Получение d-металлов

Положение d-металлов в периодической системе

К d -электронному семейству относятся металлические элементы, в атомах которых формируется d -орбитали предвнешнего энергетического уровня. Эти элементы находятся в больших периодах, побочных подгруппах. Они располагаются между s - и p -элементами и называются переходными.

В отличие от s - и p -элементов, валентные электроны которых находятся на внешнем энергетическом уровне, у d -элементов валентные электроны располагаются на ns- и (n-1) d -орбиталях. Постоянную степень окисления (+3) имеют элементы подгруппы скандия (Sc, Y, Lа). Остальные d -элементы переменновалентны.

В побочных же подгруппах с возрастанием порядкового номера элемента повышается устойчивость соединений в высшей степени окисления. Так соединения хрома (VI), марганца (VII) – сильные окислители, а для соединений молибдена (VI), вольфрама (VI), технеция (VII), рения (VII) окислительные свойства не характерны.

Распространенность d-металлов в земной коре

Самым распространенным элементом среди d -металлов является железо. Его содержание в земной коре составляет 4% (масс), и это определяет его четвертое место после кислорода, кремния и алюминия. Элементами средней распространенности являются почти все d -металлы четвертого периода: Ti, V, Сr, Мn, Со, Ni, Cu, Zn. К редким элементам относятся: Sc, Y, La, Zr, Нf, Мо, W, Ru, Оs, Rh, Ir, Рd, Pt, Ag, Аu, Нg. Редким и рассеянным является рений. Этот металл не имеет собственных месторождений и обычно сопутствует рудам молибдена, меди, платины. К рассеянным элементам принадлежат V, Nb, Та, Сd. В земной коре не встречается технеций.

Основными формами нахождения в природе d -металлов III, IV, V, VI, VII побочных подгрупп являются кислородные соединения. Металлы VIII, I и II побочных подгрупп встречаются главным образом в виде сульфидов или в самородном состоянии. Самородными металлами являются платиновые металлы, медь, серебро, золото, ртуть. Железо, медь и цинк образуют также и кислородные соединения.

В настоящее время d -металлы получают из руд. После обогащения руды для восстановления металлов используют пирометаллургию, гидрометаллургию и электролиз. Пирометаллургическим путем получают цинк, ртуть, молибден, титан, хром, ванадий, марганец, железо.

Гидрометаллургические процессы применяют для вытеснения металла из водного раствора более активным металлом. Этот способ используют для извлечения серебра, золота, меди, кадмия:

CuSO₄ + Zn → Cu + ZnSO₄.

Электролизом расплавов фторидов и хлоридов получают активные d-металлы (Sc, Y, La). При электролизе расплавов К₂NbF₇ и К₂ТаF₇ получают соответственно ниобий и тантал. Электролизом водных растворов солей получают марганец, медь, цинк, кадмий.

Дата добавления: 2014-01-04