Мишметалл

Получение мишметалла

Самым распространенным методом производства смесей редкоземельных металлов является электролиз безводных хлоридов в сплавах щелочных и щелочноземельных элементов. Этот процесс осуществляется при высоких температурах: от +850 до +900 °C. Для проведения электролиза необходимы металлические футеровочные механизмы, изготовленные из керамических материалов.

Они должны быть оснащены водяной системой охлаждения и графитовыми анодами с огнеупорными свойствами. Эти аппараты позволяют поддерживать оптимальный температурный режим при помощи тепла, выделяемого во время пропускания электрического тока через расплав.Мишметалл, полученный в результате электролиза, извлекается с помощью специального ковша и располагается на разогретых изложницах. Сплав постепенно расслаивается и охлаждается. Изготовленный мишметалл обладает следующим составом:

  • 94% — редкоземельные металлы;
  • 2,5% — железо;
  • 3,5% — кремний, углерод, алюминий и кальций.

Чистота полученных смесей увеличивается при помощи металлических катодов. Они не вступают в реакцию с лантаноидами и инертными газами. Полученная смесь поступает в магазины в измельченном состоянии. Иногда сплав продается в виде тонких проволок или пластин.

Принцип воздействия мишметалла на свойства чугуна и стали

В металлургическом производстве данный сплав применяется для модифицирования и раскисления различных видов стали, цветных металлов, чугуна и сплавов на их основе.

При изготовлении металлов на базе углерода и железа он значительно улучшает их технические характеристики:

  • снижают красноломкость за счет препятствия образованию легкоплавких соединений;
  • повышает устойчивость чугуна к эрозии, коррозии и трению скольжения;
  • увеличивает жаропрочность алюминиевых и магниевых сплавов;
  • снижают порог хладноломкости металлов;
  • повышает пластичность и вязкость различных видов стали.

В цветной металлургии мишметалл используется:

  • в качестве модификаторов для тугоплавких элементов;
  • для износостойкости, прочности, получения меньшего коэффициента теплового расширения для алюминия (при изготовлении деталей для двигателей);
  • для повышения жаропрочности при незначительном уменьшении теплопроводности изделий из меди;
  • для улучшения технических характеристик сплавов свинецсодержащих латуней и бронз.

Применение мишметаллов позволяет совершенствовать, значительно ускорить большинство технологических процессов и повысить качество продукции. Поэтому объемы его производства постоянно увеличиваются.

Литейные свойства сплавов

Наилучшими литейными свойствами среди продуктов этих трех групп обладают алюминий-магниевые сплавы. Они относятся к классу высокопрочных материалов (до 220 МПа), поэтому являются оптимальным вариантом для изготовления деталей двигателей самолетов, автомобилей и другой техники, работающей в условиях механических и температурных нагрузок.

Для повышения прочностных характеристик алюминиево-магниевые сплавы легируют и другими элементами. А вот присутствие примесей железа и меди нежелательно, так как эти элементы оказывают отрицательное влияние на свариваемость и коррозионную стойкость сплавов.

Литейные магниевые сплавы приготавливаются в различных типах плавильных печей: в отражательных, в тигельных с газовым, нефтяным либо электрическим нагревом или в тигельных индукционных установках.

Для предотвращения горения в процессе плавки и при литье используются специальные флюсы и присадки. Отливки получают путем литья в песчаные, гипсовые и оболочковые формы, под давлением и с использованием выплавляемых моделей.

МОРФОЛОГИЯ

Мышьяк обычно наблюдается в виде корок с натечной почковидной поверхностью, сталактитов, скорлуповатых образований, в изломе обнаруживающих кристаллически-зернистое строение. Самородный мышьяк довольно легко узнается по форме выделений, почерневшей поверхности, значительному удельному весу, сильному металлическому блеску в свежем изломе и совершенной спайности. Под паяльной трубкой улетучивается, не плавясь (при температуре около 360°), издавая характерный чесночный запах и образуя белый налет As2О3 на угле. В жидкое состояние переходит лишь при повышенном внешнем давлении. В закрытой трубке образует зеркало мышьяка. При резком ударе молотком издает чесночный запах.

Вместо заключения

На смену минеральным линзам приходят пластиковые. Они значительно легче и более стойкие, а при изготовлении малозатратные. На мировых рынках изменился спрос на минеральное стекло. Российский производитель не остался в стороне. Это поспособствовало понижению спроса на продукцию, изготовляемую из металлического церия. Отечественным заводам-производителям приходится ориентироваться на другой рынок сбыта.

Они перешли на выпуск порошков для полировки жидкокристаллических телевизионных экранов и мониторов. Главным потребителем стала Юго-Восточная Азия. Кроме того, российская продукция поступает и на внутренний рынок, удовлетворяя спрос на цериевые порошки. Они используются для навигационной техники авиации, флота и обороны. Помимо этого, металлический церий идет на изготовление оптических покрытий, а также его используют при производстве люминесцентных ламп и керамики.

Металл в природе

Магний – среди самых распространенных компонентов земной коры: тонна содержит 19,52 кг этого элемента (почти 2%).

Главная форма нахождения в природе – залежи доломита и магнезита. Насыщены магнием брусит, кизерит, бишофит, другие минералы.

Кроме минеральных отложений, природными источниками металла являются:

  • Морская вода.
  • Рапа (насыщенный соляной раствор солей). Добывается из лиманов и искусственно созданных соленых водоемов.

Залежами осадочного происхождения располагает большинство регионов планеты:

  • Для магнезита требуются гидротермальные источники.
  • Доломит находят в осадочных карбонатных прослойках. Залежи формируются также воздействием горячих растворов, рек, грунтовых вод на известняки. Его запасы практически неисчерпаемы.
  • Самородные фрагменты магния формируются потоками газов. В отличие от минералов, весьма редки.

Впервые он обнаружен в конце XX века в России (Восточная Сибирь, берега реки Чона) и Таджикистане (вулканическая лава).

Область применения

Применение мишметалла в изделиях из чугуна

Использовать мишметалл начали уже в 1884 году, когда был приобретен патент на него. Изначально его применяли для увеличения яркости в осветительных приборах – газокапильных лампах и светильниках.

В настоящее время область применения сплава гораздо шире. Его используют в :

  • В электронике. При производстве мобильных телефонов, компьютеров, аккумуляторных батарей для смартфонов, повышенной мощности.
  • В медицине. Мишметал присутствует в составе медикаментозных препаратов от морской болезни. Этот элемент эффективно помогает при ее лечении и профилактике.
  • При производстве зажигалок. Устройства, при создании которых использовался мишметалл, легче зажигаются. Обусловлено это тем, что сплав выступает как полифорный состав, позволяющий высекать искру даже при отсутствии прямых источников огня.
  • Мишметалл содержится в составе порошков используемых для полировки оптических и зеркальных поверхностей.
  • Атомная энергетика. При помощи сплава изготавливают стекло для лабораторий, которое обладает защитными функциями от радиационного излучения. Кроме того, такое стекло не изменяет свои характеристики, и не темнеет под воздействием ядерных лучей.
  • Нефтехимическое производство. Мишметалл помогает ускорить некоторые химические реакции, что позволяет увеличить производительность.
  • Сплав используется при производстве чугуна. Он помогает улучшить технические характеристики металла – ковкость и прочность.
  • Мишметал используется при изготовлении других металлов (магния, конструктивных сталей, алюминия) для улучшения их качеств. Он делает их более пластичными и прочными.

Широко применяет мишметалл для изготовления инструментальных сплавов, которые применяются при производстве деталей и штампов точных механизмов и режущих инструментов. Одним из самых востребованных металлов с добавлением сплавов из мишметала является нержавеющая сталь.

Добавление к сплавам мишметалла называют легированием. Используется оно для придания металлам различных характеристик. При этом используют такие сочетания элементов с этим сплавом:

  • хром, ванадий или вольфрам для улучшения качеств стали;
  • никель для изготовления деталей реле и сердечников трансформаторов;
  • кольбат для производства некоторых деталей электромоторов;
  • нихром при производстве нагревательных элементов различных бытовых приборов, в том числе электрических печей;
  • бронза для изготовления пружинящих контактов и пружин;
  • латунь для производства приборов для сетей подачи воды и газа.

Сплав из редкоземельных материалов имеет достаточно высокую стоимость, что значительно влияет на его применения в различных областях.

Мишметалл

Мишметалл из хлоридов получают при напряжении 12 в, силе тока 1300 а, начальной катодной плотности тока 15 – 27 а / см2, анодной – 3 – 4 а / см2 при 800 – 950 С. В качестве катода используется железо, анод – графитовый. Электролиз проводится при 800 – 850 С с добавлением BaF2 и LiF. Материалом для тигля, анода и катода служит графит.

Мишметалл получают электролизом расплава безводных хлоридов РЗЭ в присут. С в стальных аппаратах, стенки к-рьтх служат катодом, а графитовые стержни-анодом. Разработан электролиз смеси фторидов РЗЭ, расплавов соед. РЗЭ с жидким металлич.

Мишметалл – сплав всех редкоземельных металлов, входящих в состав монацита; содержит 22 – 25 % лантана и 45 – 52 % церия. Мишметалл отличается хрупкостью, но в 1957 г. из него были изготовлены прутки, бруски и проволока.

Мишметалл, как Са и А1, имеет большое сродство к кислороду, и реакция восстановления сопровождается большим выделением тепла.

Мишметалл используется, в основном, в металлургии и для производства более легких видов кремния.

Мишметалл, являющийся исходным техническим продуктом, обычно поставляется в видеодисков весом 18 – 25кг, слитков, прутков, проволоки, токарных заготовок и порошка.

Мишметалл представляет собой смесь редкоземельных металлов цериевой группы переменного состава, зависящего от исходного материала.

Мишметалл отличается хрупкостью, но в 1957 г. из него были изготовлены прутки, бруски и проволока.

Мишметаллом пользуются, чтобы создать твердение медных сплавов.

Мишметаллом пользуются, чтобы создать твердение медных сплавов. Церии растворим в титане в количестве около 0 59 – 6 и повышает его пластичность за счет прочности. Гадолиний же в концентрациях приблизительно до 5 % повышает прочность сплавов и предел текучести.

Добавки мишметалла повышают жаропрочность алюминиевых сплавов и высокотемпературное сопротивление никелевых сплавов окислению.

Добавки мишметалла ( менее 1 %) к алюминиевым сплавам повышают их временное сопротивление на разрыв, жаростойкость, сопротивление вибрации, не увеличивая при этом электросопротивления, повышают технологическую пластичность этих сплавов. В США из этих сплавов изготавливают провода для линий электропередач.

Состав типичного патентованного мишметалла с повышенным содержанием лантана следующий: 30 % лантана ( миним.

В мишметалле определяют сумму редкоземельных элементов, отдельно церий и железо.

Магнитные свойства сплавов при комнатной температуре ( предельные теоретические значения.

Получение

Обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl2 (бишофит), натрия NaCl и калия KCl. В этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

MgCl2 (электролиз) = Mg + Cl2.

Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в нее добавляют новые порции магнийсодержащего сырья. Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много — около 0,1 % примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке. С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок — флюсов, которые «отнимают» примеси от магния, или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999 % и выше.

Разработан и другой способ получения магния — термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кокс:

MgO + = Mg + CO

или кремний. Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO3·MgCO3, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:

CaCO3·MgCO3 = CaO + MgO + 2CO2,

2MgO + CaO + Si = Ca2SiO4 + 2Mg.

Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний более высокой чистоты. Для получения магния используют не только минеральное сырье, но и морскую воду.

История

Изначально мишметалл назывался металлом Ауэра в честь Карла Ауэра фон Вельсбаха, который создал сплав из остатков материала в своих экспериментах по созданию световой мантии, питаемой торием, в 1885 году. Источником тория был монацитовый песок, 90-95% которого составляли. состоит из других редкоземельных металлов. Ни один из них в то время не имел коммерческой ценности.

К 1903 году фон Вельсбах оптимизировал процедуру электролиза плавлением, чтобы получить цериевый сплав без пустот с примерно 30% железа. Добавление железа значительно повысило твердость церия, который является пирофорным редкоземельным элементом. Он создал Auermetall, теперь известный как ферроцерий, который является основным материалом, используемым для изготовления кремней в зажигалках и зажигалках.

Благодаря этому открытию фон Вельсбах понял, что он может отделить различные редкоземельные элементы от данной руды с помощью электролитических процессов. Тщательно используя различные свойства растворимости различных редкоземельных элементов в своих интересах, он смог изолировать их от их встречающихся в природе хлоридных форм. Это было началом индустрии редкоземельных металлов – теперь различные чистые элементы можно было оценивать и использовать для новых коммерческих применений.

Применение

Линзы, легированные неодимом, используются в лазерах, излучающих инфракрасное излучение с длиной волны от 1047 до 1062 нанометров. Они применяются в системах, обладающих чрезвычайно высокой мощностью, например, в экспериментах по инерционному сдерживанию.

Неодим металлический также используется с другими кристаллами (такими как иттрий-алюминиевый гранат) в лазерах серии Nd:YAG. Данная установка обычно излучает инфракрасные лучи с длиной волны около 1064 нм. Она является одним из наиболее часто используемых твердотельных лазеров.

Другое важное применение металлического неодима – в качестве усиливающего компонента в сплавах, используемых для изготовления мощных высокопрочных постоянных магнитов. Они широко используются в таких продуктах, как микрофоны, профессиональные громкоговорители, наушники-вкладыши, высокопроизводительные электродвигатели постоянного тока, компьютерные жесткие диски – там, где требуется малая магнитная масса (объем) или сильные магнитные поля. Большие неодимовые магниты используются в электродвигателях с большой мощностью и весом (например, в гибридных автомобилях), и генераторах (например, электрические генераторы воздушных судов и ветряных электростанций)

Также элемент используют для упрочнения некоторых сплавов. Например, титан становится в полтора раза прочнее после добавки всего 1,5% данного вещества

Большие неодимовые магниты используются в электродвигателях с большой мощностью и весом (например, в гибридных автомобилях), и генераторах (например, электрические генераторы воздушных судов и ветряных электростанций). Также элемент используют для упрочнения некоторых сплавов. Например, титан становится в полтора раза прочнее после добавки всего 1,5% данного вещества.

ПРИМЕНЕНИЕ

Мышьяк используется для легирования сплавов свинца, идущих на приготовление дроби, так как при отливке дроби башенным способом капли сплава мышьяка со свинцом приобретают строго сферическую форму, и кроме того, прочность и твёрдость свинца существенно возрастают. Мышьяк особой чистоты (99,9999 %) используется для синтеза ряда полезных и важных полупроводниковых материалов — арсенидов (например, арсенида галлия) и других полупроводниковых материалов с кристаллической решёткой типа цинковой обманки.

Сульфидные соединения мышьяка — аурипигмент и реальгар — используются в живописи в качестве красок и в кожевенной отрасли промышленности в качестве средств для удаления волос с кожи. В пиротехнике реальгар употребляется для получения «греческого», или «индийского», огня, возникающего при горении смеси реальгара с серой и селитрой (при горении образует ярко-белое пламя). Некоторые элементоорганические соединения мышьяка являются боевыми отравляющими веществами, например, люизит.

В начале XX века некоторые производные какодила, например, сальварсан, применяли для лечения сифилиса, со временем эти препараты были вытеснены из медицинского применения для лечения сифилиса другими, менее токсичными и более эффективными, фармацевтическими препаратами, не содержащими мышьяк.

Многие из мышьяковых соединений в очень малых дозах применяются в качестве препаратов для борьбы с малокровием и рядом других тяжелых заболеваний, так как оказывают клинически заметное стимулирующее влияние на ряд специфических функций организма, в частности, на кроветворение. Из неорганических соединений мышьяка мышьяковистый ангидрид может применяться в медицине для приготовления пилюль и в зубоврачебной практике в виде пасты как некротизирующее лекарственное средство. Этот препарат в обиходе и жаргонно называли «мышьяк» и применяли в стоматологии для локального омертвления зубного нерва. В настоящее время препараты мышьяка редко применяются в зубоврачебной практике из-за их токсичности. Сейчас разработаны и применяются другие методы безболезненного омертвления нерва зуба под местной анестезией.

Мышьяк (англ. Arsenic) — As

Молекулярный вес74.92 г/моль
Происхождение названиярусское название от слова «мышь», в связи с употреблением его соединений для истребления мышей и крыс. Английское от греч. Arsenikon, изначально применялось к минералу аурипигменту
IMA статусдействителен

СВОЙСТВА

Цвет на свежем изломе цинково-белый, оловянно-белый до светло-серого, быстро тускнеет за счет образования тёмно-серой побежалости; чёрный на выветрелой поверхности. Твёрдость по шкале Мооса 3 — 3,5. Плотность 5,63 — 5,8 г/см3. Хрупкий. Диагностируется по характерному запаху чеснока при ударе. Спайность совершенная по {0001} и менее совершенная по {0112}. Излом зернистый. Уд. вес 5,63-5,78. Черта серая, оловянно-белая. Блеск металлический, сильный (в свежем изломе), быстро тускнеет и становится матовым на окислившейся, почерневшей с течением времени поверхности. Является диамагнетиком.

Месторождения руд, содержащих церий

Чисто цериевых минералов в природе не существуют. Больше всего его содержат:

  • бастнезит. Руда состоит из кристаллов желтого, красного или бурого цвета. Месторождения, находящиеся в США и Китае, содержат большую часть мировых запасов церия. Известные месторождения бастнезитовых руд есть также во Вьетнаме и Афганистане;
  • монацит. Это блестящий минерал желто-бурого оттенка. Его месторождения сконцентрированы в Бразилии, Австрии, Малайзии, Таиланде, США и ЮАР. Россыпи монацитового песка имеются по берегам морей, озер и рек многих стран;
  • лопаритовые руды. Они являются главным источником металлического церия в России. Главное месторождение находится на Кольском полуострове.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Мышьяк встречается в гидротермальных месторождениях в виде метаколлоидных образований в пустотах, образуясь, очевидно, в последние моменты гидротермальной деятельности. В ассоциации с ним могут встречаться различные по составу мышьяковистые, сурьмянистые, реже сернистые соединения никеля, кобальта, серебра, свинца и др., а также нерудные минералы.

В литературе имеются указания на вторичное происхождение мышьяка в зонах выветривания месторождений мышьяковистых руд, что, вообще говоря, мало вероятно, если учесть, что в этих условиях он очень неустойчив и, быстро окисляясь, разлагается полностью. Черные корочки состоят из тонкой смеси мышьяка и арсенолита (As2О3). В конце концов образуется чистый арсенолит.

В земной коре концентрация мышьяка невелика и составляет 1,5 промилле. Он встречается в почве и минералах и может попасть в воздух, воду и грунт благодаря ветровой и водной эрозии. Кроме того, элемент поступает в атмосферу из других источников. В результате извержения вулканов в воздух выделяется около 3 тыс. т мышьяка в год, микроорганизмы образуют 20 тыс. т летучего метиларсина в год, а в результате сжигания ископаемого топлива за тот же период выделяется 80 тыс. т.

На территории СССР самородный мышьяк был встречен в нескольких месторождениях. Из них отметим Садонское гидротермальное свинцово-цинковое месторождение, где он неоднократно наблюдался в виде почковидных масс на кристаллическом кальците с галенитом и сфалеритом. Крупные почкообразные скопления самородного мышьяка с концентрически-скорлуповатым строением были встречены на левом берегу р. Чикоя (Забайкалье). В парагенезисе с ним наблюдался лишь кальцит в виде оторочек на стенках тонких жил, секущих древние кристаллические сланцы. В виде обломков (рис. 76) мышьяк был найден также в районе ст. Джалинда, Амурской ж. д. и в других местах.

В ряде месторождений Саксонии (Фрейберг, Шнееберг, Аннаберг и др.) самородный мышьяк наблюдался в ассоциации с мышьяковистыми соединениями кобальта, никеля, серебра, самородным висмутом и др. Все эти и другие находки этого минерала практического значения не имеют.

Физические свойства

Металлический неодим присутствует в классическом мишметалле (сплаве редкоземельных элементов), где его концентрация обычно составляет порядка 18%. В чистом виде элемент имеет яркий серебристо-золотистый металлический блеск, но быстро окисляется на обычном воздухе. Образуется слой оксида, который отслаивается, подвергая металл дальнейшему окислению. Таким образом, сантиметровый образец вещества полностью окисляется в течение года.

Неодим обычно существует в двух аллотропных формах с преобразованием из двойной гексагональной кубической структуры с центра в центр. Плавиться начинает при 1024°C, а закипать при 3074°C. Плотность вещества в твердой фазе – 7,01 г/см3, в жидком состоянии – 6,89 г/см3.

Атомарные свойства:

  • Состояние окисления: +4, +3, +2 (основной оксид).
  • Электроотрицательность: 1,14 (по шкале Поллинга).
  • Теплопроводность: 16,5 Вт/(м·К).
  • Энергия ионизации: 1: 533,1 кДж/моль, 2: 1040 кДж/моль, 3: 2130 кДж/моль.
  • Радиус атома: 181 пикометр.

Предостережение

Токсичность соединений металла незначительна. Опасность представляют лишь синильная, плавиковая, хромовая, азотистоводородная кислоты.

Опасные характеристики магния также связаны с горением:

  • Созерцание горящего вещества ведет к ожогу сетчатки глаза и временной слепоте. Страховка – смотреть через темные очки либо стекло.
  • От тактильного контакта с металлом страховки нет. Скорость воспламенения вещества такова, что человек гарантированно не успевает отвести руку и обжигается.

Осторожность при приеме магниевых препаратов требуется от людей, страдающих почечной недостаточности

Свойства

Состав мишметалла зависит от его месторождения. Чаще всего данные смеси состоят из церия, лантана, неодима и железа. Процентное содержание химических элементов влияет на физические характеристики: пластичность и устойчивость к ползучести. В некоторых случаях в мишметалл добавляют частицы магния, чтобы повысить его антикоррозийные свойства.

В зависимости от химического состава выделяют следующие марки сплавов редкоземельных металлов:

  1. Мишметалл МЦ50Ж3: процентное содержание церия составляет 60%, лантана – 35%, неодима – 3%, железа – 2,5%.
  2. Мишметалл МЦ50Ж6: состоит на 50% из церия, на 25% — из лантана, на 3% — из неодима, на 6% — из железа.
  3. Мишметалл ТУ 48 4 280 91: процентное содержание церия составляет 45%, лантана – 20%, неодима – 15%, железа – 10%.

Эти вещества отличаются высокой стойкостью к воздействию электрического тока и вибрации. При смешивании с алюминиевыми сплавами они становятся более пластичными и жаростойкими.Поэтому они способны снизить порог хладноломкости изделий. При взаимодействии с серой, азотом, водородом и кислородом мишметалл образует тугоплавкие соединения, снижающие красноломкость металлических конструкций.Этот сплав изменяет структуру кристаллической решетки, улучшая механические свойства металлов.

Магний в нашей жизни

Металл и его сплавы нашли широкое применение в разных сферах жизни.

  • Способность металла давать яркий огонь использовали на заре фотографии.
  • Легкость металла открыла ему путь в авиацию. Наши ноутбуки, многие фотокамеры содержат магниевые детали — не таскать же тяжелый прибор, если можно сделать легкий.
  • В химических источниках тока энергия химических реакций напрямую превращается в электрическую. Чистый металл и его соединения в электрических батареях сообщают им высокие ЭДС и отменные энергетические характеристики.


Металлический магний

Анодом в таких батареях служит магний. В качестве катода применяют:

  • марганец;
  • висмут;
  • серу;
  • хлористое серебро;
  • хлористый свинец в смеси с графитом;
  • диоксид марганца с графитом.

Рекомендуем: БРОНЗА — сплав для всех времен и народов

Огнеупорные материалы необходимы для футеровки металлургических печей, тиглей.

Дешевым и качественным сырьем для этого могут быть минералы магния:

  • бишофит;
  • магнезит;
  • доломит.

В военном деле магний «освещает темные места». А проще, из него делают светозвуковые и светошумовые боеприпасы (патроны, гранаты, снаряды). До конца не убьет, но оглушит и дезориентирует.

Применяют в антитеррористических операциях, при освобождении заложников, разгоне противозаконных сборищ (при массовых беспорядках).

Зажигательные бомбы, трассирующие пули, ракеты сигнальные и осветительные — везде используется яркое горение металла.

Препараты магния необходимы в медицине. Недостаток макроэлемента губителен для сердечно-сосудистой системы. Ишемическая болезнь, артериальная гипертония, аритмии — каждая из этих болезней усугубляется дефицитом магния.

Недостаток нескольких граммов металла плохо отражается на наших нервах (депрессии, мигрени, головокружения, тревога, раздражительность).

Важно: у каждого потребность в магнии возрастает при стрессах, физических нагрузках; у спортсменов — при изнурительных тренировках и на соревнованиях. Специалисты фирмы Тойота разработали аккумуляторную батарею (на основе серно-магниевых элементов)

Показатели у аккумулятора завидные. Загвоздка в том, что в батарее происходит саморазряд (катод электрохимически восстанавливается, образуются полисульфидные анионы, переходящие в раствор). Пока эта проблема не будет решена, серно-магниевые аккумуляторы специалистам только снятся

Специалисты фирмы Тойота разработали аккумуляторную батарею (на основе серно-магниевых элементов). Показатели у аккумулятора завидные. Загвоздка в том, что в батарее происходит саморазряд (катод электрохимически восстанавливается, образуются полисульфидные анионы, переходящие в раствор). Пока эта проблема не будет решена, серно-магниевые аккумуляторы специалистам только снятся.

Магний металлический обладает сильными восстановительными свойствами. Его используют для получения бериллия, ванадия, хрома. Металл используют как лигатуру в сталях и чугуне.

Все шире применяют магнийорганические соединения в химическом синтезе галогенопроизводных, спиртов, углеводородов.

Где еще применяют соединения магния

Бесцветные кристаллы фторида магния используют в специальной оптике (вещество прозрачно в диапазонах от ультрафиолетового до инфракрасного.

Стеарат магния — пищевая добавка Е470. Используют в косметической, пищевой промышленности, в фармации.

Магниевые сплавы применяют в изготовлении отбойных молотков, в атомной и нефтяной промышленности.

Описание

Химический элемент не встречается естественным образом в металлической форме, его отделяют из вещества дидим, в котором он смешан с другими лантаноидами (в частности, с празеодимом). Хотя неодим классифицируется как редкоземельный металл, это довольно распространенный элемент, встречающийся не реже кобальта, никеля или меди, и широко распространен в земной коре. Большая часть вещества добывается в Китае.

Неодимовые соединения были впервые коммерчески использованы в качестве стеклянных красителей в 1927 году, и они остаются популярной добавкой в ​​очковых линзах. Цвет соединений неодима из-за присутствия ионов Nd3+ часто имеет красновато-фиолетовый оттенок, но он изменяется в зависимости от типа освещения.

Характеристики магния

Промышленное производство и использование магния началось сравнительно недавно – всего около 100 лет назад. Этот металл имеет малую массу, так как обладает сравнительно низкой плотностью (1,74 г/смᶟ), хорошую устойчивость в воздухе, щелочах, газовых средах с содержанием фтора и в минеральных маслах.

Температура его плавления составляет 650 градусов. Он характеризуется высокой химической активностью вплоть до самопроизвольного возгорания на воздухе. Предел прочности чистого магния составляет 190 Мпа, модуль упругости – 4 500 Мпа, относительное удлинение – 18%. Металл отличается высокой демпфирующей способностью (эффективно поглощает упругие колебания), что обеспечивает ему отличную переносимость ударных нагрузок и снижение чувствительности к резонансным явлениям.

К числу прочих особенностей данного элемента относятся хорошая теплопроводность, низкая способность поглощать тепловые нейтроны и взаимодействовать с ядерным топливом. Благодаря совокупности этих свойств магний является идеальным материалом для создания герметичных оболочек высокотемпературных элементов ядерных реакторов.

Магний хорошо сплавляется с разными металлами и относится к числу сильных восстановителей, без которых невозможен процесс металлотермии.

В чистом виде он в основном применяется как легирующая добавка в сплавах с алюминием, титаном и некоторыми другими химическими элементами. В черной металлургии с помощью магния проводится глубокая десульфурация стали и чугуна, а также улучшаются свойства последнего посредством сфероидизации графита.

Подготовка

Исторически мишметалл получали из монацита , безводного фосфата легких лантаноидов и тория. Руда подвергалась крекингу путем реакции при высокой температуре либо с концентрированной серной кислотой, либо с гидроксидом натрия . Торий удаляли, используя его более слабую основность по сравнению с трехвалентными лантаноидами, его дочерний радий осаждали с использованием уноса сульфатом бария , а оставшиеся лантаноиды превращали в их хлориды . Полученный в результате «хлорид редкоземельного элемента» ( гексагидрат ), иногда известный как «хлорид лантаноида», был основным химическим продуктом в отрасли производства редкоземельных элементов

При осторожном нагревании, предпочтительно с хлоридом аммония или в атмосфере хлористого водорода , гексагидрат может быть дегидратирован с получением безводного хлорида. Электролиз расплавленного безводного хлорида (смешанного с другим безводным галогенидом для улучшения поведения расплава) приводил к образованию расплавленного мишметалла, который затем разливали в слитки. Любое содержание самария в руде, как правило, не сводилось к металлу, а накапливалось в расплавленном галогениде, от которого его впоследствии можно было выгодно выделить

Мишметалл, полученный из монацита, обычно содержал около 48% церия, 25% лантана, 17% неодима и 5% празеодима, а остальную часть составляли другие лантаноиды. Когда примерно в 1965 году бастнезит начали обрабатывать для получения редкоземельных элементов, он также был преобразован в разновидность хлорида редкоземельных элементов, а затем в мишметалл. Эта версия содержала больше лантана и меньше неодима

Любое содержание самария в руде, как правило, не сводилось к металлу, а накапливалось в расплавленном галогениде, от которого его впоследствии можно было выгодно выделить. Мишметалл, полученный из монацита, обычно содержал около 48% церия, 25% лантана, 17% неодима и 5% празеодима, а остальную часть составляли другие лантаноиды. Когда примерно в 1965 году бастнезит начали обрабатывать для получения редкоземельных элементов, он также был преобразован в разновидность хлорида редкоземельных элементов, а затем в мишметалл. Эта версия содержала больше лантана и меньше неодима.

По состоянию на 2007 год высокий спрос на неодим сделал выгодным удалить все более тяжелые лантаноиды и неодим (а иногда и весь празеодим) из смеси лантаноидов природного происхождения для отдельной продажи и включить только La-Ce- Pr или La-Ce в наиболее экономичных формах мишметалла. Легкие лантаноиды настолько похожи по своим металлургическим свойствам, что эти усеченные смеси одинаково хорошо подходят для любого применения, для которого подходил бы исходный состав. Традиционный «хлорид редкоземельных элементов» в качестве товарного химического вещества также использовался для извлечения отдельных редкоземельных элементов компаниями, которые не хотели перерабатывать руды напрямую. По состоянию на 2007 год мишметалл обычно стоил менее 10 долларов США за килограмм, а соответствующие смеси хлоридов редкоземельных элементов обычно менее 5 долларов США за килограмм.

Свойства металла-лантаноида

Химический элемент церий является легким редкоземельным элементом, принадлежит третьей группе в периодической системе Менделеева. Он имеет светло-серый цвет с атомной массой 140,12 и температурой плавления около 1000 градусов по Цельсию. Металл обладает высокой активностью и в соединениях показывает две валентности 3+ и 4+. Он активно вступает в реакцию с азотом, водородом и кислородом. Взаимодействие с водородом начинается при комнатной температуре и сопровождается выделением тепла. Реакция идет тем активнее, чем выше температура.

Металл способен растворяться в разведенных кислотах с выделением водорода. Одним из особых свойств церия является его бурная реакция с цинком, которая протекает мгновенно и заканчивается взрывом. На воздухе у металла образуется покрытие из очень тонкой пленки оксида. Воспламеняется элемент при температуре более 300 градусов по Цельсию, превращаясь в диоксид. Это порошковое вещество желтого цвета. При прокаливании его в водороде получается окись трехвалентного церия, которая при взаимодействии со щелочью становится четырехвалентной. Церий – это ковкий и вязкий металл. Он легко прокатывается и при нагреве вытягивается в проволоку. Находится в зависимости от давления. При сжатии происходит значительное уменьшение объема и падает электросопротивление. Это исключительное явление объясняется появлением в электронном облаке четырехвалентных ионов.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий