Один из самых распространенных элементов, главная составляющая часть атмосферы Земли. Слово «Азот», предложенное французским химиком А. Лавуазье в конце 18 века, греческого происхождения. «Азот» означает «Безжизненный»



страница4/7
Дата29.06.2015
Размер1,07 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

Чистый мышьяк похож на многие металлы: металлический блеск на свежем изломе, цвет – белый, как у олова, или сероватый. На воздухе мышьяк окисляется и быстро тускнеет. Расплавить его при нормальном давлении нельзя: он возгоняется, не плавясь, при 615*С.

По химическим свойствам мышьяк больше похож на фосфор. Как и фосфор, мышьяк существует в нескольких аллотропических модификациях. Наиболее известны желтый мышьяк и серый, металлический.

Мышьяк непосредственно соединяется с галогенами, серой. Он растворяется в азотной кислоте и царской водке. Все слышали о том, что мышьяк – яд. Между тем чистый мышьяк не так ядовит, но очень ядовиты его соединения, в том числе и покрывающая его оксидная пленка. Применение мышьяка и его соединений ограничено из-за их ядовитости. Металлический мышьяк применяют в виде очень малой добавки к свинцу для изготовления дроби. Соединения мышьяка применяются для борьбы с вредителями сельского хозяйства, при изготовлении некоторых красок, в стекольной промышленности и в медицине. Мышьяк входит в состав некоторых сплавов и соединений, например арсенида галлия, используемых в полупроводниковой технике.

С Е Л Е Н № 34 Se 2 8 18 6

78,96

Открыт селен в 1817 году шведским химиком Й.Берцелиусом. Обнаружив, что выделенный им новый элемент очень похож на теллур и сопутствует теллуру, Берцелиус назвал его селеном в честь Луны («теллурис» по латыни означает «Земля»). Этот элемент мало распространен в природе – 0,000005% от массы земной коры. Встречается в основном в виде примеси к сульфидным минералам – природным соединениям серы с металлами.



Селен – серое кристаллическое вещество, по своим свойствам похожее на серу. Как и сера, сгорая, он превращается в оксид, который при взаимодействии с водой образует слабую селенистую кислоту, аналог сернистой. Селеновая кислота – аналог серной кислоты. Как и сера, селен может существовать в виде разных аллотропических модификаций: есть аморфный красный селен – красно-бурый порошок, а есть кристаллический серый – наиболее устойчивая модификация.

На практике селен применяется довольно широко. Серый селен обладает полупроводниковыми свойствами, причем под действием света электропроводность селена сильно возрастает, поэтому его используют в фотоэлементах и фотоэкспонометрах. Селен работает и в электрографических машинах оперативной (быстрой) полиграфии.

Селениды цинка, кадмия и многих других металлов обладают полупроводниковыми свойствами.

Значительна биологическая роль селена. В микроколичествах селен обнаружен в сетчатке глаз человека, животных, птиц. У отличающихся остротой зрения орлов содержание селена в сетчатке в сто раз больше, чем у человека. Селенит натрия применяется в микродозах для лечения животных. В больших же дозах селен и его соединения ядовиты.


Б Р О М № 35 Br 2 8 18 7

79,904
Чистый бром – тяжелая темно-бурая жидкость, которая кипит при +58,8*С, а кристаллизуется при -7,2*С.

Из галогенов были известны уже хлор и йод, когда выдающийся немецкий химик Ю.Либих буквально столкнулся с бромом. Но он решил, что это смесь хлора и йода, и «проглядел» открытие нового элемента. Честь открытия брома, единственного при обычных условиях жидкого неметалла, принадлежит французскому химику А.Балару. Он исследовал жидкость, полученную при растворении в воде золы морских водорослей. Пропустив струю хлора, Балар заметил, что раствор стал красно-бурым. Но свое название этот элемент получил не цвет, а за неприятный запах паров этого вещества. В переводе с древнегреческого «бромос» значит «зловонный».

Запах брома крайне неприятен, а сам бром ядовит. В свободном состоянии он не встречается из-за высокой химической активности. В виде соединений бром встречается в растениях, в организмах животных и человека. Соединения брома успокаивающе действуют на нервную систему. В организме человека больше всего брома содержится в мозге. Среди растений больше всего брома накапливают бобовые и особенно морские водоросли. Морская вода – главный источник рассеянного элемента брома. Из немногочисленных минералов брома самый известный – бромаргирит АgBr. Получают бром, вытесняя его хлором из рапы – насыщенной солями воды морей и соляных озер.

В чистом виде бром применяется ограниченно – для бромирования углеводородов и некоторых других органических соединений. Значительно шире и разнообразнее применение солей брома. Так, бромид серебра благодаря своей чувствительности к свету стал первоосновой для изготовления фотобумаги, кино- фотопленок. Бактерицидные свойства бромида калия используют при хранении фруктов и овощей. Бромид натрия – незаменимая добавка к дубителям в кожевенном производстве. Широко применяются и органические производные брома: в качестве красителей, в качестве лекарственных препаратов.

К Р И П Т О Н №36 Kr 2 8 18 8

83,80
В 1897 году английский химик и физик У.Рамзай открыл криптон. Название элемента происходит от древнегреческого слова, которое в переводе означает скрытый. В воздухе криптона содержится 0,000114%. Это инертный газ, бесцветный, состоит из одноатомных молекул. Отличается высокой электропроводностью и светится при электрическом разряде зеленовато-лиловым светом.

Долгое время считалось, что инертные газы не способны вступать в химические реакции. Но в начале 60-х годов 20 века оказалось, что неспособность инертных газов вступать в химические реакции – заблуждение ученых. Разрушить «броню неприступности» этих элементов помог неметалл – фтор. Были получены фториды криптона. Лампы, наполненные криптоном и ксеноном, благодаря их малой теплопроводности дают больше света при том же расходе электроэнергии и лучше выдерживают перегрузки.

Р У Б И Д И Й № 37 Rb 2 8 18 8 1

85,47
Открыт рубидий по характерным линиям в длинноволновой области спектра в 1861 году немецкими учеными Р.Бунзеном Г.Кирхгофом. Цвет этих линий определил и название элемента. По-латыни «рубидис» - темно-красный. В 1863 году Бунзен получил рубидий в чистом виде.

Рубидия в земной коре содержится 0,015% по массе. Рубидий не принадлежит к числу редких элементов, но он очень рассеян и не имеет собственных минералов. Как примесь он входит в состав минералов калия, цезия и лития.

Рубидий – серебристо-белый, очень мягкий, легкий и легкоплавкий металл, температура плавления всего 38,9*С. Наиболее характерные свойства рубидия – высокая химическая активность и низкая для металла электропроводность. Он более активен химически, чем натрий и калий. С водой он реагирует со взрывом, бурно взаимодействует с кислородом и большинством кислот, непосредственно соединяется со многими неметаллами.

Рубидий – один из немногих химических элементов, ресурсы и возможности добычи которого больше, чем нынешние потребности в нем. Применяют его (только в виде соединений) весьма ограниченно: как катализатор некоторых нефтехимических процессов и как катализатор при получении стирола и бутадиена – исходных веществ для получения синтетического каучука. Рубидий входит в состав некоторых болеутоляющих и успокаивающих лекарственных средств.

С Т Р О Н Ц И Й № 38 Sr 2 8 18 8 2

87,62


Этот элемент получил свое название от имени шотландской деревни Строншиан, недалеко от которой шотландский врач А.Крофорт в 1790 году обнаружил минерал, содержащий неизвестную ранее «землю». Металлический стронций впервые выделил электролитическим способом английский химик Г.Дэви в 1808 году.

Стронций не принадлежит к числу редких элементов. В земной коре его содержится 0,034% от массы. Обычно этот элемент присутствует в минералах кальция. Из собственных стронциевых минералов промышленное значение имеют лишь стронцианит – карбонат стронция и целестин – сульфат стронция.

Стронций – серебристо-белый, мягкий, пластичный металл. Химически он очень активен, как и все щелочноземельные металлы. Степень окисления +2.

На практике стронций и его соединения применяются ограниченно. Стронций используют в электровакуумных трубках – для поглощения остатков воздуха и выплавке бронз – для удаления из металла серы, фосфора и углерода. И в том и в другом случае используется высокая химическая активность стронция. Издавна использовали соединения стронция – нитрат, оксалат и карбонат – в составах для получения красных сигнальных огней. Некоторые соединения стронция входят в рецептуры стекол, глазурей и эмалей, придавая им почти зеркальный блеск, а также повышенную химическую и термическую стойкость. Карбонат стронция в наши дни применяют в производстве цветных телевизоров. Галогениды используют в холодильной промышленности, в медицине.

В 40-х годах 20 века радиоактивный изотоп стронция с массой 90 стал печально знаменит. При испытаниях атомного оружия в атмосфере на Землю попали радиоактивные изотопы различных элементов, но большинство из них быстро распались. А у изотопа стронция с массой 90 период полураспада 27,7 года. Радиоактивный стронций может накапливаться в организме, особенно в костных тканях и костном мозге – органе кроветворения, что приводит к тяжелейшему заболеванию – лейкемии. Но радиоактивный стронций применяется и в мирных целях – в установках лучевой терапии, в дефектоскопах, в препаратах для снятия статического электричества с пленок и тканей. Карбонат стронция и оксид стронция применяют в сахарной промышленности.

И Т Т Р И Й № 39 Y 2 8 18 9 2

88,906

В 1794 году финский химик Ю.Гадолин выделил из очень редкого минерала иттербита оксид неизвестного металла. Этот металл был назван иттрий. Впоследствии оказалось, что этот оксид есть смесь оксидов редкоземельных элементов.



Металлический иттрий (правда, содержащий много примесей) впервые получил в 1828 году немецкий ученый Ф.Велер.

При обычных условиях иттрий металл серого цвета. Свойства иттрия настолько похожи на свойства редкоземельных элементов, что с химической точки зрения он обычно рассматривается как представитель семейства этих элементов.

Ц И Р К О Н И Й №40 Zr 2 8 18 10 2

91,22


Открыт этот элемент в 1789 году немецким химиком М.Клапротом при анализе драгоценного камня циркона, привезенного с Цейлона. Клапрот получил новый элемент в виде «земли» - оксида этого элемента. Металлический цирконий впервые получен с большим количеством примесей в 1824 году Й.Берцелиусом, а чистый лишь через 90 лет. Чистый цирконий – блестящий, похожий на сталь металл, пластичный и тугоплавкий (температура плавления 1825*С). Цирконий – металл химически стойкий. На него не действует вода, на воздухе он покрывается защитной оксидной пленкой, предохраняющей его от дальнейшей коррозии. Он не растворяется в щелочах, в соляной и азотной кислотах. При повышенных температурах цирконий взаимодействует с галогенами, проявляя степень окисления +4. Хотя цирконий не редок, в земной коре его 0,017% от общей массы, крупных залежей циркониевых минералов нет, он рассеян. Главные циркониевые минералы: циркон – ZrSiO4, бадделеит – ZrO2. Прозрачные, красивого желто-красного цвета кристаллы циркона называют гиацинтами. Это редкие драгоценные камни.

В природных соединениях циркония всегда есть примесь его аналога – гафния. Разделение этих двух элементов было и остается сложной технологической проблемой. Цирконий используют в качестве легирующей добавки к другим металлам. Сплавам с молибденом он придает твердость, сплавам с титаном – еще большую стойкость к действию кислот. Но главная служба циркония – в атомной технике. Тугоплавкость, высокие механические свойства, а также способность почти не захватывать нейтроны, возникающие в ходе цепной ядерной реакции, определили интерес этой важной отрасли техники к цирконию. Не случайно с 1949 по 1959 годы – время бурного развития атомной техники – мировое производство циркония возросло в 100 раз. Но атомной технике нужен цирконий высокой чистоты, свободный от многих примесей, и прежде всего от гафния, потому что по отношению к нейтронам и другим ядерным характеристикам цирконий и гафний не аналоги, а антиподы.

Карбид циркония очень тверд и применяется для резки стекла и для изготовления шлифовальных порошков.

Н И О Б И Й № 41 Nb 2 8 18 12 1

92,906

Ниобий в виде оксида был выделен английским химиком Ч.Хатчетом в 1801 году из минерала колумбита и был назван колумбием. В 1844 году Розе отделил от тантала очень сходный с ним металл и назвал его ниобием. По химическим свойствам ниобий – очень близкий аналог тантала, поэтому и назван ниобием. Ниоба – дочь мифологического царя Тантала, осужденного Зевсом на вечные муки. Иногда и теперь ниобий называют колумбием. Ниобий довольно распространен в природе, в земной коре 0,002% от массы. Он встречается в тех же минералах что и тантал. Основные минералы ниобия:



Колумбит – (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6, лопарит – (Na,Ce,Ca)2(Ta,Nb)2O6.

Ниобий – светло-серый тяжелый тугоплавкий металл, обладающий к тому же высокой химической стойкостью. На чистый ниобий не действуют никакие другие кислоты, кроме плавиковой. Этот металл стоек во многих агрессивных средах. При комнатной температуре с ниобием реагирует только фтор. Хлор, бром, водород, азот реагируют с ним при температуре выше 200*С. При нагревании ниобий окисляется, и на его поверхности образуется защитная оксидная пленка – оксид ниобия 5.

Свойства ниобия позволяют использовать его во многих отраслях техники. Но получить ниобий из минералов очень сложно. Основная трудность – разделение ниобия и тантала. Больше всего ниобия идет в черную и цветную металлургию. Сталь, легированная ниобием, отличается сочетанием жаростойкости и химической стойкости. Из нее делают химическую аппаратуру, детали газовых турбин и реактивных двигателей. Если в алюминий добавить всего 0,05% ниобия, то он перестанет реагировать со щелочами. Ниобий увеличивает жаростойкость и повышает прочность титана, молибдена, циркония.

Некоторые интерметаллические соединения ниобия (с германием, алюминием, оловом и другими элементами) при температурах, близких к абсолютному нулю, приобретают свойство сверхпроводимости, то есть способность пропускать электрический ток практически без сопротивления.

М О Л И Б Д Е Н № 42 Мо 2 8 18 13 1

95,94


В 1778 году шведский химик К.Шееле исследовал минерал, который мы сегодня называем молибденит – МоS2. Этот минерал растворяется в концентрированной азотной кислоте, и при этом образуется белое вещество – оксид молибдена 6. Ученый предположил, что в этом белом веществе содержится новый элемент. В 1782 году шведский химик П.Гьельм получил новый металл, прокаливая этот порошок с древесным углем. Его назвали молибден – от греческого названия свинца «молибдос». При чем здесь свинец? Дело в том, что свинец способен оставлять темный след на бумаге. Та же способность есть и у молибденита – минерала, из которого выделили молибден. В середине 18 века этот минерал не отличали от графита и от другого минерала – свинцового блеска (сульфид свинца), которым тоже чертили и писали.

Молибден – металл сравнительно редкий, в земной коре 0,00011% от массы. Молибденит – основной минерал, из которого получают этот элемент.

Молибден – серебристо-белый металл, по тугоплавкости он уступает только вольфраму, рению и танталу, но он более пластичен, чем вольфрам, и легче поддается обработке.

При комнатной температуре молибден химически устойчив, но при нагревании на воздухе он превращается в белый порошок – оксид молибдена 6.

К действию щелочей молибден устойчив. Из кислот он растворяется лишь в азотной кислоте и в царской водке (смесь одного объема азотной и трех объемов концентрированной соляной кислоты).

В соединениях молибден проявляет степени окисления +2, +3, +4, +5, +6. Наиболее стойкими являются соединения молибдена со степенью окисления +6. Важнейшие из них – молибдаты, соли молибденовой кислоты Н2МоО4.

Больше всего молибдена идет в черную металлургию для получения легированных сталей. Стали с добавками молибдена становятся более жаропрочными, твердыми, упругими. Эти стали применяются для изготовления оружейных стволов, танковой брони. При высокой температуре молибден испаряется, поэтому он мало пригоден для изготовления нитей накала, но для изготовления держателей нитей накала он просто незаменим, так как очень хорошо сплавляется со стеклом. Резцы из молибденовой стали в процессе работы закаляются.

Из чистого молибдена изготовляют детали электронных ламп и ламп накаливания – аноды, сетки, катоды, вводы тока, держатели нитей накала.

Молибден, так же как и железо, медь, марганец, бор, цинк, кобальт, принадлежит к числу микроэлементов. Незначительные количества его увеличивают активность клубеньковых бактерий, и растения лучше усваивают азот.

Т Е Х Н Е Ц И Й №43 Тс 2 8 18 13 2

98,91

Технеций – первый химический элемент, искусственно приготовленный методами ядерного синтеза. Название «технеций» происходит от греческого слова «технетос», означающего «искусственный». Долгое время клетка №43 пустовала, и ученые терялись в догадках, почему соответствующий элемент не удается обнаружить в природе. В начале 30-х годов было доказано, что этот элемент не может иметь стабильных изотопов, а может иметь только радиоактивные. Поэтому встал вопрос о его синтезе.



13 июля 1937 года итальянские ученые К.Перрье и Э.Сегре (США) заявили, что им удалось выделить следы нового элемента. Было установлено, что этот элемент сходен с марганцем. Год открытия элемента – 1939.

Технеций получают в больших количествах при делении урана в ядерных реакторах. Сенсационным событием оказалось обнаружение технеция в атмосфере некоторых звезд. Это наблюдение подтвердило, что в звездах происходит синтез элементов.

Металлический технеций в виде порошка имеет серый цвет. По химическим свойствам технеций близок к марганцу и особенно к рению. В соединениях проявляет степень окисления от -1 до +7. В ряду напряжений технеций стоит правее водорода. Он не реагирует с соляной кислотой, но легко растворяется в азотной и серной кислотах.

Физикам удалось получить более 20 изотопов технеция. Некоторые из них применяются в научных исследованиях.

Технеций – перспективный металл в технике. Он может найти применение как катализатор, высокотемпературный и сверхпроводящий материал. Находят применение и соли технеция, например, как ингибиторы коррозии.

Р У Т Е Н И Й №44 Ru 2 8 18 15 1

101,07

Рутений – единственный химический элемент, который был обнаружен в природе русским ученым-химиком, профессором Казанского университета К.Клаусом.



Из всех платиновых металлов рутений оказался последним по времени открытия, так как из платиновых металлов он оказался самым «капризным», в частности, сыграло роль сходство свойств его соединений со свойствами некоторых соединений иридия. В 1844 году К.Клаус опубликовал статью «Химическое исследование остатков уральской платиновой руды», в которой сообщалось об открытии рутения. Элемент был назван в честь России (от латинского слова «Рутения» - Россия).

В 1840 году К.Клаус, который с 1837 года стал работать в Казанском университете, решил пополнить коллекцию университета образцами соединений платиновых металлов.

Он поехал в Петербург, где приобрел в лаборатории, которая занималась получением платины из руды, 2 фунта нерастворимых остатков. Что это были за остатки, как они были обработаны до этого, остается неизвестным, но Клаус отнесся к ним как к платиновой руде. Поэтому он подействовал на остатки царской водкой и извлек из них 10% платины. Затем ученый обратил внимание на ту часть, которая не растворялась в царской водке. Он растворил ее в воде после обработки методом высокотемпературного хлорирования в присутствии хлорида натрия, добавил хлорид калия и выделил платиновые металлы в виде малорастворимых калиевых солей комплексных хлоридов. В растворе остались медь и железо. Но когда он попытался выделить железо, оказалось, что это не железо. После многочисленных опытов Клаус получил темный пурпурно-красный раствор. Это был раствор соли рутения. Но Клаус все еще сомневался в этом, так как по внешнему виду раствор напоминал соединения иридия. Клаус выделил 6 граммов металлического рутения и подробно охарактеризовал химические свойства этого металла. Он установил, что восстановленный водородом металл представляет собой светло-серый порошок. В мелкораздробленном состоянии незначительно растворяется в царской водке, в то время как компактный металл устойчив к воздействию кислот. Клаус предложил качественные реакции обнаружения рутения, которые сохраняют свое значение и теперь. Из химических соединений он изучил его оксид, гидроксид, сульфид, трихлорид, а также некоторые двойные соли. Клаус определил также атомный вес металла. Русский ученый настолько полно изучил химию рутения, что исследования других ученых долгие годы лишь добавляли отдельные штрихи к сведениям, полученным им. Клаус установил, что в платиновой руде рутений сконцентрирован в минерале, называемом осмистым иридием, то есть, как говорят специалисты, определил форму нахождения рутения в руде. Это имело важное значение для геологии, минералогии, анализа и переработки платиновой руды.
С Е Р Е Б Р О № 47 Ag 2 8 18 18 1

107,868


Серебро – драгоценный металл, известный с глубокой древности. Серебряные самородки люди находили еще до того, как научились выплавлять металлы из руд. Серебро встречается на нашей планете и почти чистым, и в виде соединений. На Земле этого элемента в 20 раз больше, чем золота, но значительно меньше, чем меди. В наши дни наибольшее количество серебра получают при комплексной переработке руд свинца и меди.

Чистое серебро – блестящий белый металл, очень мягкий, по ковкости уступает лишь золоту. Лучше всех металлов проводит тепло и электрический ток.

Как и другим благородным металлам, серебру свойственна высокая химическая стойкость. Серебро не вытесняет водород из растворов обычных кислот, не изменяется на чистом и сухом воздухе, но, если в воздухе содержатся сероводород и другие летучие соединения серы, серебро темнеет. Азотная и концентрированная серная кислоты медленно реагируют с серебром, растворяя его. Соляная кислота и царская водка – смесь соляной и азотной кислот – серебро не растворяют, поскольку на поверхности металла образуется защитная пленка его хлорида.

В большинстве соединений степень окисления серебра +1. Известны, однако, соединения серебра со степенью окисления +2 (оксид серебра 2) и со степенью окисления +3, а также довольно многочисленные комплексные соединения этого металла.

Из соединений серебра наибольшее значение имеют его нитрат и бромид. Растворимый в воде нитрат служит для получения других соединений этого металла, а также является надежным аналитическим реактивом на ионы галогенов. Этой соли свойственно прижигающее, вяжущее и бактерицидное действие. Последним свойством обладает и металлическое серебро. При контакте серебра с водой, содержащей кислород, оно очень в незначительных количествах переходит в раствор. Ионы серебра убивают микроорганизмы. Поэтому вода, выдержанная некоторое время в серебряной посуде, является стерилизованной. Бромид серебра (в меньшей степени и другие галогениды) чрезвычайно важен для фото- и кинопромышленности как важнейший компонент светочувствительной пленки.

Поскольку мировые запасы этого металла уменьшаются, серебро стараются заменить, где можно. Препараты серебра обладают антибактериальным вяжущим и прижигающим действием (нитрат серебра, колларгол, протаргол).

Серебро служит для выделки монет, домашней утвари, украшений, химической посуды, медицинских инструментов. Хотя в последние годы монеты, посуду, художественные изделия стараются делать из похожих на серебро сплавов.

К А Д М И Й № 48 Cd 2 8 18 18 2

112,41

Элемент, открытый в 1817 году немецким химиком Ф.Штромейером, не принадлежит к числу особо известных. Это редкий элемент, 0,000013% массы земной коры. В рудах кадмий обычно встречается вместе с цинком. На связь с цинком указывает и название этого элемента: греческим словом «кадмеа» издавна обозначали цинковые руды и оксид цинка, в котором был открыт кадмий.



По химическим и физическим свойствам кадмий больше всего похож на цинк. Кадмий – серебристо-белый, мягкий металл. Его легко ковать и прокатывать. На воздухе металл тускнеет, покрываясь оксидной пленкой, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. Кадмий взаимодействует с галогенами. Он медленно растворяется в кислотах, но к действию щелочей, в отличие от цинка, устойчив. Главное отличие кадмия от цинка – достаточно ярко выраженные основные свойства гидроксида кадмия. Гидроксид же цинка амфотерен.

1   2   3   4   5   6   7


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница