| Ім'я файлу: Міністерство освіти та науки України.docx Розширення: docxРозмір: 1540кб.Дата: 05.12.2020скачати Реферат
На тему: «Будова атома та поширення в природі: золота, германію, ванадію»
Виконав студент
План
Будова атома;
Золота; Германію; Ванадію;
Поширення в природі;
Золота; Германію; Ванадію;
Способи одержання чистого елементу;
Золота; Германію; Ванадію;
Фіз. та хім. властивості елементу;
Золота; Германію; Ванадію;
Застосування в техніці.
Золота; Германію; 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 тіосульфату, тіосечовини.
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.
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
Au + HNO3 + 4HCl → H[AuCl4] + NO + 2H2O (Реакція золота з царскою водкою і хлоридною кис.); 2Au + I2 + 2KI →2K[AuI2] (Реакція з йодом); (Реакція з Бромом. При кімнатній температурі).
Г ерманій
(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
(Реакція з азотною кислотою); 2V + 12HF→ 2H3 [VF6] + 3H2(Реакція з флуоридною кис.) 3V + 5HNO3 + 3HCl = 3VO2Cl + 5NO + 4H2O;( Реакція з царскою водкою і хлоридною кис.).
19 скачати
|