химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

ов других щелочных элементов, что объясняется высокой поляризующей способностью иона лития и отчетливо видно из рис. 6 [81].

Диссоциация Li2C03 ускоряется в токе водорода; при 800° С удаляется значительная часть СОг. Еще легче протекает диссоциация Li2C03 в вакууме: при остаточном давлении 1 мм рт. ст. выделение С02 начинается при 600 °С и заканчивается при 850° С [42]. Нагревание Li2C03 в вакууме выше температуры приводит к интенсивному выделению ССь из расплава, что вызывает его выкипание и ведет к большим потерям; в то же время сплавление массы замедляет выделение СОг [314]. Нагревание Li2C03 в вакууме ниже температуры плавления (например, при 700° С) приводит к полной диссоциации лишь за очень продолжительное время [212, 316].

Диссоциация Li2C03 протекает и в инертной атмосфере (в присутствии угля), однако необходимая в этом случае температура выше, чем при работе в вакууме [42]. Возможна диссоциация Li2C03 в присутствии угля при нагревании в обычных условиях [280, 317], так как обратимая реакция диссоциации сдвигается в необходимом направлении за счет восстанавливающего действия угля на выделяющийся С02. Однако в этом случае Li2C03 диссоциирует слабо, например при 800° С степень диссоциации составляет только 50% [138, 318]. Большой избыток угля приводит к восстановлению Li2C03 по реакции [251]:

700 900 1100 Температура, "С

Рис. 6. Зависимость давления С02 при диссоциации карбонатов щелочных металлов от температуры.

Li2C03 + 4С = Li2C2 + ЗСО

Карбонат лития по ряду свойств напоминает СаС03. Растворимость Li2C03 в воде значительно ниже, чем растворимость любого из карбонатов щелочных металлов; температурный коэффициент растворимости — отрицательный. Так, растворимость 1Л2С03 при 20° С составляет 1,33 г/100 г воды; Na2C03 —21,5 г; КгС03 — 110,5 г [175].

Растворимость в системе Li2C03 — Н2О исследовалась многими авторами в интервале температур от 0 до 370° С [2, 274, 318—322]. На основании литературных данных и приведенной на рис. 7 поли-Термы растворимости в системе Li2C03— Н20 следует, что растворимость Li2C03 в воде с повышением температуры непрерывно уменьшается и при приближении к критической температуре воды выражается всего лишь сотыми долями процента. Принимаемые

57

значения растворимости [175] карбоната лития:

Температура, °С . О 10 20 25 30 50 60 80 · 100 Растворимость,

г/100 г воды . . 1,54 1,43 1,33 1,29 1,17 1,08 1,01 0,85 0,72

По данным автора, полученным совместно с В. Б. Тулиновой [323], растворимость Li2C03 составляет:

Температура, °С....... 0 25 50 75

Растворимость, вес. °0 . . . . 1,50 1,26 0,99 0,83

8

Кристаллогидратов Li2C03 не образует. В водном растворе Li2C03 постепенно гидролизуется, рН насыщенного раствора равен 11;

при кипячении * гидролиз усили-"[У вается [171].

-[274] Добавление солей щелочных ме-

300 ?· ° - критическая таллов (за исключением карбона-

^ \ точка воды тов) и аммония увеличивает раство-

\#х римость L12CO3 в воде, что может

I быть объяснено процессами комп-

\^ лексообразования [324, 325].

Карбонаты щелочных м< не образуют с Li2C03 ни двойных, ни типично комплексных солей [326], они понижают растворимость V, Li2C03 (действие одноименного

\ч иона), и поэтому используются

(см. гл. IV) для выделения лития \? ? из растворов в виде Li2C03 [327,

о

I

??

I

100

^ Карбонаты щелочных металлов

\^ ни типично комплексных солеи

г . г 328]. Растворимость Ы2СОз,вес.% При пропускании двуокиси угле-

„ „ рода через водную суспензию Li2C03

Рис. 7. Политерма растворимости r r J ·. „

карбоната лития в воде. происходит растворение соли вследствие образования более растворимого гидрокарбоната лития [2, 138, 322, 329—333]:

Li2C03 + С02 + Н20 5=± 2LiHC03

Гидрокарбонат лития менее устойчив по сравнению с гидрокарбонатами других щелочных металлов (влияние большой поляризующей способности Li+ на анион НСОз"): LiHC03 не только не выделен в свободном состоянии, но разлагается при нагревании его раствора с выделением Li2C03**. Однако LiHC03 может существовать в растворе при температуре не выше 90° С, если в равновесии с раствором находится С02 [331]. Растворимость LiHC03 умень-

* Насыщенный раствор Li2C03 кипит при 102° С [171].

** Поэтому давно рекомендовано [138, 329, 330] очищать Li2C03 от примесей через LiHC03.

58

шается с повышением температуры и составляет при атмосферном давлении [331]:

Температура, °С . . . . 2 25 90 Растворимость, г/л . . . 126,2 75,9 24,6

В спирте, ацетоне, этилацетате и многих других органических растворителях Li2C03 не растворяется [332].

При нагревании Li2C03 с магнием или алюминием происходит восстановление до металла [12, 334, 335]:

Li2C03 + Mg = 2Li + MgO + C02 3Li2C03 + 2A1 = 6Li + A1203 + 3C02

Реакции протекают бурно и сопровождаются воспламенением или даже взрывом (с магнием).

Чистый Li2C03 можно получить при пропускании С02 в раствор LiOH. В промышленности Li2C03 получают действием поташа или соды (в виде сухих солей или растворов) на растворы солей лития вблизи их температуры кипения, например при 90° С. Так как Li2C03 растворим в растворах LiCl или LiN03 значительно меньше, чем в растворе LlS04 [323, 336], то наиболее полное выделение Li2C03 может быть осуществлено из раствора LiCl или LiN03; однако обычно осаждение проводят из технических растворов Li2S04, так как они непосредственно получаются после разложения рудных концентратов лития [54, 146, 337].

Карбонат лития — важнейшая из выпускаемых промышленностью солей лития, поскольку процесс извлечения лития из исходного минерального сырья часто заканчивается получением Li2C03. В то же время Li2C03 — промежуточный продукт, источник для производства другого технически важного соединения — LiOH и многочисленных солей лития, получаемых вследствие легкой растворимости Li2C03 во всех кислотах.

Наибольшее применение находит Li2C03 в силикатной промышленности— в производстве керамики (керамические массы, эмали, глазури и различные кислотоупорные покрытия) и стекла.

В производстве керамики Li2C03 применяется как компонент, сокращающий продолжительность обжига, понижающий коэффициент термического расширения, повышающий термическую и химическую устойчивость, твердость и динамическую прочность керамического материала. Поэтому литийсодержащая керамика оказалась полезной для производства высоковольтного фарфора и керамического материала («ступалит»), применяемого в аэродинамических внутрикамерных покрытиях для защиты горячих стенок реактивных двигателей. Разработаны новые составы термо-и кислотоупорных эмалей с большим содержанием лития, пригодных для покрытия алюминия, и легкоплавких эмалей для фарфора, а также для грунтовки и покрытия листовой стали и чугуна. Широко применяются высококачественные фаянсовые глазури и глазури для электрофарфора, обладающие хорошим сцеплением

69

с поверхностью различных изделий и большой стойкостью против эрозии.

В производстве стекла Li2C03 вводится в шихту для повышения вязкости силикатных масс, что облегчает их обработку, упрощает технологию изготовления стекла, увеличивает его прочность, а также сопротивляемость действию атмосферной коррозии, повышает проницаемость стекла для ультрафиолетовых лучей и уменьшает коэффициент термического расширения. Эти ценные качества придает стеклу окись лития *, выделяющаяся при термическом разложении Li2C03.

Карбонат лития применяется в производстве спецстекол для телевизоров, водомеров котлов высокого давления и рентгеновских установок (стекла Линдемана) [10, 52, 55]. Правда, высокая кристаллизационная способность литиевосиликатных стекол препятствует более широкому применению соединений лития в стекольной промышленности, однако она была использована для создания новых неорганических материалов с ценными свойствами — ситал-лов. К тому же влияние Li20 на кристаллизацию стекол в многокомпонентных системах может быть ослаблено [114]. Помимо использования Li2C03 (и других соединений лития) в литиевосиликатных стеклах он применяется и для изготовления литиевоборат-ных стекол [338].

Карбонат лития применяется в пиротехнике, производстве пластических масс (катализатор), в черной металлургии (десульфу-рация стали).

Ортосиликат лития Li4Si04, или 2Li20 · Si02, является моносиликатом лития и существует в виде стеклообразной массы или прозрачных бесцветных ромбических кристаллов [339] с плотностью при обычной температуре 2,33 г/см3 [340] и температурой плавления 1250° С** [10]; теплота плавления АНж = — 7,4 ккал/моль [10].

Ортосиликат лития не растворяется в холодной воде, но в кипящей воде разлагается с выделением Si02 [21]; Li4Si04 разлагается даже слабыми кислотами [12].

Получается Li2Si04 сплавлением Li2C03 и Si02, взятых в молярном соотношении 2:1; быстрое охлаждение расплава ведет к получению аморфного продукта, медленное охлаждение способствует кристаллизации соединения [339].

Метасиликат лития Li2Si03, или Li20 · Si02, в зависимости от способа получения может существовать в виде бесцветного аморфного или кристаллического вещества [339, 342]. Плотность кристаллического вещества при обычной температуре — 2,52 г/см3 [343];

* Окись лития (в форме тех или иных соединений) в отличие от окислов других щелочных металлов вводится обычно в силикатные стекла в небольшом количестве (0,5—3,0 %).

** Температура конгруэнтного плавления этого соединения в системе Li20— Si02 равна 1256° С [341].

60

температура плавления 1188° С* [10]; теплота образования ?#298 = — 367,7 ккал/моль [10], теплота плавления 7,2 ккал/моль[\0\.

Метасиликат лития практически не растворяется в воде (соответствующие соли натрия и калия хорошо растворимы), но постепенно разлагается ею. В органических растворителях Li2Si03 не растворяется; сильные кислоты разлагают его с выделением Si02 [12].

Метасиликат лития получается при сплавлении Li2C03 и Si02 [342]. Для получения чистого продукта реак

страница 14
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

Скачать книгу "Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия" (3.51Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
стулья недорого купить в интернет магазине
автокад обучающие курсы
RDA-107
шоу я киркоров москва билеты

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)