Тогтмол системд 30 p - элемент байдаг бөгөөд эдгээр нь III-A - VIII-A бүлгүүдэд байрладаг элементүүд юм. p-элементүүдэд гаднах электрон түвшний p-дэд түвшин электроноор дүүрсэн байдаг.

III-A бүлэг - B, Al, Ga, In, Tl - атомын гаднах электрон давхаргад 3 электрон, бор нь атомын өмнөх давхаргад 2 электронтой, хөнгөн цагаанд 8 электрон байдаг. электрон, Ga, In, Tl - 18 электрон. III бүлэг нь хамгийн эрчимтэй элемент юм - энэ нь лантанид ба актинид зэрэг 37 элемент агуулдаг. Бороос бусад бүх элементүүд нь металл юм.

Аль-аас Га руу явахад атомын радиус багасна. Энэ нь Ga-д p - дэд түвшний дүүргэлт 3d 10 электрон бүрхүүлийг дүүргэсний дараа эхэлдэгтэй холбоотой юм. 3d 10 - электронуудын үйл ажиллагааны дор бүх атомын электрон бүрхүүл шахагдаж, атомын хэмжээ багасна (d - шахалтын нөлөө).

Металлын шинж чанарт нэгэн хэвийн (дараалсан) өөрчлөлт ажиглагддаггүй. Металлын шинж чанар нь бороос хөнгөнцагаан руу шилжихэд огцом нэмэгдэж, галлийн хувьд бага зэрэг суларч, талли руу шилжих үед аажмаар нэмэгддэг. Энэ нь Ga атомын электрон бүрхүүл d-электрон (d-шахалтын нөлөө), In, Tl (B ба Al-аас ялгаатай) тус бүр нь эцсийн өмнөх давхаргад 18 электрон агуулдаг тул шахагдсантай холбоотой юм. Тиймээс Al-аас Ga хүртэлх шинж чанарын шугаман өөрчлөлт (харх, Tmelt гэх мэт) зөрчигддөг.

Буцлах цэг нь B-ээс Tl хүртэл буурдаг. Кристал торны бүтцийн онцлогоос шалтгаалан хайлах температур жигд бус байдаг.

Хамгийн их хайлдаг металл бол Ga (Tmelt = 29.8˚С).

Сэтгэл хөдлөөгүй гадаад түвшний тохиргоо ns 2 np 1, сэтгэл хөдөлсөн төлөвт - ns 1 np 2.

Өдөөгдээгүй төлөвт 1 хосгүй электрон байдаг боловч исэлдэлтийн төлөв нь +1 байдаг эдгээр элементүүдийн ихэнх нэгдлүүд нь маш тогтворгүй бөгөөд өдөөгдсөн төлөвт +3 исэлдэлтийн төлөв нь хамгийн онцлог шинж юм. учир нь. электроныг s төлөвөөс p төлөв рүү шилжүүлэхэд бага зэрэг энерги шаардагдана.

B нь металл биш, Al нь ердийн металл биш, Ga, In, Tl нь ердийн металлууд юм. Нэгдлүүд: EN 3, E 2 O 3, E (OH) 3.

Элементүүдийн исэлдэлтийн төлөв эерэг, устөрөгч сөрөг байдаг тул элементийн гидрид нь нөхцөлт байдаг

B 2s 2 2p 1 B 2 H 6

Ga 4s 2 4p 1 (GaH 3) n

5 секундын дотор 2 5p 1 (InH 3) n

Tl 6s 2 6p 1 TlH 3

E 2 O 3 -ислийн ерөнхий томъёо нь өөр шинж чанартай байдаг

B2O3хүчиллэг исэл

Al2O3амфотерийн исэл

Ga2O3

203 ондамфотерийн исэл (үндсэн шинж чанар давамгайлсан)

Tl2O(Tl 2 O 3) үндсэн исэл

E(OH) 3 -гидроксидын хувьд хүчилээс амфотерийн замаар үндсэн гидроксид руу шилждэг.

Al(OH)3амфотерийн гидроксид

Ga(OH)3амфотерийн гидроксид

In(OH)3амфотерийн гидроксид

TlOHүндсэн гидроксид

Тэд EG 3 галоген, E 2 S 3 хүхэр, EN азоттой нэгдлүүдийг үүсгэдэг.

Бор, цахиурын хүчилтөрөгчийн нэгдлүүдийн химийн найрлага нь нийтлэг зүйлтэй байдаг: исэл ба гидроксидын хүчиллэг шинж чанар, олон тооны полимер бүтэц үүсгэх чадвар, исэлдлийн шил үүсэх.

Бор. Баримт. Химийн шинж чанар

Бор нь шинж чанараараа IV-A бүлгийн цахиурын элементтэй хамгийн төстэй юм ("диагональ төстэй байдал").

Бор бол хар өнгөтэй, t = 2300 С-т галд тэсвэртэй талст бодис юм.

Хамгийн түгээмэл нь борын хоёр өөрчлөлт юм: аморф ба талст. Аморф өөрчлөлт нь хамгийн идэвхтэй байдаг.

Бор авах

1. Бор гидридын дулааны задрал:

B 2 H 6 2B + 3H 2

2. Магнийн борын исэл:

B 2 O 3 + 3Mg 3MgO + 2B

B 2 O 3 + 3Zn 3ZnO + 2B

3. Бор хлоридоос:

2BCl 3 + 3Zn 3ZnCl 2 + 2B

Бор нь зөвхөн фтортой шууд идэвхтэй урвалд ордог боловч халах үед хүчилтөрөгч, азот, нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчилдэг.

B + 2F 2 → BF 4

4B + 3O 2 2B 2 O 3

2B+N 2 2BN

4B + 3C B 4 C 3

Бор нь халуун төвлөрсөн хүчил H 2 SO 4 ба HNO 3-тай урвалд ордог

2B + 3H 2 SO 4 конц. → 2H 3 BO 3 + 3SO 2

B + 3HNO 3 конц. → H 3 BO 3 + 3NO 2

Энэ нь зөвхөн хүчтэй исэлдүүлэгч бодис байгаа тохиолдолд шүлттэй урвалд ордог.

2B + 2NaOH + 3H 2 O 2 → 2NaBO 2 + 4H 2 O

Гэсэн хэдий ч аморф бор нь буцалгах үед шүлттэй урвалд орж болно.

2В аморф. + 2NaOH 2NaBO 2 + H 2

3SiO 2 + 4B → 3Si + 2B 2 O 3

Бор галогенид

BF 3 BCl 3 BBr 3 BI 3

хийн хий шингэн хатуу

Е бонд кЖ 644 443 376 284

Уян хатан чанар буурдаг

BCl 3 нь өдөөгдсөн төлөвт байгаа борын атомын гурван электрон харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүсдэг. Спин-валент (солилцоо) механизмын дагуу гурван холбоо үүсдэг.

Ион нь тетраэдр бүтэцтэй

Бор галид нь хүчиллэг бөгөөд гидролиз болдог:

BCl 3 + 3H 2 O → H 3 BO 3 + 3HCl

BF 4 + HF → H(хүчтэй хүчил)

Хүчиллэг галидууд нь үндсэн галогенидтэй урвалд ордог:

BF 3 + NaF = Na

Бор нь устөрөгчтэй шууд урвалд ордоггүй. Борын гидридийг устөрөгчтэй шууд харилцан үйлчлэлцэх замаар олж авдаггүй, харин шууд бус аргаар авдаг.

Жишээлбэл, магнийн борид дээр давсны хүчлийн үйлдэл.

Mg 3 B 2 + 6HCl ® B 2 H 6 + 3MgCl 2

Боргидрид (боран) хольцыг олж авна. Борыг хий, шингэн, хатуу хэлбэрээр мэддэг.

B 2 H 6– диборан – хий

B 4 H 10 -тетраборан - шингэн

B 10 H 14- хатуу бор.

Тэд эвгүй үнэртэй, маш хортой байдаг. Тэдний ихэнх нь аяндаа гал авалцаж, усанд задардаг.

2B 4 H 10 + 11 O 2 \u003d 4B 2 O 3 + 10 H 2 O

B 2 H 6 + 6 H 2 O \u003d 2H 3 BO 3 + 6H 2

Боргидридын молекулуудад борын атомууд устөрөгчийн "гүүр"-ээр холбогддог.

Боран бол тусгай төрлийн нэгдлүүд бөгөөд тэдгээр нь электрон дутагдалтай холбоо үүсгэдэг. Тэдний молекулуудад хоёр электрон холбоо үүсгэхэд шаардагдахаас цөөн тооны электрон байдаг. Энэхүү "гадил жимсний холбоо" нь борын атомын хоёр sp 3 эрлийз орбитал, устөрөгчийн атомын нэг s-орбитал давхцсаны үр дүнд үүсдэг. Гүүрлэх устөрөгчийн атом бүр нь хоёр борын атомтай нийтлэг хоёр электрон гурван төвийн холбоо B-H-B үүсгэдэг.

Электрон дутагдалтай нэгдлүүд нь электрон хүлээн авагч юм. Ортоборын хүчлийн дулааны задралын схемүүд:

H 3 BO 3 "HBO 2 + H 2 O

4HBO 2 "2B 2 O 3 + 2H 2 O

Энгийн хүчлүүдээс ялгаатай нь ортоборын хүчил нь H + -ийг салгадаггүй, харин усны диссоциацийн тэнцвэрт өөрчлөлтийг үүсгэж, донор хүлээн авагчийн харилцан үйлчлэлийн улмаас OH- нэмдэг. нэг суурь.

B (OH) 3 + H 2 O → B (OH) 4 - + H + Kd \u003d 5.8 10 -10

Хүчилтөрөгчийн борын зохицуулалтын тоо 3 байдаг тул борын хүчилтөрөгчийн нэгдлүүд нь полимер нэгдлүүд (полиборат) үүсгэдэг.

Бүх хүчил нь ортобор болж хувирдаг:

HBO 2 + H 2 O → H 3 BO 3

H 2 B 4 O 7 + 5H 2 O → 4H 3 BO 3

Хэрэв ортоборын хүчил нь хамгийн тогтвортой хүчил юм бол түүний давс нь мета- ба тетраборын хүчлийн давстай харьцуулахад хэвийн нөхцөлд байдаггүй. Тиймээс, борын хүчлийн уусмалд натрийн гидроксид өртөхөд энэ нь ортоборат биш (уусмалд байхгүй), харин натрийн тетраборат (NaOH дутагдалтай) эсвэл метаборат (NaOH-ээс илүү) юм.

2NaOH долоо хоног + 4H 3 BO 3 \u003d Na 2 B 4 O 7 + 7 H 2 O

NaOH wt + H 3 BO 3 \u003d NaBO 2 + 2H 2 O

Илүүдэл шүлтийн үед үүссэн натрийн тетраборат нь натрийн метаборат болж хувирдаг.

Na 2 B 4 O 7 + 2NaOH g = 4NaBO 2 + H 2 O

Натрийн тетраборатын хүчиллэг гидролиз нь ортоборын хүчил үүсэхэд хүргэдэг.

Na 2 B 4 O 7 + 2HCl + 5 H 2 O \u003d 2NaCl + 4 H 3 BO 3

Хөнгөн цагаан

Металлын шинж чанар нь борынхоос илүү тод илэрдэг. Хөнгөн цагааны бусад металлуудтай химийн холбоо нь ихэвчлэн ковалент шинж чанартай байдаг. Кристал бүтцийн төрөл нь hcp.

Бороос ялгаатай нь хөнгөн цагааны атом нь гаднах түвшинд чөлөөт d-дэд давхаргатай байдаг. Al 3+ нь жижиг радиустай, нэлээд өндөр цэнэгтэй тул энэ нь 4 эсвэл 6-ийн зохицуулалттай цогцолбор үүсгэгч бодис юм. Al нэгдлүүд нь бороос илүү тогтвортой байдаг.

Хөнгөн цагаан авах

Аж үйлдвэрт Al-ийг криолит дахь Al 2 O 3 хайлмаг (Na 3 AlF 6) электролизээр гаргаж авдаг.

Al 2 O 3 → Al +3 + AlO 3 -3

K (-) Al +3 + 3e \u003d Al 0

A (+) 2AlO 3 -3 - 6e \u003d Al 2 O 3 + O 2

Ga, In, Tl нь исэл ба сульфидын хүдэрт агуулагдах ул мөр элемент юм. Энэ тохиолдолд харгалзах нэгдлүүд нь төвлөрч, бууруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

E 2 O 3 + 3H 2 → 2E + 3H 2 O

E 2 O 3 + 3CO → 2E + 3CO 2

Эдгээр элементүүдийн ns 1 np 2 үндсэн төлөвийн цахим тохиргоо нь нэг хосгүй электрон байгаагаар тодорхойлогддог. Өдөөгдсөн төлөвт тэдгээр нь хосгүй гурван электрон агуулдаг бөгөөд sp 2 эрлийзжих үед гурван ковалент холбоо үүсэхэд оролцдог. Энэ тохиолдолд IIIA бүлгийн элементүүдийн атомууд нь нэг орбитал эзэлдэггүй бөгөөд валентийн электронуудын тоо нь эрчим хүчний боломжтой орбиталуудын тооноос бага хэвээр байна. Тиймээс IIIA бүлгийн элементүүдийн олон ковалент нэгдлүүд нь Льюисийн хүчлүүд - электрон хос хүлээн авагчид бөгөөд тэдгээрийг олж авснаар координацын тоог дөрөв болгож нэмээд зогсохгүй хүрээлэн буй орчны геометрийг өөрчилдөг - нэг хавтгай нь тетраэдр болдог (sp 2 эрлийзжих төлөв). .

Бор нь энэ дэд бүлгийн бусад элементүүдээс шинж чанараараа ялгаатай. Бор бол химийн хувьд идэвхгүй, B?F, B?N, B?C гэх мэт ковалент холбоо үүсгэдэг цорын ганц металл биш бөгөөд pp?pp холбоосын улмаас олон талт нь ихэвчлэн нэмэгддэг. Борын хими нь цахиурын химитэй ойролцоо бөгөөд энэ нь диагональ ижил төстэй байдлыг харуулж байна. Хөнгөн цагааны атомуудад d-орбиталуудын сул орон зай гарч ирдэг тул атомын радиус нэмэгдэж, ингэснээр координатын тоо зургаа болж нэмэгддэг. Галли, индий, талли нь d-блок металлын ард шууд байрладаг; d бүрхүүлийг дүүргэх нь атомуудын дараалсан агшилт дагалддаг. d-шахалтын үр дүнд хөнгөн цагаан ба галлийн ионы радиус ойртож, галлийн атомын радиус түүнээс ч бага байна. Al-аас Ga руу шилжих үед цөмийн үр ашигтай цэнэгийн өсөлт нь атомын радиусын өөрчлөлтөөс илүү чухал болж хувирдаг тул иончлолын энерги нэмэгддэг. Ip-ээс Tl-д шилжихэд иончлох энерги нэмэгдэх нь d- ба f-шахалтын үр дүн бөгөөд энэ нь валентийн электронуудын атомын цөмтэй харилцан үйлчлэлийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Таллийн 6s 2 электроныг цөмтэй холбох энерги ихсэх нь тэдгээрийн холбоо үүсэхэд оролцоход хүндрэл учруулж, исэлдэлтийн хамгийн өндөр түвшинд тэдгээрийн нэгдлүүдийн тогтвортой байдал буурахад хүргэдэг. Тэгэхээр талли, хар тугалга, висмут, полонийн хувьд +1, +2, +3, + исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүд тогтвортой байдаг.

III бүлгийн p-элементүүдэд ердийн элементүүд - бор, хөнгөн цагаан, галлийн дэд бүлгийн элементүүд - галли, индий, талли орно. Бороос бусад жагсаалтад орсон бүх элементүүд нь металл юм. Дэлхийн царцдасын массын 8.8% -ийг эзэлдэг хөнгөн цагаанаас бусад бүх элементүүд ховор байдаг. Гаднах электрон түвшинд тэдгээр нь ns 2 np 1 гурван электронтой, өдөөгдсөн төлөвт ns 1 np 2 электронтой байна. Хамгийн дээд зэрэгборын дэд бүлгийн элементүүдийн исэлдэлт +3-тай тэнцүү байна. Ga, In, T1 атомын эцсийн өмнөх түвшин нь 18 электрон агуулдаг тул A1-ээс Ga руу шилжихэд зарим шинж чанарын тогтмол ялгаа зөрчигддөг. IIIA дэд бүлгийн элементүүдийн зарим физик тогтмолуудыг Хүснэгтэнд үзүүлэв. 7.

5V 1s 2 2s 2 2p 1

13 Al 3s 2 3p 1

31 Ga3d 10 4s 2 4p 1

49 лн 4г 10 5с 2 5х 1

81 Tl 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1

Цөмийн цэнэг нэмэгдэхийн хэрээр элементүүдийн хамгийн чухал шинж чанарууд нь атомын радиус зэрэг монотон бус байдлаар өөрчлөгддөг. Үүний дагуу эдгээр элементүүдийн энгийн бодис, исэл, гидроксид болон бусад нэгдлүүдийн шинж чанар нь өөрчлөлтийн хоёрдмол шинж чанартай байдаг. Дэд бүлгийн эхний элемент нь ялангуяа огцом ялгардаг - бор нь s 2 p 1 элементүүдийн дунд цорын ганц металл бус юм. Бор нь IV бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн элемент болох цахиур Si-ийн диагональ ижил төстэй байдлыг харуулж байна.

Дэд бүлгийн хамгийн чухал элемент болох хөнгөн цагаан нь мөн нэг талаас бороос, нөгөө талаас галлийн дэд бүлгээс ялгах хэд хэдэн онцлог шинж чанартай байдаг.

Онцлог холболтууд

Хөнгөн цагаан

13 Al 3s 2 3p 1

1 тогтвортой изотоп 27 Al

Дэлхийн царцдас дахь Кларк нь жингийн 8.8%, хамгийн түгээмэл металл юм. Энэ нь чөлөөт хэлбэрээр тохиолддоггүй.
Байгальд байх гол хэлбэр нь Al 2 O 3 (янз бүрийн силикат, хээрийн жонш, шаврын найрлагад байдаг) юм. Энэ нь давхар давс хэлбэрээр тохиолддог: KAl (SO 4) 2, Na 3 гэх мэт.

Физик шинж чанарууд

Хөнгөн цагааны энгийн бодис нь хөнгөн, парамагнитын шинж чанартай мөнгөлөг цагаан металл бөгөөд цутгаж, цутгаж, боловсруулахад хялбар байдаг. Хөнгөн цагаан нь өндөр дулаан, цахилгаан дамжуулалттай, гадаргууг цаашдын харилцан үйлчлэлээс хамгаалдаг хүчтэй оксидын хальс хурдан үүсдэг тул зэврэлтэнд тэсвэртэй байдаг. Хөнгөн цагаан нь цахилгаан, дулаан дамжуулалт өндөртэй, гэрлийн тусгал ихтэй байдаг. Цахилгаан дамжуулах чанараараа Cu, Ag, Au-ийн дараа 4-р байранд ордог.

Яаж авах вэ

1. AlCl 3 хайлмалын электролиз:

2AlCl 3 \u003d 2Al + 3Cl 2

2. Үйлдвэрийн гол арга бол криолит 3NaF AlF 3 дахь Al 2 O 3 (хөнгөн цагааны исэл) хайлмаг электролиз юм.

2Al 2 O 3 \u003d 4AI + 3O 2

3. Вакуум дулаан:

AlCl 3 + ZK \u003d Al + 3KCl

Химийн шинж чанар

Al бол маш идэвхтэй металл боловч хэвийн нөхцөлд энэ нь идэвхгүй байдаг - гал асаах өндөр температуртай, зөвхөн өндөр температурт олон бодистой урвалд ордог; Al-тай холбоотой бүх урвалууд эхний удаашралтай үеийг дамждаг. Хөнгөн цагааны энэхүү химийн шинж чанарыг түүний гадаргуу дээр маш нимгэн, бат бөх, хий, ус үл нэвтрэх Al 2 O 3 хальс байгаатай холбон тайлбарладаг. Энэ хальсны бүрэн бүтэн байдал зөрчигдсөн тохиолдолд хиймэл оюун ухаан нь идэвхтэй бууруулагч бодис болгон олон бодистой урвалд ордог.

Al 0 - Ze - → Al 3+

Ихэнх нэгдлүүдийн хувьд хөнгөн цагааны атомууд нь хөрш атомуудтай ионы холбоогоор холбогддог.

1. Хүчилтөрөгч болон бусад металл бус (галоген, хүхэр, азот, нүүрстөрөгч) -тэй харилцан үйлчлэх. Нунтаг Al (хөнгөн цагаан нунтаг) хамгийн идэвхтэй урвалд ордог.

a) 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

Энгийн температурт урвал зөвхөн гадаргуу дээр явагддаг. Гал асаах температур хүртэл халаасны дараа буталсан Al нь өндөр экзотермик нөлөөтэй шатдаг.

б) 2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 хлорид

2Al + ZBr 2 = 2AlBr 3 бромид

2Al + 3I 2 = 2AlI 3 иодид

I 2-тэй урвал нь усны дэргэд явагдана. F 2-тэй бол ямар ч хариу үйлдэл үзүүлэхгүй. учир нь эхний мөчид AlF 3-ийн хүчтэй гадаргуугийн давхарга үүсдэг.

в) 2Al + 3S = Al 2 S 3 сульфид

2Al + N 2 = 2AlN нитрид

4Al + 3C \u003d AlC 3 карбид

d) C H 2 хөнгөн цагаан нь шууд холбогдоогүй байна.

2. Шүлттэй үед устай харилцан үйлчлэх.

Шүлтлэгийн үүрэг.

1) Al 2 O 3 оксидын хальсыг татан буулгах;

2) уусдаггүй гидроксид Al(OH) 3 үүсэхээс сэргийлнэ.

2Al + 6H 2 O + 2NaOH \u003d 2Na + 3H 2

Na - натрийн тетрагидроксо-алюминат

Шүлт байхгүй тохиолдолд хөнгөн цагаан нь дараахь нөхцөлд H 2-ыг уснаас зайлуулж чаддаг.

1) гадаргуу нь нэгдмэл (мөнгөн усаар бүрхэгдсэн) бол;

2) оксидын хальснаас металлын гадаргууг урьдчилан цэвэрлэсний дараа вакуум эсвэл инертийн хийн орчинд.

3. "Исэлдүүлэхгүй" хүчлүүдтэй (HCl, H 2 SO 4 шингэрүүлсэн гэх мэт) харилцан үйлчлэл.

2Al + 6H + → 2Al 3+ + 3H 2

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2

2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

4. Маш их төвлөрсөн HNO 3 ба H 2 SO 4-тэй харилцан үйлчлэл

Ердийн T-ийн үед урвал явагдахгүй, учир нь Al-ийн гадаргуу идэвхгүйжиж, түүнд атомын болон молекулын хүчилтөрөгч орох, түүнчлэн Al-тай уусдаггүй нэгдлүүд үүсэхтэй холбоотой байдаг.

Халах үед урвалууд нэлээд идэвхтэй явагддаг.

Al + 6HNO 3 конц. \u003d Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

8Al + 15H 2 SO 4 conc. = 4Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 S + 12H 2 O

5. Шингэрүүлсэн HNO 3-тай харилцан үйлчлэл

Энгийн температурт урвал аажмаар, халах үед илүү хурдан явагддаг.

Al + 4HNO 3 \u003d Al (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

8Al + 30HNO 3 маш сайн шингэлсэн = 8Al(NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9 2 O

6. Органик хүчилтэй харилцан үйлчлэх

Шингэрүүлсэн цууны хүчил ба нимбэгийн хүчилтэй хамт халах үед урвал явагдана, NaCl-ийн оролцоотойгоор хурдасна.

Al + 6CH 3 COOH = 2(CH 3 COO) 3 Al + 3H 2

7. Металлыг исэлээс нь авах (алюминотерми)

2Al + Cr 2 O 3 \u003d 2Cr + Al 2 O 3

Атомын масс нэмэгдэхийн хэрээр элементүүдийн металл шинж чанар нэмэгддэг. Бор бол металл бус, үлдсэн элементүүд (хөнгөн цагааны дэд бүлэг) нь металл юм. Бор нь бусад элементүүдээс шинж чанараараа ихээхэн ялгаатай бөгөөд нүүрстөрөгч, цахиуртай илүү төстэй байдаг. Үлдсэн элементүүд нь бага хайлдаг металлууд, In ба Tl - маш зөөлөн.

III бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн элементүүдийн физик шинж чанар

Бүлгийн бүх элементүүд гурвалсан байна , гэхдээ атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр валент 1 нь илүү онцлог шинж чанартай болдог(Tl нь гол төлөв моновалент).

B-Al-Ga-In-Tl цувралд хүчиллэг чанар буурч, R(OH) 3 гидроксидын суурь чанар нэмэгддэг. H 3 BO 3 - хүчил, Al (OH) 3 ба Ga (OH) 3 - амфотер суурь, In (OH) 3 ба Tl (OH) 3 - ердийн суурь. TlOH нь хүчтэй суурь юм.

Зөвхөн хоёр элементийн шинж чанарыг нарийвчлан авч үзье: практикт маш өргөн хэрэглэгддэг p-металуудын ердийн төлөөлөгч болох хөнгөн цагаан, бүдүүвчээр бол бор нь "хагас металлын" төлөөлөгч бөгөөд бусадтай харьцуулахад хэвийн бус шинж чанартай байдаг. дэд бүлгийн бусад бүх элементүүд.

Хөнгөн цагаан бол дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл металл (бүх элементүүдийн дунд 3-р байр; дэлхийн царцдасын найрлагын 8%). Энэ нь байгальд чөлөөт металл хэлбэрээр байдаггүй; хөнгөн цагааны исэл (Al 2 O 3), боксит (Al 2 O 3 xH 2 O) -ийн нэг хэсэг юм. Үүнээс гадна хөнгөн цагаан нь шавар, гялтгануур, хээрийн жонш зэрэг чулуулагт силикат хэлбэрээр байдаг.

Хөнгөн цагаан нь нэг тогтвортой изотоптой, бор, хоёр: 19.9% ​​ба 80.1%.

хүлээн авах;

1. AlCl 3 хайлмалын электролиз:

2AlCl 3 \u003d 2Al + 3Cl 2

2. Үйлдвэрийн гол арга бол криолит 3NaF AlF 3 дахь Al 2 O 3 (хөнгөн цагааны исэл) хайлмаг электролиз юм.

2Al 2 O 3 \u003d 4AI + 3O 2

3. Вакуум дулаан:

AlCl 3 + ZK \u003d Al + 3KCl

Физик шинж чанарууд.

Чөлөөт хэлбэрийн хөнгөн цагаан бол өндөр дулаан, цахилгаан дамжуулалттай мөнгөлөг цагаан металл юм. Хөнгөн цагаан нь бага нягтралтай - төмөр эсвэл зэсээс гурав дахин бага бөгөөд үүнтэй зэрэгцэн удаан эдэлгээтэй металл юм.

Бор нь хэд хэдэн аллотроп өөрчлөлттэй байдаг. Аморф бор бол хар хүрэн нунтаг юм. Кристал бор - саарал хар, металл гялбаатай. Хатуу байдлын хувьд болор бор нь бүх бодисуудын дунд (алмазын дараа) хоёрдугаарт ордог. Өрөөний температурт бор нь цахилгаан муу дамжуулагч юм; цахиурын нэгэн адил хагас дамжуулагч шинж чанартай.

Химийн шинж чанар.

Гадаргуу хөнгөн цагаанихэвчлэн Al 2 O 3 оксидын хүчтэй хальсаар хучигдсан байдаг бөгөөд энэ нь түүнтэй харилцахаас сэргийлдэг орчин. Хэрэв энэ хальсыг арилгавал метал нь устай хүчтэй урвалд орж болно:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + ZN 2.

Энэ нь хусуур эсвэл нунтаг хэлбэрээр агаарт тод шатаж, их хэмжээний дулаан ялгаруулдаг.

2Al + 3/2O 2 = Al 2 O 3 + 1676 кЖ.

Энэ нөхцөл байдал нь алюминотерми ашиглан тэдгээрийн ислээс хэд хэдэн металлыг олж авахад хэрэглэгддэг. Исэл үүсэх дулаан нь Al 2 O 3 үүсэх дулаанаас бага байдаг металуудыг нунтаг хөнгөн цагаанаар ангижруулахыг тэд ингэж нэрлэсэн.

Cr 2 O 3 + 2Al \u003d 2Cr + Al 2 O 3 + 539 кЖ.

Бор, хөнгөн цагаанаас ялгаатай нь химийн хувьд идэвхгүй (ялангуяа талст) байдаг. Тиймээс энэ нь зөвхөн маш өндөр температурт (> 700 ° C) хүчилтөрөгчтэй урвалд ордог бөгөөд борын ангидрид B 2 O 3 үүсдэг.

2V + ZO 2 \u003d 2V 2 O 3,

Бор нь ямар ч нөхцөлд устай урвалд ордоггүй.Илүү өндөр температурт (> 1200 ° C) энэ нь азоттой урвалд орж борын нитридыг (галд тэсвэртэй материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг) үүсгэдэг.

Бор нь өрөөний температурт зөвхөн фтортой урвалд ордог.хлор ба бромтой урвал нь зөвхөн хүчтэй халаалтаар явагддаг (тус тус бүр 400 ба 600 ° C); Эдгээр бүх тохиолдолд энэ нь BHal 3 тригалидыг үүсгэдэг - агаарт ууршдаг, усаар амархан гидролиз болдог дэгдэмхий шингэн:

2B + 3Hal 2 = 2BHal 3.

Гидролизийн үр дүнд ортоборын (борын) хүчил H 3 BO 3 үүсдэг.

BHal 3 + 3H 2 O \u003d H 3 BO 3 + ZHNal.

Бороос ялгаатай нь хөнгөн цагаанөрөөний температурт аль хэдийн бүх галогентэй идэвхтэй урвалд орж, галоген үүсгэдэг. Халах үед хүхэр (200 ° C), азот (800 ° C), фосфор (500 ° C), нүүрстөрөгч (2000 ° C) -тай харилцан үйлчилдэг.

2Al + 3S \u003d Al 2 S 3 (хөнгөн цагаан сульфид),

2Al + N 2 = 2AlN (хөнгөн цагаан нитрид),

Al + P = AlP (хөнгөн цагаан фосфид),

4Al + 3C = Al 4 C 3 (хөнгөн цагааны карбид).

Эдгээр бүх нэгдлүүд нь хөнгөн цагааны гидроксид, үүний дагуу устөрөгчийн сульфид, аммиак, фосфин, метан үүсэх замаар бүрэн гидролиз болдог.

Хөнгөн цагаан нь ямар ч концентрацитай давсны хүчилд амархан уусдаг.

2Al + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + ZN 2.

Хүйтэн дэх төвлөрсөн хүхрийн болон азотын хүчил нь хөнгөн цагаанд үйлчилдэггүй. Халах үед хөнгөн цагаан нь устөрөгчийг ялгаруулахгүйгээр эдгээр хүчлийг бууруулж чаддаг.

2Al + 6H 2 SO 4 (conc) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O,

Al + 6HNO 3 (conc) = Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд хөнгөн цагаан нь устөрөгч ялгаруулж уусдаг.

2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Шингэрүүлсэн азотын хүчилд азотын исэл (II) ялгарснаар урвал явагдана.

Al + 4HNO 3 \u003d Al (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Хөнгөн цагаан нь шүлт ба шүлтлэг металлын карбонатын уусмалд уусдаг бөгөөд тетрагидроксоалюминатууд үүсдэг.

2Al + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na [Al (OH) 4] + 3H 2.

Исэлдүүлэгч бодис биш хүчил нь бортой урвалд ордоггүй бөгөөд зөвхөн баяжуулсан HNO 3 нь борын хүчилд исэлдүүлдэг.

B + HNO 3 (conc) + H 2 O \u003d H 3 BO 3 + ҮГҮЙ

+3 исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдлүүд. Борын хамгийн чухал нэгдлүүд нь гидрид, галид, исэл, борын хүчил, тэдгээрийн давс юм.

Борын исэл- B 2 O 3 - өнгөгүй хэврэг шилэн масс, хүчиллэг исэл, усыг хүчтэй холбож ортоборын хүчил үүсгэдэг:

B 2 O 3 + 3H 2 O \u003d 2H 3 BO 3

H 3 BO 3 нь маш сул нэг суурьт хүчил бөгөөд түүний хүчиллэг шинж чанар нь устөрөгчийн катионыг арилгаснаас бус харин гидроксидын анионыг холбосноор илэрдэг.

H 3 BO 3 + H 2 O H + + -; pKa = 9.0

Халах үед борын хүчил аажмаар усаа алдаж, эхлээд метаборын хүчил, дараа нь борын ислийг үүсгэдэг.

H 3 BO 3 ¾® HBO 2 ¾® B 2 O 3

Шүлттэй харьцахдаа энэ нь тетраборатуудыг үүсгэдэг - таамагласан тетраборын хүчлийн давс:

4H 3 BO 3 + 2NaOH \u003d Na 2 B 4 O 7 + 7H 2 O

Ихэнх давсууд - боратууд нь s-элементийн боратуудаас бусад нь усанд уусдаггүй. Бусдаас илүү натрийн тетраборат Na 2 B 4 O 7 хэрэглэдэг. Боратуудын ихэнх нь полимер шинж чанартай тул уусмалаас талст гидрат хэлбэрээр тусгаарлагдсан байдаг. Полимер борын хүчлүүд нь амархан усалдаг тул уусмалаас тусгаарлах боломжгүй юм. Тиймээс хүчил нь полиборатуудад үйлчлэхэд борын хүчил ихэвчлэн ялгардаг ( Энэ урвалыг хүчил үүсгэхэд ашигладаг):

Na 2 B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O \u003d 4H 3 BO 3 + Na 2 SO 4

Усгүй метаборатыг борын исэл эсвэл борын хүчлийг металлын исэлтэй холих замаар гаргаж авдаг.

CaO + B 2 O 3 \u003d Ca (BO 2) 2

Хамгийн чухал хөнгөн цагааны нэгдлүүдхөнгөн цагааны исэл ба хөнгөн цагааны гидроксид юм.

Хөнгөн цагааны исэл Al2O3 нь усанд уусдаггүй цагаан галд тэсвэртэй талст бодис юм. Лабораторийн нөхцөлд хөнгөн цагаан исэл нь хөнгөн цагааныг шатаах эсвэл хөнгөн цагааны гидроксидын дулааны задралаар үүсдэг.

4Al + 3O2 → 2Al2O3

2Al (OH) 3 → Al2O3 + 3H2O.

Хөнгөн цагааны оксидын химийн шинж чанар нь амфотер юм. Энэ нь хүчилтэй урвалд орж, үндсэн оксидын шинж чанарыг харуулдаг.

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O.

Шүлттэй урвалд орж, хүчиллэг ислийн шинж чанарыг харуулдаг. Шүлтлэг уусмалд цогц нэгдлүүд үүсдэг.

Al2O3 + 2KOH + 3H2O = 2K.

Ууссан үед метаалюминий хүчлийн давс үүсдэг, жишээлбэл, калийн метаалюминат:

Al2O3 + 2KOH→2KAlO2 + H2O.

Хөнгөн цагааны исэл (корунд) -ын байгалийн талст өөрчлөлтийг ашигладаг ӨӨРшинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн салбарууд. Жишээлбэл, бадмаараг бол нарийн механизмд зориулсан ажлын чулуу хийх материал юм. Корунд талстууд нь лазерын ажлын хэсэг юм. Бадмаараг, индранил чулууг гоёл чимэглэлд ашигладаг. Хөнгөн цагааны исэл нь зүлгүүрийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох зүлгүүрийн материал юм. Хөнгөн цагаан оксидын галд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь түүнийг халуунд тэсвэртэй химийн аяга таваг, шилэн зуух тавих тоосго үйлдвэрлэхэд ашиглахыг урьдчилан тодорхойлдог.

Хөнгөн цагааны гидроксид Al (OH) 3 нь цагаан өнгөтэй усанд уусдаггүй талст бодис юм. Лабораторид хөнгөн цагааны гидроксидыг олборлодогуусдаг хөнгөн цагааны давс нь шүлтийн уусмалуудтай харилцан үйлчлэх үед, жишээлбэл:

AlCl3 + 3KOH \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3KCl.

Үүссэн хөнгөн цагааны гидроксид нь желатин тунадас хэлбэртэй байдаг.

Хөнгөн цагааны гидроксид нь амфотер шинж чанартай бөгөөд хүчил ба шүлтлэгт уусдаг.

Al (OH) 3 + 3HCl →AlCl3 + 3H2O

Al (OH) 3 + NaOH → Na.

Хөнгөн цагааны гидроксидыг натрийн гидроксидтэй нийлүүлэхэд натрийн метаалюминат үүснэ.

Al (OH) 3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O.

Хөнгөн цагааны гидроксидын хүчилтэй урвалд орох чадварыг эмчилгээнд хэрэглэдэг. Энэ нь нэг хэсэг юм эмЭдгээр нь хүчиллэгийг бууруулж, зүрхний шархыг багасгахад ашигладаг.

Барийн хлоридтой урвал.Боратын ионууд нь усан уусмал дахь барийн хлоридтой харилцан үйлчлэхэд барийн метаборатын Ba (BO 2) 2 цагаан талст тунадас үүсгэдэг.

Хөнгөн цагааны катион Al 3+-ийн аналитик урвал

1. Шүлттэй урвал:

A1 3+ + 3 OH→A1(OH) 3 ↓ (цагаан)

2. Кобальт нитраттай урвалд орох -тенар хөх үүснэ.

Тенар хөх нь хөнгөн цагаан, кобальт цэнхэр холимог исэл юм.

2 A1 2 (SO 4) 3 + 2 Co (NO 3) 2 -tT-> 2 Co (A1O 2) 2 + 4 NO 2 + 6 SO 3 + O 2.

Бор бол хольцын ул мөр элемент бөгөөд хүний ​​​​биед түүний массын эзлэх хувь 10 байна -5 %. Бор нь ихэвчлэн уушиг (0.34 мг), бамбай булчирхай (0.30 мг), дэлүү (0.26 мг), элэг, тархи (0.22 мг), бөөр, зүрхний булчинд (0.21 мг) төвлөрдөг. Борын биологийн нөлөөг хараахан хангалттай судлаагүй байна. Бор нь шүд, ясанд байдаг нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд борын хүчлийн метал катионуудтай бага уусдаг давс хэлбэрээр байдаг.

Мэдлэгийн санд сайн ажлаа илгээх нь энгийн зүйл юм. Доорх маягтыг ашиглана уу

Мэдлэгийн баазыг хичээл, ажилдаа ашигладаг оюутнууд, аспирантууд, залуу эрдэмтэд танд маш их талархах болно.

Нийтэлсэн http://www.allbest.ru/

Тогтмол системийн гурав дахь бүлэг нь маш олон тооны тоог хамардаг химийн элементүүд, учир нь түүний найрлагад үндсэн болон хоёрдогч дэд бүлгийн элементүүдээс гадна серийн дугаар 58--71 (лантанид) ба 90--103 (актинид) серийн дугаартай элементүүд орно. Бид лантанид ба актинидыг хоёрдогч дэд бүлгийн элементүүдийн хамт авч үзэх болно. хөнгөн цагаан галлийн индий

Гурав дахь бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн элементүүд - бор, хөнгөн цагаан, галли, индий, талли нь атомын гаднах электрон давхаргад гурван электрон байдгаараа онцлог юм.

Хөнгөн цагаан бол үечилсэн системийн III бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн металлуудын гол төлөөлөгч юм. Түүний аналогууд болох галли, индий, талли нь хөнгөн цагааны шинж чанаруудтай төстэй, учир нь эдгээр бүх элементүүд нь ns 2 np 1 гадаад түвшний ижил электрон тохиргоотой бөгөөд +3 исэлдэлтийн төлөвийг харуулж чаддаг.

Үндсэн дэд бүлгийн элементүүдийн цахим бүтэцIIIбүлгүүд

Бүлгийн бүх элементүүд нь гурван валент боловч атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр валент 1 нь илүү онцлог шинж чанартай болдог (Tl нь гол төлөв моновалент).

B--Al--Ga--In--Tl цувралд хүчиллэг чанар буурч, R(OH) 3 гидроксидын суурь чанар нэмэгддэг. H 3 BO 3 нь хүчил, Al (OH) 3 ба Ga (OH) 3 нь амфотер суурь, In (OH) 3 ба Tl (OH) 3 нь ердийн суурь юм. TlOH нь хүчтэй суурь юм.

Дараа нь элементүүдийн шинж чанарыг нарийвчлан авч үзье: хөнгөн цагаан, практикт маш өргөн хэрэглэгддэг p-металуудын ердийн төлөөлөгч, бор, "хагас металлын" төлөөлөгч, дэд бүлгийн бусад бүх элементүүдтэй харьцуулахад хэвийн бус шинж чанарыг харуулдаг. .

Хөнгөн цагаан бол дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл металл (бүх элементүүдийн дунд 3-р байр; дэлхийн царцдасын найрлагын 8%). Энэ нь байгальд чөлөөт металл хэлбэрээр байдаггүй; хөнгөн цагааны исэл (Al 2 O 3), боксит (Al 2 O 3 * xH 2 O) -ийн нэг хэсэг юм. Үүнээс гадна хөнгөн цагаан нь шавар, гялтгануур, хээрийн жонш зэрэг чулуулагт силикат хэлбэрээр байдаг.

физик шинж чанар.

Чөлөөт хэлбэрийн хөнгөн цагаан бол өндөр дулаан, цахилгаан дамжуулалттай мөнгөлөг цагаан металл юм. Хөнгөн цагаан нь бага нягтралтай - төмөр эсвэл зэсээс гурав дахин бага, үүнтэй зэрэгцэн удаан эдэлгээтэй металл юм.

Бор нь хэд хэдэн аллотроп өөрчлөлттэй байдаг. Аморф бор бол хар хүрэн нунтаг юм. Кристал бор - саарал хар, металл гялбаатай. Хатуу байдлын хувьд болор бор нь бүх бодисуудын дунд (алмазын дараа) хоёрдугаарт ордог. Өрөөний температурт бор нь цахилгаан муу дамжуулагч юм; цахиурын нэгэн адил хагас дамжуулагч шинж чанартай.

Химийн шинж чанар.

Хөнгөн цагааны гадаргуу нь ихэвчлэн Al 2 O 3 оксидын хүчтэй хальсаар хучигдсан байдаг бөгөөд энэ нь хүрээлэн буй орчинтой харьцахаас хамгаалдаг. Хэрэв энэ хальсыг арилгавал метал нь устай хүчтэй урвалд орж болно:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + ZH 2 ^.

Энэ нь хусуур эсвэл нунтаг хэлбэрээр агаарт тод шатаж, их хэмжээний дулаан ялгаруулдаг.

2Al + 3/2O 2 = Al 2 O 3 + 1676 кЖ.

Энэ нөхцөл байдал нь алюминотерми ашиглан тэдгээрийн ислээс хэд хэдэн металлыг олж авахад хэрэглэгддэг. Энэ нь исэл үүсэх дулаан нь Al 2 O 3 үүсэх дулаанаас бага байдаг металуудыг нунтаг хөнгөн цагаанаар багасгахад өгсөн нэр юм, жишээлбэл:

Cr 2 O 3 + 2Al \u003d 2Cr + Al 2 O 3 + 539 кЖ.

Бор нь хөнгөн цагаанаас ялгаатай нь химийн хувьд идэвхгүй (ялангуяа талст) байдаг. Тиймээс энэ нь зөвхөн маш өндөр температурт (> 700 ° C) хүчилтөрөгчтэй урвалд ордог бөгөөд борын ангидрид B 2 O 3 үүсдэг.

2V + ZO 2 \u003d 2V 2 O 3,

Бор нь ямар ч нөхцөлд устай урвалд ордоггүй. Илүү өндөр температурт (> 1200 ° C) энэ нь азоттой урвалд орж борын нитридыг (галд тэсвэртэй материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг) үүсгэдэг.

Бор нь өрөөний температурт зөвхөн фтортой урвалд ордог бол хлор, бромтой урвал нь зөвхөн хүчтэй халаалтаар явагддаг (тус тус бүр 400 ба 600 ° C); Эдгээр бүх тохиолдолд энэ нь BHal 3 тригалидыг үүсгэдэг - агаарт ууршдаг, усаар амархан гидролиз болдог дэгдэмхий шингэн:

2B + 3Hal 2 = 2BHal 3.

Гидролизийн үр дүнд ортоборын (борын) хүчил H 3 BO 3 үүсдэг.

BHal 3 + 3H 2 O \u003d H 3 BO 3 + ZHNal.

Бороос ялгаатай нь хөнгөн цагаан нь өрөөний температурт аль хэдийн бүх галогентэй идэвхтэй урвалд орж, галид үүсгэдэг. Халах үед хүхэр (200 ° C), азот (800 ° C), фосфор (500 ° C), нүүрстөрөгч (2000 ° C) -тай харилцан үйлчилдэг.

2Al + 3S \u003d Al 2 S 3 (хөнгөн цагаан сульфид),

2Al + N 2 = 2AlN (хөнгөн цагаан нитрид),

Al + P = AlP (хөнгөн цагаан фосфид),

4Al + 3C = Al 4 C 3 (хөнгөн цагааны карбид).

Эдгээр бүх нэгдлүүд нь хөнгөн цагааны гидроксид, үүний дагуу устөрөгчийн сульфид, аммиак, фосфин, метан үүсэх замаар бүрэн гидролиз болдог.

Хөнгөн цагаан нь ямар ч концентрацитай давсны хүчилд амархан уусдаг.

2Al + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + ZH 2 ^.

Хүйтэн дэх төвлөрсөн хүхрийн болон азотын хүчил нь хөнгөн цагаанд үйлчилдэггүй. Халах үед хөнгөн цагаан нь устөрөгчийг ялгаруулахгүйгээр эдгээр хүчлийг бууруулж чаддаг.

2Al + 6H 2 SO 4 (conc) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O,

Al + 6HNO 3 (conc) = Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд хөнгөн цагаан нь устөрөгч ялгаруулж уусдаг.

2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Шингэрүүлсэн азотын хүчилд азотын исэл (II) ялгарснаар урвал явагдана.

Al + 4HNO 3 \u003d Al (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

Хөнгөн цагаан нь шүлт ба шүлтлэг металлын карбонатын уусмалд уусдаг бөгөөд тетрагидроксоалюминатууд үүсдэг.

2Al + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na [Al (OH) 4] + 3H 2 ^.

Исэлдүүлэгч бодис биш хүчил нь бортой урвалд ордоггүй бөгөөд зөвхөн баяжуулсан HNO 3 нь борын хүчилд исэлдүүлдэг.

B + HNO 3 (conc) + H 2 O \u003d H 3 BO 3 + NO ^.

Галлиум(лат. Gallium), Ga, Д.И.Менделеевийн үечилсэн системийн III бүлгийн химийн элемент, серийн дугаар 31, атомын масс 69.72; мөнгөлөг цагаан зөөлөн металл. Массын тоо 69 (60.5%) ба 71 (39.5%) хоёр тогтвортой изотопоос бүрдэнэ.

Галлий ("экаалюминий") оршин тогтнох, түүний үндсэн шинж чанаруудыг 1870 онд Д.И.Менделеев таамаглаж байсан. Элементийг Пиренейн цайрын хольц дахь спектрийн шинжилгээгээр илрүүлж, 1875 онд Францын химич П.Э.Лекок де Бойсбаудран тусгаарласан; Францын нэрээр нэрлэгдсэн (лат. Gallia). Галлийн шинж чанарууд нь урьдчилан таамагласан шинж чанаруудтай яг таарч байсан нь үечилсэн системийн анхны ялалт байв.

Дэлхийн царцдас дахь галлийн дундаж агууламж харьцангуй өндөр буюу жингийн 1.5·10 -3% байгаа нь хар тугалга, молибдений агууламжтай тэнцүү байна. Галлий бол ердийн ул мөр элемент юм. Цорын ганц Галлийн эрдэс CuGaS 2 галлит нь маш ховор байдаг. Галлийн геохими нь хөнгөн цагааны геохимитэй нягт холбоотой бөгөөд энэ нь тэдгээрийн физик-химийн шинж чанаруудын ижил төстэй байдалтай холбоотой юм. Литосфер дэх Галлийн гол хэсэг нь хөнгөн цагааны ашигт малтмалын хүрээлэлтэй байдаг. Боксит ба нефелин дэх галлийн агууламж 0.002-0.01% хооронд хэлбэлздэг. Галлийн өндөр концентраци нь сфалерит (0.01-0.02%), чулуун нүүрс (германий хамт), түүнчлэн зарим төмрийн хүдэрт ажиглагддаг.

Галлийн физик шинж чанар.Галли нь a = 4.5197E, b = 7.6601E, c = 4.5257E параметр бүхий ромбик (псевдо-тетрагональ) тортой. Хатуу металлын нягт (г / см 3) 5.904 (20 ° C), шингэн 6.095 (29.8 ° C), өөрөөр хэлбэл хатуурах үед Галлийн хэмжээ нэмэгддэг; t pl 29.8 ° C, t bp 2230 ° C. Gallium-ийн өвөрмөц шинж чанар нь шингэн төлөвийн өргөн цар хүрээтэй (2200 ° C), 1100-1200 ° C хүртэл температурт уурын даралт бага байдаг. Хатуу галлийн хувийн дулаан багтаамж нь 376.7 Дж/(кг К), өөрөөр хэлбэл 0-24°С-ийн температурт 0.09 кал/(г градус), шингэн нь тус тус 410 ж/(кг К), өөрөөр хэлбэл 0.098 кал/ байна. (г градус) 29-100°С-ийн хооронд байна. Хатуу галлийн цахилгаан эсэргүүцэл (ом см) 53.4 10 -6 (0 ° C), шингэн 27.2 10 -6 (30 ° C). Зуурамтгай чанар (тодорхой байдал \u003d 0.1 н сек / м 2): 1.612 (98 ° C), 0.578 (1100 ° C), гадаргуугийн хурцадмал байдал 0.735 н / м (735 дин / см) (H 2 агаар мандалд 30 ° C) . 4360E ба 5890E долгионы уртын тусгалын коэффициент нь 75.6% ба 71.3% байна. Дулааны нейтрон барих хөндлөн огтлол нь 2.71 амбаар (2.7 10 -28 м 2) юм.

Галийн химийн шинж чанар.

Галли нь ердийн температурт агаарт тогтвортой байдаг. Хуурай хүчилтөрөгч дэх 260 ° C-аас дээш температурт удаан исэлдэлт ажиглагдаж байна (оксидын хальс нь металыг хамгаалдаг). Хүхрийн болон давсны хүчилд галли аажмаар уусдаг, фторын хүчилд хурдан уусдаг, хүйтэнд азотын хүчилд тогтвортой байдаг. Галлий нь халуун шүлтийн уусмалд аажмаар уусдаг. Хлор ба бром нь хүйтэнд галлитай, халах үед иодтой урвалд ордог. 300 хэмээс дээш температурт хайлсан галли нь бүх бүтцийн металл, хайлштай харилцан үйлчилдэг.

Шинж чанараараа хөнгөн цагааны химийн нэгдлүүдтэй олон талаараа төстэй Галийн хамгийн тогтвортой гурвалсан нэгдлүүд. Үүнээс гадна моно ба хоёр валенттай нэгдлүүд мэдэгдэж байна. Хамгийн өндөр исэл Ga 2 O 3 нь усанд уусдаггүй цагаан бодис юм. Холбогдох гидроксид нь цагаан желатин тунадас хэлбэрээр галлийн давсны уусмалаас тунадасждаг. Энэ нь тод амфотер шинж чанартай байдаг. Шүлтэнд уусвал галлатууд (жишээ нь Na), хүчилд уусвал Галийн давс: Ga 2 (SO 4) 3, GaCl 3 гэх мэт. Галлийн гидроксидын хүчиллэг шинж чанар нь хөнгөн цагааны гидроксидынхоос илүү тод илэрдэг. [Al( OH) 3 нь рН = 10.6-4.1, Ga(OH) 3 нь рН = 9.7-3.4 хооронд байна].

Al(OH) 3-аас ялгаатай нь галлийн гидроксид нь зөвхөн хүчтэй шүлтлэгт уусдаг төдийгүй аммиакийн уусмалд уусдаг. Буцалгах үед галлийн гидроксид аммиакийн уусмалаас дахин тунадас үүснэ.

Галийн давсуудаас GaCl 3 хлорид (mp 78°C, bp 200°C) ба Ga 2 сульфат (SO 4) 3 хамгийн чухал ач холбогдолтой. Сүүлийнх нь шүлтлэг металл ба аммонийн сульфаттай хамт хөнгөн цагаан төрлийн давхар давс үүсгэдэг, жишээлбэл (NH 4) Ga (SO 4) 2 12H 2 O. Галли нь ус болон шингэрүүлсэн хүчилд муу уусдаг ферроцианид Ga 4 3 үүсгэдэг. үүнийг Al болон бусад хэд хэдэн элементүүдээс салгахад ашиглаж болно.

Галлийг авч байна. Галлийн гол эх үүсвэр нь хөнгөн цагааны үйлдвэрлэл юм. Бокситыг Байерын аргаар боловсруулах явцад галлиум нь Al(OH) 3-ыг хуваарилсны дараа эргэлдэж буй эхийн шингэнд төвлөрдөг. Ийм уусмалаас галлийг мөнгөн усны катод дээр электролизээр тусгаарладаг. Амьальгамыг усаар боловсруулсны дараа гаргаж авсан шүлтлэг уусмалаас Ga(OH) 3 тунадасжиж, шүлтэнд уусч, галлийг электролизээр тусгаарлана.

Боксит эсвэл нефелин хүдэр боловсруулах сод-шохойн аргаар галлиум нь нүүрстөрөгчжилтийн үед ялгарсан хурдасны сүүлийн фракцид төвлөрдөг. Нэмэлт баяжуулахын тулд гидроксидын тунадасыг шохойн сүүгээр эмчилдэг. Энэ тохиолдолд ихэнх Al нь тунадас дотор үлдэж, галли нь уусмал руу шилждэг бөгөөд үүнээс галлийн баяжмал (6-8% Ga 2 O 3) CO 2-ыг дамжуулж тусгаарладаг; Сүүлийнх нь шүлтэнд ууссан ба галлийг электролитийн аргаар тусгаарладаг.

Гурван давхаргат электролизийн аргаар Al-ийг цэвэршүүлэх процессын үлдэгдэл анод хайлш нь галлийн эх үүсвэр болж чаддаг. Цайр үйлдвэрлэхэд галлийн эх үүсвэр нь цайрын үнсний уусгах хаягдлыг боловсруулах явцад үүссэн сублиматууд (Вельцийн ислүүд) юм.

Ус ба хүчил (HCl, HNO 3) -аар угаасан шүлтлэг уусмалын электролизээр гаргаж авсан шингэн галлиум нь 99.9-99.95% Ga агуулдаг. Илүү цэвэр металлыг вакуум хайлуулах, бүсээр хайлуулах эсвэл хайлмалаас нэг талст авах замаар олж авдаг.

Галийн хэрэглээ. Gallium-ийн хамгийн ирээдүйтэй хэрэглээ бол хэлбэр юм химийн нэгдлүүдХагас дамжуулагч шинж чанартай GaAs, GaP, GaSb төрөл. Тэдгээрийг өндөр температурт шулуутгагч ба транзистор, нарны зай болон хаалт давхарга дахь фотоэлектрик эффект ашиглах боломжтой бусад төхөөрөмж, түүнчлэн хэт улаан туяаны цацраг хүлээн авагчид ашиглаж болно. Галлиумыг өндөр тусгалтай оптик толь хийхэд ашиглаж болно. Анагаах ухаанд ашигладаг хэт ягаан туяаны чийдэнгийн катодын хувьд мөнгөн усны оронд галлитай хөнгөн цагааны хайлшийг санал болгосон. Шингэн галлиум ба түүний хайлшийг өндөр температурт термометр (600-1300 ° C) болон манометр үйлдвэрлэхэд ашиглахыг санал болгож байна. Галлиум ба түүний хайлшийг цөмийн эрчим хүчний реакторуудад шингэн хөргөлтийн бодис болгон ашиглах нь сонирхол татаж байна (энэ нь галлиумын ажлын температурт бүтцийн материалтай идэвхтэй харилцан үйлчлэлд саад учруулдаг; Ga-Zn-Sn эвтектик хайлш нь цэвэр хайлшаас бага идэмхий нөлөөтэй байдаг. Галлиум).

Индиум(лат. Indium), Ин, Менделеевийн үечилсэн системийн III бүлгийн химийн элемент; атомын дугаар 49, атомын масс 114.82; цагаан гялалзсан зөөлөн металл. Элемент нь хоёр изотопын холимогоос бүрдэнэ: 113 In (4.33%) ба 115 In (95.67%); сүүлийн изотоп нь маш сул β-цацраг идэвхит (хагас задралын хугацаа T S = 6 10 14 жил).

1863 онд Германы эрдэмтэн Ф.Рейх, Т.Рихтер нар цайрын хольцыг спектроскопоор судлах явцад үл мэдэгдэх элементэд хамаарах спектрийн шинэ шугамуудыг илрүүлжээ. Эдгээр шугамын тод цэнхэр (индиго) өнгөнөөс шинэ элементийг индий гэж нэрлэсэн.

Байгаль дахь Энэтхэгийн тархалт. Индиум нь ердийн ул мөр элемент бөгөөд литосфер дахь дундаж агууламж нь жингийн 1.4 · 10 -5% байдаг. Магматик процессын явцад Энэтхэгт боржин чулуу болон бусад хүчиллэг чулуулагт бага зэрэг хуримтлагддаг. Дэлхийн царцдас дахь Энэтхэгийн концентрацийн гол үйл явц нь гидротермаль ордуудыг үүсгэдэг халуун усан уусмалуудтай холбоотой байдаг. Индиум нь тэдгээрт Zn, Sn, Cd, Pb-тэй холбогддог. Индиумд сфалерит, халькопирит, касситерит нь дунджаар 100 дахин (агуулга 1.4·10 -3%) баяждаг. Энэтхэгийн гурван ашигт малтмалыг мэддэг - уугуул индиум, рокзит CuInS 2, индит In 2 S 4, гэхдээ бүгд маш ховор байдаг. Практик ач холбогдол нь Энэтхэгийн сфалерит (0.1%, заримдаа 1%) дахь хуримтлал юм. Энэтхэгт баяжуулах нь Номхон далайн хүдрийн бүслүүрийн ордуудын онцлог шинж юм.

Физик шинж чанар Энэтхэг.

Энэтхэгийн болор тор нь a = 4.583E ба c = 4.936E параметртэй тетрагональ нүүр төвтэй. Атомын радиус 1.66E; ионы радиус In 3+ 0.92E, In + 1.30E; нягт 7.362 г/см 3 . Индиум нь уусдаг, түүний t pl 156.2 ° C; t боодол 2075 ° C. Шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 33 10 -6 (20 ° C); 0-150°С-ийн хувийн дулаан 234.461 Дж/(кг К), эсвэл 0.056 кал/(г°С); 0 ° C-ийн цахилгаан эсэргүүцэл 8.2 · 10 -8 ом · м, эсвэл 8.2 · 10 -6 ом · см; уян хатан байдлын модуль 11 Н / м 2, эсвэл 1100 кгс / мм 2; Бринеллийн хатуулаг 9 MN / м 2, эсвэл 0.9 кгс / мм 2.

Химийн шинж чанар Энэтхэг.

4d 10 5s 2 5p 1 атомын электрон тохиргооны дагуу индий нь нэгдлүүдэд 1, 2, 3 (голчлон) валентыг харуулдаг. Агаарт хатуу нягт төлөвт индий нь тогтвортой боловч өндөр температурт исэлддэг бөгөөд 800 хэмээс дээш температурт нил ягаан өнгийн дөлөөр шатаж, 20 3-д исэл өгдөг - шар талстууд, хүчилд амархан уусдаг. Халах үед индий нь галогентэй амархан нэгдэж уусдаг галоген InCl 3 , InBr 3 , InI 3 үүсгэдэг. Индиумыг HCl-ийн урсгалд халааж, InCl 2 хлоридыг гаргаж авах ба InCl 2-ийн уурыг халсан In дээр дамжуулахад InCl үүснэ. Хүхэртэй хамт Индиум нь 2 S 3, InS-д сульфид үүсгэдэг; тэд InS·In 2 S 3 ба 3InS·In 2 S 3 нэгдлүүдийг өгдөг. Усанд исэлдүүлэгч бодис агуулагдах үед индиум нь гадаргуугаас аажмаар зэврэнэ: 4In + 3O 2 + 6H 2 O = 4In(OH) 3 . Хүчилд индиум уусдаг, электродын хэвийн потенциал нь -0.34 В, шүлтлэгт бараг уусдаггүй. Энэтхэгийн давс нь амархан гидролиз болдог; гидролизийн бүтээгдэхүүн - үндсэн давс буюу гидроксид In(OH) 3 . Сүүлийнх нь хүчилд маш сайн уусдаг ба шүлтийн уусмалд муу уусдаг (давс үүсэх - индатууд): (OH) 3 + 3KOH = K 3. Исэлдэлтийн доод түвшний индийн нэгдлүүд нэлээд тогтворгүй байдаг; галидууд InHal ба хар исэл In 2 O нь маш хүчтэй ангижруулагч бодис юм.

Энэтхэгийг авч байна.

Индиумыг цайр, хар тугалга, цагаан тугалганы үйлдвэрлэлийн хаягдал, завсрын бүтээгдэхүүнээс гаргаж авдаг. Энэ түүхий эд нь Энэтхэгийн мянгаас аравны нэг хувийг агуулдаг. Энэтхэгийн олборлолт нь үндсэн гурван үе шатаас бүрдэнэ: баяжуулсан бүтээгдэхүүн авах - Энэтхэгийн баяжмал; баяжмалыг түүхий металл болгон боловсруулах; цэвэршүүлэх. Ихэнх тохиолдолд түүхий эдийг хүхрийн хүчлээр боловсруулж, индий нь уусмал руу шилждэг бөгөөд үүнээс баяжмалыг гидролитийн тунадасжилтаар тусгаарладаг. Барзгар индиумыг голчлон цайр эсвэл хөнгөн цагаан дээр карбюржуулах замаар тусгаарладаг. Цэвэршүүлэх ажлыг химийн, цахилгаан химийн, нэрэх, болор-физикийн аргаар явуулдаг.

Энэтхэг програм.

Индиум ба түүний нэгдлүүд (жишээлбэл, InN нитрид, InP фосфид, InSb антимонид) нь хагас дамжуулагч технологид хамгийн өргөн хэрэглэгддэг. Индиум нь зэврэлтээс хамгаалах янз бүрийн бүрхүүлд (холхивчийн бүрээсийг оруулаад) ашиглагддаг. Индиум бүрээс нь өндөр тусгалтай бөгөөд үүнийг толь, тусгал хийхэд ашигладаг. Индийн зарим хайлш нь хайлдаг хайлш, шилийг металлд наах гагнуур гэх мэт үйлдвэрлэлийн ач холбогдолтой юм.

Талли(лат. Thallium), Tl, Менделеевийн үечилсэн системийн III бүлгийн химийн элемент, атомын дугаар 81, атомын масс 204.37; шинэхэн зүсэгдсэн, саарал гялалзсан металл дээр; ховор ул мөр элементийг хэлнэ. Байгалийн хувьд элемент нь хоёр тогтвортой изотопоор төлөөлдөг 203 Tl (29.5%) ба 205 Tl (70.5%), цацраг идэвхт изотопууд 207 Tl - 210 Tl - цацраг идэвхт цувралын гишүүд. Цацраг идэвхт изотопууд 202 Tl (T S = 12.5 хоног), 204 Tl (T S = 4.26 жил), 206 Tl (T S = 4.19 мин) болон бусад бодисыг зохиомлоор гаргаж авсан. Таллийг 1861 онд В.Крукс хүхрийн хүчлийн үйлдвэрлэлийн лагаас спектрийн ногоон шугамын дагуу спектроскопийн аргаар нээсэн (иймээс нэр нь: Грекийн thallos - залуу, ногоон мөчир). 1862 онд Францын химич К.О.Лами анх таллийг ялгаж, металл шинж чанарыг нь тогтоожээ.

Таллийн байгаль дахь тархалт. Дэлхийн царцдас дахь таллийн дундаж агууламж (кларк) жингийн хувьд 4.5·10 -5% байдаг боловч хэт тархалттай тул байгалийн үйл явцад гүйцэтгэх үүрэг бага байдаг. Байгальд ихэвчлэн нэг валенттай, бага ихэвчлэн гурвалсан таллийн нэгдлүүд байдаг. Шүлтлэг металлын нэгэн адил талли нь дэлхийн царцдасын дээд хэсэгт - боржингийн давхаргад (дундаж агууламж 1.5 10 -4%), үндсэн чулуулагт бага (2 10 -5%), хэт суурь чулуулагт зөвхөн 1 төвлөрдөг. 10-6%. Зөвхөн долоон таллийн ашигт малтмалыг мэддэг (жишээлбэл, круксит, лорандит, врбайт болон бусад) бүгд маш ховор байдаг. Талли нь геохимийн хувьд K, Rb, Cs, мөн Pb, Ag, Cu, Bi-тэй хамгийн их төстэй байдаг. Талли нь шим мандалд амархан шилжинэ. Байгалийн уснаас нүүрс, шавар, манганы гидроксидоор шингэж, усыг ууршуулах явцад хуримтлагддаг (жишээлбэл, Сиваш нуурт 5·10 -8 г/л хүртэл).

Таллийн физик шинж чанар

Талли нь агаарт амархан исэлдэж, хурдан бүдгэрдэг зөөлөн металл юм. 0.1 MN / м 2 (1 кгс / см 2) даралттай, 233 ° C-аас доош температурт талли нь зургаан өнцөгт нягт савласан тортой (a \u003d 3.4496 E; c \u003d 5.5137 E), 233 ° C-аас дээш байдаг - биеийн төвтэй куб (a \u003d 4.841E), 3.9 Гн / м 2 (39000 кгс / см 2) өндөр даралттай - нүүр төвтэй куб; нягт 11.85 г/см3; атомын радиус 1.71E, ионы радиус: Tl + 1.49 E, Tl 3+ 1.05 E; T pl 303.6 ° C; T bp 1457 ° C, хувийн дулааны багтаамж 0.130 кЖ / (кг К) 20-100 ° C; температурын коэффициентшугаман тэлэлт 20 0С-т 28 10 -6, 240-280 ° C-д 41.5 10 -6; дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 38.94 Вт / (м -К). 0 ° C-ийн цахилгаан эсэргүүцэл (18 10 -6 ом см); цахилгаан эсэргүүцлийн температурын коэффициент 5.177 10 -3 - 3.98 10 -3 (0-100 ° C). Хэт дамжуулагч төлөв рүү шилжих температур нь 2.39 K. Талли нь диамагнит, түүний өвөрмөц соронзон мэдрэмж нь -0.249 10 -6 (30 ° C) юм.

Таллийн химийн шинж чанар.

Атомын гадаад электрон бүрхүүлийн тохиргоо Tl 6s 2 6р 1 ; нэгдлүүдийн хувьд +1 ба +3 исэлдэлтийн төлөвтэй байна. Талли нь өрөөний температурт хүчилтөрөгч, галогентэй, халах үед хүхэр, фосфортой урвалд ордог. Энэ нь азотын хүчилд сайн уусдаг, хүхрийн хүчилд муу, гидрогал, шоргоолж, оксалик, цууны хүчилд уусдаггүй. Шүлтлэг уусмалуудтай харьцдаггүй; шинэхэн нэрмэл хүчилтөрөгчгүй ус нь таллид ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй. Хүчилтөрөгчтэй үндсэн нэгдлүүд: исэл (I) Tl 2 O ба исэл (III) Tl 2 O 3. Талийн (I) оксид ба Tl (I) давсууд нитрат, сульфат, карбонат уусдаг; хромат, бихромат, галогенид (фторыг эс тооцвол), мөн талли (III) оксид нь усанд маш бага уусдаг. Tl (III) нь органик бус болон органик лигандуудтай олон тооны нийлмэл нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Tl(III) галидууд нь усанд маш сайн уусдаг. Tl(I) нэгдлүүд нь хамгийн чухал практик ач холбогдолтой юм.

Талли авч байна.

Үйлдвэрийн хэмжээнд техникийн таллийг өнгөт металл, төмрийн сульфидын хүдрийг боловсруулах явцад дайвар бүтээгдэхүүн болгон авдаг. Хар тугалга, цайр, зэсийн үйлдвэрийн хагас бүтээгдэхүүнээс гаргаж авдаг. Түүхий эдийг боловсруулах аргыг сонгох нь тэдгээрийн найрлагаас хамаарна. Жишээлбэл, хар тугалганы үйлдвэрлэлийн тоосноос талли болон бусад үнэ цэнэтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гаргаж авахын тулд материалыг 300-350 ° C-т шингэрүүлсэн давхаргад сульфатжуулдаг. Үүссэн сульфатын массыг усаар уусгаж, иод агуулсан керосин дахь трибутилфосфатын 50% -ийн уусмалаар таллийг гаргаж аваад дараа нь 3% устөрөгч нэмээд хүхрийн хүчил (300 г/л) -аар дахин гаргаж авна. хэт исэл. Металлыг цайрын хуудсан дээр цементлэх замаар дахин хандаас тусгаарладаг. Идэмхий натри давхарга дор дахин хайлсны дараа 99.99% цэвэршилттэй таллийг гаргаж авдаг. Металлыг илүү гүнзгий цэвэршүүлэхийн тулд электролитийн аргаар цэвэршүүлэх, талстжуулах аргыг ашигладаг. хөнгөн цагаан, галли, индий

Талийн хэрэглээ.

Инженерийн салбарт таллийг голчлон нэгдлийн хэлбэрээр ашигладаг. TlBr - TlI ба TlCl - TlBr галидын хатуу уусмалын нэг талстыг (энэ урлагт KRS-5 ба KRS-6 гэж нэрлэдэг) хэт улаан туяаны технологийн төхөөрөмжид оптик эд анги үйлдвэрлэхэд ашигладаг; талстууд TlCl ба TlCl-TlBr- нь Черенковын тоолуурын радиаторууд юм. Tl 2 O нь зарим оптик шилний нэг хэсэг юм; сульфид, оксисульфид, селенид, теллурид - фоторезистор, хагас дамжуулагч шулуутгагч, видикон үйлдвэрлэхэд ашигладаг хагас дамжуулагч материалын бүрэлдэхүүн хэсэг. Талийн формик ба малоны хүчил (хүнд Clerici шингэн) хольцын усан уусмалыг эрдэс бодисыг нягтаар нь ялгахад өргөнөөр ашигладаг. -59°С-т хатуурдаг таллийн амальгамыг бага температурт термометрт ашигладаг. Металл таллий нь холхивч, хайлдаг хайлш үйлдвэрлэхэд, мөн хүчилтөрөгчийн тоолуурт ус дахь хүчилтөрөгчийг тодорхойлоход ашиглагддаг. 204 Tl-ийг радиоизотопын төхөөрөмжид бета цацрагийн эх үүсвэр болгон ашигладаг.

Бор(лат. Borum), В, Менделеевийн үечилсэн системийн III бүлгийн химийн элемент, атомын дугаар 5, атомын масс 10.811; саарал хар талстууд (маш цэвэр бор нь өнгөгүй). Байгалийн бор нь 10 В (19%) ба 11 В (81%) гэсэн хоёр тогтвортой изотопоос бүрдэнэ.

Борагийн урьд өмнө мэдэгдэж байсан нэгдэл - borax нь алхимичдын бүтээлүүдэд "бурак" гэсэн араб нэрээр, "бор" гэсэн нэр хаанаас гаралтай Латин бораксаар дурдагддаг. Чөлөөт борыг (цэвэр бус) анх 1808 онд Францын химич Ж.Гей-Люссак, Л.Тенард нар борын ангидрид B 2 O 3-ыг металл калитай халааж гаргаж авсан. Дэлхийн царцдас дахь борын нийт агууламж 3·10 -4% масстай байдаг. Байгальд бор нь чөлөөт төлөвт байдаггүй. Борын олон нэгдлүүд өргөн тархсан, ялангуяа бага концентрацитай байдаг. Бор нь боросиликат, борат, борын алюминосиликат хэлбэрээр, түүнчлэн бусад ашигт малтмалын изоморф хольцын хувьд бор нь олон магмын болон тунамал чулуулагт байдаг. Борын нэгдлүүд нь газрын тосны усанд байдаг. далайн ус, давстай нуур, халуун рашаан, галт уулын болон уулархаг шаварт, олон хөрсөнд.

Борын физик шинж чанар.

Борын хэд хэдэн талст өөрчлөлтүүд мэдэгдэж байгаа бөгөөд тэдгээрийн хоёрын хувьд рентген туяаны дифракцийн шинжилгээ нь болор бүтцийг бүрэн тодорхойлох боломжийг олгосон бөгөөд энэ нь хоёуланд нь маш нарийн төвөгтэй болсон. Бор атомууд нь эдгээр бүтцэд алмаз дахь нүүрстөрөгчийн атомтай төстэй гурван хэмжээст хүрээ үүсгэдэг. Энэ нь борын өндөр хатуулгийг тайлбарлаж байна. Гэсэн хэдий ч Борын бүтэц дэх хүрээний бүтэц нь алмаазаас хамаагүй илүү төвөгтэй байдаг. Борын талстуудын үндсэн бүтцийн нэгж нь гексаэдрүүд (икосаэдрүүд) бөгөөд тэдгээрийн орой дээр 12 Бор атом байдаг. Икосаэдрүүд нь икосаэдрүүдийн нэг хэсэг биш, шууд болон завсрын Бор атомуудын аль алинаар нь холбогддог. Ийм бүтэцтэй бол талст дахь борын атомууд өөр өөр зохицуулалттай байдаг: 4, 5, 6, 5 + 2 ("хөршүүд"-ийн ойролцоо 5, өөр 2 алслагдсан). Бор атомын гаднах бүрхүүлд ердөө 3 электрон байдаг тул (электроны тохиргоо 2s 2 2p 1) талст Борд байгаа холбоо бүрт хоёроос бага электрон байдаг. -ын дагуу орчин үеийн санаанууд, борын талстуудад тусгай төрөлковалент холбоо - электроны дутагдалтай олон төвт холбоо. Ионы төрлийн нэгдлүүдэд бор нь 3 валенттай байдаг. B 2 O 3-ыг металлын натри эсвэл калигаар бууруулснаар олж авсан "аморф" гэж нэрлэгддэг Бор нь 1.73 г / см 3 нягттай. Цэвэр талст борын нягт нь 2.3 г/см 3, хайлах цэг 2030°С, буцлах цэг 3860°С; Минерологийн хэмжүүрээр борын хатуулаг 9, бичил хатуулаг 34 Гн / м 2 (3400 кгс / мм 2). Кристал бор бол хагас дамжуулагч юм. Ердийн нөхцөлд энэ нь цахилгааныг муу дамжуулдаг. 800 ° C хүртэл халаахад Борын цахилгаан дамжуулах чанар хэд хэдэн дарааллаар нэмэгдэж, дамжуулалтын шинж тэмдэг өөрчлөгддөг (цахим - бага температурт, нүх - өндөр температурт).

Борын химийн шинж чанар.

Хэвийн нөхцөлд бор нь химийн хувьд идэвхгүй (зөвхөн фтортой идэвхтэй харилцан үйлчилдэг), талст бор нь аморф бороос бага идэвхтэй байдаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр борын идэвхжил нэмэгдэж, хүчилтөрөгч, хүхэр, галогентэй нийлдэг. Агаарт 700 градус хүртэл халаахад бор нь улаавтар дөлөөр шатаж, борын ангидрид B 2 O 3 - өнгөгүй шилэн массыг үүсгэдэг. 900 хэмээс дээш халах үед азоттой бор нь борын нитрид BN, нүүрсээр халах үед борын карбид B 4 C 3, металл - борид үүсгэдэг. Бор нь устөрөгчтэй мэдэгдэхүйц урвалд ордоггүй; түүний гидридүүдийг (борогидрид) шууд бус аргаар олж авдаг. Улаан-халуун температурт Бор нь усны ууртай харилцан үйлчилдэг: 2B + 3H 2 O = B 2 O 3 + 3H 2. Бор нь төвлөрсөн азотын хүчлийг эс тооцвол энгийн температурт хүчилд уусдаггүй бөгөөд үүнийг борын хүчил H 3 BO 3 болгон исэлдүүлдэг. Төвлөрсөн шүлтийн уусмалд аажмаар уусч, боратын үүснэ.

BF 3 фтор болон бусад галогенид бор нь галогентэй гурван ковалент холбоогоор холбогддог. BX 3 галидын Бор атом нь тогтвортой 8 электрон бүрхүүлийг бүрдүүлэх хос электрон дутагдалтай тул галидын молекулууд, ялангуяа BF 3 нь аммиак зэрэг чөлөөт электрон хостой бусад бодисын молекулуудыг хавсаргадаг.

Ийм нийлмэл нэгдлүүдэд Борын атом нь дөрвөн атом (эсвэл атомын бүлгүүд)-ээр хүрээлэгдсэн байдаг бөгөөд энэ нь Борын нэгдэл дэх 4-ийн зохицуулалтын тоотой тохирч байна. Борын чухал цогцолбор нэгдлүүд нь Na, фторборын зэрэг борын гидридүүд юм. , эсвэл гидробор фтор, хүчил H, BF 3 ба H.F-ээс үүссэн. Энэ хүчлийн ихэнх давс (фтороборатууд) усанд уусдаг (K, Rb, Cs давсыг эс тооцвол). Борын өөрөө болон түүний нэгдлүүдийн нийтлэг шинж чанар нь цахиур болон түүний нэгдлүүдтэй ижил төстэй байдаг. Тиймээс борын хүчил нь цахиурын хүчил шиг сул хүчиллэг шинж чанартай бөгөөд хийн BF 3 үүсэх замаар HF-д уусдаг (цахиур нь SiF 4-ийг өгдөг). Бор устөрөгч нь цахиурын гидридтэй төстэй, бор карбид нь цахиурын карбид гэх мэт. Сонирхолтой нь графит эсвэл алмаазтай BN нитридын өөрчлөлтийн онцгой төстэй байдал юм. Энэ нь B ба N атомууд электрон тохиргоондоо 2 С атомыг хамт дуурайдагтай холбоотой (В нь 3 валентын электронтой, N нь 5, хоёр С атом нь тус бүр 4). Энэ зүйрлэл нь бор болон азот агуулсан бусад нэгдлүүдийн онцлог шинж юм. Тиймээс, боразан BH 3 -NH 3 нь этан CH 3 -CH 3, боразен BH 2 \u003d NH 2 ба хамгийн энгийн боразин BH? NH нь этилен CH 2 \u003d CH 2 ба ацетилен CH? CH-тэй төстэй байна. . Хэрэв ацетилен C 2 H 2-ийн тримеризаци нь бензол C 6 H 6-ийг өгдөг бол үүнтэй төстэй үйл явц нь боразин BHNH-ээс боразол B 3 N 3 H 6 руу хүргэдэг.

Бор авах.

Элемент борыг байгалийн түүхий эдээс хэд хэдэн үе шаттайгаар гаргаж авдаг. Боратын задрал халуун усэсвэл хүхрийн хүчил (тэдгээрийн уусах чадвараас хамаарч) борын хүчил авах ба түүний шингэн алдалт - борын ангидрид. B 2 O 3-ийг металл магнигаар багасгах нь Борыг хар хүрэн нунтаг хэлбэрээр өгдөг; Энэ нь азотын болон фторын хүчлээр боловсруулснаар хольцоос цэвэрлэгддэг. Хагас дамжуулагчийг үйлдвэрлэхэд шаардлагатай маш цэвэр борыг түүний галогенидээс гаргаж авдаг: BCl 3-ыг 1200 ° C-т устөрөгчөөр багасгадаг эсвэл BBr 3 уурыг 1500 ° C хүртэл халаасан тантал утсан дээр задалдаг. Цэвэр борыг мөн боргидридын дулааны задралаар олж авдаг.

Bohr програм. Механик шинж чанарыг сайжруулахын тулд бага хэмжээний (фракц%) борыг ган болон зарим хайлш руу оруулдаг; аль хэдийн 0.001-0.003% -ийн гангийн нэмэлт болох Бор нь түүний бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг (ихэвчлэн борыг ган руу ферроборон хэлбэрээр, өөрөөр хэлбэл 10-20% бортой төмрийн хайлш хэлбэрээр оруулдаг). Ган эд ангиудын гадаргууг бороор (0.1-0.5 мм хүртэл гүн) ханасан нь зөвхөн механик шинж чанарыг төдийгүй гангийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг. 10 В-ын изотоп нь дулааны нейтроныг шингээх чадвартай тул цөмийн реакторыг задлах урвалыг зогсоох эсвэл удаашруулахад ашигладаг хяналтын саваа хийхэд ашигладаг. Хийн BF 3 хэлбэрийн борыг нейтрон тоолуурт ашигладаг. (10 В-ын цөмүүд нейтронтой харилцан үйлчлэх үед цэнэглэгдсэн b бөөмс үүсдэг бөгөөд үүнийг бүртгэхэд хялбар байдаг; b-бөөмүүдийн тоо нь тоолуурт орж буй нейтроны тоотой тэнцүү байна: 10 5 V + 1 0 n \u003d 7 3 Li + 4 2 b). Бор өөрөө болон түүний нэгдлүүд - BN нитрид, B 4 C 3 карбид, BP фосфид болон бусад - диэлектрик ба хагас дамжуулагч материал болгон ашигладаг. Борын хүчил ба түүний давс (голчлон борын), борид болон бусад бодисууд өргөн хэрэглэгддэг. BF 3 нь зарим органик урвалын хурдасгуур юм.

Бие дэх бор

. Бор бол ургамал, амьтны эд эсэд маш бага хэмжээгээр агуулагддаг химийн элементүүдийн нэг юм (хуурай массын мянга, арван мянган хувь). Бор нь ургамлын хэвийн амьдралыг хадгалахад зайлшгүй шаардлагатай. Борын дутагдлын хамгийн чухал шинж тэмдэг бол үндсэн ишний өсөлтийн цэг, дараа нь суганы нахиа үхэх явдал юм. Үүний зэрэгцээ иш, навч нь хэврэг болж, цэцэг гарч ирэхгүй, жимс жимсгэнэ үүсэхгүй; Тиймээс борын дутагдалд орсноор үрийн ургац буурдаг. Борын дутагдалтай холбоотой олон өвчнийг мэддэг, тухайлбал, чихрийн нишингэ зүрхний ялзрах, ширээний манжингийн хар толбо, манжин, цэцэгт байцааны гол бор, маалингын дээд хатаах, царгасны дээд шарлалт, чангаанзны бор толбо, алимны судал. Бор дутагдсанаар элсэн чихрийн исэлдэлт, нүүрс усны солилцооны бүтээгдэхүүнүүдийн аминжих, эсийн уургийн нийлэгжилт удааширдаг; Гэсэн хэдий ч Бор нь зайлшгүй шаардлагатай элемент болох ферментүүд тодорхойгүй хэвээр байна. Ургамалд борын дутагдалтай үед аденозин трифосфорын хүчлийн агууламж буурч, исэлдэлтийн фосфоржилтын үйл явц тасалддаг бөгөөд үүний үр дүнд амьсгалын явцад ялгардаг энергийг шаардлагатай бодисыг нийлэгжүүлэхэд ашиглаж чадахгүй. Хөрсөнд борын дутагдалтай үед борын бордоо нэмж өгдөг. Хөрсөн дэх борын илүүдэлтэй биогеохимийн мужуудад (жишээлбэл, баруун хойд Казахстанд) борын хуримтлалаас болж морфологийн өөрчлөлт, ургамлын өвчин үүсдэг - гигантизм, одой байдал, өсөлтийн цэгүүдийн тасалдал болон бусад. Борын хүчтэй давсжилттай хөрсөн дээр ургамалжилтгүй, "халзан толбо" байдаг нь Бора ордын эрэл хайгуулын шинж тэмдгүүдийн нэг юм. Амьтны биед борын ач холбогдлыг хараахан тодруулаагүй байна. Хүн, амьтанд (хонь, тэмээ) борын илүүдэлтэй (60-600 мг/кг хуурай бодис ба түүнээс дээш) ургамал идэх үед бодисын солилцоо (ялангуяа уураг задлах ферментийн үйл ажиллагаа) алдагдаж, эндемик өвчин үүсдэг. ходоод гэдэсний зам гарч ирдэг - борын энтерит.

Хөнгөн цагаан(лат. Хөнгөн цагаан), Ал, Менделеевийн үелэх системийн III бүлгийн химийн элемент; атомын дугаар 13, атомын масс 26.9815; мөнгөлөг цагаан цайвар металл. Нэг тогтвортой изотоп 27 Al-аас бүрдэнэ.

Түүхийн лавлагаа. Хөнгөн цагааны нэр нь латаас гаралтай. alumen - тиймээс бүр МЭӨ 500 жил. д. даавууг будах, арьс идээлэх зэрэгт будагч бодис болгон ашигладаг хөнгөн цагаан алюминий гэж нэрлэдэг. Данийн эрдэмтэн Х.К.Оерстед 1825 онд усгүй AlCl 3 дээр калийн амальгамаар үйлчилж, дараа нь мөнгөн усыг зайлуулж, харьцангуй цэвэр хөнгөн цагаан гаргаж авсан. Хөнгөн цагааны үйлдвэрлэлийн анхны аргыг 1854 онд Францын химич А.Е.Сент-Клэйр Девилл санал болгосон: энэ арга нь давхар хөнгөн цагаан хлорид ба натрийн Na 3 AlCl 6-ийг металл натритай бууруулахаас бүрддэг. Өнгө нь мөнгөтэй төстэй хөнгөн цагаан нь анхандаа маш үнэтэй байсан. 1855-1890 онуудад ердөө 200 тонн хөнгөн цагаан үйлдвэрлэж байжээ. Криолит-хөнгөн цагааны хайлмалаас электролиз хийх замаар хөнгөн цагаан үйлдвэрлэх орчин үеийн аргыг 1886 онд АНУ-ын С.Холл, Францад П.Херу нар нэгэн зэрэг, бие даасан байдлаар боловсруулсан.

Байгаль дахь хөнгөн цагааны тархалт.Байгальд тархалтын хувьд хөнгөн цагаан нь хүчилтөрөгч, цахиурын дараа 3-р байр, металлын дунд 1-р байрыг эзэлдэг. Дэлхийн царцдас дахь түүний агууламж жингийн 8.80% байдаг. Хөнгөн цагаан нь химийн идэвхжилийн улмаас чөлөөт хэлбэрээр үүсдэггүй. Хэдэн зуун хөнгөн цагааны ашигт малтмал, голчлон алюминосиликатууд мэдэгдэж байна. Боксит, алунит, нефелин зэрэг нь үйлдвэрлэлийн ач холбогдолтой. Нефелин чулуулаг нь хөнгөн цагааны исэлд агуулагдах бокситоос ядуу боловч нарийн төвөгтэй хэрэглээ нь сод, калий, хүхрийн хүчил зэрэг чухал дагалдах бүтээгдэхүүнүүдийг үүсгэдэг. ЗХУ-д нефелинийг цогцоор нь ашиглах аргыг боловсруулсан. Бокситоос ялгаатай нь ЗХУ-д нефелиний хүдэр нь маш том ордуудыг бүрдүүлж, хөнгөн цагааны үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэхэд бараг хязгааргүй боломжийг бий болгодог.

Хөнгөн цагааны физик шинж чанар.

Хөнгөн цагаан нь маш үнэ цэнэтэй шинж чанаруудыг нэгтгэдэг: бага нягтралтай, өндөр дулаан, цахилгаан дамжуулалт, өндөр уян хатан чанар, зэврэлтэнд тэсвэртэй. Үүнийг хялбархан хуурамчаар үйлдэх, тамгалах, өнхрүүлэх, зурах боломжтой. Хөнгөн цагаан нь хий, контакт болон бусад төрлийн гагнуураар сайн гагнаж байна. Хөнгөн цагааны тор нь a = 4.0413 E параметртэй нүүр төвтэй куб юм. Бүх металлын нэгэн адил хөнгөн цагааны шинж чанар нь түүний цэвэршилтээс ихээхэн хамаардаг. Өндөр цэвэршилттэй хөнгөн цагааны шинж чанар (99.996%): нягт (20 ° C-д) 2698.9 кг / м 3; t pl 660.24 ° C; bp ойролцоогоор 2500 ° C; дулааны тэлэлтийн коэффициент (20 ° -аас 100 ° C хүртэл) 23.86 10 -6 ; дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (190°С-д) 343 Вт/м К, дулааны хувийн багтаамж (100°С-д) 931.98 Ж/кг К. ; зэстэй харьцуулахад цахилгаан дамжуулах чанар (20 ° C-д) 65.5%. Хөнгөн цагаан нь бага бат бэх (суналтын бат бэх 50-60 МН/м2), хатуулаг (Бринеллийн дагуу 170 МН/м2), уян хатан чанар өндөртэй (50% хүртэл) байдаг. Хүйтэн гулсмал үед Хөнгөн цагааны суналтын бат бэх нь 115 MN / м 2 хүртэл, хатуулаг - 270 MN / м 2 хүртэл, харьцангуй суналт 5% хүртэл буурдаг (1 MN / м 2 ~ ба 0.1 кгс / мм 2). Хөнгөн цагаан нь сайн өнгөлсөн, аноджуулсан, мөнгөтэй ойролцоо өндөр тусгалтай байдаг (энэ нь туссан гэрлийн энергийн 90 хүртэлх хувийг тусгадаг). Агаар дахь хөнгөн цагаан нь хүчилтөрөгчтэй маш их хамааралтай тул нимгэн, гэхдээ маш хүчтэй Al 2 O 3 исэл хальсаар хучигдсан байдаг бөгөөд энэ нь металыг цаашдын исэлдэлтээс хамгаалж, зэврэлтээс хамгаалах өндөр шинж чанарыг тодорхойлдог. Мөнгөн ус, натри, магни, зэс гэх мэт хольцтой үед исэл хальсны бат бөх чанар, түүний хамгаалалтын нөлөө ихээхэн буурдаг. Хөнгөн цагаан нь агаар мандлын зэврэлт, далайн болон цэнгэг усанд тэсвэртэй, төвлөрсөн эсвэл өндөр шингэрүүлсэн азоттой бараг харьцдаггүй. хүчил, органик хүчилтэй, хүнсний бүтээгдэхүүн.

Хөнгөн цагааны химийн шинж чанар.

Хөнгөн цагааны атомын гаднах электрон бүрхүүл нь 3 электроноос бүрдэх ба 3s 2 3p 1 бүтэцтэй. Хэвийн нөхцөлд нэгдлүүд дэх хөнгөн цагаан нь 3 валенттай байдаг боловч өндөр температурт энэ нь моновалент байж, дэд нэгдлүүд гэж нэрлэгддэг. Зөвхөн хийн төлөвт, вакуум эсвэл инертийн агаар мандалд тогтвортой байдаг хөнгөн цагааны субгалидууд, AlF ба AlCl нь температур буурах үед цэвэр Al, AlF 3 эсвэл AlCl 3 болж задардаг (пропорциональ бус) тул хэт цэвэр хөнгөн цагааныг авахад ашиглаж болно. . Халах үед нарийн нунтагласан эсвэл нунтагласан хөнгөн цагаан нь агаарт хүчтэй шатдаг. Хүчилтөрөгчийн урсгалд хөнгөн цагааны шаталт нь 3000 ° C-аас дээш температурт хүрдэг. Хүчилтөрөгчтэй идэвхтэй харилцан үйлчлэх хөнгөн цагааны шинж чанарыг металыг исэлээс нь (алюминотерми) нөхөн сэргээхэд ашигладаг. Хар улаан халуунд фтор нь хөнгөн цагаантай хүчтэй урвалд орж AlF 3 үүсгэдэг. Хлор ба шингэн бром нь өрөөний температурт хөнгөн цагаантай, иод халах үед урвалд ордог. Өндөр температурт хөнгөн цагаан нь азот, нүүрстөрөгч, хүхэртэй нийлж AlN нитрид, Al 4 C 3 карбид, Al 2 S 3 сульфидыг тус тус үүсгэдэг. Хөнгөн цагаан нь устөрөгчтэй харьцдаггүй; Хөнгөн цагааны гидрид (AlH 3) X шууд бус аргаар олж авсан. Хөнгөн цагааны давхар гидрид ба хөнгөн цагааны гидрид гэж нэрлэгддэг үечилсэн системийн MeH n · n AlH 3-ийн I ба II бүлгийн элементүүд ихээхэн сонирхол татдаг. Хөнгөн цагаан нь шүлтлэгт амархан уусч, устөрөгчийг ялгаруулж, хөнгөн цагааны хүчил үүсгэдэг. Ихэнх хөнгөн цагааны давс нь усанд маш сайн уусдаг. Хөнгөн цагааны давсны уусмал нь гидролизийн улмаас хүчиллэг урвал үзүүлдэг.

Хөнгөн цагааныг олж авах.

Аж үйлдвэрт хөнгөн цагааныг хайлсан NasAlF 6 криолитэд ууссан Al 2 O 3 хөнгөн цагааны ислийг 950 ° C-ийн температурт электролизээр олж авдаг. Гурван үндсэн загварын электролизаторуудыг ашигладаг: 1) тасралтгүй өөрөө шатдаг анод бүхий электролизер ба хажуугийн гүйдэл , 2) ижил, гэхдээ дээд гүйдлийн хангамж ба 3) шатаасан анод бүхий электролизер. Электролитийн банн нь дотор нь дулаан, цахилгаан тусгаарлагч материал - галд тэсвэртэй тоосго, нүүрсний хавтан, блокоор доторлогоотой төмөр бүрхүүл юм. Ажлын эзэлхүүнийг 6-8% хөнгөн цагааны исэл ба 94-92% криолитоос бүрдсэн хайлсан электролитээр дүүргэдэг (ихэвчлэн AlF 3 ба 5-6% кали, магнийн фторидын хольцтой). Банны ёроол нь катодын үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд электролитэд дүрсэн шатсан нүүрстөрөгчийн блокууд эсвэл өөрөө жигнэх электродууд нь анод болдог. Катодоор гүйдэл өнгөрөхөд хайлсан хөнгөн цагаан ялгарч, галын зууханд хуримтлагдаж, хүчилтөрөгч анод дээр үүсч, нүүрстөрөгчийн анодтой хамт CO, CO 2 үүсгэдэг. Үндсэн хэрэглээний материал болох хөнгөн цагааны исэл нь цэвэршилт, ширхэгийн хэмжээ зэрэгт өндөр шаардлага тавьдаг. Түүний дотор хөнгөн цагаанаас илүү цахилгаан эерэг элементийн исэл байгаа нь хөнгөн цагааны бохирдолд хүргэдэг. Хангалттай хөнгөн цагааны ислийн агууламжтай банн нь 4-4.5 В-ийн дарааллын цахилгаан хүчдэлд хэвийн ажилладаг баннууд нь шууд гүйдлийн эх үүсвэрт цувралаар холбогдсон (150-160 ванны цуврал). Орчин үеийн электролизерууд нь 150 кА хүртэл гүйдлийн хүчээр ажилладаг. Хөнгөн цагааныг ихэвчлэн вакуум шанага ашиглан ваннаас гаргаж авдаг. 99.7% цэвэршилттэй хайлсан хөнгөн цагааныг хэвэнд хийнэ. Өндөр цэвэршилттэй хөнгөн цагааныг (99.9965%) анхдагч хөнгөн цагааныг гурван давхаргат аргаар электролитийн аргаар цэвэршүүлэх замаар гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь Fe, Si, Cu хольцын агууламжийг бууруулдаг. Органик электролит ашиглан хөнгөн цагааныг электролитийн аргаар цэвэршүүлэх үйл явцын судалгаа нь харьцангуй бага эрчим хүчний зарцуулалтаар 99.999% -ийн цэвэршилттэй хөнгөн цагааныг авах үндсэн боломжийг харуулсан боловч өнөөг хүртэл энэ арга нь бүтээмж багатай байна. Хөнгөн цагааныг гүн цэвэршүүлэхийн тулд бүс хайлуулах эсвэл дэд фторидоор нэрэх аргыг ашигладаг.

Хөнгөн цагааны электролитийн үйлдвэрлэлд цахилгаан цочрол, өндөр температур, хортой хий үүсэх боломжтой. Осол гэмтлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд ванныг найдвартай тусгаарлаж, ажилчид хуурай эсгий гутал, тохирох комбинзон хэрэглэдэг. Эрүүл уур амьсгалыг үр дүнтэй агааржуулалтаар хангадаг. Хөнгөн цагааны металлын тоос, түүний ислийг байнга амьсгалснаар уушгинд алюминоз үүсч болно. Хөнгөн цагааны үйлдвэрлэл эрхэлдэг ажилчид ихэвчлэн амьсгалын дээд замын катарар (ринит, фарингит, ларингит) байдаг. Хөнгөн цагааны металл, түүний исэл ба хайлшийн тоосны агаар дахь зөвшөөрөгдөх дээд хэмжээ нь 2 мг / м 3 байна.

Хөнгөн цагааны хэрэглээ.

Хөнгөн цагааны физик, механик, химийн шинж чанаруудын хослол нь технологийн бараг бүх салбарт, ялангуяа бусад металлуудтай хайлш хэлбэрээр өргөн хэрэглээг тодорхойлдог. Цахилгааны инженерийн хувьд хөнгөн цагаан нь зэсийг, ялангуяа их хэмжээний дамжуулагч үйлдвэрлэхэд, жишээлбэл, агаарын шугам, өндөр хүчдэлийн кабель, шилжүүлэгчийн шин, трансформатор (хөнгөн цагааны цахилгаан дамжуулах чанар нь зэсийн цахилгаан дамжуулах чанарын 65.5% -д хүрдэг) амжилттай орлуулдаг. Энэ нь зэсээс 3 дахин хөнгөн, ижил дамжуулалтыг хангадаг хөндлөн огтлолтой хөнгөн цагаан утаснуудын масс нь зэс утаснуудынхаас 2 дахин их байна). Хэт цэвэр хөнгөн цагааныг цахилгаан конденсатор, шулуутгагч үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн ажиллагаа нь хөнгөн цагааны ислийн хальс нь цахилгаан гүйдлийг зөвхөн нэг чиглэлд дамжуулах чадвартай байдаг. Бүсийн хайлуулах аргаар цэвэршүүлсэн хэт цэвэр хөнгөн цагааныг хагас дамжуулагч төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашигладаг A III B V төрлийн хагас дамжуулагч нэгдлүүдийг нийлэгжүүлэхэд ашигладаг. Цэвэр хөнгөн цагааныг янз бүрийн толин тусгал цацруулагч үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Өндөр цэвэршилттэй хөнгөн цагааныг металл гадаргууг агаар мандлын зэврэлтээс хамгаалахад ашигладаг (бүрээс, хөнгөн цагаан будаг). Харьцангуй бага нейтрон шингээх хөндлөн огтлолтой хөнгөн цагааныг цөмийн реакторуудад бүтцийн материал болгон ашигладаг.

Том багтаамжтай хөнгөн цагаан савнууд нь шингэн хий (метан, хүчилтөрөгч, устөрөгч гэх мэт), азотын болон цууны хүчил, цэвэр ус, устөрөгчийн хэт исэл, хүнсний тосыг хадгалж, тээвэрлэдэг. Хөнгөн цагааныг хүнсний үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж, багаж хэрэгсэл, хүнсний сав баглаа боодол (тугалган цаас хэлбэрээр), гэр ахуйн төрөл бүрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг. Барилга, архитектур, тээвэр, спортын байгууламжийг өнгөлгөөнд зориулж хөнгөн цагааны хэрэглээ огцом нэмэгдсэн.

Металлургийн хувьд хөнгөн цагаан (түүн дээр суурилсан хайлшаас гадна) нь Cu, Mg, Ti, Ni, Zn, Fe дээр суурилсан хайлшийн хамгийн түгээмэл хайлшийн нэмэлтүүдийн нэг юм. Хөнгөн цагааныг мөн ганыг хэвэнд цутгахаас өмнө исэлдүүлэх, түүнчлэн хөнгөнцагаан термийн аргаар зарим металлыг олж авах процесст ашигладаг. Хөнгөн цагааны үндсэн дээр SAP (синтержүүлсэн хөнгөн цагаан нунтаг) нунтаг металлургийн аргаар бүтээгдсэн бөгөөд 300 ° C-аас дээш температурт өндөр халуунд тэсвэртэй байдаг.

Хөнгөн цагааныг тэсрэх бодис (аммонал, alumotol) үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Төрөл бүрийн хөнгөн цагааны нэгдлүүдийг өргөн ашигладаг.

Хөнгөн цагааны үйлдвэрлэл, хэрэглээ байнга нэмэгдэж, өсөлтийн хурдаараа ган, зэс, хар тугалга, цайрын үйлдвэрлэлээс үлэмж давж байна.

Allbest.ru дээр байршуулсан

Үүнтэй төстэй баримт бичиг

ерөнхий шинж чанар III бүлгийн p-элементүүд, тэдгээрийн үндсэн физик ба Химийн шинж чанар. Хамгийн түгээмэл элементүүдийн тодорхойлолт: бор, хөнгөн цагаан, галлийн дэд бүлэг. Тэдний биологийн үүрэг, хэрэглээ, тархалт. Хүлэмжийн нөлөөллийн шалтгаанууд.

дипломын ажил, 2015 оны 08-р сарын 8-нд нэмэгдсэн


Галийн шинж чанар нь хамгийн хайлдаг металл биш, хайлах цэг юм. Элементийн нээлтийн түүх, түүний хэрэглээний хамрах хүрээ. Цөмийн реакторт галийг ашиглах оролдлого. Галийг ашиглах патент. Галийн хүхрийн хүчилтэй харилцан үйлчлэл.

хураангуй, 2010 оны 01-р сарын 19-нд нэмэгдсэн


Галлийн тригалидын олж авах, бүтэц, физик-химийн шинж чанар. Органик ба органик бус лигандтай ион ба молекулын цогцолборууд. Цогцолборуудын термохимийн шинж чанар. 1,2-бис(4-пиридил)этилентэй галли хлоридын нийлэгжилт.

курсын ажил, 2015 оны 10-р сарын 05-нд нэмэгдсэн


III бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн элементүүдийн физик шинж чанар. Хөнгөн цагааны ерөнхий шинж чанар, бор. Байгалийн органик бус нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд. Цахиурын химийн шинж чанар. Нүүрстөрөгчийн метал, металл бус, устай харилцан үйлчлэл. Оксидын шинж чанар.

танилцуулга, 04/09/2017 нэмэгдсэн


Химийн элементүүдийг нээсэн түүх. Индий, таллийн хайгуулын ордын нөөц, үйлдвэрлэл. Элементүүдийн физик, химийн шинж чанар, тэдгээрийн үйлдвэрлэл, хэрэглээ. Талли (давс) -аар хордох аюул, Пруссын хөхийг эсрэг эм болгон ашиглах.

танилцуулга, 03/11/2014 нэмэгдсэн


D.I-ийн үечилсэн систем. Менделеев. Хөнгөн цагааны химийн элементийн шинж чанар, түүний химийн болон физик шинж чанарууд. "Шавараас мөнгө"-ийн үнэ цэнийг олж илрүүлэх үеийн . Хөнгөн цагааныг олж авах арга, газрын царцдас дахь түүний агууламж, хамгийн чухал ашигт малтмал.

танилцуулга, 11/11/2011 нэмэгдсэн


Висмутийн гарал үүсэл, олж авах арга, физик, химийн шинж чанар - үечилсэн системийн V бүлгийн химийн элемент D.I. Менделеев. Дэлхийн царцдас ба усан дахь агууламж, олборлолт, үйлдвэрлэлийн . Аж үйлдвэр, механик инженерчлэл, анагаах ухаанд хэрэглэх.

2011 оны 05-р сарын 01-ний өдөр нэмэгдсэн курсын ажил


Хөнгөн цагааны шинж чанар: түүний үйлдвэрлэл, хэрэглээ, химийн шинж чанар. Алюминий уусмал дахь шүлтийн төрлүүд. Хөнгөн цагааны исэл ба гидроксид. Корунд нь хөнгөн цагааны ислийн хамгийн тогтвортой хэлбэр юм. байгалийн нэгдлүүдхөнгөн цагаан: боксит, корунд, бадмаараг, индранил.

хураангуй, 2009 оны 03-р сарын 27-нд нэмэгдсэн


Химийн элементүүдийн үечилсэн системийн элемент болох хөнгөн цагааны ерөнхий шинж чанар. Хөнгөн цагааны физик-химийн шинж чанар. Хөнгөн цагаан халбага алга болох химийн туршилт. Хөнгөн цагааны гидроксидын амфотер шинж чанар. Ер бусын нүүлгэн шилжүүлэх урвал.

лабораторийн ажил, 2014-09-06 нэмэгдсэн


Зэсийн дэд бүлгийн элементүүд ба тэдгээрийн нэгдлүүдийн атом, физик, химийн шинж чанарууд. Дэлхийн царцдас дахь зэсийн дэд бүлгийн элементүүдийн агууламж. Зэсийн үйлдвэрлэлд пиро- ба гидрометаллургийн процессыг ашиглах. Зэс, мөнгө, алтны нэгдлүүдийн шинж чанар.