Cinko ir kadmio metalurgija. Cinko ir kadmio ekstrahavimo iš elektrolitų vandeninių tirpalų metodas Cinko ir kadmio druskų mišiniai
- Specialybė HAC RF05.17.02
- Puslapių skaičius 86
2. LITERATŪROS APŽVALGA
2.1. Kadmio ir cinko fizinės ir cheminės savybės
2.2. Cinko ir kadmio atskyrimo metodai
2.3. Ekstrahavimas organiniais tirpikliais
2.4. Organinės fazės komponentų hidratacijos poveikis ekstrahavimo pusiausvyrai
2.5. Tributilo fosfatas kaip rūgščių ir metalų druskų ekstraktorius
2.6. Cinko ir kadmio chloridų ekstrahavimas tri-n-butilo fosfatu
Rekomenduojamas disertacijų sąrašas
Fazių ir ekstrahavimo pusiausvyra sistemose vanduo - sintimidas-5 - išsūdymas - vanduo 2011 m., chemijos mokslų kandidatė Golovkina, Anna Vladimirovna
Vandenilio chlorido ir vandenilio bromido rūgščių bei uranilchlorido ekstrahavimo tri-n-butilo fosfatu termodinaminis aprašymas 2000 m. daktaras Bacaro Fernandez Eduardo
Lantanidų ekstrahavimas ir atskyrimas apdorojant prastas netradicines žaliavas 2007 m., technikos mokslų kandidatė Starshinova, Veronika Stepanovna
Dipirazolonilmetanai kaip elementų ekstrahavimo iš amoniako, šarminių ir rūgščių tirpalų reagentai 1984 m., chemijos mokslų kandidatė Khorkova, Margarita Aleksandrovna
Aromatinių α-amino rūgščių ir vandenyje tirpių vitaminų gavyba ir nustatymas - dėsningumai ir nauji analitiniai sprendimai 2007 m., chemijos mokslų daktarė Mokšina, Nadežda Jakovlevna
Įvadas į baigiamąjį darbą (santraukos dalis) tema „Kadmio ir cinko chloridų ekstrahavimas tri-n-butilo fosfatu“
Temos aktualumas.
Hidrometalurgijoje vis dažniau naudojamas ekstrahavimas organiniais tirpikliais. Ypač perspektyvus yra gavybos metodų panaudojimas atskiriant panašių savybių metalus, kai reikia organizuoti daugiapakopį procesą. Pramonėje ekstrahavimo procesai naudojami cirkoniui ir hafniui, retųjų žemių elementams, platinoidams, kobaltui ir nikeliui atskirti ir kt. Branduolinėje pramonėje uranui, plutoniui ir neptuniui atskirti nuo dalijimosi plačiai taikomas vadinamasis „Purex procesas“. Produktai.
Siekiant platesnio gavybos taikymo, būtina pažanga plėtojant gavybos teoriją ir kuriant jos pagrindu gavybos pusiausvyros apibūdinimo metodus. Daugiausia tai susiję su ekstrahavimu hidrato-solvato mechanizmu, kai didelis vandens kiekis patenka į organinę fazę, todėl ekstrahavimo pusiausvyros apibūdinimas yra labai sudėtinga problema. Šiuo mechanizmu išgaunama daug stiprių rūgščių ir metalo rūgščių kompleksų, tarp jų ir halogenidų kompleksai, o kaip ekstraktoriai naudojamos neutralios organinės medžiagos, tarp kurių populiariausias yra tri-n-butilfosfatas (TBP).
Kadmis užima svarbią vietą tarp metalų, naudojamų branduolinėje energetikoje. Kartu su boru kadmis yra pagrindinis šiluminių neutronų sugerties ir registravimo elementas. Gamtoje kadmis yra švino-cinko sulfido rūdose, o pagrindinė jo gavybos problema yra jo atskyrimas nuo cinko. Atkreipkite dėmesį, kad specialus
Norint naudoti cinką, ypač buitiniais tikslais, jį reikia gerai išvalyti nuo kadmio dėl didelio pastarojo toksiškumo. Šiuo tikslu dažnai naudojamas skirtingas kadmio ir cinko halogenidų kompleksų stabilumas, o kompleksams atskirti galima naudoti ekstrahavimą organiniu tirpikliu. Taigi, kadmio ir cinko chloridinių kompleksų išgavimas su TBP buvo ne kartą aprašytas literatūroje, tačiau bandymai kiekybiškai aprašyti šią sistemą, kuri yra būtina norint rasti optimalias atskyrimo sąlygas, norimo rezultato nedavė.
Šio darbo tikslas – naudojant HpC12-CdC12-H20-TBP išsūdymo sistemos pavyzdį sukurti ekstrahavimo pusiausvyros apibūdinimo metodus, atsižvelgiant į aktyvumo koeficientus organinėje ir vandeninėje fazėse bei taikomas kompleksavimo konstantas. ekstrahavimui hidrato-solvato mechanizmu ir optimalių atskyrimo sąlygų prognozavimui.
Norint pasiekti šį tikslą, reikėjo išspręsti šias užduotis:
1. Ištirti cinko ir kadmio chloridų ekstrahavimą atskirai su TBP, esant išsūdymui, ir sukurti šių sistemų pusiausvyros apibūdinimo metodą.
2. Ištirti cinko ir kadmio chloridų ekstrahavimą kartu su TBP.
3. Remiantis atskirų chloridų duomenimis, sukurti metalų chloridų jungtinės ekstrakcijos su TBP pusiausvyros apskaičiavimo metodą.
Mokslinė naujovė.
1. Duomenys apie cinko ir kadmio chloridų ekstrahavimą TBP iš 0,1 mol/l (atskirai arba iš viso) vandeninių tirpalų, kuriuose yra natrio chlorido kaip išsūdymo agento.
2. Metodas TBP aktyvumui organinėje fazėje, ekstrahuojant metalų druskas, apskaičiavimo.
3. Cinko chlorido ekstrahavimo TBP esant natrio chloridui modelis ir konstantų rinkinys, leidžiantis apibūdinti ekstrahavimo pusiausvyrą, atsižvelgiant į rūgščių kompleksų susidarymą vienoje fazėje.
4. Kadmio chlorido ekstrahavimo TBP esant natrio chloridui modelis ir konstantų rinkinys, leidžiantis apibūdinti ekstrahavimo pusiausvyrą.
5. Ekstrahavimo pusiausvyros apskaičiavimas atliekant bendrą cinko ir kadmio chloridų ekstrakciją su TBP naudojant iš anksto nustatytą konstantų rinkinį ir apskaičiuotų pasiskirstymo koeficientų adekvatumą eksperimentiniams.
Praktinė reikšmė.
Sukurtas cinko ir kadmio chloridų ekstrahavimo su TBP pusiausvyros apskaičiavimo metodas, kai yra išsūdymo agentas, yra bendro pobūdžio ir gali būti naudojamas apibūdinti pusiausvyrą ekstrahuojant metalų druskas, įskaitant turinčias panašias savybes. .
Darbo aprobavimas. Darbo rezultatai buvo aptarti XI Rusijos gavybos konferencijoje (Maskva, 1998), XI tarptautinėje jaunųjų chemijos ir cheminės technologijos mokslininkų konferencijoje „MKHT-97“ (Maskva, 1997), Maskvos gavybos seminare (1999 m. ).
2. LITERATŪROS APŽVALGA.
Panašios tezės pagal specialybę „Retų, išsibarsčiusių ir radioaktyviųjų elementų technologija“, 05.17.02 VAK kodas
Skystos fazės ir ekstrakcijos pusiausvyros dėsningumų tyrimas vandens – antipirino darinio – benzenkarboksirūgšties sistemose 2006 m., chemijos mokslų kandidatė Porošina, Natalija Vitalievna
Metalų ekstrahavimas tetraoktilalkilendiaminais iš sulfato chlorido tirpalų 1999 m., chemijos mokslų kandidatas Železnovas, Veniaminas Viktorovičius
2005, chemijos mokslų kandidatė Koroleva, Marina Valerievna
Metalo jonų ekstrahavimo lydalais atskyrimo sistemose dėsningumai diantipirilalkanas - benzenkarboksirūgštis - neorganinė rūgštis - amonio tiocianatas - vanduo 2009 m., chemijos mokslų kandidatė Alikina, Jekaterina Nikolaevna
Atskirų REM junginių ir šalutinių produktų gavimas apdorojant žemos kokybės retųjų metalų žaliavas 2014 m., technikos mokslų daktarė Litvinova, Tatjana Evgenievna
Disertacijos išvada tema „Retų, išsibarsčiusių ir radioaktyvių elementų technologija“, Nekhaevskis, Sergejus Jurjevičius
5. IŠVADOS.
1. Cinko ir kadmio chloridų ekstrahavimas TBP, atskirai ir kartu, iš vandeninių tirpalų, kuriuose yra šių metalų chloridų, kurių bendra pradinė koncentracija yra 0,1 mol/l ir įvairios koncentracijos cinko chloridas kaip išsūdymas, taip pat pėdsakų kadmio chlorido ekstrahavimas TBP iš vandeninių natrio chlorido tirpalų. Nustatyta, kad padidėjus išsūdančios medžiagos koncentracijai, cinko pasiskirstymo koeficientas pereina per maksimumą, o kadmio ekstremumo nepastebėta.
2. Sukurtas TBP aktyvumo apskaičiavimo organinėje fazėje metalų druskų išgavimo metu metodas, pagrįstas jo molinės dalies nustatymu ir aktyvumo koeficiento apskaičiavimu pagal dvinarei sistemai TBP-H-O rastą empirinę lygtį.
3. Cinko chlorido su TBP ekstrahavimo konstantos vertė (11,5), susidarant dviem vandens molekulėmis hidratuotam rpCb*2TBP kompleksui, apskaičiuota atsižvelgiant į aktyvumo koeficientus organinėje ir vandens* fazėse bei cinko susidarymą. rūgščių kompleksai vandeninėje fazėje. Siūlomas metodas, kaip atsižvelgti į cinko hpCl3~ rūgščių kompleksų susidarymą vandeninėje fazėje, atsižvelgiant į komponentų aktyvumo koeficientus.
4. Apskaičiuota kadmio chlorido su TBP ekstrahavimo konstantos vertė (15,0), kad susidarytų kompleksas Сс1С12 *2TBP, hidratuotas dviem vandens molekulėmis, atsižvelgiant į aktyvumo koeficientus organinėje ir vandeninėje fazėse.
5. Rastos cinko ir kadmio chloridų ekstrahavimo su TBP konstantos ir cinko rūgšties komplekso susidarymo konstanta 2nC13" buvo panaudotos iteracijos būdu apskaičiuoti cinko ir kadmio chloridų pasiskirstymo koeficientus juos išskiriant kartu su TBP, atsižvelgiant į aktyvumo koeficientus TBP. Organinės ir vandeninės fazės Apskaičiuoti ir eksperimentiniai pasiskirstymo koeficientai sutampa maždaug 10 % tikslumu, o tai atitinka eksperimentinių duomenų tikslumą.
6. Paaiškinamas literatūroje aprašytas cinko ir kadmio chloridų atskyrimo koeficientų sumažėjimas, padidėjus išsūdančios medžiagos koncentracijai ir susidarant cinko rūgšties kompleksams.
2.7. Išvada.
Nagrinėjama literatūros medžiaga rodo, kad rūgščių ir metalų ekstrahavimo hidrato-solvato mechanizmu pusiausvyros apibūdinimas yra sudėtingas uždavinys. Ankstesni bandymai
ODSY*S"DYA
44 UT! ■ „■ ■ ■ , ■ ■■. G“ turėjo tam tikrų trūkumų. Taip pat tikėtina, kad ekstrahavimo konstantos turėtų būti skaičiuojamos pagal molių frakcijų skalę, nes kitose skalėse aktyvumo koeficientus perskaičiuoti sunku. Tačiau šiuo atveju būtina atsižvelgti į vandens pasiskirstymą, kuris, kaip parodyta literatūroje, praktiškai nesusijęs su TBP. Taip pat tikslinga atsižvelgti į hidratacijos poveikį ekstrahavimo pusiausvyrai per hidratuotų komponentų aktyvumo koeficientus pagal nestechiometrinės hidratacijos koncepciją.
3. EKSPERIMENTINIAI IR SKAIČIAVIMO METODAI.
3.1. Reagentai.
Be papildomo gryninimo naudojome chemiškai gryną natrio chloridą, cinko ir kadmio chloridus, natrio karbonatą ir analitinės kokybės druskos rūgštį.
Natrio, kadmio ir cinko chloridų pradinių tirpalų koncentracija buvo nustatyta jonų mainų metodu. Tam buvo paruošta kolonėlė su KU-2 kationitu H formos, plaunant ją 2 mol/l druskos rūgšties tirpalu. Po to kolonėlė plaunama distiliuotu vandeniu iki pH=5,0. Tada į kolonėlę įpilama 1 ml pradinio tirpalo ir plaunama distiliuotu vandeniu iki pH = 5,0. Plovimo vanduo, kuriame yra jonų mainų metu išsiskyrusi rūgštis, buvo surenkamas ir titruojamas šarminiu tirpalu, paruoštu iš fiksano.
Tri-n-butilo fosfato „technologija“. buvo išgrynintas įprastu metodu | aš! 1 I 1 1 | |
Cinko-65 pozitronų išeiga yra tik 1,41%, o jo aktyvumas buvo nustatytas gama spinduliuote (įskaitant anihiliacinę spinduliuotę, kurios energija yra 511 keV) ant MaLT1 scintiliacijos skaitiklio, naudojant skystus mėginius. Kadmio-109 aktyvumas buvo nustatytas ant galinių skaitiklių SBT-7. Kadangi šio radionuklido minkštoji fotonų spinduliuotė yra pastebimai absorbuojama preparato sluoksnyje, kadmis pirmiausia buvo išskirtas nusodinant jo sulfidą, kurio procedūra bus aprašyta toliau, o po to paruošti kadmio-109 preparatai, kurių sluoksnio storis. galėtų būti nepaisoma.
Vaisto 1R skaičiavimo greitis yra skirtumas tarp vaisto su fonu 1P + F ir fonu 1f skaičiavimo dažnių: 1p + f "Ch ^
1-ojo skaičiavimo greičio nustatymo klaida apskaičiuojama pagal formulę:
A1P \u003d [(1u + fAl + f) + (1fAf)] 0 "5. (3.2) čia C + f ir tf yra laikas, per kurį matuojamas vaisto skaičiavimo greitis su fonu ir fonu. Laikas Vaistų ir fono išmatavimai parinkti taip, kad skaičiavimo dažnio D1P nustatymo paklaida neviršytų 3%, apskaičiuojama pagal formules:
- (yuo / g) 2 * / [(1p + f-1f) 2] (s.z)
C = (100/r)2 * /[(1p + f - 1f)2] (3.4) čia r yra nurodyta santykinė paklaida. Naudodami (3.3) ir (3.4) formules, pirmiausia nustatėme skaičiavimo greitį 1p + f ir 1F 30 s, o tada apskaičiavome reikiamą matavimo laiką ir suapvalinome iki 100 s kartotinio.
3. 3. Ištraukimo technika.
Cinko ir kadmio ekstrahavimas buvo atliktas dalijamuosiuose piltuvuose kambario temperatūroje 296±2K. Vandeninė ir organinė fazės buvo subalansuotos naudojant purtyklę 10 min. Preliminarūs eksperimentai parodė, kad pusiausvyra buvo pasiekta per 3-5 minutes. Sukračius, nusėsti 30–40 min. Po to organinė ir vandeninė fazės buvo atskirtos ir centrifuguojamos 10 min. laboratorinėje centrifugoje LC-425.
Ekstrahuojant cinką-65 iš druskos rūgšties tirpalų, 5 ml TBP buvo subalansuota du kartus su vienodais kiekiais tam tikro moliškumo šviežių rūgščių tirpalų, kiekvieną kartą po pusiausvyros, vandeninė fazė kiek įmanoma visiškai nusausinta. Tada įpilama 5 ml tokios pat koncentracijos druskos rūgšties, kurioje yra radionuklido. Po sukratymo fazės atskirtos ir gauti tirpalai centrifuguojami. Tada buvo paimta po 4 ml kiekvienos fazės ir radiometrinis cinko-65 nustatymas scintiliacijos skaitikliu, kaip aprašyta aukščiau. Eksperimentiniai duomenys, apskaičiuoti per 5 lygiagrečius eksperimentus, pateikti lentelėje. 3.1.
Disertacinio tyrimo literatūros sąrašas chemijos mokslų kandidatas Nechaevskis, Sergejus Jurjevičius, 2000 m
1. Nuklidų diagrama (Karlsruher Nuklikarte), 6-asis leidimas 1995 m., pataisytas pakartotinis leidimas 1998 m./G.Pfennig, H.Kleve-Nebenius, W.Seel-mann-Eggebert.
2. Golubev B. P. Dozimetrija ir apsauga nuo jonizuojančiosios spinduliuotės: vadovėlis universitetams / Red. E. L. Stoliarova. 4-asis leidimas peržiūrėjo ir papildomas - Energoatomizdat, 1986. - 464 p.; nesveikas.
3. Blokuoti N.I. Kokybinė cheminė analizė. M.: Cheminės literatūros GNTI. 1952. 657 p.
4. Lurie Yu.Yu. Analitinės chemijos vadovas. 5-asis leidimas, pataisytas. ir papildomas M.: Chemija. 1979. - 480 p., iliustr.
5. Chemiko vadovas. 2 leidimas, pataisytas. ir papildomas M. - L. Valstybinis chemijos literatūros mokslo ir technikos institutas. 1962. 1272 p.
6. Kreshkov A.P. Analitinės chemijos pagrindai. 1 knyga. Teorinis pagrindas. Kokybinė analizė.: Vadovėlis universitetams.- M.: Goshimiz-dat. 1961. 636 e., iliustr.
7. Gillebrand V.F., Lendel G.E., Bright G.A., Hoffman D.I. Praktinis neorganinės analizės vadovas. Red. Yu, Yu. Lurie. 3 leid., stereotipinis, pataisytas. M.: Chemija. 1966. 1112 e., iliustr.
8. Cheminės technologijos enciklopedija. Red. pateikė R.E. Kirk ir D.F.Othmer. N. Y. Interscience Publ. 1953. V. 2. 916 p.
9. Tseliščevas G.K., Rusinas L.I. Fosforo rūgšties valymas iš kadmio.
10. XI Rusijos gavybos konferencija. Maskva, 1998 m. birželio 21-27 d. Santraukos. M. 1998. S. 245.
11. I. Fomin VV Ekstrahavimo procesų chemija. M.: Valstybė. literatūros apie atominę mokslą ir technologijos leidykla. 1960. 166 e., iliustr.
12. Yagodin G. A. et al.//Skysčio ekstrahavimo pagrindai. Red. G.A. Yagodina. M. Chemija. 1981. 400 p.
13. Frolovas Yu.G., Ochkin A.V. Dėl ištraukimo mechanizmo klausimo. J. inorg. Chemija, 1962, 7 v., p. 1486 m.
14. Harned G., Owen B. Elektrolitų tirpalų fizikinė chemija.-L .: Izdatinlit. 1952. 628 p., iliustr.
15. Robinson R., Stoke R. Elektrolitų tirpalai.- M.: Izdatinlit. 1963. 646 e., iliustr.
16. Voznesenskaya IE Išplėstinės elektrolitų tirpalų aktyvumo koeficientų ir osmosinių koeficientų lentelės. Knygoje. Elektrolitų tirpalų fizikinės chemijos klausimai. Red. G.I.Mikulina.- L.: Chemija. 1968. 420 p., iliustr. S. 172.
17. Prokujevas V. A. Kai kurių metalų kompleksų išgavimo iš chlorido ir bromido tirpalų tributilo fosfatu modeliai. Daktaras, disertacija. M. RHTU im. D.I. Mendelejevas. 1995 m.
18. Rosen A.M. Ekstrahavimo pusiausvyrų fizikinė chemija. Knygoje. "Išgavyba. Teorija, taikymas, įranga". Sutrikimas. 1.-M.: Atomizdat. 1962 m.“ S. 6.
19. Kuznecovas V.I. Advances in Chemistry, 1954, t. 23, p. 654.
20. Healy T.V., McKay H. A. C. Trans. Faraday Soc., 1956, v. 52, p. 633.
21. Van Aartsen J.J., Korvezee A.E., ten pat, 1964, v. 60, p. 510.
22. V. M. Vdovenko, M. P. Koval’skaya ir M. M. Gerbenevskaya, Trudy Rad. Institutas, 8, p. 8 (1958).
23. Vdovenko V.M., Kovaleva T.V., Moskalkova E.A. Ten pat, 8, p. 17 (1958).
24. Fomin VV, Morgunov AF Geležies chlorido ekstrahavimas dibutilo eteriu iš druskos rūgšties tirpalų. J. inorg. Chemija, 1960, 5 v., p. 1385 m.
25 Laurene A.H. ir kt. J. fiz. ehem., 1956, v. 60, p. 901.
26. Deimantas R.M., Taigi D.G. Neorganinių junginių gavyba.-M .: Gosatomizdat. 1962. 88 p.
27. Widmer N.M. J. fiz. ehem., 1970, v. 74, p. 3251, 3618.
28. Zolotovas Yu.A., Iofa B. Z., Chuchalin L. K. Metalo halogenidų kompleksų gavyba. M.: Mokslas. 1973. 379 p.
29. Sergievsky V. V. Organinės fazės komponentų hidratacijos įtaka ekstrakcijos pusiausvyrai. Neorganinė chemija (Itogi Nauki i Tekhniki), 1976, 5 v., p. 5. ,
30. Ochkin A. V., Sergievsky V. V. Ekstrahavimo aminų ir pakeistų amonio bazių druskų tirpalais termodinamika. Advances in Chemistry, 1989, t. 58, N. 9, p. 1451 m.
31. Christian S.D., Taha A.A. Kvart. Rev., 1970, v. 24, Nr. 1, p.
32. McKay G. TBF mokslo ir technologijų srityje. Knygoje. "Ekstrakcijos chemija. Tarptautinės konferencijos medžiaga, Geteborgas, Švedija, 1966 08 27-1 09". Šešt. straipsniai. Per. iš anglų kalbos. Red. A. A. Puškova. Atomizdat, 1971, 392 p. S. 123.
33. Apelblat A. Koreliacija tarp aktyvumo ir vandens tirpumo kai kuriuose alifatiniuose alkoholiuose. Ber. Bunsenges. Fizik. Chem., 1983, v. 87, p. 2.
34. Apelblat A. Vandens išgavimas kai kuriais organiniais fosfatais. J. Chem. Soc., 1969 m., p. 175.
35. Ochkin A.V. Aminų druskų tirpalų nepoliniuose tirpikliuose, kuriuose yra vandens, statistinė teorija. J. fizinės. Chemija, 1978, t. 52, p. 1321 m.
36. Ochkin A. V., Sergievsky V. V. Organinės fazės komponentų hidratacijos įtaka ekstrahavimo pusiausvyrai. Knygoje. “ Šiuolaikinės problemos chemija ir ekstrahavimo technologija.- M. 1999. T. 1, p. 36.
37. Sergijevskis V. V. Dokl. AN SSSR, 1976, t. 228, p. 160.
38. Jagodinas G.A., Sergijevskis V.V., Fedjanina L.B. J. inorg. chemija. 1979, t. 24, p. 746.
39. Jagodinas G.A., Sergijevskis V.V., Fedjanina L.B. Pranešimas AN SSSR, 1977, t. 236, p. 165.
40. Yagodinas G.A., Sergijevskis V.V. Izvestija vuzovas. Chemija ir chemija. Technol., .1978, v. 21, p. 1128.
41. Ištraukimo vadovas. 3 tomuose Red. A. M. Rosenas. T. 1. 3. I. Nikolotova, N. A. Kartašova. Ekstrahavimas neutraliomis organinėmis bazėmis. M.: Atomizdat, 1976. 600 p.
42. McKay H.A.S., Healy T.V. Knygoje. Branduolinės energijos pažanga. Ser. III. Proceso chemija. V. 1. Pergamon Press, 1956, p. 147.
43. Alcock K. ir kt. Trans. Faraday Soc., 1956, v. 52, p. 39.
44. Tuck D.G. J. Chem. Soc., 1958, p. 2783.
45. Michailovas V.A., Kharchenko S.K., Nazinas A.G. Dvejetainių sistemų vandens tri-n-butilfosfato ir vandens - di-n-butilfosforo rūgšties tyrimas. Izvestiya SO AN SSSR. 1962, Nr. 7, p. penkiasdešimt.
46. Hardy C. J., Fairhurst D., McKay H. A. C., Wilson A. M. Trans. Faraday Soc., 1964, v. 60. Nr.501. 9 dalis.1625 p.
47. Roddy J.W., Mrochek J. Veikla ir sąveika tri-n-butilfosfato vandens sistemoje. J. inorg. branduolinė chemija, 1966, v. 28, p. 3019 m.
48. Kirgintsevas A.H., Lukjanovas A.V. Radiochemija, 1966, 8 v., p. 363.
49. Rozen A.M., Khorhorina L.P., Agashkina G.D. Vandens ekstrahavimas TBP ir TBP tirpalais skiedikliuose. Radiochemija, 1970, 12 v., 345.
50. Roddy J.W. Sąveika tri-n-butilfosfato vandens – skiediklio sistemoje. J. inorg. branduolinė chemija, 1978, v. 40, p. 1787 m.
51. M. I. Šachparonovas, Įvadas į molekulinę sprendimų teoriją. M.: GITTL. 1956. 507 p.
52. Hardy C.J. Tre-n-butilo fosfato aktyvumas pusiausvyroje su vandenine druskos rūgštimi. J. inorg. branduolinė chemija, 1970, v. 32, p. 619.
53. Mitamura R., Tokura I., Nishimura S. ir kt. J. inorg. branduolinė chemija, 1968, v. 30, Nr. 4, p. 1019.
54. Kertes A.S. J. inorg. branduolinė, chem., -I960, v. 14, N 1/2, p.104.
55. Kopach S., Ezhovska-Trzebyatovska B. Zh. inorg. Chemija, 1970, t. 15, p. 1059.
56. Golovanov V. I. Kiekybinis druskos rūgšties ekstrahavimo tributilo fosfatu hidrato-solvato mechanizmu aprašymas. J. inorg. Chemija, 1982, t. 27, p. 1514 m.
57. Ochkin A.V., Yiguy Li. Vandens pasiskirstymas ir pusiausvyra sistemoje TBP-HCl-HgO. 5-asis tarptautinis tirpumo reiškinių simpoziumas. Maskva, 1992, p. 100.
58. Sinegribova 0.A., Ochkin A.V., Baquero E. Vandens pasiskirstymas ir pusiausvyra sistemoje TBP-HC1-H20. Pridėtinė vertė ekstrahuojant tirpikliu. ISEC-96 darbai. Red. pateikė D.C. Shallcross, R. Paimin, L.M. Prvcic. Melburnas, Australija, 1996. V. 1, p. 395.
59 Morrisas D.P. C., Trumpas E.L. Cinko chlorido ir cinko bromido kompleksai. II dalis. Tirpiklio ekstrahavimo tyrimai su cinku-65 kaip žymekliu. J. Chem. Soc., 1962, liepa, p. 2662.
60. Morris D.P.C., Short E.L., Slater D.N. J. Electrochim. Soc., 1963, v. 8, Nr. 5, p. 289.
61. Morris D.P.C., Short E.L., Slater D.N. J. inorg. branduolinė chemija, 1964, v. 26, Nr. 4, p. 627.
62. Forrest V.M.P., Scargill D., Spickernell D.R. Cinko ir kadmio ekstrahavimas tri-n-butilo fosfatu iš vandeninių chlorido tirpalų. J. inorg. branduolinė chemija, 1969, v. 31, Nr. 1, p. 187.
63. Abdukayumov M., Levin V.I., Kozlova M.D. Radiochemija, 1972, t. 14, N 1, p. 54.
64. Levinas V.I., Abdukaiumovas M., Kozlova M.D. Radiochemija, 1972, t. 14, N 1, p. 58.
65. E. A. Belousovas, A. A. Aloveinikovas, Ž. Khim., 1975, 20 eil., N 10, p. 2686.
66. Leuze R., Bay bar z R., Weaver B. Nucl. sci. Engng, 1963, v. 17, p. 252.
67. Moisejevas A.A., Ivanovas V.I. Dozimetrijos ir radiacinės higienos vadovas. 4-asis leidimas, pataisytas. ir papildomas - M .: Energoatomizdat, 1990.-252 e .; nesveikas.
68. Kozlovas V.F. Radiacinės saugos vadovas. 3 leidimas, pataisytas. ir papildomas - M.: Energoatomizdat, 1987. - 192 p., iliustr.
69. Nesmejanovas An. N., Lapitsky A.V., Rudenko N.P. Radioaktyviųjų izotopų gavimas. M.: GNTI cheminė literatūra, 1954. 194 e., iliustr.
70. Chemijos ir fizikos vadovas. 50-ed. Red. R.C.Westas. Klivlandas. Chemical Rubber Co. 1970 m.
71. Zacharovas-Narcissovas O.I., Michailovas G.G., Očkinas A.V., Popovas A.I. Branduolinės fizikos seminaras. Absoliutaus ir santykinio aktyvumo matavimas. Pamoka. Maskva: MKhTI im. D.I.Mendelejeva, 1986. - 63 p.
72. G. I. Mikulin, "Dėl kai kurių skaičiavimo metodų, nustatančių elektrolitų mišrių tirpalų tankį ir šiluminę talpą", Zh. Knygoje. Elektrolitų tirpalų fizikinės chemijos klausimai. Red. G.I.Mikulina.- L.: Chemija. 1968. 420 e., iliustr. S. 401.
73. Mikulin G.I. Stiprių elektrolitų mišrių tirpalų termodinamika. Knygoje. Elektrolitų tirpalų fizikinės chemijos klausimai. Red. G. I. Mikulina.- L.: Chemija. 1968. 420 p., iliustr. S. 202.
74. Voznesenskaya I.E., Mikulin G.I. Vandens aktyvumo lentelės stiprių elektrolitų tirpaluose esant 25 ° C. Knygoje. Elektrolitų tirpalų fizikinės chemijos klausimai. Red. G.I.Mikulina.- L.: Chemija. 1968. 420 e., iliustr. S. 361.
75. Nekhaevskii S.Yu., Ochkin AV Tri-n-butilfosfato aktyvumo kai kuriose ekstrahavimo sistemose nustatymas. J. fizinės. Chemija, 1998 v. 72, p. 2251.
Atkreipkite dėmesį, kad aukščiau pateikti moksliniai tekstai yra paskelbti peržiūrai ir gauti atpažįstant originalius disertacijų tekstus (OCR). Šiuo atžvilgiu juose gali būti klaidų, susijusių su atpažinimo algoritmų netobulumu. Mūsų pristatomuose disertacijų ir santraukų PDF failuose tokių klaidų nėra.
Kadmis yra antrosios grupės, D. I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos penktojo periodo, šalutinio pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 48. Jis žymimas simboliu Cd (lot. Kadmis). Minkštas kalusis sidabro-baltos spalvos pereinamasis metalas.
Kadmio atradimo istorija
Rajono gydytojas Rolovas išsiskyrė aštriu temperamentu. Taigi 1817 m. jis įsakė pašalinti iš prekybos visus preparatus su cinko oksidu, pagamintus Hermano Shenebek gamykloje. Pasirodžius preparatams, jis įtarė, kad cinko okside yra arseno! (Cinko oksidas vis dar naudojamas odos ligos; iš jo gaminami tepalai, milteliai, emulsijos.)
Norėdamas įrodyti savo argumentą, griežtas auditorius ištirpdė įtariamą oksidą rūgštyje ir per šį tirpalą perleido sieros vandenilį: iškrito geltonos nuosėdos. Arseno sulfidai yra tik geltoni!
Gamyklos savininkas ėmė ginčyti Rolovo sprendimą. Jis pats buvo chemikas ir, asmeniškai išanalizavęs produktų pavyzdžius, arseno juose nerado. Analizės rezultatus jis pranešė Rolovui, o kartu ir Hanoverio žemės valdžiai. Valdžios institucijos, žinoma, paprašė mėginių, kad nusiųstų juos ištirti vienam iš gerbiamų chemikų. Nuspręsta, kad Rolovo ir Hermano ginčo teisėjas turėtų būti profesorius Friedrichas Stromeyeris, kuris nuo 1802 m. ėjo Getingeno universiteto chemijos katedros vedėją ir visų Hanoverio vaistinių generalinio inspektoriaus pareigas.
Stromeyeriui buvo atsiųstas ne tik cinko oksidas, bet ir kiti cinko preparatai iš Hermanno gamyklos, tarp jų ir ZnCO 3 , iš kurio buvo gautas šis oksidas. Išdegęs cinko karbonatą, Strohmeyeris gavo oksidą, bet ne baltą, kaip turėjo būti, o gelsvą. Gamyklos savininkas paaiškino dažymą su geležies priemaiša, tačiau Stromeyeris toks paaiškinimas nebuvo patenkintas. Nusipirkęs daugiau cinko preparatų, atliko pilną jų ir be jų analizę specialus darbas pabrėžė elementą, sukėlusį pageltimą. Analizė teigė, kad tai ne arsenas (kaip teigė Rolovas), bet ne geležis (kaip teigė Hermanas).
Tai buvo naujas, anksčiau nežinomas metalas, chemiškai labai panašus į cinką. Tik jo hidroksidas, skirtingai nei Zn(OH) 2, nebuvo amfoterinis, bet turėjo ryškių bazinių savybių.
Laisva forma naujas elementas Tai buvo baltas metalas, minkštas ir nelabai tvirtas, iš viršaus padengtas rusva oksido plėvele. Stromeyeris šį metalą pavadino kadmiu, aiškiai nurodydamas jo „cinko“ kilmę: graikiškas žodis καδμεια nuo seno žymėjo cinko rūdas ir cinko oksidą.
1818 m. Stromeyeris paskelbė išsamią informaciją apie naują cheminį elementą ir beveik iš karto buvo pradėtas kėsinimasis į jo prioritetą. Pirmasis prabilo tas pats Rolovas, kuris anksčiau manė, kad preparatuose iš Vokietijos gamyklos yra arseno. Netrukus po Stromeyerio kitas vokiečių chemikas Kerstenas Silezijos cinko rūdoje atrado naują elementą ir pavadino jį mellinu (iš lot. mellinus, „geltona kaip svarainis“) dėl nuosėdų, susidarančių veikiant vandenilio sulfidui, spalvos. Bet tai buvo kadmis, kurį jau atrado Strohmeyeris. Vėliau šiam elementui buvo pasiūlyti dar du pavadinimai: klaprotiumas – garsaus chemiko Martino Klaprotho garbei ir junonium – po 1804 m. atrasto asteroido Juno. Tačiau pavadinimas, kurį elementui suteikė jo atradėjas, vis dėlto buvo nustatytas. Tiesa, XIX amžiaus pirmosios pusės rusų chemijos literatūroje. kadmis dažnai buvo vadinamas kadmiu.
Kadmis aplinkojeVidutinis kadmio kiekis žemės plutoje yra 130 mg/t. Kadmis yra vienas iš retų mikroelementų: jis randamas kaip izomorfinė priemaiša daugelyje mineralų ir visada cinko mineraluose. Yra žinomi tik 6 kadmio mineralai. Labai reti kadmio mineralai yra greenockite CdS (77,8% Cd), haulitas (tas pats), otavitas CdCO 3, montemponitas CdO (87,5% Cd), kadmoselitas CdSe (47% Cd), ksantochroitas CdS (H 2 O) x (77,2%) CD). Didžioji dalis kadmio yra išsklaidyta daugelyje mineralų (daugiau nei 50), daugiausia cinko, švino, vario, geležies, mangano ir gyvsidabrio sulfiduose.
Nors yra žinomi nepriklausomi kadmio mineralai, greenockite(CdS), otavite(CdCO 3), monteponitas(CdO) ir selenidas(CdSe), jie nesudaro savo nuosėdų, bet yra kaip priemaišos cinko, švino, vario ir polimetalo rūdose, kurios yra pagrindinis pramoninės kadmio gamybos šaltinis. Didžiausia koncentracija yra cinko mineraluose ir, visų pirma, sfalerite (iki 5%). Daugeliu atvejų kadmio kiekis sfalerite neviršija 0,4 - 0,6%. Kituose sulfiduose, pavyzdžiui, rėmelyje, kadmio kiekis yra 0,003 - 0,2%, galene 0,005 - 0,02%, chalkopirite 0,006 - 0,12%; kadmis iš šių sulfidų paprastai neatgaunamas.
Beje, kadmio ore yra tam tikri kiekiai. Užsienio duomenimis, kaimo vietovėse kadmio kiekis ore yra 0,1-5,0 ng / m 3 (1 ng arba 1 nanogramas = 10 -9 gramai), 2 - 15 ng / m 3 - miestuose ir nuo 15 iki 150 ng / m 3 - pramoninėse zonose. Taip yra visų pirma dėl to, kad daugelyje anglių yra priemaišų kadmio ir, deginant šiluminėse elektrinėse, jis patenka į atmosferą. Tuo pačiu metu nemaža jo dalis nusėda ant dirvožemio. Taip pat kadmio kiekio padidėjimas dirvožemyje prisideda prie mineralinių trąšų naudojimo, nes. beveik visuose juose yra nedidelių kadmio priemaišų.
Kadmis geba kauptis augaluose (labiausiai grybuose) ir gyvuose organizmuose (ypač vandens) ir toliau maisto grandinėje gali būti „tiekiamas“ žmonėms. Daug kadmio cigarečių dūmuose.
Natūraliomis sąlygomis kadmis į požeminį vandenį patenka dėl spalvotųjų metalų rūdų išplovimo, taip pat dėl vandens augalų ir organizmų, galinčių jį kaupti, irimo. Pastaraisiais dešimtmečiais išplito antropogeninis gamtinių vandenų taršos kadmiu veiksnys. Kadmis yra vandenyje ištirpusio pavidalo (sulfatas, chloridas, kadmio nitratas) ir suspenduotas kaip organinių mineralinių kompleksų dalis. Kadmio kiekiui vandenyje didelę įtaką daro terpės pH (šarminėje terpėje kadmis nusėda hidroksido pavidalu), taip pat sorbcijos procesai.
Kadmio gavimasVienintelis mineralas, kuris įdomus norint gauti kadmio, yra greenockite, vadinamasis „kadmio mišinys“. Jis kasamas kartu su faeritu kuriant cinko rūdas. Apdorojimo metu kadmis koncentruojasi proceso šalutiniuose produktuose, iš kurių vėliau išgaunamas. Šiuo metu per metus pagaminama daugiau nei 10³ tonų kadmio.
Apdorojant polimetalines rūdas, jis, cinko analogas, visada būna daugiausia cinko koncentrate. O kadmis redukuojamas dar lengviau nei cinkas, o virimo temperatūra yra žemesnė (atitinkamai 767 ir 906°C). Todėl esant maždaug 800°C temperatūrai, nesunku atskirti cinką ir kadmį.
Kadmio fizinės savybės
Sidabriškai baltas minkštas metalas su šešiakampe grotele. Jei kadmio lazdelė yra sulenkta, girdimas nedidelis įtrūkimas - tai metaliniai mikrokristalai, besitrinantys vienas į kitą (skardos strypas taip pat įtrūksta).
Kadmis yra minkštas, lankstus, lengvai apdirbamas. Tai taip pat palengvino ir paspartino jo kelią į atomines technologijas. Didelis kadmio selektyvumas, jo jautrumas šiluminiams neutronams taip pat pateko į fizikų rankas. Ir pagal pagrindinę eksploatacinę charakteristiką - šiluminių neutronų gaudymo skerspjūvį - kadmis užima vieną iš pirmųjų vietų tarp visų periodinės sistemos elementų - 2400 tvartų. (Prisiminkite, kad gaudymo skerspjūvis yra gebėjimas „sugauti“ neutronus, matuojamas įprastais tvartų vienetais.)
Natūralus kadmis susideda iš aštuonių izotopų (kurių masės skaičiai yra 106, 108, 110, 111, 112, 113, 114 ir 116), o gaudymo skerspjūvis yra charakteristika, pagal kurią vieno elemento izotopai gali labai skirtis. Natūraliame kadmio izotopų mišinyje pagrindinis „neutronų valgytojas“ yra izotopas, kurio masės skaičius yra 113. Jo individualus gaudymo skerspjūvis yra milžiniškas – 25 000 tvartų!
Prijungus neutroną, kadmis-113 virsta labiausiai paplitusiu (28,86% natūralaus mišinio) elemento Nr.48 izotopu - kadmiu-114. Paties kadmio-113 dalis yra tik 12,26%. Deja, atskirti aštuonis kadmio izotopus yra daug sunkiau nei atskirti du boro izotopus.
Kadmio kristalinė gardelė yra šešiakampė, a = 2,97311 Å, c = 5,60694 Å (esant 25 °C); atominis spindulys 1,56 Å, joninis spindulys Cd 2+ 1,03 Å. Tankis 8,65 g / cm 3 (20 ° C), t pl 320,9 ° C, t kip 767 ° C, šiluminio plėtimosi koeficientas 29,8 10 -6 (esant 25 ° C); šilumos laidumas (esant 0 °C) 97,55 W/(m K) arba 0,233 cal/(cm sek °C); savitoji šiluminė talpa (esant 25 °C) 225,02 J/(kg K) arba 0,055 cal/(g °C); varža elektrinė (esant 20 °C) 7,4 10 -8 omų m (7,4 10 -6 omų cm); elektrinės varžos temperatūros koeficientas 4,3 10 -3 (0-100 ° C). Tempiamasis stipris 64 MN / m 2 (6,4 kgf / mm 2), pailgėjimas 20%, Brinelio kietumas 160 MN / m 2 (16 kgf / mm 2).
Cheminės kadmio savybėsKadmis yra toje pačioje periodinės lentelės grupėje su cinku ir gyvsidabriu, užimdamas tarpinę padėtį tarp jų, todėl kai kurios šių elementų cheminės savybės yra panašios. Taigi šių elementų sulfidai ir oksidai praktiškai netirpsta vandenyje. Kadmis nesąveikauja su anglimi, todėl kadmis nesudaro karbidų.
Pagal išorinę elektroninę 4d 10 5s 2 atomo konfigūraciją, kadmio valentingumas junginiuose yra 2. Kadmis susiteršia ore, pasidengęs plona CdO oksido plėvele, kuri apsaugo metalą nuo tolesnės oksidacijos. Stipriai kaitinant ore kadmis dega į CdO oksidą – kristalinius miltelius nuo šviesiai rudos iki tamsiai rudos spalvos, tankis 8,15 g/cm 3 ; 700°C temperatūroje CdO sublimuojasi nelydant. Kadmis tiesiogiai jungiasi su halogenais; šie junginiai yra bespalviai; CdCl 2, CdBr 2 ir CdI 2 labai lengvai tirpsta vandenyje (1 dalyje 20 °C temperatūros vandens yra apie 1 dalis bevandenės druskos), sunkiau tirpsta CdF 2 (1 dalis 25 dalyse vandens). Su siera kadmis sudaro nuo citrinos geltonumo iki oranžinės raudonos spalvos CdS sulfidą, netirpus vandenyje ir praskiestose rūgštyse. Kadmis lengvai tirpsta azoto rūgštyje, išsiskiriant azoto oksidams ir susidaro nitratas, iš kurio susidaro hidratas Cd (NOa) 2 4H 2 O. Iš rūgščių - druskos ir praskiestos sieros Kadmis lėtai išskiria vandenilį, kai tirpalai išgaruoja, chlorido hidratai Iš jų kristalizuojasi 2CdCl 2 5H 2 O ir sulfatas 3CdSO 4 8H 2 O. Kadmio druskų tirpalai yra rūgštūs dėl hidrolizės; šarminiai šarmai iš jų nusodina baltąjį hidroksidą Cd (OH) 2, netirpus reagento pertekliumi; tačiau veikiant koncentruotus šarmų tirpalus ant Cd (OH) 2, buvo gauti hidrooksokadmatai, pavyzdžiui, Na 2. Cd 2+ katijonas lengvai sudaro kompleksinius jonus su amoniaku 2+ ir su cianu 2- ir 4-. Yra žinoma daug bazinių, dvigubų ir kompleksinių kadmio druskų. Kadmio junginiai yra nuodingi; ypač pavojingas yra jo oksido garų įkvėpimas.
Kadmio panaudojimasKadmis išpopuliarėjo XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje. Būtent tuo metu kadmis virto strategine medžiaga – iš jo imta gaminti branduolinių reaktorių valdymo ir avarinius strypus.
Kadmis iš pradžių pasirodė esąs pagrindinė „šerdies“ medžiaga, visų pirma todėl, kad jis gerai sugeria šiluminius neutronus. Visi „atominio amžiaus“ pradžios reaktoriai (o pirmąjį iš jų 1942 m. pastatė Enrico Fermi) veikė šiluminiais neutronais. Tik po daugelio metų paaiškėjo, kad greitųjų neutronų reaktoriai yra perspektyvesni tiek energijai, tiek branduoliniam kurui – plutoniui-239 – gauti. O kadmis yra bejėgis prieš greituosius neutronus, jų neuždelsia.
Tačiau kadmio vaidmuo statant reaktorių neturėtų būti perdėtas, nes fizikinės ir cheminės šio metalo savybės (stiprumas, kietumas, atsparumas karščiui – jo lydymosi temperatūra tik 321 °C) palieka daug norimų rezultatų. Kadmis buvo pirmoji šerdies medžiaga. Tada pagrindinius vaidmenis pradėjo vaidinti boras ir jo junginiai. Tačiau kadmio lengviau gauti dideliais kiekiais.
Kadmio lydiniaiMaždaug dešimtadalis pasaulyje pagaminamo kadmio išleidžiama lydinių gamybai. Kadmio lydiniai daugiausia naudojami kaip antifrikcinės medžiagos ir lydmetaliai. Gerai žinoma lydinio sudėtis, sudaryta iš 99 % Cd ir 1 % Ni, naudojama automobilių, orlaivių ir jūrinių variklių guoliams, esant tokioms sąlygoms, gaminti. aukšta temperatūra. Kadangi kadmis nėra pakankamai atsparus rūgštims, įskaitant organines rūgštis, esančias tepaluose, kartais kadmio pagrindu pagaminti guolių lydiniai yra padengiami indiu.
Legiruojant varį su mažais kadmio priedais, elektros transporto linijose galima pagaminti atsparesnius dilimui laidus. Varis, kuriame yra kadmio, beveik nesiskiria elektros laidumu nuo gryno vario, tačiau jis pastebimai pranoksta jį stiprumu ir kietumu.
Kadmio ir aukso lydinys yra žalsvos spalvos. Kadmio lydinį su volframu, reniu ir 0,15% urano 235 – dangaus mėlyna Ispanijos mokslininkai gavo 1998 m.
Apsauginės dangos su kadmiuVisi žino cinkuotą skardą, tačiau ne visi žino, kad geležies apsaugai nuo korozijos naudojamas ne tik cinkavimas, bet ir kadmio dengimas. Kadmio danga dabar dengiama tik elektrolitiniu būdu, dažniausiai į pramoninė aplinka naudokite cianido vonias. Anksčiau geležis ir kiti metalai buvo padengiami kadmiu panardinant gaminius į išlydytą kadmį.
Nepaisant panašių kadmio ir cinko savybių, kadmio danga turi keletą privalumų: ji atsparesnė korozijai, ją lengviau padaryti lygią ir lygią. Be to, kadmis, skirtingai nei cinkas, yra stabilus šarminėje aplinkoje. Kadmio alavas naudojamas gana plačiai, uždrausta naudotis tik maisto indų gamybai, nes kadmis yra toksiškas. Kadmio dangos turi dar vieną įdomią savybę: kaimo vietovių atmosferoje jos yra daug atsparesnės korozijai nei pramoninių teritorijų atmosferoje. Tokia danga ypač greitai sugenda, jei ore padidėja sieros ar sieros rūgšties anhidridų kiekis.
Kadmis cheminių srovės šaltinių gamybojeSvarbiausia kadmio panaudojimo sritis yra cheminių srovės šaltinių gamyba. Kadmio elektrodai naudojami baterijose ir akumuliatoriuose. Nikelio-kadmio baterijų neigiamos plokštės yra pagamintos iš geležinių tinklelių, kurių veiklioji medžiaga yra kempinė kadmis. Teigiamos plokštės, padengtos nikelio hidroksidu. Elektrolitas yra kalio hidroksido tirpalas. Kadmio ir nikelio pagrindu taip pat gaminamos kompaktiškos valdomų raketų baterijos, tik šiuo atveju kaip pagrindas montuojami ne geležiniai, o nikelio tinkleliai.
Nikelio-kadmio šarminės baterijos yra patikimesnės nei švino (rūgštinės) baterijos. Šie srovės šaltiniai išsiskiria aukštomis elektrinėmis charakteristikomis, stabiliu veikimu ir ilgu tarnavimo laiku. Juos galima įkrauti vos per valandą. Tačiau nikelio-kadmio akumuliatorių negalima įkrauti prieš tai visiškai neišsikrovus (šiuo požiūriu jos yra prastesnės už metalo hidrido baterijas).
Apie 20% kadmio sunaudojama gaminant kadmio elektrodus, naudojamus baterijose (nikelio-kadmio ir sidabro-kadmio), įprastuose Weston elementuose, atsarginėse baterijose (švino-kadmio elementai, gyvsidabrio-kadmio elementai ir kt.).
PigmentaiApie 20% kadmio sunaudojama neorganinių dažiklių (sulfidų ir selenidų, mišrių druskų, pvz., kadmio sulfido – kadmio citrina) gamybai.
Kadmio naudojimas medicinoje- Kadmis kartais naudojamas eksperimentinėje medicinoje.
Kadmis naudojamas homeopatiniuose vaistuose.
- AT pastaraisiais metais kadmis pradėtas naudoti kuriant naujus priešnavikinius nanovaistus. Rusijoje šeštojo dešimtmečio pradžioje buvo atlikti pirmieji sėkmingi eksperimentai, susiję su kadmio junginių pagrindu pagamintų priešnavikinių vaistų kūrimu.
- Kadmio sulfidas naudojamas plėvelinių saulės elementų gamybai, kurių efektyvumas yra apie 10-16%, taip pat kaip labai gera termoelektrinė medžiaga.
- Jis naudojamas kaip puslaidininkinių medžiagų ir fosforo komponentas.
- Metalo šilumos laidumas, artimas absoliučiam nuliui, yra didžiausias tarp visų metalų, todėl kadmis kartais naudojamas kriogeninei technologijai.
Kadmio poveikis žmogaus organizmui
Kadmis yra vienas toksiškiausių sunkiųjų metalų, todėl Rusijos SanPiN priskiriamas 2 pavojingumo klasei.
Kadmio junginiai yra nuodingi. Ypač pavojingas atvejis yra jo oksido (CdO) garų įkvėpimas. Kadmis yra kaupiamasis nuodas (gali kauptis organizme). Kadmio MPC geriamajame vandenyje yra 0,001 mg/dm³
Tirpieji kadmio junginiai, patekę į kraują, veikia centrinę nervų sistemą, kepenis ir inkstus, sutrikdo fosforo-kalcio apykaitą. Lėtinis apsinuodijimas sukelia anemiją ir kaulų sunaikinimą.
Sveiko žmogaus organizme kadmio paprastai yra nedideliais kiekiais. Kadmis lengvai kaupiasi greitai besidauginančiose ląstelėse (pavyzdžiui, navikinėse ar lytinėse ląstelėse). Jis jungiasi su ląstelių citoplazmine ir branduoline medžiaga ir jas pažeidžia. Jis keičia daugelio hormonų ir fermentų veiklą. Taip yra dėl jo gebėjimo surišti sulfhidrilo (-SH) grupes.
1968 m. gerai žinomame žurnale pasirodė straipsnis, kuris vadinosi „Kadmis ir širdis“. Jame teigiama, kad JAV visuomenės sveikatos pareigūnas daktaras Carrollas atrado ryšį tarp kadmio lygio atmosferoje ir mirčių nuo širdies ir kraujagyslių ligų dažnio. Jei, tarkime, mieste A kadmio kiekis ore yra didesnis nei mieste B, tai miesto A branduoliai miršta anksčiau nei gyvendami mieste B. Tokią išvadą Carroll padarė išanalizavęs 28 miestų duomenis.
Remiantis USEPA, PSO ir Health Canada duomenimis, bendras kadmio kiekis žmogaus organizme per dieną iš visų šaltinių yra 10-50 mcg. Pagrindinis ir „stabiliausias“ šaltinis yra maistas – vidutiniškai nuo 10 iki 30-40 mikrogramų kadmio per dieną. Daržovėse, vaisiuose, gyvulių mėsoje, žuvyje paprastai yra 10-20 mikrogramų kadmio kilograme kūno svorio. Tačiau nėra taisyklių be išimčių. Javų pasėliuose, auginamuose kadmiu užterštoje dirvoje arba laistomose kadmio turinčiu vandeniu, gali būti padidintas kadmio kiekis (daugiau nei 25 µg/kg).
Žymią kadmio „padidėjimą“ gauna rūkaliai. Vienoje cigaretėje yra 1 mikrogramas (o kartais ir daugiau – iki 2 mikrogramų) kadmio. Taigi pagalvokite – žmogus, surūkantis pakelį cigarečių per dieną, savo organizmą veikia papildomai mažiausiai 20 mikrogramų kadmio, kurio, kaip nuorodų, nesulaiko net anglies filtras.
Taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad kadmį organizmas lengviau pasisavina per plaučius – iki 10-20 proc. Tie. iš vieno cigarečių pakelio pasisavins 2-4 mikrogramus kadmio. Vartojant per virškinamąjį traktą, virškinamumo procentas yra tik 4-7% (0,2 - 5 μg kadmio per dieną absoliučiais skaičiais). Taigi, rūkalius bent 1,5–2 kartus padidina savo kūno kadmio „apkrovą“, o tai kupina neigiamų padarinių sveikatai.
Pasaulinė kadmio rinka
Per metus kadmio pagaminama apie 20 tūkst. Jo gamybos apimtis daugiausia priklauso nuo cinko gamybos masto.
Maždaug 82% pasaulio rafinuoto kadmio tiekimo gaunama iš nikelio-kadmio maitinimo šaltinių, tačiau apribojus jų gamybą Europoje, tai turės įtakos trečdaliui kadmio suvartojimo. Padidėjus cinko gamybai Europoje ir sumažėjus kadmio naudojimui, gali būti „laisvo“ kadmio, dažniausiai kietųjų atliekų pavidalu, tačiau Azijoje nikelio-kadmio baterijų gamyba auga, gamyba perkeliama į Aziją ir dėl to kadmio paklausa Azijos regione. Kol kas tai leis išlaikyti pasaulinį kadmio suvartojimą dabartiniame lygyje. 2007 m. kadmio kainos, pradedant nuo 4,18 USD/kg, pakilo iki 13 USD/kg, tačiau metų pabaigoje jos siekė 7 USD/kg.
2010 metais Pietų Korėjos Young Poong Corp. padidino kadmio gamybą 75% iki 1400 tonų per metus ir netrukus planuoja pradėti naujus įrenginius, sakė bendrovės pareigūnas.
1968 m. gerai žinomame žurnale pasirodė straipsnis, kuris vadinosi „Kadmis ir širdis“. Jame teigiama, kad JAV visuomenės sveikatos pareigūnas daktaras Carrollas atrado ryšį tarp atmosferos kadmio ir mirčių nuo širdies ir kraujagyslių ligų. Jei, tarkime, mieste A kadmio kiekis ore yra didesnis nei mieste B, tai miesto A branduoliai miršta anksčiau nei gyvendami mieste B. Tokią išvadą Carroll padarė išanalizavęs 28 miestų duomenis. Beje, A grupėje buvo tokie centrai kaip Niujorkas, Čikaga, Filadelfija...
Taigi dar kartą jie buvo apkaltinti vaistinės buteliuke atidaryto elemento apsinuodijimu!
Farmacinio butelio elementas
Vargu ar kas nors iš Magdeburgo vaistininkų ištarė garsiąją mero frazę: „Pakviečiau jus, ponai, kad praneščiau jums nemalonią naujieną“, tačiau su juo jie turėjo bendrą bruožą – bijojo auditorės.
Rajono gydytojas Rolovas išsiskyrė aštriu temperamentu. Taigi 1817 m. jis įsakė pašalinti iš prekybos visus preparatus su cinko oksidu, pagamintus Hermano Shenebek gamykloje. Pasirodžius preparatams, jis įtarė, kad cinko okside yra arseno! (Cinko oksidas vis dar naudojamas odos ligoms gydyti, iš jo gaminami tepalai, milteliai, emulsijos.)
Norėdamas įrodyti savo argumentą, griežtas auditorius ištirpdė įtariamą oksidą rūgštyje ir per šį tirpalą perleido sieros vandenilį: iškrito geltonos nuosėdos. Arseno sulfidai yra tik geltoni!
Gamyklos savininkas ėmė ginčyti Rolovo sprendimą. Jis pats buvo chemikas ir, asmeniškai išanalizavęs Produktų pavyzdžius, arseno juose nerado. Analizės rezultatus jis pranešė Rolovui, o kartu ir Hanoverio žemės valdžiai. Valdžios institucijos, žinoma, paprašė mėginių, kad nusiųstų juos ištirti vienam iš gerbiamų chemikų. Nuspręsta, kad Rolovo ir Hermano ginčo teisėjas turėtų būti profesorius Friedrichas Stromeyeris, kuris nuo 1802 m. ėjo Getingeno universiteto chemijos katedros vedėją ir visų Hanoverio vaistinių generalinio inspektoriaus pareigas.
Stromeyeriui buvo atsiųstas ne tik cinko oksidas, bet ir kiti cinko preparatai iš Hermanno gamyklos, tarp jų ir ZnC0 3 , iš kurio buvo gautas šis oksidas. Išdegęs cinko karbonatą, Strohmeyeris gavo oksidą, bet ne baltą, kaip turėjo būti, o gelsvą. Gamyklos savininkas paaiškino spalvą geležies priemaiša, tačiau Stromeyeris nebuvo patenkintas šiuo paaiškinimu. Nusipirkęs daugiau cinko preparatų, atliko pilną jų analizę ir be didesnio vargo išskyrė pageltimą sukėlusį elementą. Analizė teigė, kad tai ne arsenas (kaip teigė Rolovas), bet ne geležis (kaip teigė Hermanas).
Friedrichas Stromeyeris (1776–1835) Tai buvo naujas, anksčiau nežinomas metalas, chemiškai labai panašus į cinką. Tik jo hidroksidas, skirtingai nei Zn(OH) 2, nebuvo amfoterinis, bet turėjo ryškių bazinių savybių.
Laisva forma naujasis elementas buvo baltas metalas, minkštas ir nelabai tvirtas, viršuje padengtas rusva oksido plėvele. Stromeyeris šį metalą pavadino kadmiu, aiškiai nurodydamas jo „cinko“ kilmę: graikiškas žodis nuo seno žymėjo cinko rūdas ir cinko oksidą.
1818 m. Stromeyeris paskelbė išsamią informaciją apie naują cheminį elementą ir beveik iš karto buvo pradėtas kėsinimasis į jo prioritetą. Pirmasis prabilo tas pats Rolovas, kuris anksčiau manė, kad preparatuose iš Vokietijos gamyklos yra arseno. Netrukus po Stromeyerio kitas vokiečių chemikas Kerstenas Silezijos cinko rūdoje atrado naują elementą ir pavadino jį mellinu (iš lot. mellinus – „geltona kaip svarainis“) dėl nuosėdų, susidarančių veikiant vandenilio sulfidui, spalvos. Bet tai jau atrado Strohmeyeris kadmis. Vėliau šiam elementui buvo pasiūlyti dar du pavadinimai: klaprotiumas – garsaus chemiko Martino Klaprotho garbei ir junonium – po 1804 m. atrasto asteroido Juno. Tačiau pavadinimas, kurį elementui suteikė jo atradėjas, vis dėlto buvo nustatytas. Tiesa, XIX amžiaus pirmosios pusės rusų chemijos literatūroje. kadmis dažnai buvo vadinamas kadmiu.
Septynios vaivorykštės spalvos
Kadmio sulfidas CdS tikriausiai buvo pirmasis 48 elemento junginys, kuriuo susidomėjo pramonė. CdS yra kubiniai arba šešiakampiai kristalai, kurių tankis yra 4,8 g/cm 3 . Jų spalva nuo šviesiai geltonos iki oranžinės raudonos (priklausomai nuo paruošimo būdo). Šis sulfidas praktiškai netirpsta vandenyje, taip pat atsparus šarminių tirpalų ir daugumos rūgščių poveikiui. O gauti CdS gana paprasta: užtenka, kaip tai padarė Stromeyeris ir Rolovas, per parūgštintą tirpalą, kuriame yra Cd 2+ jonų, praleisti sieros vandenilį. Jis taip pat gali būti gaunamas mainų reakcijoje tarp tirpios kadmio druskos, tokios kaip CdSO 4 , ir bet kurio tirpaus sulfido.
CdS yra svarbus mineralinis dažiklis. Anksčiau jis buvo vadinamas kadmio geltonu. Štai ką jie rašė apie kadmio geltoną pirmojoje rusų „Techninėje enciklopedijoje“, išleistoje XX amžiaus pradžioje.
„Šviesiai geltoni tonai, pradedant nuo citrinos geltonumo, gaunami iš grynų silpnai rūgščių ir neutralių kadmio sulfato tirpalų, o kadmio sulfidą nusodinus natrio sulfido tirpalu, gaunami tamsesni geltoni tonai. Didelį vaidmenį gaminant kadmio geltoną spalvą atlieka kitų metalų priemaišų, tokių kaip cinkas, buvimas tirpale. Jei pastarojo tirpale yra kartu su kadmiu, tada nusodinimo metu gaunama drumsta geltona spalva su balkšvu atspalviu ... Vienaip ar kitaip galima gauti šešis kadmio geltonos atspalvius, nuo citrinos geltonos iki oranžinės. Šie dažai baigtoje formoje turi labai gražią blizgesį geltona. Jis gana pastovus silpniems šarmams ir rūgštims, visiškai nejautrus vandenilio sulfidui; todėl jis sausai maišomas su ultramarinu ir išgauna puikų žalią dažiklį, kuris prekyboje vadinamas kadmio žaliuoju.
Sumaišytas su džiūstančiu aliejumi, jis tinka kaip aliejiniai dažai tapyboje; labai nepermatomas, bet dėl didelės rinkos kainos dažniausiai naudojamas tapyboje kaip aliejiniai ar akvareliniai dažai, bet ir spaudai. Dėl didelio atsparumo ugniai naudojamas tapybai ant porceliano.
Belieka tik pridurti, kad vėliau kadmio geltona tapo plačiau naudojama „dažymo versle“. Ypač juo buvo nudažyti lengvieji automobiliai, nes, be kitų privalumų, šie dažai gerai atlaikė lokomotyvo dūmus. Kaip dažiklis kadmio sulfidas taip pat buvo naudojamas tekstilės ir muilo pramonėje.
Tačiau pastaraisiais metais pramonė vis mažiau naudoja gryno kadmio sulfido – jis vis dar brangus. Ją pakeičia pigesnės medžiagos – kadmoponas ir cinko-kadmio litoponas.
Kadmopono gavimo reakcija yra klasikinis dviejų nuosėdų susidarymo vienu metu pavyzdys, kai tirpale praktiškai nieko nelieka, išskyrus vandenį:
CdSO 4 4- BaS (abi druskos tirpsta vandenyje) _ * CdS J + BaS04 J.
Kadmopon yra kadmio sulfido ir bario sulfato mišinys. Kiekybinė šio mišinio sudėtis priklauso nuo tirpalų koncentracijos. Lengva keisti sudėtį, taigi ir dažų atspalvį.
Kadmio cinko litopone taip pat yra cinko sulfido. Gaminant šį dažą, vienu metu nusėda trys druskos. Litopono spalva yra kreminė arba dramblio kaulo spalva.
Kaip jau matėme, apčiuopiamus dalykus kadmio sulfidu galima nuspalvinti trimis spalvomis: oranžine, žalia (kadmio žalia) ir visais geltonos spalvos atspalviais, tačiau kadmio sulfidas liepsnai suteikia kitokią spalvą – mėlyną. Ši savybė naudojama pirotechnikoje.
Taigi, naudodami tik vieną 48 elemento derinį, galite gauti keturias iš septynių vaivorykštės spalvų. Liko tik raudona, mėlyna ir violetinė. Mėlyną ar violetinę liepsnos spalvą galima pasiekti papildžius kadmio sulfido švytėjimą tam tikrais pirotechnikos priedais – patyrusiam pirotechnikui tai nebus sunku.
O raudoną spalvą galima išgauti naudojant kitą elemento Nr.48 junginį – jo selenidą. CdSe naudojamas kaip meniniai dažai, beje, labai vertingi. Rubino stiklas nudažytas kadmio selenidu; ir ne chromo oksidas, kaip pačiame rubine, o kadmio selenidas Maskvos Kremliaus žvaigždes pavertė rubino raudonumu.
Tačiau kadmio druskų vertė yra daug mažesnė už paties metalo vertę.
Perdėjimai gadina reputaciją
Jei sukuriate diagramą su datomis horizontalioje ašyje ir kadmio poreikiu vertikalioje ašyje, gausite didėjančią kreivę. Šio elemento gamyba auga, o ryškiausias „šuolis“ patenka į mūsų amžiaus 40-uosius. Būtent tuo metu kadmis virto strategine medžiaga – iš jo imta gaminti branduolinių reaktorių valdymo ir avarinius strypus.
Populiariojoje literatūroje galima susidurti su tvirtinimu, kad jei ne šie strypai, kurie sugeria neutronų perteklių, tai reaktorius „pasiklystų“ ir virstų atomine bomba. Tai nėra visiškai tiesa. Kad įvyktų atominis sprogimas, turi būti įvykdyta daug sąlygų (čia ne vieta apie jas išsamiai kalbėti, bet ET0 trumpai paaiškinti negalima). Reaktorius, kuriame grandininė reakcija tapo nekontroliuojama, nebūtinai sprogsta, bet bet kokiu atveju įvyksta rimta avarija, kupina didelių materialinių išlaidų. O kartais ne tik materialus... Taigi reguliavimo vaidmuo ir;
Lygiai taip pat netikslus teiginys (žr., pvz., gerai žinomą II. R. Taube ir E. I. Rudenko knygą „Nuo vandenilio iki ...“. M., 1970), kad kadmis yra tinkamiausia medžiaga. Jei prieš žodį „neutronai“ būtų ir „terminis“, šis teiginys taptų tikrai tikslus.
Kaip žinoma, neutronų energija gali labai skirtis. Yra mažos energijos neutronų – jų energija neviršija 10 kiloelektronvoltų (keV). Yra greitųjų neutronų – kurių energija didesnė nei 100 keV. O yra, priešingai, mažos energijos – šiluminiai ir „šaltieji“ neutronai. Pirmojo energija matuojama šimtosiomis elektronvoltų dalimis, antrųjų – mažesnė nei 0,005 eV.
Kadmis iš pradžių pasirodė esąs pagrindinė „šerdies“ medžiaga, visų pirma todėl, kad jis gerai sugeria šiluminius neutronus. Visi reaktoriai „atominio amžiaus“ pradžioje (o pirmąjį iš jų 1942 m. pastatė Enrnco Fermi) veikė šiluminiais neutronais. Tik po daugelio metų paaiškėjo, kad greitųjų neutronų reaktoriai yra perspektyvesni tiek energijai, tiek branduoliniam kurui – plutoniui-239 – gauti. O kadmis yra bejėgis prieš greituosius neutronus, jų neuždelsia.
Todėl kadmio vaidmens statant reaktorių nereikėtų perdėti. Taip pat todėl, kad šio metalo fizikinės ir cheminės savybės (stiprumas, kietumas, atsparumas karščiui – jo lydymosi temperatūra yra tik 321 ° C) palieka daug norimų rezultatų. Ir dar todėl, kad, be perdėto, kadmio vaidmuo branduolinėje technologijoje yra gana reikšmingas.
Kadmis buvo pirmoji šerdies medžiaga. Tada pagrindinius vaidmenis pradėjo vaidinti boras ir jo junginiai. Tačiau kadmį lengviau gauti dideliais kiekiais nei boro: kadmis buvo gautas ir gautas kaip cinko ir švino gamybos šalutinis produktas. Apdorojant polimetalines rūdas, jis, cinko analogas, visada pasirodo daugiausia cinko koncentrate. O kadmis redukuojamas dar lengviau nei cinkas, o virimo temperatūra yra žemesnė (atitinkamai 767 ir 906°C). Todėl esant maždaug 800 ° C temperatūrai, nesunku atskirti cinką ir kadmį.
Kadmis yra minkštas, lankstus, lengvai apdirbamas. Tai taip pat palengvino ir paspartino jo kelią į atomines technologijas. Didelis kad-)1IA selektyvumas, jo jautrumas specifiškai šiluminiams neutronams taip pat pateko į fizikų rankas. Ir pagal pagrindinę eksploatacinę charakteristiką - šiluminių neutronų gaudymo skerspjūvį - kadmis užima vieną iš pirmųjų vietų tarp visų periodinės sistemos elementų - 2400 tvartų. (Prisiminkite, kad gaudymo skerspjūvis yra gebėjimas „sugauti“ neutronus, matuojamas įprastais tvartų vienetais.)
Natūralus kadmis susideda iš aštuonių izotopų (kurių masės skaičiai yra 106, 108, 110, 111, 112, IS, 114 ir 116), o gaudymo skerspjūvis yra charakteristika, pagal kurią vieno elemento izotopai gali labai skirtis. Natūraliame kadmio izotopų mišinyje pagrindinis „neutronų valgytojas“ yra izotopas, kurio masės skaičius yra IZ. Jo individualus gaudymo skerspjūvis yra didžiulis - 25 tūkstančiai tvartų!
Prijungus neutroną, kadmis-113 virsta labiausiai paplitusiu (28,86% natūralaus mišinio) elemento Nr.48 izotopu - kadmiu-114. Paties kadmio-113 dalis yra tik 12,26%.
Branduolinio reaktoriaus valdymo strypai.
Deja, atskirti aštuonis kadmio izotopus yra daug sunkiau nei atskirti du boro izotopus.
Valdymo ir avariniai strypai nėra vienintelė elemento Nr. 48 „atominės tarnybos“ vieta. Jo gebėjimas sugerti griežtai apibrėžtos energijos neutronus padeda tirti susidarančių neutronų pluoštų energijos spektrus. Kadmio plokštelės, kuri yra patalpinta neutronų pluošto kelyje, pagalba nustatoma, kiek šis pluoštas yra vienalytis (energinių verčių atžvilgiu), kokia jame yra šiluminių neutronų dalis ir kt.
Nedaug, bet ten
Ir galiausiai – apie kadmio išteklius. Jo paties naudingųjų iškasenų, kaip sakoma, vieną ar du ir neteisingai apskaičiavo. Tik vienas iš jų yra pakankamai iki galo ištirtas – retas CdS grenokitas, nesudarantis klasterių. Dar du elemento Nr.48 mineralai – otavitas CdCO 3 ir monteponitas CdO – yra labai reti. Tačiau kadmis nėra „gyvas“ su savo mineralais. Cinko mineralai ir polimetalinės rūdos yra gana patikima žaliavos bazė jo gamybai.
Kadmio dengimas
Visi žino cinkuotą skardą, tačiau ne visi žino, kad yagelez apsaugai nuo korozijos naudojamas ne tik cinkavimas, bet ir kadmio dengimas. Kadmio danga dabar dengiama tik elektrolitiniu būdu, dažniausiai pramoninėmis sąlygomis naudojamos cianido vonios. Anksčiau geležis ir kiti metalai buvo padengiami kadmiu panardinant gaminius į išlydytą kadmį.
Nepaisant panašių kadmio ir cinko savybių, kadmio danga turi keletą privalumų: ji atsparesnė korozijai, ją lengviau padaryti lygią ir lygią. Be to, kadmis, skirtingai nei cinkas, yra stabilus šarminėje aplinkoje. Kadmio alavas naudojamas gana plačiai, uždrausta naudotis tik maisto indų gamybai, nes kadmis yra toksiškas. Kadmio dangos turi dar vieną įdomią savybę: kaimo vietovių atmosferoje jos yra daug atsparesnės korozijai nei pramoninių teritorijų atmosferoje. Tokia danga ypač greitai sugenda, jei ore padidėja sieros ar sieros rūgšties anhidridų kiekis.
Kadmis lydiniuose
Maždaug dešimtadalis pasaulyje pagaminamo kadmio išleidžiama lydinių gamybai. Kadmio lydiniai daugiausia naudojami kaip antifrikcinės medžiagos ir lydmetaliai. Gerai žinoma lydinio sudėtis – 99 % Cd ir 1 % No yra naudojama gaminant guolius, veikiančius automobilių, orlaivių ir jūrų variklių aukštoje temperatūroje. Nes kadmis nėra pakankamai atsparus rūgštims, įskaitant organines rūgštis, esančias tepaluose, kartais kadmio pagrindu pagaminti lydiniai yra padengti indiu.
Lydmetaliai, kurių sudėtyje yra elemento Nr.48, yra gana atsparūs temperatūros svyravimams.
Legiruojant varį su mažais kadmio priedais, elektros transporto linijose galima pagaminti atsparesnius dilimui laidus. Varis, kuriame yra kadmio, beveik nesiskiria elektros laidumu nuo gryno vario, tačiau jis pastebimai pranoksta jį stiprumu ir kietumu.
AKUMULIATORIUS AKN IR NORMALUS WESTON ELEMENTAS.
Tarp pramonėje naudojamų cheminių srovės šaltinių svarbią vietą užima nikelio-kadmio baterijos (NAC). Tokių baterijų neigiamos plokštės yra pagamintos iš geležinių tinklelių, kurių veiklioji medžiaga yra kadmio kempinė. Teigiamos plokštės yra padengtos nikelio oksidu. Elektrolitas yra kalio hidroksido tirpalas. Nikelio-kadmio šarminės baterijos skiriasi nuo švino (rūgšties) baterijų didesniu patikimumu. Remdamiesi tuo, poros gamina labai kompaktiškas valdomų raketų baterijas. Tik šiuo atveju kaip pagrindas montuojami ne geležiniai, o nikelio tinkleliai.
Elementas Nr. 48 ir jo junginiai buvo naudojami dar kitame cheminės srovės šaltinyje. Konstruojant įprastą Weston elementą, veikia ir kadmio amalgama, ir kadmio sulfato kristalai, ir šios druskos tirpalas.
Kadmio toksiškumas
Informacija apie kadmio toksiškumą yra gana prieštaringa. Greičiau tai, kad kadmis yra nuodingas, yra neginčijamas: mokslininkai ginčijasi dėl kadmio pavojingumo laipsnio. Žinomi mirtino apsinuodijimo šio metalo ir jo junginių garais atvejai – todėl tokie garai kelia rimtą pavojų. Jei patenka į skrandį, kadmis taip pat kenkia, tačiau mirtino apsinuodijimo kadmio junginiais, patekusių į organizmą su maistu, atvejai mokslui nežinomi. Matyt, taip yra dėl to, kad iš skrandžio nedelsiant pašalinami nuodai, kurių imasi pats organizmas. ] Nepaisant to, daugelyje šalių kadmio dangų naudojimas maisto indų gamybai yra draudžiamas įstatymu.
Programa
Padėtis periodinėje sistemoje, palyginimas su šarminiais žemės metalais, cheminis ryšys junginiuose.
Paprastos medžiagos, elektrocheminis aktyvumas, savybės, panaudojimas. Amalgamos. Saugos priemonės dirbant su gyvsidabriu ir jo junginiais.
Rūdų perdirbimas. Metalų atskyrimas, išskyrimas ir valymas.
Cinko oksidas ir hidroksidas, rūgščių-šarmų savybės. Cinko druskos, hidrolizė. Cinkatai. Cinko kompleksiniai junginiai, struktūra, savybės.
Kadmio oksidas ir hidroksidas, rūgščių-šarmų savybės, palyginimas su cinko junginiais. Kompleksiniai kadmio junginiai, struktūra, palyginimas su cinko junginiais. Autokompleksų susidarymas.
Gyvsidabrio valentinės būsenos, tarpusavio perėjimai tarp jų, struktūriniai ypatumai, cheminio ryšio pobūdis.
Gyvsidabrio oksidas. Gyvsidabrio druskos (I) ir (II), savybės. Korozinis sublimas. kalomelis. Savybės ir pritaikymas.
Kompleksiniai gyvsidabrio junginiai, koordinaciniai skaičiai, palyginimas su cinko ir kadmio junginiais.
Gyvsidabrio amido dariniai. Millono pamatai. Nesslerio reakcija.
Pereinamųjų metalų chalkogenidai, savybės, panaudojimas. Sulfidų vaidmuo cheminėje analizėje.
Dvivalenčio chromo, mangano, geležies, kobalto, nikelio, vario ir cinko junginių rūgščių-šarmų ir redokso savybių palyginimas.
Cinkas, kadmis ir gyvsidabris yra D. I. Mendelejevo periodinės sistemos II grupės šalutinio pogrupio elementai. Šių elementų atomai turi du elektronus išoriniame ir 18 priešpaskutiniame elektroniniame lygmenyje (elektroninė konfigūracija (n-1)d 10 ns 2 ). AT cheminės reakcijos cinko pogrupio metalų atomai praranda du valentinius elektronus, sudarydami junginius, kuriuose šie elementai yra dvivalečiai. Skirtingai nuo šarminių žemių metalų jonų, cinko pogrupio metalų jonai neturi stabilios inertinių dujų konfigūracijos, o skirtingai nuo kitų pereinamųjų metalų jonų, cinko pogrupio metalų jonai yra visiškai užbaigti. 3d- (Zn 2+), 4d- (už Сd 2+) ir 5d- (Hg 2+) orbitalės. Elektroninės struktūros skirtumai lemia reikšmingus cinko, kadmio ir gyvsidabrio bei pagrindinio pogrupio elementų savybių skirtumus. Taigi cinko pogrupio elementai yra mažiau aktyvūs, sunkiau oksiduojasi ir pasižymi silpniau išreikštomis metalinėmis savybėmis. Nuo cinko pereinant prie kadmio ir gyvsidabrio, mažėja elementų cheminis aktyvumas: cinkas ir kadmis yra chemiškai aktyvesni nei gyvsidabris, esantis įtampos eilėje po vandenilio.
Pereinant nuo cinko prie gyvsidabrio, padidėja šių elementų dvigubai įkrautų katijonų poliarizuojantis poveikis ir poliarizacija. Dėl to joninė ryšio prigimtis susilpnėja, o junginiuose esančio ryšio kovalentiškumas sustiprėja pereinant nuo cinko prie gyvsidabrio. Gyvsidabris pasižymi didžiausiu polinkiu sudaryti kovalentinius ryšius. Dėl reikšmingo kovalentinio ryšio cinko, kadmio ir gyvsidabrio junginiuose sumažėja jų junginių tirpumas ir padidėja jų hidrolizuojamumas.
Cinko, kadmio ir gyvsidabrio oksidai netirpsta vandenyje, todėl šių elementų hidroksidai gali būti gaunami tik netiesiogiai – šarmams veikiant jų druskų tirpalus. Pereinant nuo cinko prie gyvsidabrio, hidroksidų stiprumas mažėja, o gyvsidabrio hidroksidas suyra jau susidarymo metu:
Hg (NO 3) 2 + 2KOH HgO + H 2 O + 2KNO 3
Cinko, kadmio ir gyvsidabrio hidroksidai mažai tirpsta vandenyje. Cinko (II) hidroksidas Zn(OH) 2 yra tipiška amfoterinė bazė. Jis pradeda nusodinti iš cinko druskų tirpalų pH> 6,4 baltų želatininių nuosėdų pavidalu. Zn(OH) 2 lengvai tirpsta rūgštyse ir stipriuose šarmų tirpaluose, taip pat gerai tirpsta amoniako tirpaluose. Metalinio cinko ypatybė, susijusi su amfoteriniu jo hidroksido pobūdžiu, yra jo gebėjimas ištirpti šarminiuose tirpaluose.
Zn + 2NaOH + 4H 2O Na 2 + H2
Kadmio hidroksido amfoteriškumas yra daug mažiau ryškus. Šis hidroksidas kaitinant tirpsta tik koncentruotuose šarmų tirpaluose:
Cd(OH)2 + 2NaOH Na 2
Gyvsidabrio oksidas nėra amfoterinis.
Išskirtinė cinko, kadmio ir gyvsidabrio savybė yra polinkis sudaryti sudėtingus junginius. Vandeniniuose Zn 2+ tirpaluose yra akvakompleksas 2+, turintis neiškreipto oktaedro geometriją. Šio komplekso tirpalų bespalvis yra dėl to, kad 3d 10 - Zn 2+ katijono konfigūracija pašalina galimybę d-d elektronų perėjimai, taigi ir šviesos kvantų sugertis. Užimtumas 3d- polygis reiškia, kad Zn 2+ katijono kompleksavimas nėra lydimas ligando lauko stabilizavimo poveikio. Todėl cinko kompleksai su N ir O donorų ligandais yra mažiau stabilūs vandeniniuose tirpaluose nei Ni 2+ ir Cu 2+ kompleksai. Zn 2+ katijonas sudaro stabilius kompleksus tik su polidantiniais N ir O donorų ligandais, pavyzdžiui, su etilendiaminu ir etilendiaminotetraacetatu, kur jaučiamas chelatacijos poveikis. Tokiuose kompleksuose jo koordinacinis skaičius dažnai yra šeši. Chelatacijos poveikis stipriai veikia kompleksų susidarymą su karboksilo ir aminorūgščių anijonais, iš kurių daugelis cinkas taip pat sudaro vandeniui stabilius kompleksus. Zn 2+ ir Cd 2+ jonai lengvai sudaro amino kompleksus
ZnCl 2 + 4NH 3 Cl 2.
Gyvsidabrio (II) amino kompleksų susidarymas įmanomas tik koncentruotuose amonio druskų tirpaluose. Vandeniniam amoniakui veikiant gyvsidabrio druskas arba jo oksidą, susidaro amido junginiai, kuriuose yra HgN jungtis:
HgCl 2 + 2NH 3 Cl + NH 4 Cl
Su ligandais, turinčiais laisvų orbitalių, kurios gali persidengti su užpildytomis orbitomis 3d-orbitalės, Zn 2+ katijonas sudaro daugiausia tetraedrines koordinavimo sferas. Pavyzdžiui, tetraedriniai kompleksai 2- ir 2- yra stabilūs vandeniniame tirpale.
Didėjant atominiam skaičiui, pasireiškia vis stiprėjantis polinkis formuotis savaiminių kompleksų. Pavyzdžiui, kadmio chloridas, bromidas, jodidas ir kadmio sulfatas vandeniniuose tirpaluose sudaro Cd, Cd, Cd 2, Cd ir Cd autokompleksus.
Skirtingai nuo cinko ir kadmio, gyvsidabris sudaro purvinus junginius, kuriuose yra katijono (Hg-Hg) 2+ arba Hg 2 2+, kuriuose gyvsidabrio atomai yra tarpusavyje sujungti kovalentiniais ryšiais. Katijono (Hg-Hg) 2+ buvimas buvo įrodytas įvairiais fizikiniais ir cheminiais metodais daugelyje kietų, dujinių ir ištirpusių (vandenyje) purvo junginių. Nešvarūs junginiai gali būti gauti iš metalinio gyvsidabrio arba jo junginių:
Hg 2+ + Hg = (Hg-Hg) 2+
Vandeniniame tirpale katijonas (Hg-Hg) 2+ yra stabilus esant pH < 2,5 и в присутствии металлической ртути. Диртутные соединения имеют склонность к полимеризации и комплексообразованию, а также к образованию соединений, плохо растворимых в воде, и окрашенных соединений.
Fiziologiniu požiūriu cinko, kadmio ir ypač gyvsidabrio junginiai yra labai toksiški. Su jais turite būti labai atsargūs. Turint omenyje didelį gyvsidabrio garų, kurie susidaro net kambario temperatūroje, toksiškumą, dirbant su šiuo metalu būtina laikytis visų atsargumo priemonių. Baigę darbą, kruopščiai nusiplaukite rankas muilu ir vandeniu.
IŠRADIMO APRAŠYMAS Sovietų socialistinių respublikų sąjunga (23) Prioritetinis SSRS valstybinis išradimų ir atradimų komitetas (72) Išradėjai A.I.Kholkinas, G.L.Pashkovas, N.I.Antipovas, G.M.Grišinas, N., K. Kalish, L, Ya, Savkina ir V, N. Andrievskio valstybinis spalvotųjų metalų hidrometalurgijos tyrimų ir projektavimo institutas fGidrotsvetmet ir Organinės chemijos institutas, SSRS mokslų akademijos Sibiro filialas (54) CINKO IR KADMIO ATSkyrimo METODAS, būtent kadmio ekstrahavimas iš cinko tirpalų ir sulfato tirpalų. naudojamas cinkui ir 5 kadmiui atskirti, cinko sulfatiniam valymui. tirpalams, taip pat gauti didelio grynumo cinko ir kadmio druskas.Žinomas cinko ir kadmio atskyrimo iš sulfatų tirpalų 10 metodas, daugiapakopis ekstrahavimas ketvirtinių amonio bazių H 4 IH halogeninių druskų tirpalu, kur X yra halogenidas, jonas, organiniame tirpiklyje. Kadmio reekstrahavimas iš 15-osios organinės fazės atliekamas su vandeninio amonio karbonato tirpalo pertekliumi, susidarius kietoms kadmio karbonato pertekliaus nuosėdoms, kad būtų galima reekstrahuoti kadmį iš organinės fazės Išradimo tikslas yra padidinti cinko ir kadmio atskyrimo laipsnį, supaprastinti procesą derinant kadmio pašalinimo ir ekstraktoriaus regeneravimo procesus bei sumažinti proceso sąnaudas sumažinant reagentų sąnaudas. Šis tikslas pasiekiamas naudojant 0,05 kaip ekstrahuojantis -0,8 M ketvirtinių amonio bazių dialkilditiofosforo druskų tirpalas. Metodo esmė tokia. Iš cinko sulfatinių tirpalų kadmis selektyviai ekstrahuojamas dialkilditiofosforo rūgšties ketvirtinės amonio druskos tirpalu (H 4 KA). pavyzdžiui, organinis tirpiklis nzolis, ksilenas, žibalas, 2-etilheksanolis, tetrachloretilenas ir kt. Kaip ekstrahavimo priemonė naudojama dialkilditiofosforo rūgšties ketvirtinė amonio druska, pvz., tetraoktilamonio di-(2-etilheksil)ditiofosfatas (TOAF), 2-etilheksil)ditiofosfatas (TABAF) ir kt.. Ekstraktantas lengvai gaunamas sumaišius dialkilditiofosforo rūgštį - HA (pavyzdžiui, di-(2-etilheksil)ditiofosforo rūgštį) su mineralinės rūgšties tetraalkil(aril)amonio druska (pavyzdžiui, tetraoktilamo rūgštimi). bromidas - IVg, trys alkilbenzilamonio chloridas - IP 1, metilo trialkilamonio sulfatas - (I) BO 4) stechiometriniu santykiu organiniame tirpiklyje, gauta mineralinė rūgštis išplaunama iš organinės fazės vandeniu. Po plovimo organinė fazė yra B IA tirpalas organiniame tirpiklyje (kur A yra organinis anijonas, tinkamas kadmiui ekstrahuoti), Ekstrahuojant kadmį iš sulfatų tirpalų, susidaro kadmio dialkilditiofosfatas ir ketvirtinis sulfatas. o amonio bazė, paskirstyta į organinę fazę (ca) (eo e, + 2 (k 4 YA (u 50 (cdA 1, (1) 4 3) kur (c) ir (o) - indeksai, žymi vandeninę ir organinę fazėse, atitinkamai, kadmis ekstrahuojamas kadmio dialkilditiofosfato pavidalu. Cinkas praktiškai lieka vandens fazėje. Didelė sulfato jonų koncentracija vandeniniame tirpale, kurią sukuria cinko sulfatas, padeda gauti aukštus kadmio pasiskirstymo koeficientus (žr. 1) B šis metodas kadmio reekstrahavimas iš organinės fazės gali būti atliekamas vandeniu.Tuo pačiu metu dėl mažos sulfato jono koncentracijos sistemoje kadmio atskyrimo koeficientai yra labai maži (cm. 1).Taigi. , galima išskirti kadmį iš cinko sulfato tirpalų nenaudojant neorganinių reagentų. Be to, kadmio reekstrahavimas iš organinės fazės galimas šarminiu tirpalu (šiuo atveju kadmio hidroksido nuosėdos) arba amoniako tirpalu (šiuo atveju galima gauti koncentruotus tirpalus, kuriuose yra amoniako kadmio kompleksų). ).A ir grįžta į ekstrahavimo stadiją.Kai kadmis ekstrahuojamas iš cinko tirpalų naudojant B,IA, daug katijoninių priemaišų (vario, švino, stibio, arseno ir kt.) ir anijoninių priemaišų (chlorido, fluoro, nitratų jonai) vienu metu ekstrahuojami, kurie turi būti izoliuojami prieš tiekiant cinko tirpalą į elektrolizę.1 PAVYZDYS, Cd ekstrahuojamas iš sulfato tirpalo, kuriame yra 4,45 g/l Cd, 54 g/l En, 0,5 M di-( 2-etilheksil)tetraoksilammonio fosfatas benzene, Fazių tūrio santykis 1:1, maišymo laikas 30 min., Rasta: organinėje fazėje 2,52 g/lCs 1; 0,0028 g/l En, vandeninėje fazėje 1,93 g/l Sb; 53,6 g / l En, D a \u003d 1,301 D - 52 10 f ca (x -25 f 10 f-5P 2 pavyzdys, kadmis ekstrahuojamas iš sulfato tirpalo, kuriame yra 4,97 g / l Cs 1, 64 g/l En, esant 20 g/l HBO 4 O, 35 M TOAF tirpalas benzene Rasta: organinėje fazėje 3,83 g/l Cd; 0,0355 g/l En) vandeninėje fazėje 1,14 g/lCy; 63,6 g/l Ep; Dsa=3, Zb; D - - 0,56 x4 O1 (Ca (1 p - b, 0 f 10 Z, 3 PAVYZDYS. Kadmis ekstrahuojamas iš sulfato tirpalo, kuriame yra 4,75 g/l Sd, 59 g/l En, 20 g/l HBO 4, 0,5 M TOAF2 tirpalas benzene, organinėje fazėje rasta 4,63 g/l Cd, 0,015 g/l 2 n; vandeninėje fazėje 0,119 g/l Cd, 59,0 g/lEp; D a \u003d 390 D 2 \u003d 2 g 5 101 PCa (y \u003d \u003d 1,6 105;, Cd ekstrahavimas 1 etape yra 97,5. 4 pavyzdys Kadmis ekstrahuojamas iš sulfato tirpalo, kuriame yra 4,75 g/l Cc 1, 55 g/l En, 20 g /l25 NBO, esant chlorido jonams (4,5 g/l) su 0,5 M TOAF tirpalu benzene, rasta: organinėje fazėje 4,75 g / l Cd, 1,16 g / l En; 3,42 g / l C 1; in vandeninė fazė 53,5 g / l3 0 En, "1,06 g / l C 1, kadmio neaptikta ((0001 g /l); Dsa)5 10D \u003d 2,2 10; (Ca (7 p) 2 10, ekstrahavimas kadmis 1 etape) 99,98, chloro ekstrahavimas 76. 5 PAVYZDYS Esant panašioms sąlygoms kaip 4 pavyzdyje, ekstrahuokite kadmį iš tirpalo, kuriame yra papildomas nitrato jonas (6 g/l). rastas; organinėje fazėje 4,75 g/lC; 2,62 g/l En; vandeninėje fazėje 4053,0 g/l En, kadmio neaptikta;Dsa)5 10; D = 4,9 101 ca(n) 110 Kadmio ekstrahavimas 1 etapu 99,98 Šis metodas leis sumažinti45 reagentų sunaudojimą (iš esmės pašalinimo procesas gali būti ir be reagentų) Kadmio pašalinimo ir ekstraktoriaus regeneravimo operacijos yra derinamos. pasiekia 110 ir didesnes vertes, palyginti su ekstrahavimu ketvirčio amonio bazių jodidais ca (n iki 1 10), 5 kadmio () 99,98) ekstrahavimas viename ekstrahavimo etape padidėja, Procesas gali būti atliekamas vienu etapą, o ne daugiapakopį, Be to, padidėja cinko tirpalo gryninimo gylis.cinko ir kadmio atskyrimas nuo sulfato tirpalų ekstrahavimo būdu 730851 Sudarė L. Sitnova Redaktorius O. Kolesnikova Tekhred N. Baburka Korektorė G. Nazarova Įsakymas 1462/14 leidimas 694 TSRS valstybinio išradimų ir atradimų komiteto prenumerata TsNIIPI d, 4/5 filialas PPP patentas, Užgorodas, Projectnaya g., 4 druskos ir ketvirtinės amonio bazės organiniame skiediklyje, o.t.l. informacija, į kurią atsižvelgta atliekant tyrimą 1, JAV patentas Nr. 3258307, kl. 23-61,1966.
Prašymas
2534718, 19.10.1977
VALSTYBINIS SPALVOTOJIŲJŲ METALŲ TYRIMO IR PROJEKTAVIMO INSTITUTAS "GIDROTSVETMET", NEORGANINĖS CHEMIJOS INSTITUTAS SB AS TSRS
Anatolijus I. Cholkinas, Genadijus Leonidovičius Paškovas, Nikolajus Ivanovičius Antipovas, Genadijus Michailovičius Grišinas, Nadežda Konstantinovna Kališ, Liudmila Jakovlevna Savkina, Viačeslavas Nikolajevičius Andrievskis
IPC / Žymos
Nuorodos kodas
Cinko ir kadmio atskyrimo metodas
Susiję patentai
Būti dehidratuotam. Be to, tirpalo tiekimo per antgalį, esantį virš virimo sluoksnio, būdas ir tirpalo dehidratacijos procesas atliekamas vienu etapu, negrąžinant produkto dujomis į sluoksnį. Taip pasiekiamas žymus proceso intensyvinimas ir didelis šiluminis efektyvumas. (80 apie 7,) sumažėjus energijos sąnaudoms, dėl mažesnio kristalizacijos vandens kiekio gaunamas aukštesnės kokybės produktas granuliuotas Brėžinyje pavaizduotas KS aparatas (bendras vaizdas) cinko sulfato tirpalams dehidratuoti. tiekiant juos į verdantįjį sluoksnį, o tai skiriasi nuo to, kad tam tikslui ...
Brangaus reagento sunaudojimas, norint pasiekti reikiamą tirpalo gryninimo kokybę. Išradimo tikslas – pagerinti tirpalo gryninimo kokybę ir sumažinti reagento sąnaudas. Tai pasiekiama naudojant stibio koncentratą kaip aktyvinantį priedą, pvz. tarpinis žaliavinio švino šarminio rafinavimo produktas. m e r. Paimkite pradinį cinko sulfato tirpalą 130 g/l cinko 1,0 g/l 0,15 g/l kobalto, 0,12 g/l Stibio koncentrato Stibio trioksidas Schlippef druska 0,2 15,8 3,9 28,7 8,7 Mechaninis stibio, alavo, arseno ir švino oksidų mišinys savo sudėtimi panašus į stibio koncentratą 5,4 0,6 Sudarė V. Gutinas Redaktorius S. Surkova TekhredM. Kelemesh Proofreader S, Patrusheva Įsakymas 3610/18 Tiražas 726 Pasirašyta TsNIIPI...
Kaip kalis, sausas mišinys kruopščiai sumaišomas ir perkeliamas iš porcelianinio puodelio į kvarcinį mėgintuvėlį. Šis vamzdelis su mišiniu kaitinamas ant dujų degiklio iki 500 - 550 C temperatūros 10 - 15 minučių. Sudegęs mišinys ištirpinamas distiliuotame vandenyje, parūgštintame keliais lašais 10% HC 1 ir per tankų filtrą filtruojamas į 250 ml matavimo kolbą.Filtravimo likučiai daug kartų plaunami distiliuotu vandeniu, kol pasiekiamas nurodytas filtrato tūris. Dalis filtrato (apie 50 ml) praleidžiama per jonų mainų katijonų mainų dervą, rekomenduojamos Ku - 2 arba Ku - 2 - 8 klasės, prisotintos vandenilio jonu. Iš šio filtrato, išlaisvinto iš katijonų, paimkite 5 arba 10 ml, supilkite į stiklinę, įpilkite ...
Įkeliama...
