Реферат по химии. Кафедра реферат по Химии наименование дисциплины Редкоземельные металлы тема (
 Скачать 19.84 Kb.
|
|
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное автономное учреждение высшего образования «Сибирский Федеральный университет» Военно-инженерный институт Наземная артиллерия Кафедра РЕФЕРАТ по Химии наименование дисциплины Редкоземельные металлы тема (вариант) ____________________________________________________ Преподаватель ________ ______ Прокушкина М.П. подпись, дата инициалы, фамилия Студент ВЦ-21-02НА ________ Мяльдер Д.О. номер группы, зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия Красноярск 2021 Содержание 1.Введение 2.Физические и химические свойства 3.Способы добычи 4.Применение 5.Заключение 1. Редкоземельные металлы - группа из 17 элементов, включающая лантан, скандий, иттрий и лантаноиды. Все эти элементы - металлы серебристо-белого цвета, притом все имеют сходные химические свойства (наиболее характерная степень окисления +3). Редкоземельные металлы были открыты в конце XVIII века в минералах из группы оксидов - отсюда их название (оксиды довольно долго именовали «землями»). Это самые настоящие металлы, правда, не такие уж и редкие (встречаются в природе примерно в 200 раз чаще, чем золото), просто встречаются они в рассеянном состоянии. Впрочем, значительные рудные залежи, которые имеет смысл разрабатывать, и в самом деле очень редки (в России к подобным месторождениям относятся Ковдорское и Хибинское). 2. Плотность тахих металлов составляет 6000–7000 кг/м3. Температура плавления вещества равняется 900 °С. Переход веществ в газообразное состояние осуществляется при температуре от 3500 °С. Наибольшим захватом тепловых нейтронов обладают гадолиний, самарий и европий. При нагревании до высоких температур элементы становятся пластичными и легко поддаются прокатке или ковке. Также металлы обладают магнитными свойствами. Они относятся к классу парамагнетиков. Магнитная восприимчивость соединений зависит от их температуры. Гадолиний, Диспрозий и Гольмий располагают ферромагнитными свойствами. Они могут увеличить свое магнитное поле в несколько раз при нагреве до критических температур. В естественной среде большая часть редкоземельных металлов являются сверхпроводниками. Переход сверхпроводящее состояние осуществляется при охлаждении веществ до температуры -268,15 °С. Величина данного показателя зависит от избыточного давления. При взаимодействии с молекулами кислорода металлы покрываются тонкой оксидной пленкой, защищающей металлы от физических деформаций и воздействия иных химических элементов. При высокой влажности вещества начинаются окисляться с большей интенсивностью и превращаются в щелочи. Данный химический процесс осуществляется при температурах до 250 °С. При дальнейшем нагревании в кислородной среде металлы начнут окисляться с выделением большого количества тепловой энергии. Степень окисления редкоземельных соединений равняется +3. Поэтому эти способы образовывать тугоплавкие, твердые и крепкие оксиды. При взаимодействии с водой РЗМ образуют малорастворимые гидроксиды. Растворимость элементов зависит от ряда активности и свойств амфотерности. Из-за высокой активности металлов, соли редкоземельных соединений быстро растворяются в сильных кислотах, относящихся к минеральной группе химических веществ. При взаимодействии РЗМ с неметаллами VI – VII групп получаются галогены. Такие металлы могут вступать в реакцию с селеном, бромом, йодом при нагревании. Они инертны к большинству растворимых гидроксидов. 3. Добыча редкоземельных металлов из отходов фосфорных удобрений является одной из самых инновационных технологий. Наличие в породном отвале большого количества гипса обуславливает высокую водостойкость и механическую прочность сырья. Эта технология извлечения РЗМ позволяет добыть до 800 000 ценных химических элементов и утилизировать отходы при производстве фосфорных удобрений. Она представляет собой замкнутый цикл. В результате переработки минеральных удобрений выделяются строительный гипс и оксиды редкоземельных металлов: неодима, тербия, церия, диспрозия, празеодима и лантана. Для переработки расходного сырья, существует несколько технологий получения редкоземельных металлов: 1)Хлорирование. Осуществляется химическая реакция, в результате которой атомы неметаллов замещаются на хлор. 2)Химическое восстановление с помощью кальция. Данные реакции проводятся в газовой защитной среде (емкость заполняется аргоном). С помощью этой процедуры можно избавиться от посторонних примесей, прочных химических элементов. 3)Сплавление гидроксидами, которые растворяются в воде. РЗМ очищаются от поверхностно-активных веществ с помощью гидролиза. 4)Разложение сложных соединений с помощью серной или плавиковой кислоты. Позволяет удалить из РЗМ оксиды азота. 4. Использование редкоземельных металлов является узкоспециализированным, но разнообразным. Эти элементы использованы в мобильных телефонах, суперсильных магнитах и, следовательно, моторах и генераторах, некоторых катализаторах нефтеперерабатывающего предприятия, лазерах и в люминесцентной лампе или плоских экранах, некоторых батареях и в сверхпроводниках и других технологиях важных в современной жизни. Некоторые редкоземельные металлы особенно полезны в энергетических приложениях. Редкоземельные элементы используют в различных отраслях техники: в радиоэлектронике, приборостроении,атомной технике, машиностроении, химической промышленности, в металлургии и др. Широко применяют La, Ce, Nd, Pr в стекольной промышленности в виде оксидов и других соединений. Эти элементы повышают светопрозрачность стекла. Редкоземельные элементы входят в состав стекол специального назначения, пропускающих ифракрасные лучи и поглощающих ультрофиолетовые лучи, кислотно- и жаростойких стекол. Большое значение получили редкоземельные элементы и их соединения в химической промышленности, например, в производстве пигментов, лаков и красок, в нефтяной промышленности как катализаторы. Редкоземельные элементы применяют в производстве некоторых взрывчатых веществ, специальных сталей и сплавов, как газопоглотители. Монокристаллические соединения редкоземельных элементов (а также стёкла) применяют для создания лазерных и других оптически активных и нелинейных элементов в оптоэлектронике. На основе Nd, Y, Sm, Er, Eu с Fe-B получают сплавы с рекордными магнитными свойствами (высокие намагничивающая и коэрцитивная силы) для создания постоянных магнитов огромной мощности, по сравнению с простыми ферросплавами. Заключение 5. Редкоземельные металлы являются востребованными в настоящее время, но многие их свойства пригодятся и для производства технологий будущего. Вот поэтому учёные многих стран мира проводят исследования по изучению их свойств. Большинство развитых стран нуждается в поставках из Китая и спрос лишь продолжает расти с каждым годом. Однако Китай постепенно сокращает объемы экспорта, стремясь насытить собственные запасы РЗМ. В связи с этим, правительство РФ выдвинуло несколько актуальных проектов, направленных на развитие отрасли добычи и переработки редкоземельных металлов. Планируется не только разработка новых месторождений, но также и строительство перерабатывающих заводов, развитие отраслей, использующих РЗМ. В любом случае, уже через 2-3 года появится реальная возможность оценить процесс реализации данных проектов, на основании чего можно будет строить дальнейшие планы и расставлять новые векторы развития отрасли. |