, – золото, серебро и цинк. Железо осаждается из растворов хлорида железа, свинец – из растворов фторобората и фторосиликата, а олово – из щелочных растворов станнатов и фторобората. Покрытия из благородных металлов, таких, как родий, платина и палладий, также могут быть получены гальваническим путем.

10. Диаграмма плавкости кадмий


Если охлаждению ниже 144оС подвергалась смесь, содержащая 40% Cd и 60% Bi (линия Br), то состав образуюшейся твердой фазы такой же, как у жидкого сплава, т.е. она представляет собой чистую эвтектику. При других соотношениях металлов к эвтектике будут примешаны более крупные кристаллы Cd или Bi. Отсюда ясны значения облостей, помеченных на диаграмме римскими цифрами. Как схематически показано на рисунке. XI-9, область I отвечает условиям устойчивости жидкого сплава, II - смеси последнего и кристаллов кадмия, III – жидкого сплава и кристаллов висмута. IV – эвтектики и кристаллов Cd и, наконец, V – эвтектики и кристаллов Bi.

При изучении металлов и сплавов очень часто пользуются наблюдением их образцов под микроскопом. Для таких исследований, составляющих предмет металлографии, поверхность образца предварительно подвергают соответствующей обработке: шлифовке, полировке, протравливанию кислотами и т.д. Наблюдаемые под микроскопом картины, вообще говоря, весьма различны (рис. XI - 10). Для индивидуальных металлов характерна поверхность шлифа, состоящая из собрании «кристаллитов», т.е сравнительно крупных неправильно разросшихся кристаллов. Существование между ними видимых на шлифе границ обусловлено разной ориентировкой самих кристаллитов и выделение при кристаллизации металла части имеющихся в ней примесей. Совершенно другой характер имеет поверхность шлифа в случае эвтектики: она состоит из смеси чрезвычайно мелких кристалликов обоих компонентов. При затвердевании двойных сплавов промежуточного состава на шлифе видны одновременно и эвтектика кристаллиты одного из компонентов, что соответствует, в частности областям IV и V рисунок XI-9.

Если в результате взаимодействия каких-либо двух веществ образуется химическое соединение, то при отвечающем ему составе плавкости, которая состоит из двух ветвей A1E и B1E1 отвечающих кристаллизации компонентов A и B и пересекающихся эвтектической точки Е. Горизонтальная линия (эвтектическая линия), проходящая через эту точку, определяет окончательное застывание жидкого сплава в механическую смесь кристаллов А и В, выделяющихся.

Примером такого сплава, на диаграмме которого имеется одна эвтектическая точка, является сплав Cd – Bi (рисунок 108). Кривая АВ на приведенном рисунке отграничивает область жидкого сплава, на которого выделяется металлический кадмий. Кривая ВБ отграничивает область жидкого сплава и область сплава, из которого кристаллизуется металлический висмут. По достижении температуры эвтектической точки В (140oC) жидкость, состоящая приблизительно из 40% Cd и 60% Bi, затвердевает целиком, образуя смесь мельчайших кристалликов Cd и Bi – так называемую эвтектику. Ниже 146оС (линия Д – Е) сплав висмута и кадмия ни при каком их соотношении в жидком виде существовать не может. Если состав сплава не соответствует эвтектической точке, то твердая фаза состоит из эвтектики, к которой примешаны крупные кристаллы кадмия или висмута. Таким образом, как схематически показано на самом рисунке, область I отвечает условиям устойчивости жидкого сплава, II – смесь жидкого сплава и кристаллов кадмия, IV – эвтектики и кристаллов Cd и, наконец, V – эвтектики и кристаллов Bi. К рассмотренному простому случаю бинарных сплавов, когда оба металла смешиваются с собой во всех отношениях в расплавленном состоянии и из расплава вновь выделяется в чистом виде, относятся случаи сплавов K и Na (эвтектическая температура – 12,5оС), Pb и Ag, Sn и Pb.

Для них диаграмма плавкости состоит из двух ветвей, пересекающихся в эвтектической точке.

Рассмотрим другой случай, когда при сплавлении двух веществ А и В (металлов в частном случае) они образуют довлшьно устойчивое, плавящееся без разложения, химическоре соединение А В – соединение с так называемой конгруэнтной температурой плавления. Образование соединения А В усложняет диаграмму появлением новой ветви Е1МЕ1 (рис. 109, а).





Список использованной литературы


  1. Дж. Эмсли. Элементы.-М.: 1990.-25с.

  2. Большая химическая энциклопедия.- М.: 1989.-245с.

  3. Богатырев Р. М. Свойства элементов.-М.: 2003.-34с.

  4. http://www.ngpedia.ru/id466772p2.html

  5. http://www.newlibrary.ru/genre/nauka/himija/fizicheskaja_himija/s_n/



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации