Ім'я файлу: Міністерство освіти та науки України.docx
Розширення: docx
Розмір: 1540кб.
Дата: 05.12.2020
скачати


Реферат

На тему: «Будова атома та поширення в природі: золота, германію, ванадію»

Виконав студент

План

  1. Будова атома;

    1. Золота;

    2. Германію;

    3. Ванадію;

  2. Поширення в природі;

    1. Золота;

    2. Германію;

    3. Ванадію;

  3. Способи одержання чистого елементу;

    1. Золота;

    2. Германію;

    3. Ванадію;

  4. Фіз. та хім. властивості елементу;

    1. Золота;

    2. Германію;

    3. Ванадію;

  5. Застосування в техніці.

    1. Золота;

    2. Германію;

    3. Ванадію.


2

Золото

3

1.1 Будова атома



Золото- один з семи металів давнини. Атом золота складається з позитивно зарядженого ядра їх 79, в середині є 79 протонів та 117 нейтронів, а коло ядра рухаються 79 електронів по 6 орбітах.



Будова атома золота.

Розподіл електронів по орбіталям виглядають так:

+79Au)2)8)18)32)18);

1s22s22p63s23p63d104s24p64f145s25p65d106s1

4

Атомна масса елементу 197. До речі золото належить до 11-ї групи, 6-го періоду. Металічний радіус атома золота 0,137 нм. Вже відомо з 14 його ізотопів з масовими числами від 192 до 206, із них стабільним є лише один — 197Аu.

2.1 Поширення в природі

Поширеність золота на землі 5,34·10−8%.  Середній вміст його в земній корі 4,3·10−7%.У гідросфері вміст золота 1,0·10−9%, тобто більш ніж на два порядки нижче від середнього для земної кори.

Загальна кількість золота в гідросфері велика а саме 5-6 млн тонн.

3.1 Способи одержання чистого елементу

Для отримання золота використовуються його основні фізичні і хімічні властивості: присутність в природі в самородному стані, здатність реагувати лише з небагатьма речовинами (ртуть, ціаніди). З розвитком сучасних технологій більш популярними стають хімічні способи.

Є способи :

  • Промивний (Метод промивання заснований на високій щільності золота, завдяки якій в потоці води мінерали з щільністю менше золота (а це майже всі мінерали земної кори) змиваються, і метал концентрується у важкій фракції піску, яка називається шліх. Цей процес називається відмиванням шліха або шліхуванням)

«Шліх - концентрат важких мінералів, які залишаються після промивки у воді природних пухких відкладень або спеціально роздроблених для шліхування гірських порід.»

5

  • Амальгування (Метод амальгамування заснований на здатності ртуті утворювати сплави - амальгами з різними металами, в тому числі і з золотом. У цьому методі зволожена дроблена порода змішувалася з ртуттю і піддавалася додатковому подрібненню в млинах - бігун чашах. Амальгаму золота (і супутніх металів) витягували з отриманого шлаку промиванням, після чого ртуть відганяли з зібраної амальгами і використовувалася повторно. Метод амальгамування відомий з I століття до н. Е.)

  • Ціанування (Метод ціанування заснований на реакції золота з ціанідами в присутності кисню повітря: подрібнена золотоносна порода обробляється розведеним (0,3-0,03%) розчином ціаніду натрію, золото з утворюється розчину ціаноаурата натрію Na [Au (CN)2 ] осідає або цинковим пилом , або на спеціальних іонообмінних смолах. При цьому відбуваються реакції )

  • Регенерація (Здійснюється дією 10% розчину лугу на розчини солей золота з подальшим осадженням афінажного золота на алюміній з гарячого розчину гідроксиду.)

4.1 Фізичні та хімічні властивості

Фізичні

Золото - жовтий метал з кубічної гранецентрированной гратами (a = 0, 40786 нм). Температура плавлення 1064, 4 ° C, температура кипіння 2880 ° C, щільність 19, 32 кг / дм3. Має виняткову пластичністю, теплопровідністю і електропровідністю. Шарик золота діаметром в 1 мм можна розплющити в найтонший лист, що просвічує блакитно-зеленим кольором, площею 50 м2. Товщина найтонших листочків золота 0, 1 мкм. З золота можна витягнути найтонші нитки.

6

Хімічні

3олото має виняткову хімічну інертність, це метал, на який не діють розведені і концентровані кислоти окрім дуже сильних окисників, таких як H2SeO4 та HClO4 . За нормальних умов золото не взаємодіє ні з киснем, ні з сіркою. 3олото стійке до дії атмосферної корозії і різних типів природних вод. Воно звичайно розчиняється у водних розчинах, що містять ліганди (що утворюють із золотом комплекси) і окисник, але кожний з цих реагентів, взятий нарізно, не здатний розчинити золото. Так, наприклад, золото не розчиняється в соляній або нітратній кислоті, але легко розчиняється в так званій «царській горілці» (суміші 3:1 HCl+HNO3), у хроматній кислоті за наявності хлоридів і бромідів лужних металів, в розчинах ціанідів за наявності кисню повітря або пероксоводню з утворенням диціанідоаурат(I)-йону. Золото розчиняється також в розчинах тіосульфатутіосечовини.



Кристали чистого золота (99,99%), вирощені методом хімічного транспорту [en] в атмосфері хлору

7

5.2 Застосування в техніці

За своєю хімічною стійкості та механічної міцності золото поступається більшості платиноїдів, але незамінне, як матеріал для електричних контактів. Тому в мікроелектроніці золоті провідники і гальванічні покриття золотом контактних поверхонь, роз'ємів, друкованих плат використовуються дуже широко.

Золоті припої дуже добре змочують різні металеві поверхні і застосовуються при пайки металів. Тонкі прокладки, виготовлені з м'яких сплавів золота, використовуються в техніці надвисокого вакууму.

8

Германій

9

1.2 Будова атома



Германій- елемент IV періоду 14 групи .

Атом германію складається з позитивно зарядженого ядра (+32), всередині якого є 32 протона і 41 нейтрон, а навколо, по чотирьом орбітах рухаються 32 електрона.



10

Розподіл електронів по орбіталях виглядає наступним чином:

+32Gе)2)8)18)4;

1s22s22p63s23p63d104s24p2.

2.2 Поширення в природі

Частка германію у земній корі становить 1,5 мільйонних, що робить його 55-м по розповсюдженості. Незважаючи на те, що германій є значно розповсюдженішим за такі елементи як золото, срібло, йод або ртуть його мінерали є вкрай рідкісними, бо він є розсіяним елементом. Серед власних мінералів германію можна назвати германіт, аргіродит і реньєрит, проте через рідкість вони не можуть задовольнити потреби у ньому. Германій зустрічається як домішка у мінералах кремнію, рідше — у мінералах свинцю, заліза і цинку. Також, германій накопичується у рослинах, а через це й у вугіллі.

3.2 Способи одержання чистого елементу

Германій зустрічається у вигляді домішки до поліметалічних, нікелевим, вольфрамовим руд, а також в силікату. В результаті складних і трудомістких операцій зі збагачення руди і її концентрування германій виділяють у вигляді оксиду GeO2, який відновлюють воднем при 600 ° C до простого речовини:



Отримання чистого германію відбувається методом зонного плавлення, що робить його одним з найбільш хімічно чистих матеріалів.

( Зонна плавка, зонна очистка — метод очищення матеріалів, у якому в матеріалі створюється зона розплаву, що повільно пересувається від одного кінця до другого, залишаючи за собою шар очищеної речовини.)

11

4.2 Фізичні та хімічні властивості

Фізичні

Германій - крихкий, сріблясто-білий напівметал. Кристалічна решітка стійкою при нормальних умовах аллотропной модифікації - кубічна типу алмазу.



Температура плавлення 938,25 ° C, температура кипіння 2850 ° C, щільність германію 5,33 г / см3.

Германій є одним із незначних аномальних речовин, які збільшують плотність при плаванні. Плотність твердого германії 5327 г / см3 (25 ° С), рідкого - 5557 г / см3 (1000 ° С)

Хімічні

У хімічних сполуках германій зазвичай проявляє ступені окислення +4 або +2. Поєднує властивості металу і неметалла.Прі цьому з'єднання зі ступенем окислення +2 нестійкі і прагнуть перейти в ступінь окислення +4. При нормальних умовах германій стійкий до дії повітря і води, розведених лугів і кислот. Повільно розчиняється в гарячих концентрованих розчинах сірчаної та азотної кислот:



12

5.2 Застосування в техніці

У 2007 році основними споживачами германію були: 35% волоконнаоптика; 30% тепловізорна оптика; 15% хімічні каталізатори; 15% електроніка; Невеликі кількості германію споживає металургія.

Германій застосовують у радіоелектроніці й електротехніці як напівпровідник, у ядерній техніці, приладобудуванні, машинобудуванні та металургії.

Кристалічний германій є важливим напівпровідниковим матеріалом.

Германій — непрямозонний напівпровідник, що ускладнює його використання в оптичних пристроях.

Аморфний германій за своїми властивостями відноситься до аморфних напівпровідників.

У напівпровідникових приладах використовуються також сплави германію з кремнієм.

13

Ванадій

14

1.3 Будова атома



Ванадій-елемент V групи IV періоду. Атом ванадію складається з позитивно зарядженого ядра (+23), всередині якого є 23 протона і 28 нейтронів, а навколо, по чотирьом орбітах рухаються 23 електрона.



Схематична будова атома ванадію.

Розподіл електронів по орбіталях виглядає наступним чином:

1s22s22p63s23p63d34s2.

15

2.3 Поширення в природі

Ванадій є 20-м за поширеністю елементом в земній корі. Він відноситься до розсіяних елементів і в природі у вільному вигляді не зустрічається. Зміст ванадію в земній корі 1,6⋅10-2% по масі, в воді океанів 3⋅10-7%. Найбільш високі середні змісту ванадію в магматичних породах відзначаються в габро і базальтах.

3.3 Способи одержання чистого елементу

У промисловості ванадій отримують із залізних руд. Спочатку з його домішкою готують концентрат, у якому вміст ванадію сягає 8-16 %. Далі окисненням ванадій переводять у вищий ступінь окиснення +5 і відокремлюють легко розчинний у воді ванадат натрію (Na) NaVO3. При підкисленні розчину сірчаною кислотою випадає осад, який після висушування містить понад 90 % ванадію. Первинний концентрат відновлюють в доменних печах і отримують концентрат ванадію, який далі використовують при виплавці сплаву ванадію і заліза — так званого феррованадію (містить від 35 до 80 % ванадію). Металевий ванадій можна приготувати відновленням хлориду ванадію воднем (H), кальційтермічним відновленням оксидів ванадію (V2O5 або V2O3), термічною дисоціацією VI2 та іншими методами.

4.3 Фізичні та хімічні властивості

Фізичні

Ванадій - пластичний метал сріблясто-сірого кольору, за зовнішнім виглядом схожий на сталь. Утворює кристали кубічної сингонії.

Температура плавлення 1920 ° C, температура кипіння 3400 ° C, щільність 6,11 г / см ³. При нагріванні на повітрі вище 300 ° C ванадій стає крихким. Домішки кисню, водню і азоту різко знижують пластичність ванадію і підвищують його твердість і крихкість.

16

Хімічні

Він має хорошу стійкість до корозії, стійкий до дії морської води, розведених розчинів соляної, азотної та сірчаної кислот, лугів.

З киснем ванадій утворює кілька оксидів: VO, V2O3, VO2, V2O5. Помаранчевий V2O5 - кислотний оксид, темно-синій VO2 - амфотерний, інші оксиди ванадію - основні.

    1. Застосування в техніці

Застосовують у металургії, виробництві електронних приладів тощо. Близько 90 % ванадію споживає чорна металургія як легуючі добавки до сталі та чавуну. Ванадій застосовують також як конструкційний матеріал в ядерних реакторах, а сплави на основі титану з добавками ванадію — в авіаційній і ракетній техніці. Сполуки ванадію часто отруйні. Використовують їх у медицині, фотографії, виробництві ванадієвої сталі, титанових сплавів, лакофарбовій промисловості тощо. Карбід ванадію VC використовують як покриття металевих поверхонь при плазмовому напиленні.

V2O5 — каталізатор окиснення діоксиду сірки при промисловому синтезі сірчаної кислоти.

17

Джерела

https://megabook.ru/article/Золото%20(химический%20элемент)

https://sites.google.com/site/aurum121314/home/zoloto-v-istoriie/zastosuvanna

https://ru.wikipedia.org/wiki/Золото

https://uk.wikipedia.org/wiki/Золото#Поширеність

http://dragkamni.com.ua/zoloto/zoloto-element-metal-mineral/

https://uk.wikipedia.org/wiki/Германій

http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/11-klass/stroenie-atoma/germanij/#:

:text=Атом%20германия%20состоит%20из%20положительно,четырем%20орбитам%20движутся%2032%20электрона.&text=Распределение%20электронов%20по%20орбиталям%20выглядит,104s24p2.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Германий

http://chemical-products.ru/chemical-elements-family/germanium-chemical-element

http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/ximicheskie-elementy/germanij-i-ego-xarakteristiki/

http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/11-klass/stroenie-atoma/vanadij

https://ru.wikipedia.org/wiki/Ванадий

https://uk.wikipedia.org/wiki/Ванадій

18

Реакції елементів

Золото

  1. Au + HNO3 + 4HCl → H[AuCl4] + NO + 2H2O (Реакція золота з царскою водкою і хлоридною кис.);

  2. 2Au + I2 + 2KI 2K[AuI2] (Реакція з йодом);

  3. (Реакція з Бромом. При кімнатній температурі).

Г ерманій

  1. (Реакція з царскою

водкою і хлоридною кис.);

2. (Реакція з царскою водкою і флуоридною кислотою);

3. Ge + 4HN+5O3 Ge+4O2 + 4N+4O2 + 2H2O;(Реакція з нітратною кис.)

Ванадій

  1. (Реакція з азотною кислотою);

  2. 2V + 12HF 2H3 [VF6] + 3H2(Реакція з флуоридною кис.)

  3. 3V + 5HNO3 + 3HCl = 3VO2Cl + 5NO + 4H2O;( Реакція з царскою водкою і хлоридною кис.).

19
скачати

© Усі права захищені
написати до нас