WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → Лантан - Курсова робота

Лантан - Курсова робота

більше, ніж свинцю, а найбільш рідкісні з рідкісноземельних поширені в земній корі набагато більше,ніж ртуть. Уся справа в розсіяності цих елементів і складності відділення їх один від іншого. Але, звичайно, лантаноїди поширені в природі не однаково. Елементи з парними атомними номерами зустрічаються значно частіше, ніж їхні непарні сусіди. Це обставина, природно, позначається на масштабах виробництв і цінах на рідкісноземельні метали. Найбільш важкодоступні лантаноїди - Тербій, Тулій, Лютецій (зауважимо, усе це лантаноїди з непарними атомними номерами) - коштують дорожче золота і платини. Шляхи вирішення проблеми рідкісноземельної промисловості є важливою віхою у економіці чи не кожної розвинутої світової держави
Простежимо ж загалом шлях від монацитового піску до Лантану.
Хоча пісок і називають монацитовим, монациту в ньому небагато - частки відсотка. Приміром , у відомих монацитових розсипах Айдахо (США) тонна піску містить лише 330г монациту. Тому насамперед одержують монацитовий концентрат.
Перша стадія концентрування відбувається вже на дразі. Щільність монациту 4,9-5,3, а звичайного піску - у середньому 2,7 г/см3. При такій різниці у вазі гравітаційний поділ не представляє особливої праці. Але крім монациту в тих же пісках є інші важкі мінерали. Тому, щоб одержати монацитовий концентрат чистотою 92-96%, застосовують комплекс гравітаційних, магнітних і електростатичних методів збагачення. У результаті попутно одержують ільменітовий, рутиловий, цирконовий і інші коштовні концентрати.
Як і будь-який мінерал, монацит треба "розкрити". Найчастіше монацитовий концентрат обробляють для цього концентрованою сірчаною кислотою. Сульфати, що утворяться, РЗЕ і Торію вилужнюють звичайною водою. Після того як вони перейдуть у розчин, в осаді залишаються кремнезем ,що не відокремився на попередніх стадіях та частина Цирконію.
На наступній стадії поділу витягають короткоживучий Мезоторій (Радій-228), а потім і сам Торій - іноді разом з Церієм, іноді окремо. Відділення Церію від Лантану і суміші лантаноїдів не особливо складно: на відміну від них, він здатний виявляти валентність 4+ і у вигляді гідроксиду Се(ОН)4 переходити в осад, тоді як його тривалентні аналоги залишаються в розчині. Відзначимо тільки, що операція відділення Церію, як, утім, і попередні, проводиться багаторазово - щоб як можна повніше "вичавити" дорогий рідкісноземельний концентрат.
Після того як виділений Церій, у розчині більше всього лантану (у вигляді нітрату La(NO3)3, тому що на одній із проміжних стадій сірчана кислота була замінена азотною, щоб полегшити подальший поділ). З цього розчину й одержують лантан, додаючи аміак, нітрати амонію і кадмію. У присутності Cd(NO3)2 поділ більш повний. За допомогою цих речовин усі лантаноїди переходять в осад, у фільтраті ж залишаються лише Кадмій і Лантан. Кадмій осаджують сірководнем, відокремлюють осад, а розчин нітрату лантану ще кілька разів очищують дробовою кристалізацією від домішок лантаноїдів.
У кінцевому рахунку звичайно одержують хлорид лантану LaCl3. Електроліз розплавленого хлориду дає лантан чистотою до 99,5%. Ще більш чистий лантан (99,79% і вище) одержують кальційтермічним способом. Така класична традиційна технологія.
Як бачимо, одержання елементарного лантану - справа складна.
Розділення лантаноїдів - від Празеодима до Лютецію - вимагає ще більших затрат сил і засобів, і часу, зрозуміло. Тому в останні десятиліття хіміки і технологи багатьох країн світу прагнули створити нові, більш простіші методи розділення цих елементів. Такі методи - рідинне екстрагування, дробна кристалізація (різниця у розчинності солей), хроматографічні методи та іонообмін - були створені і впроваджені в промисловість. Уже на початку 60-х років на установках, що працюють за принципом іонного обміну, досягли 95%-ного виходу рідкісноземельних продуктів чистотою до 99,9%.
До 1965 року зовнішньоторговельні організації нашої країни могли запропонувати покупцям усі лантаноїди у вигляді металів чистотою вище 99%. Крім Прометію, зрозуміло, хоча радіоактивні препарати цього елементу - продукти ядерного розпаду Урану - теж стали цілком доступні.
5.Одержання.
Лантан вперше був одержаний у великій кількості і досліджений Мутманом(1902). Мутман для приготування Лантану (а також інших металів рідкісних земель) використав електроліз розплаву хлориду. Зауваження: при електролізі розплаву KCl, LaCl3, та CaF2 одержують метал у вигляді королька, виділення досягається лише при досить вузькій області температур - близько 1000оС та виходом по току близько 50% [6].
6.Властивості простої речовини
Природний Лантан складається з двох ізотопів з масовими числами 138 та 139, причому перший (його доля складає всього 0,089%) радіоактивний. Він розпадається шляхом К-захоплення з періодом напіврозпаду 3,2*1011 років. Ізотоп 139La - метастабільний. Між іншим, він утворюється у атомних реакторах при розпаді Урану (6,3% маси усіх уламків). Це ізотоп вважають реакторною отрутою, оскільки він досить активно захоплює теплові нейтрони, що характерно також і для лантаноїдів. Із штучних лантаноїдів найбільшу зацікавленість викликає 140La з періодом напіврозпаду 40,22 год. Цей ізотоп застосовують у якості радіоактивного індикатора при вивченні процесів розділення Лантану та Лантаноїдів. Властивості ізотопів Лантану ілюструє наступна таблиця[7]
Елемент Ізотоп Вміст у природних елементах,% Період напіврозпаду Тип розпаду Енергія розпаду, МеВ Мітка захоплення теплових нейтронів
La, №57 137 - 6*104р. ел. захопл. ~0,5
138 0.089 1,12*1011р. ел. захопл., ?- -
139 99.911 - - - 8,8±0,7?
140 - 40,22 год. ?- 3,769
По даним Мутмана, чистий Лантан володіє здатністю до розтягування; його щойно відполірована поверхня має вигляд білого металу, котрий на повітрі тієї ж миті тьмяніє і набуває забарвлення. У атмосфері сухого повітря він вкривається шаром блакитнувато-сталевого кольору, що захищає його від подальшого окиснення. Легко піддається механічній обробці. При кімнатній температурі чистий лантан обробляють куванням та пресуванням, хоча він не володіє достатньою в'язкістю. Із чистого лантану можливе виготовлення листів.
Найважливіші константи та фізичні властивості простої речовини La наведені нижче.
Агрегатний стан(звичайний) - тверда речовина;
Колір, кристалічна форма - сріблястий, гексагональна кр. гратка.
Існує у чотирьох кристалічних модифікаціях:
868 оС кубічна об'ємоцентрована кристалічна гратка, аналогічна до ?-Fe , ?-La, ?=5,97 г/см3 [8],[12].
Густина,г/см3 6.162
Тпл. = 920оС
Ткип. = 3450 оС
Питома теплота, кДж/моль:
Тпл., пароутворення при температурі кипіння -
Мольна теплоємність, Дж/моль К …
Питомий електричний опір, 10-6 Ом см 56.825
Розчинність:
У воді: при 20 оС- взаємодіє
при 100 оС -взаємодіє
У органічних розчинниках - нерозчинний
В сухому повітрі Лантан одразу вкривається блакитнуватою
Loading...

 
 

Цікаве