Детская энциклопедия

Меню сайта











Редкие и рассеянные металлы

В настоящее время из 104 химических эле­ментов периодической системы Д. И. Менде­леева в промышленности используется около 80 элементов, в том числе большая группа ред­ких и рассеянных металлов. К ним относятся литий, бериллий, титан, вольфрам, молибден, висмут, тантал, скандий, ванадий, галлий, германий, рубидий, иттрий, цирконий, ниобий, индий, теллур, а также радиоактивные метал­лы — уран, радий, торий и др.

К этой же группе редких и рассеянных ме­таллов относят и так называемые «редкие зем­ли», которые занимают в периодической систе­ме элементов Д. И. Менделеева номера с 57 по 71 (церий, лантан и др.).

Преобладающее большинство редких и рас­сеянных металлов содержится в земной коре в очень малых количествах, порядка тысячных, десятитысячных и даже стотысячных долей процента. Исключение составляют титан, ва­надий, литий, бериллий и некоторые другие. Из редких металлов в самородном состоянии встречаются только висмут и очень редко тан­тал. За исключением молибдена, вольфрама и титана, большинство редких рассеянных ме­таллов не образует самостоятельных месторож­дений. Так, например, свинцово-цинковые и медно-колчеданные руды многих месторожде­ний очень часто содержат индий, галлий, таллий, германий, селен, теллур, которые попутно извлекаются при переработке руд на главные металлы — медь, свинец и цинк.

В золе некоторых углей и сланцев часто присутствует значительное количество герма­ния. В калийных солях находятся цезий, ру­бидий и литий. В молибденовых рудах встре­чается рений, в циркониевых — гафний, а в бокситах — галлий.

Большая группа редких и редкоземельных металлов встречается в минералах пегматитовых жил.

Для извлечения редких и рассеянных ме­таллов из руды прибегают к очень сложным способам обработки, которые позволяют до­вести содержание их до промышленных кон­центраций. Свойства редких металлов весьма разно­образны и необычайно ценны.

Рассмотрим наиболее важные в промышлен­ном отношении редкие и рассеянные металлы.

Бериллий применяется в сплавах с медью, алюминием и магнием. Эти сплавы обла­дают большой прочностью, химической устой­чивостью и легкостью. Твердость железа от прибавления бериллия увеличивается в 6 раз. Сплавы бериллия применяются в технике. Глав­ный минерал бериллия — берилл (силикат алюминия и бериллия). Встречается он глав­ным образом в пегматитовых и кварцевых жилах.

Ванадий идет для производства особо вязких и прочных сталей и входит важной со­ставной частью в сплав с алюминием. Эти стали и сплав используются в автомобильной и авиа­ционной промышленности. Соединения вана­дия употребляются в производстве различных красок, в фотографии и медицине. Ванадий добывают из минералов — ванадинита, тюямунита и др.— или попутно извле­кают из руд других металлов (титаномагнетитов, бурых железняков, бокситов).

Висмут применяется при изготовлении легкоплавких сплавов, которые нужны в типо­графском деле, в производстве предохранитель­ных пробок к паровым котлам, автоматическим огнетушителям и т. д. Кроме того, висмутовые соли используются в медицине, при изготовлении фотобумаги, красок и стекол с высоким показателем пре­ломления.

Галлий используется для изготовления высокотемпературных кварцевых термометров, заменяя в них ртуть, для специальных опти­ческих зеркал, а также в медицине.

Германий, индий, селен, тел­лур и некоторые другие используются в по­лупроводниках, для изготовления стекол с очень высоким показателем преломления, в радиотех­нике как элементы с очень высоким сопротивле­нием и в медицине.

Литий дает легкие и вместе с тем твердые сплавы с алюминием, магнием и другими ме­таллами. Литий используется в технике и ме­дицине. Важнейшим минералом лития является сподумен (алюмосиликат лития). Встре­чается он в пегматитовых жилах.

Молибден и вольфрам отлича­ются значительной твердостью, ковкостью, вы­сокой химической стойкостью и тугоплавкостью. Температура плавления молибдена 2600°, а воль­фрама 3400°, т. е. выше, чем у всех других ме­таллов. Значительная часть молибдена и воль­фрама применяется в качестве добавок при вы­плавке специальных сортов стали, используе­мых для изготовления различных видов быстрорежущих инструментов, котлов высокого давления, наиболее ответственных частей авто­мобилей и др.

Молибден и вольфрам применяются также для электротехнических приборов, радио и рентгена.

Практически весь молибден получают из молибденита (соединения молибдена с серой).

Главными минералами, из которых извле­кается вольфрам, являются вольфрамит (соединение вольфрама с железом, марганцем и кислородом) и шеелит (соединение воль­фрама с кальцием и кислородом). Эти минералы обычно встречаются в кварцевых жилах и в рудных зонах, расположенных на границе оса­дочных пород и гранитов.

Ниобий и тантал применяются в производстве особо прочных сортов стали, ис­пользуемых в технике. Особую роль играет тантал в электровакуумной технике.

Рений широко используется в электро­технике и в химической промышленности, в частности как катализатор (ускоритель про­цессов).

Рубидий, цезий и селен бла­годаря своим особым фотоэлектрическим свой­ствам необходимы в производстве фотоэле­ментов.

Титан обладает высокой температурой плавления (1725°) и температурой кипения (более 3000°), в нем сочетается легкость с боль­шой прочностью (равной прочности стали). Титан очень стоек к воздействию кислот и щелочей, не поддается ржавлению. Поэтому метал­лический титан теперь широко применяют в ре­активных самолетах и в других областях новей­шей техники. Двуокись титана используется для изготовления высококачественных белил, ла­ков, эмалей, водонепроницаемых материалов. Титан идет в качестве добавки для получения сверхпрочных сталей.

Главное сырье для титановой промышлен­ности — минералы рутил, ильменит и титаномагнетит. Большинство наибо­лее важных месторождений титана связано с глубинными магматическими породами (габ­бро и др.) и с россыпями, образовавшимися за счет их разрушения.

В Советском Союзе месторождения титана есть на Урале, Кольском п-ове, Украине, в Ка­захстане, Сибири, Карелии.

Относительно недавно используется в промыш­ленности цирконий. Окись циркония при­надлежит к наиболее огнеупорным окисям. Ее употребляют для изготовления тиглей, хи­мически устойчивых кирпичей и высокотемпе­ратурных цементов.

В виде металла цирконий применяется для дающих вспышку порошков, радиоламп, элек­тродов и сплавов. Из циркониевых сталей делают хорошую броню, а с никелем эти стали применяются для производства быстрорежущих инструментов. В последнее время цирконий стал употребляться для изготовления ядерных реакторов. Цирконий извлекают из минералов циркона (соединение циркония с крем­нием и кислородом) и бадделеита (соеди­нение циркония с кислородом). Оба минерала встречаются в гранитах и нефелиновых сиени­тах, а также и в пегматитовых жилах этих по­род. Основная масса циркона добывается теперь из россыпных месторождений.

К радиоактивным металлам относятся торий, уран и радий. В земной коре их немного.

Из радиоактивных металлов особенно важен уран. Будучи исключительно активным эле­ментом, уран никогда не встречается в само­родном виде, а только в соединениях с другими элементами.

В 1898 г. супругам Кюри удалось выделить из урановых соединений новый элемент — ра­дий. Содержание радия в урановой руде нич­тожно мало, и для получения 1 Г радия надо переработать свыше 2 тыс. Т.  урановой руды. Поэтому цена его была колоссальной: 1 Г.  бро­мистой соли радия стоил до 200 тыс. руб. золотом.

Радий применяется пока главным образом для научных исследований и в медицине.

Урановые руды — важнейший ис­точник колоссальных запасов внутриядерной энергии. При расщеплении 1 Т урана выделяется столько же энергии, как при сжигании 100 тыс. Т. угля.

Сейчас ученые напряженно работают, чтобы возможно скорее овладеть этой новой могучей силой в мирных целях.

В СССР атомная энергия используется в мирных целях: построены атомные электро­станции, ледокольный атомоход «Ленин» и т. д.

Недалеко то время, когда ученые откроют дешевые и доступные пути получения атомной энергии в неограниченных количествах. Тогда мы будем иметь электростанции, помещающиеся в чемодане, моторы в несколько лошадиных сил и размером не больше карманных часов, ракетные двигатели, самолеты и автомобили, «заряженные» атомным топливом на ряд лет.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016