Контрольные работы, курсовые, дипломные, рефераты, а также подготовка докладов, чертежей, лабораторных работ, презентаций и еще много всего. Недорого и быстро.
Изумруды, аквамарины, ядерные реакторы (бериллий)
В Дрездене есть зал, который называется "Грюне Гевельбе", что означает"зеленый свод". Действительно, потолок этого зала зеленый, но главное в нем не это. Здесь размещается государственная сокровищница произведений искусства ГДР. К одному из самых известных экспонатов этой сокровищницы часто подходят любопытные посетители. Этот экспонат - деревянная фигура мавра (высотой 63 см), держащего в руках поднос из черепахового панциря, на котором лежат зеленые изумруды, Посетитель "Грюне Гевельбе" остановится и перед витриной, где лежит изумрудный гарни-
H J_
Na3№]/Alf5/l3aCI2
Схема трехслойного электролиза для получения чистого алюминия: Очищаемый алюминий служит катодом, а над ним помещается электролит, состоящий из Na3(AlF6), AlF3 и BaCl2. Сверху же находится пластина из чистого алюминия, которая служит катодом. Температура ванны настолько велика, что анодный материал, электролит и чистый алюминий находятся в жидком состоянии
Луи Никола Воклен
тур саксонского курфюрста Августа П. В этом гарнитуре есть золотая табакерка, украшенная изумрудами, три больших изумруда размером по пол-яйца каждый и прочая изумрудная "мелочь". Хранятся в этом уникальном собрании и драгоценные аквамарины. Все эти баснословно дорогие камни, если рассматривать их трезвыми глазами химика, есть не что иное, как окрашенные разновидности бериллия - силикатного* алюминиево-бериллового минерала. Его формула 3 BeO •Al2O3 6SiO2 или Be3Al2 [Si6O18].
Хотя эти драгоценные камни были известны еще в древности, никто даже приблизительно не знал, из чего они состоят. Много было попыток
определить их состав. Первый серьезный импульс к научному исследованию берилла и изумруда исходил от французского минералога Рене Жюста Аюи (1743—1822 гг.), который провел обширные исследования симметрии кристаллов, ставшие основой современной кристаллографии. Аюи обратил внимание на большое сходство между бериллами из Лиможа (Франция) и перуанскими изумрудами. По форме кристаллов, твердости и плотности оба минерала были одинаковыми. Тогда Аюи обратился с просьбой к химику Луи Никола Воклену (1763-1829 гг.) сделать анализ обоих минералов. Это было в 1797 г. Воклен преподавал тогда в Парижской горной школе и одновременно в Политехнической школе. Жизнь Воклена заслуживает подробного рассказа. В 13 лет он начал работать учеником аптекаря в Руане, но в скором времени перебрался в Париж. Знакомый аптекарь устроил бедного юношу слугой к известному химику Антуану Франсуа Фурк-руа (1755—1809 гг.), который быстро заметил большой интерес Воклена к химии. Фуркруа взял молодого Воклена в ученики. Девять лет проработал Воклен у Фуркруа, став в последние годы сотрудником известного химика. Они провели вместе более 50 исследований.
Получив от Аюи берилл, Воклен приступил к его анализу. Вначале он сплавил минерал с содой. Эта простейшая реакция, применяемая в химии силикатов довольно часто, протекала следующим образом:
3BeO • Al 2 O3 • 6SiO2 +6Na2CO3= 3BeO • Al 203 + 6Na2SiO3 + 6CO2.
Затем был разложен и алюминат бериллия, причем алюминий перешел в алюминат натрия. После отделения силикатов из застывшего расплава кислотой Воклену удалось разделить бериллий и алюминий. В частности, он отметил, чо гидроокись бериллия в отличие от гидроокиси алюминия растворяется в растворе карбоната аммония. Кроме того, он отметил, что соли бериллия имеют сладкий вкус. Это и сыграло роль при "крещении" нового элемента. По предложению издателя химического журнала, в котором Вок-
лен опубликовал сообщение о своем открытии, он назвал "берилловую землю" (имеется в виду окись бериллия BeO) за сладкий вкус глицинием (от греческого "гликос" - сладкий). Во французской литературе элемент называется так до настоящего времени. Название "бериллий" предложил немецкий химик М. Клапрот, указав, что соли иттрия тоже имеют сладкий вкус.
В 1828 г. Ф. Вёлер и французский химик А.-А.-Б. Бюсси независимо друг от друга получили металлический бериллий восстановлением хлорида бериллия калием:
BeCl2+ 2К = Be+ 2KCl.
Это тот же метод, который незадолго до этого успешно применил Вёлер для получения металлического алюминия. Через три года Бюсси тем же методом получил в значительных количествах металлический магний.
Но прошло еще 70 лет, прежде чем французский химик П. Лебо впервые сумел получить металлический бериллий электролизом. Он электролитически разлагал расплавленную Мавр с изумрудами из сокровищни- смесь фторида бериллия с фторидом цы ГДР. Деревянная скульптура натрия или калия и получал шести-Б. Пермозера, ювелир Й.М. Динглин- угашвм пластИнки бериллия чисто-гвр той 99,7%.
Первую промышленную технологию экономичного производства бериллия разработали немецкие химики А.ЭЛПток и Г.Гольдшмидт после 1920 г. Они подвергали электролизу оксид-фторид бериллия 2BeO-5BeF2 в смеси с фторидом бария при температурах выше температуры плавления бериллия (12850C). Но внедрить этот способ не удалось из-за трудностей, связанных с высокотемпературным электролизом. Поэтому была разработана технология электролиза расплавленного хлорида бериллия (смеси 50-60 % безводного хлорида бериллия и 50-40 % хлорида натрия): этот процесс можно проводить при значительно более низких температурах. Кроме того, появился способ восстановления фторида бериллия магнием при высоких температурах в высокочастотной печи по реакции
BeF2 + Mg = Be + MgF2.
Хотя в свое время способом Штока можно было получать слитки бериллия в больших количествах, до начала 40-х годов спрос на этот металл был
незначительным. Ситуация резко изменилась, когда выяснилось, что бериллий обладает очень ценными ядерными и механическими свойствами. В частности, вследствие малого эффективного поперечного сечения захвата нейтронов он пригоден в качестве оболочки для топливных стержней ядерных реакторов с газовым охлаждением. Именно поэтому бериллий стал стратегическим металлом. Его производство в ряде стран, например в СССР и США, резко возросло. Так, в 1959 г. в США было обогащено 7500 т берилла - сырья для получения металлического бериллия. Некоторые государства ограничивают или вовсе запрещают вывоз бериллия и его руд (например, Индия и ЮАР).
Благодаря относительно малой атомной массе бериллий можно использовать в качестве замедлителя образующихся при расщеплении атомного ядра нейтронов. Пройдя через бериллий, быстрые нейтроны теряют скорость и становятся тепловыми (скорость порядка 2000 м/с), что обеспечивает расщепление соседних ядер атомов урана.
Чтобы предотвратить потерю некоторой части выделяющихся при ядерной реакции нейтронов, их требуется отразить и вернуть в активную зону реактора. Для этой цели также служит бериллий.
Несмотря на указанные свойства бериллия, применение его в ядерных реакторах пока проблематично, так как еще не разработан экономичный способ его производства с чистотой, пригодной для ядерных целей. В то же время для реактора мощностью 100 тыс,кВт на обогащенном уране требуется 100 т бериллия.
Хотя довольно много говорят о промышленном применении бериллия в ядерной технике, у этого металла есть и другие поля деятельности. В настоящее время основная часть производимого бериллия идет на изготовление сплавов, в первую очередь меднобериллиевых (так называемых бериллие-вых бронз). Добавка 2—3 % бериллия к меди повышает ее твердость в пять раз, а предел текучести — в семь. Сплав меди с 6—7 % бериллия обладает твердостью закаленной стали.
Если бы бериллий не был хрупким, то его исключительно малая плотность (1,85 г/см3) и относительно высокая прочность обеспечили бы ему место в ряду материалов для авиастроения.
Среди соединений бериллия важное место занимают его окись и карбид. Очень высока их стойкость при высоких температурах. Тигли из BeO можно применять в условиях глубокого вакуума при температурах до 2000°С. Окись бериллия должна хорошо служить и в камерах сгорания ракет. Ее используют как конструкционный материал, замедлитель и отражатель в ядерных реакторах. То же относится и к карбиду бериллия.
Каковы перспективы применения бериллия? Ответ на этот вопрос определяется прежде всего ценой металла. Разумеется, при производстве металлического бериллия в больших количествах его стоимость снизится. Но нужно помнить, что бериллий — токсичный металл. При этом опасен не контакт с твердым бериллием, а вдыхание его мелких частиц, так как они могут привести к резкому нарушению дыхания и в конечном счете к заболеванию легких. Известно также вызываемое бериллием хроническое заболевание легких - бериллиоз; эта болезнь зачастую появляется у человека после нескольких лет контакта с бериллием. Меры безопасности при работе
с бериллием обеспечить трудно: бериллий очень хрупок, поэтому в цехе образуется много бериллиевой пыли.
Все это ставит перед металлургами и медиками важные задачи. Но ясно одно: лучшая роль бериллия еще впереди.
|
Вы находитесь на сайте Xenoid v2.0: |
- https://vk17-at.net кракен ссылка |
Copyright © 2005-2013 Xenoid v2.0
Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Химия: решение задач