химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

при синтезе витамина А). Из металлического лития получают его алкилы и арилы, которые также используют в реакциях органического синтеза [10, 44, 45]. В диспергированном состоянии литий (или его алкилы, например, бутиллитий) применяют в качестве катализатора для полимеризации изопрена [10].

Важное значение имеет металлический литий и в неорганическом синтезе для получения амида, гидрида лития и двойных гид-

* Литийорганические соединения составляют особый специфический раздел в химии лития и в этой монографии рассматриваться не будут.

16

ридов (см. ниже), находящих все большее использование в процессах получения борсодержащих высококалорийных топлив [10].

Однако главной областью применения лития, делающей его по значимости в современной технике одним из важнейших металлов, является ядерная энергетика. Изотоп 6Li —единственный промышленный источник для производства самого тяжелого изотопа водорода (трития), используемого для получения ядерной энергии. При получении трития проводится бомбардировка изотопа 6Li медленными нейтронами [46]:

Реакция осуществляется в обычных урановых реакторах с последующим разделением трития и гелия *. Изотоп 6Li предложено использовать также для получения 6LiH, применяемого в качестве экранирующего средства для задержки быстрых нейтронов.

В атомной технике используется также изотоп 7Li (с малым поперечным сечением поглощения тепловых нейтронов) в качестве теплоносителя для охлаждения ядерных реакторов [48, 49]. Использование лития как теплоносителя основано на том, что он имеет большой диапазон жидкого состояния при малой плотности и высокой теплопроводности [50, 51], и если бы природный литий не был поглотителем тепловых нейтронов (благодаря наличию в нем 6Li, который специально применяется для обнаружения тепловых нейтронов), то он явился бы идеальным и дешевым охладителем. Подробности о применении металлического лития в разных областях современной техники можно найти в работах [8, 10—12, 46, 52—55].

сплавы и интерметаллические соединения лития

Литий легко сплавляется почти со всеми металлами и хорошо (хотя и меньше, чем другие щелочные металлы) растворяется в ртути [21]. Он является компонентом многих сплавов [10, 21, 37, 52, 56]. С некоторыми металлами (например, Mg, ??, А1) литий образует твердые растворы, со многими металлами (Ag, Hg, Mg, ??, ??, ??, Sn, Pb, Bi и др.) — интерметаллические соединения (например, LiAg, LiHg, LiMg2, Li2Zn3, LiAl, LiTl, LiSn, LiSn2, LiPb, Li3Bi). Последние часто обладают большой твердостью, хрупкостью и тугоплавкостью и незначительно изменяются на воздухе [10], а некоторые из них обладают константами, характерными для полупроводников [21].

В настоящее время изучены бинарные системы, образованные литием с щелочными и щелочноземельными металлами, а также с Си, Ag, Аи, Mg, ??, Cd, Hg, Al, Ga, In, TI, Sn, Pb, Sb, Bi и др.

* В США, например, тритий получают в больших масштабах иа тритийплу-тоииевом заводе в штате Ю. Каролина на берегу р. Саванны [47].

17

[10, 21, 56]. Техническое значение получили литийсодержащие сплавы на основе А1, Mg, Pb, ??, Си н Са [10, 21, 57, 58]. Содержание лития в большинстве сплавов очень невелико, но добавка ~ 1 % Li обычно улучшает свойства основного металла, сообщая ему вязкость или твердость, увеличивая предел прочности или улучшая упругие свойства сплавов [21].

Сплавы алюминия при содержании в них до 2,94% Li обладают высокой пластичностью и повышенной устойчивостью против коррозии [21]. Наибольший интерес представляет сплав «склерон» (%): ??—12, Си —2, Мп —0,5—1, Fe — 0,5, Si —0,5, Li—0,1, остальное— А1. Его предел прочности при растяжении, упругие свойства и твердость выше, чем у сплавов типа дюралюминия, и по своим физическим свойствам он подобен мягкой стали или латуни [10]. Аналогичными свойствами обладает «аэрон» (4% Си, 0,1% Li, остальное — А1). Эти сплавы применяются для изготовления деталей автомашин и основных рам трамвайных и железнодорожных вагонов [37]. Имеются данные о применении конструкционных сплавов алюминия, содержащих до 4% Li, и сплавов алюминия и цинка с содержанием до 1% Li, которые по прочности и упругости близки к свойствам мягкой стали. Некоторые сплавы лития с алюминием сохраняют свои основные качества при относительно высоких температурах (до 250° С) и считаются перспективными в авиатехнике [52, 59].

Присадки небольших количеств лития к магнию увеличивают его прочность, улучшают литейные свойства и повышают коррозионную стойкость на воздухе [60]. Сплавы магния, содержащие 10°^ Li и более, имеют кубическую объемноцеитрированную решетку и характеризуются высокими физическими свойствами. Присутствие лития облегчает прессование и прокатку при обработке деталей, изготовляемых из этих сплавов, и понижает их удельный вес [52, 61].

Добавка лития к свинцу придает сплаву более мелкозернистую структуру, повышает твердость, замедляет его рекристаллизацию [62]. Присадка 0,05% Li или менее заметно улучшает механические и физические свойства свинца, повышая вязкость и твердость, предел прочности при растяжении и модуль упругости [10]. Полезным оказалось применение лития в безоловянистом подшипниковом сплаве «В-металл» (%): Li —0,04. Са —0,73, Na —0,66, К —0,03, А1 — < 0,2, остальное—РЬ. Литий повышает твердость сплава при высоких температурах, сопротивление деформации и износоустойчивость, снижает коэффициент трения и устраняет «задирание» подшипников. Сплавы свинца, содержащие литий (с добавками Cd и Sb), применяются для изготовления оболочки электрических кабелей [10].

Добавка 0,6% Li в сплавы цинка для литья под давлением снижает пористость и улучшает структуру [63].

Присутствие лития положительно влияет на электропроводность и механические свойства меди. Сплав, состоящий из 98% Си

18

и 2% Li [21], оказался высокопроводящим и нашел широкое применение в электротехнике.

Сплавы лития с кальцием применяются в металлургии меди, свинца, никеля и железа как активные раскислители. Используются два сплава (вес.%): 50 Li, 50 Са и 30 Li, 70 Са. Добавки сплавов Li—Са давно применяются для улучшения химических свойств и повышения (на 3—4%) электропроводности [21] кадмиевых, кремнистых и оловянных бронз.

Из тройных систем наиболее подробно изучались: А1—Mg—Li, ??—Zn—Li, ??—Cu—Li, Mg—Ag—Li, Pb—Ca—Li, Pb—Na—Li [21, 64—67]. Некоторые сплавы этих систем, а также другие тройные сплавы нашли применение в технике. Например, сплавы системы А1—Mg—Li под общим названием «магналий» ценятся как коррозионноустойчивые материалы с хорошими физическими свойствами. Тройные сплавы этой системы с содержанием 15—25% Li (сверхлегкие сплавы лития) рекомендуются [64] как конструкционные для тех случаев, когда требуется уменьшить вес конструкций. Сплавы системы Pb—Са—Li приобрели значение в связи с проблемой замены сплавов Sb—РЬ в аккумуляторах и полиграфической промышленности [21]. Представляют интерес и сплавы А1, Си и Li (0,002—3% Li), применяемые в ювелирном деле и для изготовления электроконтактов и серебряных припоев. Последние, содержащие до 0,25% Li, по сравнению с обычными обладают большей жидкотекучестью, смачивающей способностью, пределом прочности и ударной вязкостью. Они представляют значительную ценность [53] для пайки металлических изделий, содержащих окисляющиеся компоненты (Сг, Mo, W).

Не только содержащие литий, но и обработанные им сплавы имеют хорошую структуру, пластичность и высокий предел прочности [68]. Поэтому лигатуры лития с Си, Ag, ??, Са и А1 получили применение при дегазации, раскислении и десульфуризации расплавленных металлов и сплавов на основе Си, Zn, Mg, Al, Pb, Ni, а также на основе бронз, монель-металла и благородных металлов [10, 54]. Широкое применение получили, например, лигатуры лития для обработки меди, в особенности при получении отливок с высокой электропроводностью [10, 54, 69]. Использование лития в лигатурах в цветной металлургии основано на его способности взаимодействовать с водородом, азотом, кислородом (окислы) и серой (сульфиды) с образованием нерастворимых в металлах соединений, легко отделяемых от основного продукта. В отличие от многих добавок литий не оставляет в металлах вредных примесей; важно и то, что в ряде случаев литий не растворяется в обрабатываемом металле (железо, медь) или не соединяется с ним.

На тех же качествах лития основано применение его сплавов (особенно Li—Са) в черной металлургии, где они широко используются для раскисления, легирования и модифицирования многих

2'

19

марок стали [10, 21]. Небольшие добавки лития улучшают физические свойства чугуна и повышают его литейные качества [49,

СОЕДИНЕНИЯ ЛИТИЯ С ВОДОРОДОМ И КИСЛОРОДОМ Соединения с водородом

Литий образует только одно бинарное соединение с водородом — гидрид лития.

Гидрид лития LiH — бесцветное * кристаллическое вещество, характеризующееся кубической гранецентрированной решеткой с 4 молекулами в элементарной ячейке (а = 4,0834 А) [74]; плотность при 25° С равна 0,775 г/см3 [74] (принимавшееся ранее [75] значение 0,82 г/см3 было ошибочным, так как оно не соответствует рентгеновской плотности [74]). Теплота образования ?#»8 = = —21,34 ккал/моль [76].

Гидрид лития является типичным представителем группы со-леобразных гидридов, к которой относятся [77] гидриды Са, Sr, Ва, Na, К, Rb, Cs. Устойчивость соединений этих металлов с водородом уменьшается в указанном ряду**. Это сказывается в том, что гидриды всех перечисленных металлов (кроме LiH) труднее получить в строго стехиометрическом соотношении их компонентов, и многие из них имеют столь высокое давление пара, что температуру плавления определить не удается (например, NaH).

В отсутствие воздуха LiH плавится при 680—697° С [12] почти без разложения (точная tn3I = 688° С [10]). Аналогично галогени-дам лития LiH имеет достаточно высокую электропроводность, поэтому может быть подвергнут электролизу в расплавленном состоянии [10, 78, 79]; при этом литий выделяется на катоде, водород— на аноде [77].

Интенсивное разложение LiH начинается выше температуры плавления; давление диссоциации достигает атмосфер

страница 4
< 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
акустическая система аренда
Рекомендуем компанию Ренесанс - купить лестницу на второй этаж железную - продажа, доставка, монтаж.
кресло nadir ex
Компьютерная техника в КНС Нева - SuperMicro MBD-X10DRI-O - офис: Санкт Петербург, ул. Рузовская, д.11, - есть стоянка для клиентов.

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
(10.12.2016)