Тема №3. Электрохимические процессы

2. Электролиз раствора СuCl2

СuCl2 --электролиз--> Cu + Cl2

m(Cu) = 20 г

v(Cu) = 20 / 64 = 0,3125 моль

v(Cl2) = v(Cu) = 0,3125 моль

m(Cl2) = 0,3125 * 71 = 22,1875 г

V(Cl2) = 0,3125 * 22,4 = 7,0000 л

K2SO4

Ответ:

K2SO4+H2O=H2+K2SO4+O2

Катод:2H2O+2e=H2+2OH(-)

Анод: 2H2O-4e=4H(+)+O2

(На катоде: 2H2O + 2e -> H2 + 2OH-

На аноде: 2H2O - 4e -> O2 + 4H+

По закону Фарадея:

m(H2O) = Mэкв*I*t/F = 9*5*10800/96500=5,04г

При вычислении объемов можно воспользоваться законом Фарадея в такой форме: V = Vэкв*I*t/F

V(H2) = 11,2*5*10800/96500=6,27л

V(O2) = 5,6*5*10800/96500 = 3,13л)

3. Применение металлов в технике, судостроении.

Впервые металлический скандий был получен только в 1937 г. В. Фишером с помощью электролиза безводного ScCl3.

Сегодня мировое потребление металлического скандия составляет 500— 1000кг в год

Главным по объёму применением металлического скандия является его

использование в алюминиево-скандиевых сплавах. Значительный интерес

для авиакосмической и атомной техники имеют тугоплавкие

интерметаллические соединения скандия с рением (температура плавления

до 2575 °C).

Титан

Только в 1925 году голландские ученые ван Аркель и де Бур нашли способ получения титана с чистотой 99,9%, который и проявляет замечательные свойства – легкость, прочность, ковкость, стойкость к коррозии. В настоящее время мировое производство металлического титанадостигает 100 тыс. тонн в год. Современный способ получения титана состоит из нескольких стадий. Сначала исходную руду (оксид титана рутил TiO2) с помощью хлора (в присутствии углерода) при нагревании переводят в четыреххлористый титан: TiO2 + С + 2Сl2 → TiCl4 + CO2

Четыреххлористый титан в обычных условиях представляет собой жидкость с температурой кипения 136°C.Далее TiCl4 подвергается металлотермии (магнием или натрием): TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2. Эта реакция идет в стальных реакторах при 900°C. В результате образуется так называемая титановая губка, пропитанная магнием и хлоридом магния. Их испаряют в герметичном вакуумном аппарате при 950°C, а титановую губку затем спекают или переплавляют в компактный металл. Это – основной промышленный метод. Для получения более чистого титана и поныне используется иодидный метод, предложенный ван Аркелем и де Буром. Металлотермический губчатый титан превращают в иодид TiI4, который затем возгоняют в вакууме. На своем пути пары иодида титана встречают раскаленную до 1400°C титановую проволоку. При этом иодид разлагается, и на проволоке нарастает слой чистого титана. Этот метод производства титана малопроизводителен и дорог, поэтому в промышленности он применяется крайне ограниченно Металлический титан - основа высокопрочных сплавов для авиации,

судостроения и ракетной техники. Вторым важнейшим потребителем

титана является металлургия. Он входит в состав сотен марок сталей и

сплавов. В нержавеющие стали его вводят для предотвращения межкристаллитной коррозии. В жаростойких высокохромистых сплавах он

уменьшает размер зерна, делая структуру металла однородной и

мелкокристаллической. В других жаростойких сплавах титан служит

упрочняющим элементом.

Одно из замечательных свойств титана — его необычная стойкость к

коррозии. На пластинке из титана за 10 лет пребывания в морской воде не

появилось и следа ржавчины (за такой срок от железной пластинки остались

бы лишь воспоминания). Расчеты показывают, что если бы этот эксперимент

начался тысячу лет назад, например, когда проходило крещение Руси, то к

нашему времени коррозия смогла бы проникнуть в глубь титана всего на 0,02

миллиметра.

Ванадий

Первый сравнительно чистый (96%) ванадий получил в 1869 г. Г. Роско

прокаливанием хлористого ванадия в струе водорода. Но только в 1927 году

Марден и Рич получили ванадий чистотой 99,8% путем восстановления

пятиокиси ванадия металлическим кальцием:

V2O5 + 5Ca = 2V + 5CaO

Этот металлотермический способ получения чистого ванадия

используют до сих пор.

Мировое потребление металлического ванадия составляет около 60 тыс.

тонн в год и очень быстро растет (на долю России приходится порядка 60%

мировых запасов ванадия).

Черная металлургия потребляет до 95% производимого металлического

ванадия. Он используется как легирующая добавка к стали, чугуну,

титановым сплавам. Ванадий резко повышает твердость, ковкость,

износоустойчивость, жаропрочность и коррозионную стойкость сплавов.

Взаимодействуя с растворенным в стали и чугуне углеродом ванадий

образует тугоплавкий (tпл. = 28000С) карбид :

V + C = VC

Карбид ванадия образует твердую фазу и распределяется в расплаве в

виде огромного числа тонкодисперсных включений, которые препятствуют

росту зерен железа при кристаллизации расплава. Это способствует

образованию мелкокристаллической структуры металла.

Г.Форду приписывается фраза: ≪Если бы не было ванадия – не было бы

автомобиля≫. Добавка доли процента ванадия делает сталь мелкозернистой.

Такая сталь легче переносит удар и изгиб, упорнее сопротивляется

истиранию, лучше противостоит разрыву. Вот почему такие ответственные

узлы и детали автомобиля, как двигатель, клапанные пружины, рессоры, оси,

валы, шестерни изготовляют из ванадиевой стали.

Хром

В 1854 году Р.Бунзену удалось получить чистый металлический хром

электролизом водных растворов хлорида хрома. Именно электролиз и

является главным современным способом получения очень чистого

металлического хрома.

Совершенно чистый (без газовых примесей и углерода) хром довольно

вязок, ковок и тягуч. При малейшем загрязнении углеродом, водородом,

азотом и т.д. становится хрупким, ломким и твердым. Это, однако, не мешает

многим практическим областям применения хрома, а потому значительные

его количества получают алюмотермическим способом.

Мировое потребление металлического хрома составляет около 25 тыс.

тонн в год. Ещё более значительно производство и потребление феррохрома

(сплав, содержащий до 60% хрома). Мировое производство феррохрома

различных марок в 2005 г. составило около 6,5 миллионов тонн!

Именно в форме феррохрома в сплавы и вводится хром – один из самых

важных легирующих элементов, применяемых в черной металлургии. Хром в

небольших количествах придает сталям твердость и прочность. Из

хромсодержащих сталей изготавливают лопатки газовых турбин и детали

реактивных двигателей. При значительных содержаниях хрома в сталях (12%

и более) они приобретают значительную корозионную стойкость и

становятся особым конструкционным материалом – нержавеющими сталями.

Чистый электролитический хром используется для нанесения

металлических покрытий в электронике. Тонкие пленки из хрома наносят на

жесткие диски компьютеров, индикаторные панели телевизоров и

жидкокристаллические дисплеи.

Хром применяется и как износоустойчивый и красивый материал для

гальванических антикоррозионных и декоративных покрытий.

Марганец

Впервые металлический марганец был получен ещё в 1774 году Юханом

Готлибом Ганом. Сегодня мировое производство марганца составляет 7-7,5

млн. тонн в год. Около 90% всего производимого марганца потребляется для

изготовления легированных сталей. Поэтому из руд обычно выплавляют не

чистый марганец, а высокопроцентный сплав Мn с железом и углеродом —

ферромарганец (70-95 % Мn). Выплавку его из смеси марганцевых и

железных руд ведут в электрических печах. Восстановитель – кокс:

Fе2О3 + МnО2 + 5 С = 2 Fе * Мn + 5 СО

Более чистый металлический марганец получают восстановлением его

прокаленных оксидов алюминием. Так как алюминий очень бурно

реагирует с диоксидом марганца, используют прокаленный пиролюзит

(MnO2). При прокаливании пиролюзита образуется оксид марганца (Мn3O4),

который с алюминием реагирует более спокойно:

3 МnО2 = Мn3O4 + O2;

3 Мn3О4 + 8 Аl = 4 Аl2O3 + 9 Мn.

Марганец повышает износостойкость стали и предел прочности на

разрыв. Он заменяет дефицитный никель при выплавке нержавеющих сталей.

Марганец обычно вводят в сталь вместе с другими элементами –

хромом, кремнием, вольфрамом. Однако есть сталь, в состав которой, кроме

железа, марганца и углерода, ничего не входит. Это так называемая сталь

Гадфилда. Она содержит 1...1,5% углерода и 11...15% марганца. Сталь этой

марки обладает огромной износостойкостью и твердостью. Ее применяют

для изготовления дробилок, которые перемалывают самые твердые породы,

деталей экскаваторов и бульдозеров. Твердость этой стали такова, что она

не поддается механической обработке, детали из нее можно только

отливать.

Высокочистый металлический марганец получают электролизом

раствора его сульфата MnSO4. Современный вариант этого способа

разработан российским электрохимиком Р.И.Агладзе.Полученный таким

образом металл используется в электронике для создания перспективных

полупроводников (MnGa2Se4 и др.) и для производства высокооктановых

добавок к бензину.

Цирконий, ниобий, молибден

Эти три элемента роднят не только их свойства, но и то, что они в

металлической форме производятся для нужд самых высокотехнологических

отраслей – атомной, аэрокосмической и электронной.

Промышленные способы получения чистых металлов были разработаны

довольно поздно. Цирконий был получен иодидным методом в 20-е г. ХХ в.,

ниобий и чистый молибден, способный к ковке, лишь в начале ХХ в.

Мировое потребление чистых металлов (без учета их ферросплавов и

других продуктов) для металлического циркония составляет 4–5 тыс. тонн в

год, металлического молибдена – около 17 тыс. тонн в год,

металлического ниобия – 450 тонн в год .

Цирконий имеет очень малое сечение захвата тепловых нейтронов.

Поэтому металлический цирконий, не содержащий гафния, и его сплавы

применяются в атомной энергетике для изготовления тепловыделяющих

элементов, теплообменников и других конструкций ядерных реакторов.

Добавка ниобия (в виде сплава феррониобия) к специальным сортам

стали резко повышает устойчивость сварных швов из этих сталей. Стали,

содержащие от 1 до 5 % ниобия, отличаются исключительной

жаростойкостью и применяются для устройства котлов высокого давления

и реактивных двигателей.

Более 75% молибдена применяют для легирования жаростойких ижаропрочных сталей, используемых в авиакосмической индустрии,энерготурбинах, автостроении. Молибденовая проволока (лента) служит для изготовления высокотемпературных печей, вводов электрического тока в лампочках.Молибден также используется для легирования урана.

Гафний, тантал, вольфрам, рений

Это группа тяжелых тугоплавких металлов. Среди них вольфрам – первый по тугоплавкости (tпл = 34100С).

В промышленности эти металлы получают совсем недавно. Первый промышленный способ получения гафния был разработан в 50-е годы ХХв., тантала – в 1922, вольфрама – в конце XIX в., рения – в 30-е годы ХХ

Мировое потребление чистых металлов (без учета их ферросплавов и

других продуктов) для металлического гафния составляет около 50 тонн в

год, металлического тантала – около 1400 тонн в год, металлического

вольфрама – около 2000 тонн в год, металлического рения – около 40 тонна

год .

Сегодня больше 90% гафния потребляет ядерная энергетика для

производства регулирующих стержней атомных реакторов.

Из тантала изготовляют теплообменники, нагреватели, тигли для

вакуумной плавки металлов. Применяют при изготовлении

электролитических конденсаторов и ответственных деталей электронных

приборов (до 30% потребления металлического тантала).

Благодаря хорошей биосовместимости с живыми тканями человека,

используют для костного протезирования.

Важнейшее применение вольфрама - быстрорежущие стали (17,5–18,5%

вольфрама) и сплавы. Из вольфрамовой стали и других сплавов,

содержащих вольфрам или его карбиды, изготовляют танковую броню,

оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и

двигателей. Основой при производстве инструментальных и жаропрочных

сплавов является ферровольфрам (68–86% W, до 7% Mo и железо). В форме

ферровольфрама используется около 90-95% всего потребляемого

вольфрама.

Вольфрам из-за его тугоплавкости и низкого давления пара при

высоких температурах является незаменимым для нитей накала

электроламп, а также для деталей электровакуумных приборов в радио- и

рентгенотехнике.

Рений, как очень редкий и дорогой металл используется в виде сплавов

и соединений: платина-рениевых катализаторов для синтеза

высококачественного бензина, вольфрам-рениевых термопар, позволяющих

измерять температуры до 2200 °C , сплавов с вольфрамом и молибденом.

Семейство железа

Это группа, в которую входит ≪самый металлический металл≫ - железо,

известное с глубокой древности и до сих пор определяющее облик нашей

технической цивилизации. Масштабное производство железа началось во II

тысячелетии до н.э., металлический кобальт в промышленности начал

использоваться с 1910 года, металлический никель – с конца XIX в.

Но впервые человек познакомился с металлами этого семейства через

взаимодействие с космическим веществом – метеоритами.

Мировое потребление чистых металлов семейства железа (без учета их

ферросплавов и других продуктов) весьма различно. Так, для чистого

железа (т.н. ≪железо прямого восстановления≫) оно составляет ≪всего≫

около 45 млн. тонн в год (из 1300 млн тонн общего объеме производства

черной металлургии), металлического кобальта – ≪только≫ около 54 тыс.

тонн в год, металлического никеля – около 1,4 млн. тонн в год (из них ок.

20% дает российский ≪Норникель≫).

Железо прямого восстановления главным образом используется для

получения качественных сталей и сплавов (например, для подшипников) и

как необходимый компонент шихты при переплавке металлолома. Из

чистого железа изготавливаются сердечники электромагнитов.

Кобальт имеет несколько важных областей применения – для

производства суперсплавов, аккумуляторов, постоянных магнитов,

катализаторов и в ряде других отраслей.

Никель в основном потребляется для производства нержавеющих

сталей (дополнительно он упрочняет сталь, повышает ее ударную вязкость

и снижает хладноломкость), а также явлется основой большинства

суперсплавов — жаропрочных материалов, применяемых в

аэрокосмической промышленности для деталей силовых установок. Кроме

того, он широко применяется в производстве железо-никелевых, никель-

кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.

Семейство платиноидов

Это – шесть ≪благородных металлов≫, почти всегда в природе

присутствующих совместно в составе ≪сырой платины≫.

Платина (от исп. plata - серебро), элемент, давший название всей

рассматриваемой группе металлов, известна человечеству с незапамятных

времен: следы платины обнаруживаются еще в древнеегипетских

инкрустациях. Однако первое упоминание о ней в архивах относится к 1735

году, а первое описание выполнено испанским офицером, физиком и

математиком Доном Антонио де Ульоа в 1748 году

Производство платиновых металлов измеряется в тройских унциях

(унция - единица массы в английском системе мер; тройская унция равна

31, 1 г), а цены - в долларах за тройскую унцию. Так 19 мая 2008 года цена

на платину достигла исторического максимума 2174 $/тр.у. Сегодня (на 25

апреля 2011 г. цена платины 1824,7 $/тр.у. )

В 2005 г. мировое производство рутения составило ок. 0,75 млн тр.у.

(около 24 тонн), родия – 0,812 млн. тр. у. (25,25 тонн), палладия – ок. 8,4

млн. тр.у (ок. 261 тонны), осмия – ок. 3 тыс. тр. у. (ок. 100 килограммов),

иридия – ок. 0,15 млн. тр.у (около 4 тонн), платины – 6,7 млн тр.у (около

208 тонн).

Применение всех платиновых металлов прежде всего связано с их

каталитическим действием на многие реакции. В крупнотоннажной химии – это производства азотной и уксусной кислот. Но самым ярким примером использования каталитических свойств металлов платиновой группы является процесс очистки, или дожигания, выхлопных газов автомобилей.

Платина и палладий используются в первую очередь для производства

автомобильных катализаторов (ок. 60% всей платины), в ювелирном

производстве, в электронной и химической промышленности.

Родий – в катализаторах, в производстве ЖК-мониторов, в фильерах

для производства стеклонитей.

Осмий расходуется преимущественно на выпуск сверхтвердых

специальных сплавов, отличающихся повышенной стойкостью к

истиранию (для компасных игл, осей, трущихся частей точных

инструментов и, наконец, перьев дорогих шариковых ручек).

Семейство меди

Семейство меди включает в себя три металла из семи, известных

человеку с древнейших времен – медь, серебро и золото. Все они

встречаются в природе в свободном состоянии – медь относительно редко, а

золото – как правило.

На рисунках – кованый медный шар, античная серебряная монета

(тетрадрахма 261 г. до н.э.) и античный золотой самородок. Медь дала

название двум эпохам развития цивилизации – ≪медный век≫ (около 4-3 тыс.

до н. э.) и ≪бронзовый век≫ (около 3 – 1 тыс. до н.э.)

Сегодняшнее мировое потребление меди составляет более 17 млн. тонн в

год, серебра – более 27,5 тыс. тонн в год, золота (данные 2007 г) – 2444

тонны в год. Сегодняшние (на 25.04.11) цены золота и серебра

соответственно 1507 и 46,26$/тр. Унцию.

Структура потребления меди (в %%) следующая: строительство – 34

(кровельный материал, водопроводные трубы, сантехническое оборудование

и т.п.), электроэнергетика и электронная промышленность - 28,

машиностроение – 14 (удорожание энергоносителей окончательно

определило первенство меди как более теплопроводного металла в

конкурентной борьбе с алюминием при производстве теплообменников,

кондиционеров, автомобильных радиаторов и т.п.), транспорт - 12, прочие -

12. Значительные количества меди используются в виде сплавов с оловом

(бронзы) и цинком (латуни).

Структура потребления серебра (в %%): ювелирное дело – 35,

фотография – 24, электроника и аккумуляторы – 14. Потребление в

фотографии неуклонно сокращается (переход на цифровые камеры), а в

электронике и чеканке монет – растет.

Структура потребления золота (в %%): ювелирное дело – 67,

электроника – 9,5, зубопротезирование – 1,8, монеты – 1,4. За последние 30

лет потребление золота в электронике возросло почти в 5 раз и продолжает

расти.

Семейство цинка

Это семейство включает в себя три внешне очень различных металла.

Латунь - сплав меди с цинком – была известна еще до начала нашей эры, но

металлического цинка древние люди не знали. Кадмий, всегда сопутствующий цинку, в металлическом виде начал производиться в Германии ( в Верхней Силезии) в 1829 г. Ртуть входит в число семи металлов древности. Она была известна по крайней мере за 1500 лет до н.э.

Сегодняшнее мировое потребление цинка составляет более 10 млн.

тонн в год, кадмия – более 20 тыс. тонн в год. Данные по потреблению ртути

в последние годы противоречивы в связи с резким падением добычи и

потребления. Мировая добыча ртути из руд в 2000 г. составила всего 1640 т.

Основное общемировое потребление металлического цинка приходится на цинкование металлических конструкций (ок. 50%) и получение сплавов (ок. 40%). Структура потребления кадмия включает в себя производство никель-

кадмиевых батарей и аккумуляторов, кадмиевых покрытий, легирование

меди и др.

Потребление ртути в основном связано с электрохимическими

производствами хлора, едкого натра (электролиз растворов NaCl с жидким

ртутным катодом ) – до 70% потребления и производство приборов, содержащих ртуть.

Именно благодаря стойкости к атмосферной коррозии, титан используется для

создания конструкций, которые должны существовать века – таковы, например,

памятники Покорителям космоса и Юрию Гагарину в Москве.

Но применяется он редко. Сплавы ванадия легче растворяются в металлах, чем чистый ванадий, и плавятся при более низкой температуре. Эти две особенности используются в черной металлургии. Для легирования чугуна и стали обычно применяют феррованадий – сплав ванадия с железом.

ОАО "Ключевской завод ферросплавов" (Двуреченск, Свердловская область) -

мировой лидер по выпуску металлического хрома (до 40% мирового потребления).

Часто коррозионная стойкость гомогенных твёрдых растворов менее устойчивого металла, легированного более устойчивым, изменяется не непрерывно, а скачками. Резкое изменение коррозионной стойкости происходит при концентрации легирующего элемента в 1/8 атомной доли или кратной этому числу величине. Такая закономерность получила

название ≪правило n/8 Таммана≫.

Это явление может быть обусловлено образованием в кристаллической решетке твердых растворов упорядоченного расположения атомов примеси, что приводит к возникновению в кристаллах ≪защитных плоскостей≫ легирующего компонента. Таково

одно из объяснений пассивирующего действия хрома, поскольку обогащенная хромом поверхность железа в результате воздействия окружающей среды покрывается подчиняющейся правилу Пиллинга-Бэдворса защитной пленкой оксида хрома.

Долгое время не удавалось получить молибден в компактном состоянии, и только в 1907 была предложена методика получения молибденовой проволоки. Порошок металла смешивался с органическим клеящим веществом (сахарным сиропом) и продавливался через отверстия матрицы для получения сформованных нитей. Через эти нити в атмосфере водорода пропускался постоянный электрический ток с маленькой разностью потенциалов, при этом происходил сильный разогрев, органическое вещество выгорало, а частицы металла спекались – получалась проволока.

Цирконий — единственный редкий металл, мировое потребление которого

исчисляется сотнями тысяч тонн. (Мировое потребление цирконового концентрата в середине 90-х гг. оценивалось в 920 тыс. т. В последующие годы оно постепенно росло и в 2001 г. составило 1,07 млн т) Более 85 % производимого циркониевого сырья используется в минеральной форме в виде циркона, содержащего 65–66 % ZrO2.

Цирконовый концентрат (98–99 % циркона) широко применяется в производстве строительной и сантехнической керамики, огнеупоров, литейном производстве. Около 10 % циркона подвергается переработке для получения диоксида циркония и различных его соединений, 5 % приходится на металл и сплавы. Диоксид циркония широко используется при получении высокоогнеупорных изделий, жаростойких эмалей, тугоплавких стекол, различных видов керамики, керамических пигментов, твердых электролитов, термозащитных покрытий, катализаторов, искусственных драгоценных

камней, режущих инструментов и абразивных материалов. В последние годы диоксид циркония начал широко применяться в волоконной оптике и производстве керамики, используемой в электронике.

Цирконий обладает замечательной способностью сгорать в кислороде воздуха

(температура самовоспламенения — 250 °C) практически без выделения дыма, с высокой скоростью и развивая наиболее высокую температуру из всех металлических горючих (4650 °C). За счет высокой температуры образующаяся двуокись циркония излучает значительное количество света, что используется очень широко в пиротехнике (производство салютов и фейерверков), производстве химических источников света применяемых в различных областях деятельности человека (факелы, осветительные ракеты, осветительные бомбы, ФОТАБ — фотоавиабомбы). В этой сфере повышеный

интерес имеет не только металлический цирконий но и его сплавы с церием

(значительно больший световой поток). Порошкообразный цирконий применяют в смеси с окислителями (бертолетова соль) как бездымное средство в сигнальных огнях пиротехники и в запалах, заменяя гремучую ртуть и азид свинца.

Мировое потребление феррониобия составляет около 30 тыс. т. в год. Из чистого ниобия изготовляются детали электрических конденсаторов и ≪горячая≫ арматура(аноды, катоды, сетки) электронных (для радарных установок) и мощных генераторных ламп.

При сплавлении с 2 % Mo или 0,75 % Ti и термической обработке (быстрая

закалка разогретого до 850 °C металла в воде или масле, дальнейшее выдерживание при

450 °C 5 часов) металлический уран становится твёрже и прочнее стали (прочность на

разрыв больше 1600 МПа, при том, что у чистого урана она равна 450 МПа). В

сочетании с большой плотностью (19,05 г/см3), это делает закалённую урановую

болванку чрезвычайно эффективным средством для пробивания брони.

Обеднённый уран, вследствие его огромной плотности (почти вдвое тяжелее

свинца) используется для радиационной защиты и как балластная масса в

аэрокосмических применениях, таких как рулевые поверхности летательных аппаратов.

В каждом самолете ≪Боинг-747≫ содержится 1500 кг обедненного урана для этих целей.

Ещё этот материал применяется в высокоскоростных роторах гироскопов, больших маховиках, как балласт в космических спускаемых аппаратах и гоночных яхтах, при бурении нефтяных скважин.

Гафний был открыт Костером и Хевеши в 1923 г в результате предсказания его

спектральных свойств Н.Бором.

Гафний – очень близкий химический аналог циркония и в природе всегда

сопутствует ему. Но у чистого циркония сечение захвата тепловых нейтронов равно 0,18 барна, а у чистого гафния – 120 барн. (А у изотопа 174Gf оно составляет 1500 барн!). И

первоначально гафний являлся отходом при производстве циркония ≪реакторной чистоты≫.

Танталовые конденсаторы благодаря уникальным свойствам содержащегося в

них металла имеют максимальную удельную емкость при минимальных габаритах, отличаются очень высокой надежностью в работе в широком диапазоне температур и большим сроком службы (свыше 12 лет). ТК изготавливаются из порошка чистого тантала. Размер частиц составляет около 10 мкм.

Среди них - ≪Победит≫, очень твердый сплав, содержащий 80–87% вольфрама, 6– 15% кобальта, 5–7% углерода. Он широко востребован при обработке металлов, в горной и нефтедобывающей промышленности).

Незаменимость вольфрама в этой области объясняется не только его

тугоплавкостью, но и пластичностью. Из одного килограмма вольфрама вытягивается проволока длиной 3,5 км, т.е. этого килограмма достаточно для изготовления нитей накаливания 23 тыс. 60-ваттных лампочек. Именно благодаря этому свойству мировая электротехническая промышленность потребляет всего около 100 т вольфрама в год.

Чистый вольфрам используется для противовесов, бронебойных сердечников

подкалиберных и стреловидных оперенных снарядов артиллерийских орудий,

сердечников бронебойных пуль и сверхскоростных роторов гироскопов для стабилизации полёта баллистических ракет (до 180 тыс. об/мин).

Рений – весьма важен для приборостроения: из ренийсодержащих сплавов

делают, в частности, керны измерительных приборов высших классов точности. Керн –это опора, на которой вращается рамка прибора. Материалы для кернов должны бытьнемагнитны, коррозионностойки, тверды. И еще они должны как можно медленнее изнашиваться в процессе эксплуатации. Таким условиям отвечает многокомпонентный сплав на кобальтовой основе 40-КНХМР, легированный 7% рения. Этот же сплав используют для производства упругих элементов крутильных весов и гироскопических приборов.

Рений и его сплавы все шире (и все разнообразнее) применяют в авиационной и космической технике. В частности, сплав тантала с 2,5% рения и 8% вольфрама предназначен для изготовления теплозащитных экранов аппаратов, возвращающихся из космоса в атмосферу Земли.

Из рения делают самоочищающиеся электрические контакты. При замыкании и

разрыве цепи всегда происходит разряд, в результате чего метал контакта окисляется.

Окисляется и рений, но его оксид — Re2O7 летуч при относительно низких тепературах (температура кипения — всего 362,4°C) и поэтому при разрядах он испаряется с поверхности контакта. Поэтому рениевые контакты служат очень долго.

После того, как было открыто свойство присадок металлического магния

очищать расплавы чернового никеля от серы.

Само по себе производство серебра только на четверть осуществляется

непосредственно на серебряных рудниках – остальные три четверти металла добываются как побочный продукт вместе со свинцом, цинком и некоторыми другими металлами.

До 1970 г. существовала привязка большинства валют к золоту. Цена на золото в это время находилась под жестким контролем и не превышала 35 дол. за тр. у. Освободившись, цены стали быстро расти. Рост стоимости золота способствует увеличению золотодобычи, потому что низкие цены предыдущих лет делали работу многих золотодобывающих предприятий нерентабельной. Стало выгодно перерабатывать бедные и труднообогатимые руды. В добычу вовлекаются забалансовые запасы, возобновляется добыча на законсервированных предприятиях.

Вытеснение меди более дешевыми материалами из некоторых традиционных сфер потребления (электропроводка, бытовая техника и т.п.) компенсируется ее использованием в новых областях. В частности, существенный рост потребления меди вызвало интенсивное развитие электроники, прежде всего - производство компьютеров. В сфере информационных технологий находит применение 9 % всей производимой рафинированной меди в мире. За 20 лет потребление меди в этой сфере в США выросло более чем в 4 раза.

Медно-кадмиевый сплав с добавкой циркония обладает еще большой прочностью и используется для линий высоковольтных передач.

В ювелирном деле используют сплавы золота с кадмием. Изменяя соотношение компонентов получают различные цветовые оттенки.

Тема №4 Охрана окружающей среды