химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

) 4,065 (140,5° С) 122]

+ 2,4 +2,5 + 2,6 |23 - 25]

Коэффициент теплового линейного расширения * 8,3· Ю-5 9,0· Ю-5 (0 — 38° С) 9,7-10~5(0-26°С) [21, 26]

Коэффициент теплопроводности ?, кал/(см ¦ сек ¦ 0,217 (57,6° С) 0,070 - 0,11 (39° С) 0,04-0,065 (28,5°С) [23, 25]

169 130 103 127]

Межатомное расстояние в кристаллах, А . . . 2440 1770 4,72 2190 1650 4,96 2150 1585 5,36 128] 127] [9]

Нормальный потенциал электродов при 25° С по отношению к нормальному потенциалу водородного электрода в воде Ме+/Ме, в . . . -2,92 -2,93 -2,93 [10]

Плотность, г/см3 0,86 0,83 (62 4° С) 1,532 1,472 (39° С) 1,90 1,841 (28,8° С) [5, 23, 24] [5, 22, 23, 25]

Поверхностное натяжение жидких металлов, 101 (65° С) 77 (40° С) 67,5 (62° С) [29]

39±4 44±5 52±6 130]

Поперечное сечение захвата тепловых нейтро- (42К) 3,8 (86Rb) 0,73 (13«Cs) 25,6 [31]

Постояиная кристаллической решетки при 5°К, А 5,225 5,585 6,045 [23, 32, .'«I

4,339 4,176 3,893

2,26 2,16 1,9 1341

Сжимаемость при 20° С (?= — 1/о · dv/dp), атм~' 35,9 52,3 70,5 |2«|

Температура кипения, "С (при 760 мм рт. ст.) . 771 703 686 [28, 35, 36]

64,2 39,0 28,6 [18, 23, 25]

Теплоемкость жидкого металла, кал/(г-атом-град) Теплоемкость твердого металла (а + Ь ¦ Ю-3 Т), Ь..................... 7,82 (100° С) (0-63° С) 5 24 5,55 14,6 7 85 (39-126° С) (0-39° С) 3,27 13,1 6,3 7,89 (28,5° С) (0 — 28° С) 1,90 18,2 3,92 [17, 23, 37] [¦17,18] [18, 23, 25, 38

Теплота сублимации, ккал/г-атом -»'о................... 21,44 21,70 19,55 19,82 186 18,79 [18, 33, 35]

Удельная магнитная восприимчивость для интервала температур от—170 до +18° С, вед. CGSE.................... +0,52· ??"6 + 0,08 · Ю-6 -0,10· ю-° [23]

Удельное электросопротивление при 21,8° С, 7,08· Ю-6 14,6· 10-й 20,8 · 10-н [39|

98(0° К) 61 (25° К) 44 (20° К) [38, 40, 41]

15,3 18,2 20,6 [17, 18, 42]

объема) /. У диамагнитных веществ происходит обратная (по отношению к внешнему магнитному полю) ориентация, поэтому вектор / антипараллелен вектору ? и значение ? отрицательно. Как видно из данных табл. 3, цезии — диамагнитен, а рубидий — очень слабо парамагнитен.

Приведенное в табл. 3 значение поперечного сечения захвата тепловых нейтронов ?? (в барнах)* характеризует степень ослабления их пучка вследствие поглощения и рассеяния атомами рубидия и цезия. Среди щелочных металлов рубидий обладает наименьшей величиной ??, равной 0,73 барн. Для сравнения следует указать, что резонансное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов природной смеси изотопов кадмия равно 8000 барн, у гадолиния — 45 ООО барн. Низкое значение вели чины ?? для рубидия позволяет рекомендовать этот металл для использования его в < сплавах с калием и натрием в качестве теплоносителя на атомных электростанциях с реактором на быстрых нейтронах. В этих реакторах нельзя применять обычную или тяжелую воду, так как введение в активную зону вещества с сильным замедляющим действием уменьшило бы энергию нейтронов и ухудшило бы воспроизводство горючего.

Многие физико-химические свойства рубидия и цезия тесно связаны со структурой их электронных оболочек, конфигурацию которых можно представить в виде 5s1 (Кг) и 6s1 (Хе). Вследствие небольшой разницы в энергиях атомных орбиталей id и 5s; 5d и 6s атомы рубидия и цезия легко возбуждаются. Это непосредственно выражается в хорошей электропроводности, фотоэффекте, в низких значениях ионизационных потенциалов (см. табл. 3).

Способность рубидия и цезия легко ионизироваться используется для непосредственного превращения тепла (минуя паровые турбины) в электрическую энергию, например, при помощи термоионных конверторов ** [47, 48] (см. рис. 8) и для создания ионных ракетных двигателей [23].

* 1 барн равен 1 · 10 24 см1 и примерно соответствует площади, занимаемой атомным ядром. Значения ?? приведены для реакции (?, ?).

** Цезиевый термоионный конвертор (см. рис. 8) является цезиевым паровым вакуум-диодом, работа которого заключается в следующем. Пары цезия при давлении около 1 мм рт. ст. ионизируются либо термически, либо при соприкосновении с горячим катодом (вольфрам, тантал, молибден, карбиды циркония, тория или урана и т. д.). Образовавшиеся электроны попадают на анод (медь, никель, молибден или цирконий) и создают определенную разность потенциалов, снимаемую с выходных контактов конвертора. Для изоляции анода от катода используется керамика из трехокиси алюминия [23, 47].

Рис. 8. Схема устройства цезиевого термоионного конвертора: /—анод; 2—катод; 3 — керамический изолятор; 4 — цезиевый резервуар.

78

Рубидий и цезий обладают замечательными оптическими свойствами, заключающимися в том, что в ультрафиолетовой части спектра эти металлы становятся прозрачными. Их показатель преломления в прозрачной области меньше единицы (явление полного внутреннего отражения). Границы прозрачности калия, рубидия и цезия расположены только в области длинных волн при 315, 360 и 440 нм соответственно [49]. Различия в значениях работы выхода электрона (hv0) * (см. табл. 3) в основном могут быть вызваны состоянием поверхности металла, в частности наличием пленки окислов, увеличивающей значение /zv0 и снижающей фото-ток. Максимальная длина волны света (??), способная вызвать фотоэффект и называемая поэтому «красной границей» фотоэффекта или его «порогом», вычисленная из данных табл. 3, равна для рубидия и цезия 570 и 650 нм соответственно. Необходимо заметить, что «красная граница» при увеличении температуры металла смещается в сторону больших длин волн. Поверхность рубидия и цезия обладает избирательным фотоэффектом. Максимум фоточувствительности у калия, рубидия и цезия (в вакууме) лежит около 440, 470 и 480 нм соответственно. Кроме спектральной селективности достаточно толстые жидкие слои рубидия и цезия с зеркально гладкими поверхностями обнаруживают также поляризационную селективность, т. е. зависимость фоточувствительности от состояния поляризации и угла падения света на поверхность [34, 49].

Оптические спектры атомов рубидия и цезия характеризуются наличием в ближайшей инфракрасной области очень ярких резонансных линий, отвечающих для рубидия 7947,60 и 7800,227 А и для цезия 8943,50 и 8521,10 А [50,51]. Интенсивность линий 8521,10 и 7800,227 А, а также линии калия 7664,907 А является наибольшей среди всех элементов периодической системы и составляет 9000 условных единиц. Линии 7800,227 А рубидия отвечает переход 525?', —> 52F>it с потенциалом возбуждения 1,59 в [52]. Характер возбуждения уровней атома рубидия очень медленными электронами представляет интерес при практическом использовании рубидия в установках с низкотемпературной плазмой [52]. Цезий может служить также одним из материалов для изготовления газовых оптических квантовых генераторов. Для оптического возбуждения в атомах цезия верхнего уровня 8Р<>2 обычно используется

* vo—'Частота света, при которой возникает эмиссия фотоэлектронов; h — постоянная Планка.

выходной луч 3

к вакууму

Рис. 9. Схематическое изображение оптического цезиевого лазера:

I — лампа накачки (безэлектродная гелиевая разрядная трубка); 2 —эллипсоидальные рефлекторы; 3 — усилительная трубка, заполненная парами цезия; 4— окно из фторида бария.

79

гелиевая разрядная трубка (см. рис. 9). При переходе 8/4 —>8SПриродный рубидий представляет собой смесь, состоящую из стабильного изотопа 85Rb и изотопа 87Rb. Природный рубидий, как и калий, радиоактивен из-за присутствия изотопа 87Rb в количестве 27,12%, обладающего ?-активностью с периодом полураспада 6,3· 1010 лет [55]. Продуктом распада 87Rb является 87Sr:

Эта реакция послужила основой для разработки надежного метода определения геологического возраста горных пород, содержащих рубидий. Среди искусственных изотопов рубидия изотопы с массовым числом, меньшим 85, обладают позитронной ак-, тивностью, а изотопы с массовым числом, большим 85, —?-активностью.

Цезий встречается в природе только в виде стабильного изотопа 133Cs. Искусственные радиоактивные изотопы цезия с массовым числом, меньшим 133, также обладают только позитронной активностью.

СПЛАВЫ И ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ РУБИДИЯ И ЦЕЗИЯ

Рубидий и цезий образуют между собой и с другими металлами, в том числе и щелочными, сплавы и интерметаллические соединения. Наиболее изученными сплавами являются бинарные сплавы рубидия и цезия с литием, натрием и калием. Было уста-ндвлено [56, 57], что сплавы могут состоять из твердых растворов (К—Rb, К—Cs, Rb—Cs), расслаивающихся компонентов (Li—Rb, Li—Cs) и содержать эвтектические смеси (Na —Rb).

При определенных условиях в сплавах могут образовываться интерметаллические соединения (например, Na2Cs). Это происходит чаще всего у тех элементов, свойства которых, в частности удельные объемы и электрохимические характеристики, наиболее сильно различаются. Состав интерметаллических соединений не определяется обычной валентностью металлов (например, у RbCd13). Здесь нет места' образованию устойчивых групп электронов, вследствие чего в интерметаллических соединениях элементы не утрачивают своих металлических свойств, а только несколько изменяют их, обусловливая тем самым появление сингулярных точек на изотермах свойств [58]. Учитывая, что интерметаллические соединения к тому же имеют отличную от исходных металлов кристаллическую структуру, следует считать их одной из низших форм чисто химических соединений [59].

80

Среди интерметаллических соединений рубидия и цезия особый интерес представляют соединения с висмутом, сурьмой, золотом и ртутью.

У рубиднй-дивисмута RbBi2 и цезий-дивисмута CsBi2 кубической структуры обнаружена при низких температурах (приблизительно от —271 до —268° С) сверхпроводимость [60]. Интерметаллические со

страница 19
< 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
курсы по бухгалтерии и налогообложению pfj
жидкая резина цена
кто поет на юьилейном концертк у арбакайте 9 декабпя
ностальжи скамейки хоббика

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
(04.12.2016)