химик+элемент

бериллий
Be
Элемент II группы Периодич. системы, ат. н. 4, ат. м. 9,0122; легкий светло-серый металл. Имеет один стабильный изотоп 9Ве. Металлич. Be впервые получили в 1828 г. немец. химик Ф. Велер и франц. химикА. Бюсси независимо друг от друга.
Be — редкий элемент, среднее содержание его в земной коре 6 • 10 %. Be находится в рудах гл. образом в форме собственных минералов, а также (обычно не более 5—10 %) в виде изоморфной примеси в породообразующих материалах. Известно около 40 минералов Be. Из них наибольшее практическое значение имеет берилл (содержащий 10—12 % ВеО), перспективны и частично используются фенакит (42-45 %), гельвин (10-12 %), хризоберилл (18-20 %), бертрандит (40-42 %).
Кристаллическая решетка Be - ГПУ: а = = 0,2855 нм и с = 0,3584 нм. Be легче Аl, у= 1847,7 кг/м³, t_m= 1284 °С, /кнп= 2450 °С. Be обладает наиб. высокой из всех металлов теплоемкостью - 1,8 кг/м³, высокой теплопроводностью - 178 Вт/м •К (при 50 °С), а = = 10,3-13,1 • 10"' (25-100 ^oС), Е= 3-Ю5 МПа, ств = 200-550 МПа, удлинение 0,2-2 %. Be -хрупкий металл; его ударная вязкость - 1,0— 5,0 Дж/см²; темп-pa перехода из хрупкого состояния в пластич. 200—400 °С. В хим. соединениях Be двухвалентен; обладает высокой хим. активностью, но компактный Be устойчив на воздухе благодаря образованию тонкой и прочной окисной пленки ВеО. При нагревании > 800 °С быстро окисляется. С водой до 100 °С практич. не взаимодействует. Be легко растворяется в HF, HCl, разбавл. H₂SO₄, слабо реагирует с концентриров. H₂SO₄ и разбавл. HNO₃. Р-ряется в водных р-рах щелочей, образуя бериллиаты, напр. Na₂BeO₂. При комн. темп-ре реагирует с фтором, а при повышенных - с др. галогенами и с H₂S. Взаимодействует с N₂ при t > 650 °С с образованием Be₃N₂ и при t > 1200 °С с углеродом, образуя Ве₂С. С водородом практически не реагирует во всем диапазоне темп-р. При высоких темп-pax Be взаимодействует с большинством металлов, образуя бериллиды; с Аl и Si образует эвтектич. сплавы.
Металлич. Be и его соединения получают переработкой берилла в Ве(ОН)₂ или BeSO₄, из к-рых разными способами - BeF₂ или ВеСl₂, а затем восстановлением, в частности ВеСl₂ в смеси с NaCl при 350 °С — металлич. Be. Получ. металл переплавляют в вакууме. Металл высокой чистоты получают дистилляцией в вакууме, а в неб. кол-вах — зонной плавкой; применяют также электролитич. рафинирование. Вследствие низких технологич. св. изделия из Be обычно получают методами порошковой металлургии. Be измельчают в порошок и подвергают горячему прессованию в вакууме при 1140-1180 °С. Прутки, трубы и другие профили получают выдавливанием при 800—1050 °С (горячее выдавливание) или при 400—500 °С (теплое выдавливание). Листы из Be изготовляют прокаткой горячепрессованных заготовок или полос при 760-840 °С. Применяют также ковку, штамповку, волочение. Переработка Be осложняется высокой токсичностью летучих соединений и пыли, содержащих Be, поэтому при работе с Be и его соединениями нужны специальные меры защиты.
В Be выгодно сочетаются малая плотность, высокие модуль упругости, прочность и теплопроводность. По уд. прочности Be превосходит все металлы. Благодаря этому Be применяют в авиац., ракетной и космич. технике, гидроприборостроении.
Однако высокая хрупкость Be при комн. темп-ре — главный фактор, сдерживающий его широкое использование как конструкц. материала. Поэтому Be в большем кол-ве используют в кач-ве легир. добавки сплавов на основе Al, Mg, Си и др. цв. металлов. Be - один из лучших материалов для заменителей и отражателей нейтронов в атомных реакторах.
[ http://metaltrade.ru/abc/a.htm]

Тематики

• металлургия в целом

EN

• Be
• beryllium

германий
Ge
Элемент IV группы Периодич. системы; ат. н. 32, ат. м. 72,59; тв. вещ-во с металлич. блеском. Природный Ge — смесь пяти стабильных изотопов с массовыми числами 70, 72, 73, 74 и 76. Существование и свойства Ge предсказал в 1871 г. Д. И. Менделеев. В 1886 г. немец, химик К. Винклер обнаружил в минерале аргидите новый элемент, который назвал Ge в честь своей страны. Ge оказался вполне тождественен элементу, предсказанному Д. И. Менделеевым. Общее содержание Ge в земной коре 7 • 10⁴ мае. %, т.е. больше, чем напр. Sb, Ag, Bi. Однако собств. минералы Ge встречаются исключит, редко. Осн. масса Ge рассеяна в земной коре в большом числе горных пород и минералов: в сульфидных рудах цв. металлов, в гранитах, диабазах и др.
Ge кристаллизуется в кубич. структуру типа алмаза, а = 0,56575 нм. Плотность уте = = 5,327 г/см³ (25 °С), уж = 5,557 г/см³ (1000 °С); tm= 937,5 °С; ^т * 2700 °С. Даже весьма чистый Ge хрупок при комн. темп-ре, но выше 550 °С поддается пластической деформации. Твердость Ge по минералогич. шкале 6—6,5. Ge — типичный полупроводник с шириной запрещенной зоны 1,104 • 10"" Дж или 0,69 эВ (при 25 °С); р0е (высокой чистоты) = 0,60 Ом • м (25 °С). В химич. соединениях Ge обычно проявляет валентности 2 и 4. При нагрев. на воздухе до 500-700 °С окисляется до GeO и GeO₂. В пром. практике Ge получают преимущ. из побочных продуктов переработки руд цв. металлов, содержащих 0,001-0,1 % Ge. В кач-ве сырья используют также золы от сжигания угля, пыль газогенераторов, отходы коксохим. пр-ва. Ge - один из наиб, ценных материалов в соврем, полупроводниковой технике (диоды, триоды, и т.п.).
Перспективны многие сплавы Ge, стекла на основе GeO₂ и др.
[ http://metaltrade.ru/abc/a.htm]

германий
Полупроводниковый материал.
[ http://www.morepc.ru/dict/]

Тематики

• информационные технологии в целом
• металлургия в целом

Синонимы

• Ge

EN

• germanium

алюминий
Химический элемент III группы Периодич. системы; ат. н. 13, ат. м. 26,9815; серебристо-белый легкий металл. Состоит из одного стабильного изотопа 27А1. Первый пром. способ произ-ва Аl предложил в 1854 г. франц. химик А. Э. С.-Клер Девиль: восстановление двойного хлорида Na₃AlCl₆ металлич. Na. Похожий по цвету на серебро Аl сначала ценился очень дорого. С 1855 по 1890 г. было получено всего 200 т Аl. Соврем, способ получения Аl электролизом криолито-глиноземного расплава разработали в 1886 г. одноврем. и независимо Ч. Холл (США) и П. Эру (Франция). По распространенности в природе Аl занимает 3-е место после кислорода и кремния и 1-е — среди металлов. Его содержание в земной коре 8,80 мае. %. В свободном виде Аl в силу хим. активности не встречается. Известны сотни минералов Аl, преимущ. алюмосиликатов. Пром. значение имеют бокситы, алуниты и нефелины. Нефелиновые породы беднее бокситов глиноземом, но при их комплексной переработке разработ. в России способом получают важные побочные продукты: соду, поташ, серную кислоту. Нефелиновые руды в России образуют, в отличие от бокситов, весьма крупные месторождения (на Кольском п-ве, на Урале, в Красноярском крае и др.).
Аl сочетает весьма ценный комплекс с-в: малую плотность, высокие тепло- и электропроводность, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению. Аl хорошо сваривается газовой, контактной и др. видами сварки. Решетка Аl — ГЦК (а = = 0,40413 нм). Св-ва Аl, как и всех металлов, зависят от его чистоты. Св-ва Аl особой чистоты (99,996 %): у20.с = 2,69 г/см³; t_m = 660,24 °С; 'к» * 250° °с; ТКЛР (от 20 до 100 °С) 23,86 • КГ6; XIW.C = 343 Вт/(м • К) электропроводность по отношению к меди (при 20 °С) 65,5 %. Прочность Аl невысока (<тв= 50-60 МПа), НВ = = 170 МПа, пластичность до 50 %. После холодной прокатки ав Аl возрастает до 115 МПа, НВ < 270 МПа, Е, снижается до 5 %. Аl хорошо полируется, анодируется и обладает высокой отражательной способностью, близкой к Ag. При большом сродстве к кислороду Аl на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной пленкой Аl₂О,, защищающей его от дальнейшего окисления и обусловл. высокие антикоррозионные свойства. Аl стоек на воздухе, в морской и пресной воде, практически не взаимодействует с концентрир. или сильно разбавл. HNO₃, с органич. кислотами, пищевыми продуктами.
Произ-во Аl включает две основные стадии: получение глинозема (Аl₂О₃) сложной химической переработкой Аl-руд и металлич. Аl электролизом Аl₂О₃, р-ренного в расплавл. криолите (Na₃AlF₆). Глинозем получают из бокситов, нефелинов, алунитов, но наиб, широко используют бокситы, к-рые, в осн., перерабатывают по способу Байера (см. Глинозем). Электролиз р-ра Аl₂О₃ в криолите ведут в электролизерах при 950—975 °С. Используют электролизеры трех осн. конструкций: с непрерывными самообжигающимися анодами и боковым подводом тока; те же, но с верхним подводом тока; с обожженными анодами. Электролитная ванна - железный кожух, футеров. огнеупорным кирпичом и выложенный угольными плитами и блоками. Катод - подина ванны. Пром. электролит помимо криолита содержит добавки (АlF₃, CaF₂, LiF, MgF₂, NaCl и др.), сумма к-рых не превышает 8-10 %. Осн. назначение добавок -снижение t_m электролита и увеличение электропроводности. В пром. электролите поддерживают содержание 6-8 % Аl₂О₃ во избежание его остатков на подине ванны. Важная характеристика электролита — криолитовое отношение (к.о.) — отношение молярных содержаний NaF/AlF₃. Для чистого криолита к. о.= 3. Электролиты с к. о. = 3 называют нейтральными, < 3 — кислыми, > 3 — основными. В пром. Аl-ваннах применяют кислые электролиты с к. о. = 2,6-5-2,8. У пром. электролита у = 2,09-2,11 г/см³ при 1100 ^оС, т.е. на ~ 10 % меньше, чем у расплавленного Аl.
При электролизе Аl₂О₃ криолит диссоциирует на ионы. На катоде разряжаются ионы Аl₃⁺ с образованием металлич. Аl, а на аноде - ионы О2", окисляющие углерод анода до СО и СО2. Соврем, электролизеры - серия из 150—160 ванн, подключенных последовательно к источнику постоянного тока, работают при U = 4,1-4,5 В и / < 150 кА. Из ванны расплавл. Аl извлекают вакуум-ковшом. Примеси из чернового Аl удаляют продуванием расплава хлором с получением первичного алюминия с 99,5-99,85 % Аl и разливкой его в формы. А1 высокой чистоты (99,9965 %) получают электролит, рафинированием первичного Аl по т.н. 3-слойному способу, снижающему содержание примесей Fe, Si и Си. П.Д.К. в воздухе пыли металлич. Аl и его оксидов - 2 мг/м³.
Сочетание физ., механич. и хим. свойств Аl определяет его широкое применение во всех областях техники, особенно в виде сплавов (см. Al-сплавы). В электротехнике Аl успешно заменяет Сu, особенно в массивных проводниках, напр. воздушных линий, высоковольтных кабелях, шинах распред. устройств, трансформаторов и т.п. (при поперечном сечении, обеспечив. одну и ту же проводимость, масса проводников из Al вдвое меньше медных). Сверхчистый Аl используют в произ-ве электрич. конденсаторов и выпрямителей. Аl применяют для предохранения металлич. поверхностей от атм. коррозии (алитирование, плакирование, алюмин. краска), изготовления резервуаров большой емкости для хранения и транспортировки жидких газов (метан, кислород, водород и т.д.), азотной и уксусной кислот, пищевых масел, а также оборудования и аппаратов в пищевой пром-ти. Аl - одна из самых распространенных легир. добавок в сплавах на основе Сu, Mg, Ti, Ni, Zn и один из основных раскислителей сталей и сплавов на основе железа.
[ http://metaltrade.ru/abc/a.htm]

Тематики

• металлургия в целом

EN

• aluminium

барий
Элемент II группы Периодич. системы, ат. н. 56, ат. м. 137,34; серебристо-белый металл. Состоит из смеси 7 стабильных изотопов, среди которых преобладает |38Ва (71,66 %). Металлич. Ва (в виде амальгамы) получил англ, химик X. Дэви в 1808 г. электролизом влажного Ва(ОН)₂ с ртутным катодом. Содержание Ва в земной коре 0,05 маcc. %, в свободном состоянии в природе не встречается. Из минералов Ва пром. значение имеют барит (тяжелый шпат) BaSO₄ и реже встречают, витерит ВаСО₃.
Кристаллич. решетка Ва - ОЦК с периодом а = 501,9 пм; плотность 3,76 г/см³; t_m = = 710 °С;t^ = 1637+1640 °С. Ва - мягкий металл (мягче цинка), его твердость по мине-ралогич. шкале 2. Ва относится к щелочноземельным металлам и по хим. свойствам сходен с Са и Sr, превосходя их по активности. Ва реагирует с большинством др. элементов, образуя соединения, в которых он, как правило, двухвалентен. На воздухе Ва быстро окисляется, образуя на поверхности пленку из оксида (а также пероксида и нитрида Ba₃N₃). При нагревании легко воспламеняется. Энергично разлагает воду, образуя гидроксид: Ва + + 2Н₂О = Ва(ОН)₂ + Н₂. Из-за химич. активности Ва хранят под слоем керосина.
Осн. сырьем для получения Ва и его соединений служит барит, который восстанавливают углем в пламенных печах: BaSO₄ + + 4С = BaS + 4CO. Образующийся растворимый BaS перерабатывается на др. соли Ва.
Осн. пром. метод получения металлич. Ва -термическое восстановление его оксида порошком Аl: 4ВаО + 2Аl = ЗВа + ВаО • Аl₂О,. Смесь нагревают при 1100—1200 °С в вакууме (10~5 мм рт. ст.). Ва улетучивается, осаждаясь на холодных частях аппаратуры. Процесс ведут в электровакуумных аппаратах периодич. действия, позволяющих послед-но проводить восстановление, дистилляцию, конденсацию и отливку металла, получая за один технолог/ цикл слиток Ва. Двойной перегонкой в вакууме при 900 °С металл очищают до содержания примесей 1 • КГ 4 %., Практич. применение металлич. Ва невелико. Обычно Ва сплавляют с к.-л. металлом (напр. Fe), придающим Ва стойкость. В небольших количествах Ва применяют в металлургии для раскисления и модифицир. стали, раскисления и очистки от серы и газов меди, свинца и др. Ва добавляют также в незначит. кол-вах в нек. антифрикц. материалы, напр, свинец (для повышения твердости), применяемый для типографских шрифтов. Сплавы Ва с никелем используют в электродах запальных свечей двигателей и в радиолампах. Наиб/ широко в разных отраслях применяют Ва0₂, BaS, BaCrO, BaMnO₄ и др. соединения Ва.
[ http://metaltrade.ru/abc/a.htm]

Тематики

• металлургия в целом

EN

• Ba
• barium