Одержання

№4

Кріопровідники.

Кріопрвідність – досягнення деякими металами досить малої питомої провідності при кріогенних температурах, але більш високих, ніж температура зверхпровідникового переходу, якщо даний матеріал взагалі належить до зверхпровідників.

Такі матеріали наз. кріопровідниками або гіперпровідниками. В них питомий опір (ρ) дуже малий. Використання кріопровідників в електричних машинах досить економічно вигідне, оскільки дозволяє

використовувати більш дешеві висококиплячі холодоагенти для охолодження матеріалу кріопровідника.

На відміну від зверхпровідників при збільшенні температури ρ у кріопровіднику змінюється плавно, без сачків. І якщо при втраті зверхпровідних властивостей зверхпровідника раптово звільняється велика кількість енергії, що може викликати аварію, то у кріопровідників при зростанні температури ρ змінюється плавно без вибухового ефекту.

Кріопровідники можуть з успіхом використовуватись для обмоток електричних машин, трансформаторів, для струмопровідних жил кабелів і т.п.

Розповсюджені метали – провідники: вольфрам, молібден, золото, срібло, платина, палладій, нікель, кобальт, свинець, олово, цинк, кадмій, галій, ртуть. Розглянемо коротко деякі з них:

1. Вольфрам – дуже тяжкий твердий метал, сірого кольору.

З цих металів він має найбільш високу температуру плавлення. Використовується в електровакуумній техніці. В наслідок важко плавкості і великої механічної міцності при підвищених температурах вольфрам може працювати при високій температурі (більше 2000˚C), але тільки в глибокому вакуумі чи в інертному газі (азоті, аргоні), оскільки при нагріванні при кисні він сильно окислюється.

Вольфрам використовується для виготовлення контактів.

Правила використання вольфрамових контактів:

· стійкість в роботі;

· малий механічний знос через високу твердість матеріалу;

· властивість протистояти дії дуги і відсутність приварюванності внаслідок великої тугоплавкості;

· мала підвласність електричній ерозії.

Недоліки:

· важко оброблюються;

· утворення за атмосферних умов оксидних плівок.

Одержання

Одержуючи вольфрам, спочатку з руд виділяють оксид WO3, Потім WO3відновлюють воднем при нагріванні до металевого порошку. Через високу температуру плавлення металевого вольфраму одержати компактний вольфрам плавленням важко. Тому порошок пресують, спекают в атмосфері водню при температурі 1200-1300°C, потім пропускають через нього електричний струм. Метал нагрівається до 3000°C, при цьому відбувається спікання його в монолітний матеріал.

Застосування

До 50% W використовують у виробництві легованих сталей. Твердий сплав переможе на 90% складається з карбіду вольфраму WC. Вольфрам — основа ниток ламп накалювання, катодів у электровакуумных приладах, обмоток високотемпературних печей.

2. Молібден – широко використовується в електровакуумній техніці при менш високих температурах ніж вольфрам; деталі накалювання із молібдену повинні працювати в

вакуумі в інертному газі, щоб не окислюватися. Використовується для електричних контактів. Має підвищену механічну міцність, порівняно з вольфрамом, при високих t˚.

Одержання

Промислове одержання молібдену починається зі збагачення руд флотационным методом. Отриманий концентрат обпалюють до утворення оксиду МоО3:

2Мо2+ 7O2= 2Mo3+ 4SO2,

який піддають додатковому очищенню. Далі МоО3відновлюють H2. Отримані заготівлі обробляють тиском (кування, прокатка, протягання).

Застосування

Молібден використовується для легування сталей, як компонент жароміцних і коррозионно стійких сплавів. Молібденовий дріт (стрічка) служить для виготовлення високотемпературних печей, введень електричного струму в лампочках. З'єднання молібдену — сульфід, оксиди, молибдаты — є каталізаторами хімічних реакцій, пігментами барвників, компонентами глазурей. Гексафторид молібдену застосовується при нанесенні металевого Mo на різні матеріали МоSi2використовується як тверде високотемпературне змащення. Mo входить до складу мікродобрив. Радіоактивні ізотопи 93Mo (T1/26,95 ч) і 99Mo (T1/266 ч) — ізотопні індикатори.

3. Золото - має високу пластичність. В електротехніці використовується як контактний матеріал для корозійностійких покриттів, електродів фотоелементів.

Одержання

Джерела золота при його промисловому одержанні — руди і піски золотих россыпных і корінних родовищ, зміст золота в які складає 5-15 м на тонну вихідного матеріалу, а також проміжні продукти (0,5-3 г/т) свинцево-цинкового, мідного, уранового і деякого іншого виробництв.

Процес одержання золота з розсипів заснований на різниці плотностей золота і піску. За допомогою могутніх струменів води здрібнену золотоносну породу переводять у зважене у воді стан. Отримана пульпа стікає в дразі по похилій площині. При цьому важкі частки золота осідають, а піщини несуться водою.

Іншим способом золото витягають з руди, обробляючи її рідкою ртуттю й одержуючи рідкий сплав — амальгаму. Далі амальгаму нагрівають, ртуть випаровується, а золото залишається. Застосовують і цианидный спосіб витягу золота з руд. У цьому випадку золотоносну руду обробляють розчином ціаніду натрію NaCN. У присутності кисню повітря золото переходить у розчин:

4Au + O2+ 8NaCN + 2H2O = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

Далі отриманий розчин комплексу золота обробляють цинковим пилом:

2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4)+ 2AuЇ

Очищають золото розчиненням у царській горілці:

Au + HNO3+ 4HCl = H[AuCl4] + NO +H2O

с наступним виборчим осадженням золота з розчину, наприклад, за допомогою FeSO4.

Застосування

Золото і його сплави використовують для виготовлення ювелірних виробів, монет, медалей, зубних протезів, деталей хімічної апаратури, електричних контактів і проводів, виробів мікроелектроніки, для плакування труб у хімічній промисловості, у виробництві припоев, каталізаторів, годин, для фарбування стекол, виготовлення пер для авторучок, нанесення покрить на металеві поверхні. Звичайне золото використовують у сплаві зі сріблом або палладієм (біле золото). Зміст золота в сплаві позначають державним клеймом. Золото 583 проби є сплавом з 58,3% золота по масі.

4. Срібло – стійке проти окислення при нормальній температурі. При нормальній температурі опір ρ срібла найменше, порівняно з іншими металами. Використовується в електроніці як контактний матеріал.

Недоліки:

· Хімічна стійкість срібла порівняно з іншими благородними металами знижена.

Одержання

У стародавності срібло витягали з руд обробкою їх ртуттю. В даний час застосовується цианидное выщелачивание.

При цьому утворяться розчинні у воді комплексні ціаніди срібла:

Ag2S + 4NaCN = 2Na[Ag(CN)2] +Na2S.

Щоб змістити рівновага вправо, через нього пропускають повітря. Сульфіди-іони при цьому окисляються до тіосульфатів-іонів (іонів S2O32–) і сульфат-іонів (іонів SO42–).

З цианидного розчину срібло виділяють цинковим пилом:

2Na[Ag(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Ag.

Для одержання срібла дуже високої чистоти (99,999%) його піддають електрохімічному рафінуванню в азотній кислоті або розчиненню в концентрованій сірчаній кислоті. При цьому срібло переходить у розчин у виді сульфату Ag2SO4.Додавання міді або заліза викликає осадження металевого срібла:

Ag2SO4+ Cu = 2Ag + CuSO4.

Застосування

Близько 30-40% усього виробленого срібла витрачається на виробництво кіно і фотоматеріалів. 20% срібла у виді сплавів із золотом, палладієм, міддю або цинком використовується для виготовлення контактів, припоев, що проводять шарів в електротехніку й електроніці.

20-25% зробленого срібла служить для виробництва срібно-цинкових акумуляторів. Зі сплаву на основі срібла виготовляють монети, ювелірні вироби, прикраси і їдальню посуд.

Зміст срібла в побутових срібних виробів відбиває «проба», штамп, що вказує масову частку срібла в сплаві. Срібло використовують для сріблення дзеркал, апаратів у харчовій промисловості, як каталізатор дожигания CO в автомобільних двигунах, відновлення NO і реакцій окислювання в органічному синтезі.

Сплави срібла з Cu, Au, Pb, Hg знаходять застосування в стоматології в якості що пломбує і протезує матеріалу. Нітрат срібла AgNO3у медицині використовують разом з нітратом калію і називають ляпісом. Використання колларгола (колоїдного розчину срібла) засновано на в'язких, припікальних і антисептичних властивостях.

5. Платина:

Переваги використання:

· практично не з’днується з киснем;

· висока стійкість до хімічних реагентів;

· легко піддається механічному обробленню.

Недоліки:

· невисока твердість (у чистому вигляді рідко використовуються для контактів).

Використовують для виготовлення термопар для вимірювання високих температур.

Виробництво платинb у виді порошку почалося в 1805 англійцем У. Х. Волластоном з південноамериканської руди.

В даний час платину одержують з концентрату платинових металів. Концентрат розчиняють у царській горілці, після чого додають етанол і цукровий сироп для видалення надлишку HNO3. При цьому іридій і паладій відновлюються до Ir3+і Pd2+. Наступним додаванням хлориду амонію виділяють (NH4)2PtCl6. Висушений осад прожарюють при 800–1000°C:

(NH4)2PtCl6= N2+ 6HCl + Pt + H2.

Одержувану в такий спосіб губчату платину піддають подальшому очищенню повторним розчиненням у царській горілці, осадженням (NH4)2PtCl6і прожарюванням залишку. Потім очищену губчату платину переплавляють у злитки. При відновленні платинових розчинів хімічним або електрохімічним способом одержують мілкодисперсну платину.

Дата добавления: 2014-01-06