химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

анных.

Следует заметить, что раздельное рассмотрение химии и технологии лития, рубидия и цезия сложилось исторически (литий первым получил признания в науке и технике). В дальнейшем оно определялось тем, что комплексной переработке минерального сырья, содержащего все три элемента, серьезного значения не придавалось, так как спрос на рубидий, цезий и их соединения был небольшим. Теперь положение меняется, и, хотя независимое рассмотрение химии лития, рубидия и цезия остается вполне правомерным, авторы сделали первую попытку создать общую, пусть пока только относительно очень небольшую монографию по этим трем элементам.

Нужно иметь в виду также, что рудной технологии соединений рубидия не существует, и определяющим моментом при попутном извлечении рубидия из различных, в том числе и литийсодержа-щих, минералов (лепидолита и циннвальдита) является его отделение от других щелочных металлов, прежде всего калия, цезия и лития. Следовательно, тесная генетическая связь лития, рубидия и цезия и сопутствующего им калия не может не приниматься во внимание при разработке технологии извлечения из комплексного сырья и очистки соединений любого из рассматриваемых здесь элементов. Поэтому во многих случаях необходим анализ технологических схем именно комплексной переработки, очевидно, воз-

8

можный только в рамках монографии, посвященной всем трем элементам.

Однако при весьма ограниченном объеме книги нельзя было даже поставить задачу дать достаточно подробное описание как химии, так и технологии лития, рубидия и цезия. Поэтому при изложении их химии авторы стремились дать лишь основы, необходимые для понимания описываемых в дальнейшем технологических процессов и применительно к использованию этих металлов и их соединений в различных областях техники. Поставленная задача обусловила выбор рассматриваемых здесь соединений. Не случайно, например, что в книге, хотя бы кратко, рассмотрены все бинарные соединения лития, рубидия и цезия с неметаллами и большинство кислородсодержащих с неметаллами, в то время как кислородсодержащие соединения с металлами (которые можно было бы назвать металлатными соединениями лития, рубидия и цезия) не описаны вовсе. Это, конечно, не означает, что последние не представляют интереса вообще, и авторы еще надеются уделить им особое внимание.

При освещении технологии лития, рубидия и цезия авторы ставили своей задачей рассмотреть и систематизировать важнейшие методы рудной технологии этих элементов, критически оценить все многообразие методов их получения и разделения, охарактеризовать достоинства и недостатки как уже освоенных практикой технологических методов, так и имеющихся, но еще непроверенных предложений.

Большое внимание при изложении технологических вопросов уделено проблеме разделения близких по свойствам щелочных металлов (цезия, рубидия и калия), которая на протяжении десятилетий была одной из наиболее трудных проблем химии и технологии рассеянных элементов. В аналитической химии эта проблема не решена до сих пор, так как неизвестны реагенты, с помощью которых можно было бы осуществить количественное разделение рубидия и цезия или рубидия и калия. Отсюда повышенный интерес многих исследователей ко всякого рода различиям в физико-химических свойствах цезия, рубидия и калия, различиям, которые могли бы быть использованы в технологической и аналитической практике. Поэтому там, где это возможно, проведено сопоставление некоторых физико-химических констант указанных выше элементов и их соединений.

В книге приведены сведения из геохимии и минералогии лития, рубидия и цезия, дающие представление о сырьевых ресурсах этих элементов.

В заключение следует заметить, что в настоящее время имеется возможность получать чистые и особо чистые соединения лития, рубидия и цезия. Однако высокая стоимость металлов и их соединений и сравнительно малый их ассортимент не позволяют значительно расширить как научно-исследовательские работы, так и области использования этих соединений в народном хозяйстве.

&

С другой стороны, замедленные в ряде случаев темпы внедрения лития, рубидия и цезия в народном хозяйстве и недостаточное развитие работ по изысканию новых областей применения этих элементов препятствуют дальнейшему развитию их производства. Учитывая это обстоятельство, авторы, по возможности, обращали внимание на сведения о применении лития, рубидия и цезия.

Авторы надеются, что данная монография будет полезна не только тем, кто занимается вопросами извлечения редких щелочных металлов из природного сырья, их разделения, очистки или получения в виде особо чистых соединений, но и тем, кто работает в области их дальнейшего технического освоения.

Главы I и III написаны В. Е. Плющевым, II и V — Б. Д. Сте-пиным, глава IV написана авторами совместно.

Авторы выражают большую благодарность академику Ивану Владимировичу Тананаеву за труд по рецензированию их работы и проявленные к ней интерес и внимание.

В. Плющев, Б. Степан

ГЛАВА I

ХИМИЯ ЛИТИЯ И ЕГО СОЕДИНЕНИИ

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИТИЯ

Литий был открыт в 1817 г. шведским химиком А. Арфведсо-яом [1] в петалите и получил название от греческого слова ????? — камень. Вскоре литий был найден и в других минералах — лепидолите и сподумене, а в 1825 г. И. Берцелиус обнаружил этот элемент в минеральных источниках Германии [2]. Впервые металлический литий был получен в 1818 г. Г. Дэви электролитическим разложением окиси лития [2]. В заметных количествах литий был получен в 1854 г. Р. Бунзеном и А. Матиссеном электролизом расплавленного хлорида лития [3].

Литий (Lithium) — химический элемент I группы периодической системы Д. И. Менделеева. Порядковый номер — 3, атомный вес — 6,939. Природный литий состоит из двух стабильных изотопов [4]: 6Li (7,52%) и 7Li (92,48%)· Следует, однако, иметь в виду, что наблюдаются заметные количественные колебания изотопного состава лития в минералах и, следовательно, в его различных соединениях. По данным многочисленных масс-спектрометриче-ских и оптических определений, отношение 7Li/6Li в естественной смеси колеблется от 11,5 до 13,0; по определению плотности и по рентгенографическим данным для кристаллов некоторых соединений это отношение равно 11,53 ± 0,29 [5]; А. Камерон [6] определил отношение 7Li/6Li в пределах от 12,47 до 12,72, причем для силикатных минералов лития среднее его значение близко к 12,60.

Получены искусственные радиоактивные изотопы лития [7]: 8Li (Тщ = 0,841 сек) и 9Li (7\А = 0,168 сек).

Важной для технического использования особенностью лития является резкое различие в значениях поперечного сечения поглощения тепловых нейтронов (?) его изотопами. Значения ? (барн) [8] для 6Li — 945 и для 7Li — 0,033; для природной смеси изотопов приводятся значения ? от 67 ± 2 [9] до 71 ± 1 [10].

Электронная конфигурация атома лития: ls22s'. Атомный объем равен 13,1 см3/г-атом [11], атомный радиус 1,57 А [12]. Энергии ¦¦ионизации (эв) Li°-*Li+-*Li2+-*Li3+ соответственно равны [13] .5,390; 75,619; 122,419. Ионный радиус Li+ — 0,68А*.

[*_ * По Н. В. Белову [14] и Г. Б. Бокию [15], с уточнениями значенчй, ранее Приведенных в. Гольдшмидтом [16] и Л. Полингом [17].

11

Компактный литий — серебристо-белый металл, быстро тускнеющий на воздухе вследствие образования темно-серого налета, состоящего из окиси и нитрида лития.

Литий — самый легкий металл: плотность его в твердом состоянии при 20° С (после работы А. Ван-Аркеля [18]) принимается [10—12] равной 0,534 г/см3. Все другие значения плотности [11] более высокие и получены на образцах лития недостаточной степени чистоты. Однако наиболее точным, по-видимому, является значение 0,531 г/см3 (20°С), полученное Д. Снайдером и Д. Монтгомери [19] на образце лития известного изотопного состава и высокой чистоты. Расчет кристаллографической плотности идеальной решетки твердого лития (0,533 г/см3) подтверждает экспериментальное значение. Ниже приведена плотность лития в расплавленном состоянии [10, 20]:

Температура, °С..... 200 300 400 500 600 700 800 900 1 000

Плотность, г/см3 ..... 0,507 0,499 0,490 0,482 0,474 0,465 0,457 0,449 0,441

При обычной температуре кристаллы лития имеют объемно-центрированную кубическую решетку (ОЦК); постоянная решетки равна 3,5023 А при 20° С и 3,3472 А при —183° С [11, 21]. При пластической деформации лития при низких температурах (—133° С) из обычной ?-модификации возникает ?-модификация с гранецент-рированной кубической решеткой (ГЦК). Параметр решетки ?-мо-дификации [9, 10] а = 4,41 А (при —196°С). Эту модификацию нельзя получить простым охлаждением [22]. При охлаждении лития до —195° С [23] или несколько ниже, но в отсутствие предварительной пластической деформации всегда наблюдается образование небольшого количества [24] модификации с гексагональной плотно упакованной решеткой: ? = 3,111, с = 5,093 А, с/а = 1,637 [23]. Следовательно, при низких температурах литий может существовать одновременно в двух или трех модификациях; условия взаимного перехода еще нуждаются в уточнении.

По сравнению с другими щелочными металлами литий наиболее тугоплавкий и высококипящий. Для температуры плавления в разных работах приводились значения от 177,8 до 186° С [2, 11,21]; рекомендуемое в работах [10, 11] значение т. пл. 179°С вряд ли может претендовать на точность, так как новые исследования, проведенные на образцах металла чистотой 99,95% и 99,99%, указывают на температуру плавления соответственно 180,51° С [25] и 180,54° С [26]. Влияние давления на температуру плавления лития характеризуется следующими данными [27, 28]:

Давление, кГ/см2 . . 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 30 000

Температура плавления, °С...... 182,1 185,5 188,8 191,8 194,6 197,1 199,4 201,6 234,0

Температура кипения лития оценивалась [2, 11, 21] в пределах от 1120 до 1400° С; принимаемое [10, 11] значение 1317° С очень

13

близко к найденному (1327° С) экстраполяцией обобщенного уравнения [26], связывающего давление насыщенного пара лития с температурой в интервале 935—1080° С [29].

Давле

страница 2
< 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 созданию анимации
участки у воды с газом
медиаэкраны цена
курсы обучения финансовому планированию анализ рынка

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
(03.12.2016)