кадмия значительно меньше, чем цинка, а ртути еще гораздо меньше. Для человека оно составляет около 10~4 (Cd) или 10'* (Hg) вес. %. Концентрируются оба влемента преимущественно в печени и почках. Их биологическая роль не ясна.

6) Схема печи, применяемой для выплавки цинка, показана на рис. XI1-65. Смесь обожженной руды с мелким углем загружают в шамотовые реторты 4, нагреваемые до 1200 "С за счет сжигания в окружающем их пространстве газообразного

топлива. Жидкий металл собирается в присоединенных к ретортам конденсаторах Б (температура которых поддерживается около 450 °С), а цинковая пыль — в охлаждаемых снаружи воздухом жестяных насадках В. Очистка цинка от обычно присутствующих в сыром продукте примесей Pb и Fe производится путем его переплавки при возможно инзкнх температурах или перегонки.

7) Цинковая пыль содержит обычно 80—90% Zn, 15—5 ZnO. около 0,4 ZnjNj, переменные количества Cd, Pb и Fe, а иногда также примеси As, Sb, Си и SiOj. Она находнт непосредственное использование главным образом как восстановитель. Следует отметить, что в соприкосновении с влагой (особенно, содержащей кислоту или щелочь) возможно ее самовозгорание. Тушить горящую цинковую пыль следует сухим песком.

300~

8) Электролитически цинк может быть выделен лишь при достаточно большом перенапряжении водорода (V § 8 доп. 14), Практически электролиз ведут из сернокислого раствора ZnS04 с алюминиевыми катодами и свинцовыми анодами при высокой плотности тока (500—600 а/м2). Расход электроэнергии составляет около 3100 квт-HJT. Общая мировая выработка цинка распределяется между пнрометаллургическим (т. е. использующим высокие температуры) и электролитическим способами приблизительно поровну.

9) Содержание кадмия в цинковых рудах обычно не превышает 0,1%. Вследствие большей его летучести по сравнению

с цинком (рнс. XI1-66) при пирометаллургическом процессе ме500 ТОО 900°С талл этот накапливается главным образом в цинковой пыли.

Рис. XI1-66. Давление его выделения растворяют ее (или другие содержащие

паров кадмии и цинка кадмий отходы переработки полиметаллических руд) в H2SOt

[MM рТ* СТ*)»

и на раствор действуют металлическим цянком. При этом по реакции Cd" -f Zn = Zn" + Cd происходит выделение кадмия в виде губчатой массы, которую затем очищают с помощью электролиза или перегонки металла.

10) Приведенная в основном тексте реакция окисления HgS начинается при 200 X и интенсивно проходит при 300—400 °С. Практически обжиг ртутных руд (или

их концентратов) проводят в специальных печах при гораздо более высоких температурах. На рис. XII-67 показана установка, применявшаяся для получение ртути в XVI веке (по книге Бириигуччио). Как видно из рис. ХП-68, она мало отличается от установки, служившей для той же цели в древнем Китае. Очистка Hg осуществляется различными путями (продавливанием сквозь замшу, химической обработкой, перегонкой в вакууме).

II) Для очистки ртути в лабораториях часто пользуются простым прибором, показанным на рнс. ХП-69. Загрязненную ртуть наливают на находящийся в воронке А бумажный фильтр, в дне которого иголкой сделано тонкое отверстие. Через него ртуть очень мелкими каплями попадает в длинную трубку Б, заполненную разбавленной HNOs, содержащей 5% Hg2(N03)2. Если на бумажном фильтре ртуть очищается от пыли и1 т. п., то, проходя сквозь раствор, она за счет реакции, например, по схеме Cu-r-Hg2(N03b— = Cu(NOj)2-r-2Hg освобождается от прнмесн всех металлов, стоящих левее в ряду напряжений. Очищенная ртуть собирается в склянке В. Для обычных лабораторных целей достаточно бывает несколько раз повторенной обработки ртутн вышеописанным способом. В случае необходимости дальнейшей очнсткн (а также освобождения ртути от примесей Ag и Аи) ртуть повторно перегоняют в вакууме. Очень чистая ртуть может быть получена электролизом раствора HgO в хлорной кислоте.

12) Следует отметить, что от следов золота ртуть не освобождается даже многократной повторной перегонкой. Это обнаружилось в 20-х годах текущего века, когда неожиданно возродилась старая алхимическая проблема получения золота из ртутн.

Рис хн 69. Лабо- Почти одновременно двумя учеными (Митэ в Германии, Нагаока

кв™для Уочистки в Чпокни) было обнаружено, что при очень длительном электричертути. ском разряде в парах ртути иа стенках реакционной трубки появляется небольшой черный налет, состоящий — по анализу — из мелкораздробленного металлического золота. Неоднократные повторения эксперимента с тщательнейшим образом (по данным того времени) очищенной ртутью приводили к тем же результатам. В конце концов выяснилось, что золото не появляется лишь тогда-, когда реакционный сосуд заполняется ртутью, уже длительно обработанной электроразрядом в предыдущих опытах.

13) Кристаллические структуры элементов подгруппы цинка показывают значительные отклонения от плотнейшей упаковки шаров. Существует предположение, что это обусловлено повышенной ролью в них ковалентиых связей. Твердость цинка и кадмня равна соответственно 2,5 и 2 (по десятичной шкале). По сжимаемости онн близки к магнию, тогда как сжимаемость ртути меньше, чем у бериллия. Электросопротивление всех трех элементов с повышением давления уменьшается, но у Zn и Cd это происходит плавно, а у Hg — со скачком около 33,5 тыс. аг. Работы выхода электрона с поверхности металлов составляют 3.4 (Zn), 3,9 (Cd) и 4,5 эв (Hg).

14) Температуры плавления элементов подгруппы цинка с повышением давления возрастают и при 20 тыс. ат становятся равными 506°С (Zn), 440 (Cd) и +65 (Hg). Теплоты плавления и возгонки (при 25°С) равны соответственно (ккал/г-атом): 1,76 и 31,1 (Zn), 1,45 и 26,8 (Cd), 0,55 и 14,7 (Hg). В парах все три элемента почти исключительно одноатомны, но ничтожное содержание молекул Э2 все же имеется (отношение Zn2/Zn меньше 210-*). Для энергий их диссоциации даются значения (ккал/моль): 7 (Zn), 3 (Cd) и 2 (Hg).

15) Будучи нагрет до 150 "С, цинк становится очень ковким и тягучим; напротив, выше 200 СС — настолько хрупким, что легко может быть измельчен в порошок. Такое изменение свойств обусловлено, по-виднмому, превращением обычного цинка выше 200 °С в другую аллотропическую форму, но по этому вопросу пока нет ясности. Ежегодное мировое производство цинка составляло в 1800 г. 1 тыс. г, в 1900 г. 480 тыс. г, а в иастоищее время составляет около 3 млн. т (без СССР).

16) Большая часть всего добываемого металлического цинка используется для изготовления сплавов с различными другими металлами и оцинковывания железа (т. е. покрытия его тонким слоем цинка) с целью предохранения от ржавления. Образующаяся в атмосферных условиях на поверхности цннка тончайшая пленка основиого карбоната (приблизительного состава nZnC03-3Zn(OH)2H20, где п = 1 или 2) хорошо защищает металл от дальнейшего окисления. Поэтому изделия из оцинкованного железа (крыши, водосточные трубы, ведра и др.) могут служить сравнительно долго. Довольно значительно потребление цинка для изготовления гальванических элементов различного типа (см., например, IX § 1 доп. 38).

17) Палочки чистого кадмия при сгибании издают треск (сходство с оловом).

Металл этот расходуется главным образом для иаиесеиия (с помощью электролиза)

чзащнтиых покрытий иа железные и стальные изделия. Подобное кадмироваиие

по антикоррозионной эффективности превосходит и оцинковывание, и никелирование

(ио недопустимо в изделиях для пищевой промышленности).

18) Важное использование кадмия связано с производством так называемых щелочных аккумуляторов. Кадмий является также обычной составной частью легкоплавких сплавов, вводится иногда в состав металла для типографских клише и в сплаве с ртутью (25% Cd) применяется для пломбирования зубов. Сплав его с 1 % Ni является высококачественным материалом для заливки подшипников. -Так как небольшая примесь Cd к меди сильно повышает прочность последней, существенно не уменьшая ее электропроводности, кадмий применяют при изготовлении электрических проводов. В 1900 г. было добыто всего 13 т кадмия, а в настоящее время его ежегодное мировое производст