Переход металл на пнд: способы соединения полиэтиленовой трубы со стальной и металлопластиковой

Страница не найдена — Все о трубах

Полимерные


2 266 просмотров

Приветствуем! Продолжаем серию обзорных статей, посвященных трубам. Герой сегодняшнего материала — труба ПВХ. Познакомимся

Отопление


10 985 просмотров

Мы приветствуем нашего постоянного читателя и предлагаем ему новую статью по устройству отопления. С

Полимерные


811 просмотров

Здравствуйте, уважаемый читатель! Сегодня волна труб ПВХ захлестнула рынок новостроек и водопроводных систем. В

Строительные конструкции


12 987 просмотров

Здравствуйте, уважаемый читатель! Технология металлокаркасного строительства постепенно охватывает новые направления на российском рынке. Если

Строительные конструкции


12 509 просмотров

Я приветствую всех читателей этой статьи. Хочу написать, как построить сарай из профильной трубы

Без рубрики


740 просмотров

Приветствуем! Неправильно выбранная труба для теплого пола в один момент перечеркивает все плюсы столь

способы соединения труб в системах из разных материалов

Использование труб из различных материалов в одной магистрали — не редкость. Когда требуется соединить ПНД трубы с металлическими, используются специальные детали — переходники, компрессионные муфты с резьбой на одном конце и втулки под фланцевые соединения. Разнообразие соединительных элементов облегчает процесс монтажа и позволяет соединять разнородные трубы различного диаметра.

Как выполнить переход

Для соединения трубы ПНД с трубой из стали или чугуна применяют фитинги, с одного конца компрессионные, а с другого — резьбовые. Для монтажа больших участков применяются раструбы и фланцы.

Для труб небольшого диаметра фитинги используются по принципу цангового муфтового соединения: на конец трубы ПНД надевают разобранную часть фитинга — компрессионный узел, закрепляют его с помощью сварки и потом прикручивают элемент с резьбой под металлическую трубу.

Фланцы применяют, когда нет возможности использовать сварное соединение. Монтаж несложен, выбор деталей на рынке — огромный.

Обратите внимание! Фланцевый метод — наиболее доступный и дешевый способ. Соединительные элементы стоят недорого, можно подобрать фланцы для любых труб какого угодно диаметра.

Виды соединений

Таким образом, чтобы соединить разнородные трубы, применяют:

• НПСП — неразъемное соединение в газовых, канализационных и водопроводных магистралях, для которого используется переходник специального назначения. Соединение по сути представляет собой сварку полиэтиленового патрубка со стальным.
• Муфты компрессионные, оснащенные резьбовой нарезкой — обжимной фитинг. Применяется совместно с обжимными кольцами и прокладки, которую можно менять по мере износа.
• Фланцевый переход.

Что такое фланцы для соединения разнородных труб

Сочленение труб из разнородных материалов посредством фланцев оптимален при монтаже магистрали, в которой требуется соединить трубу из металла с ПНД или запорными устройствами. С этой целью применяется втулка вместе с прижимным фланцем, который в свою очередь закрепляется с помощью болтов. Бурт (второе название детали) не дает фланцу соскользнуть при повышении давления в трубе.

Втулки бывают двух видов:

• Сегментные, т.е элементов ПНД, соединенных сваркой встык.
• Литые конструкции, у которых сварные швы отсутствуют. Литая втулка ПНД обеспечивает фланцу необходимый упор и не дает узлу разъединиться. Предполагается также наличие второго фланца на трубе из металла.

Деталь легко монтируется, при этом не требует специального обслуживания. Разнообразие типоразмеров позволяет подобрать втулки любого размера под любой диаметр трубы.

Фланцы также делятся на два вида:

• Фиксирующие, когда фланец надевается на металлическую трубу, а на другой конец крепится трубное изделие из ПНД и вся конструкция закрепляется с помощью прижимного кольца и уплотнителя.
• Резьбовые — фланца имеет резьбу с одной стороны, на которую накручивается труба ПНД с уплотнителем.

Обратите внимание! При монтаже важно обращать внимание на гладкость стальных деталей: любые заусенцы или выступы могут повредить полиэтилен.

НПСП

Конструкция чаще всего применяется при замене поэтапной участков металлической системы на полиэтиленовую, а также для монтирования запорной арматуры.

Для монтажа используют терморезисторную сварку, когда конец полиэтиленовой трубы специальным инструментом нагревается и расплавляется до состояния вязкой массы, а затем под давлением соединяется со стальной трубой. Такое соединение применяют для монтажа высоконапорных трубопроводов.

Нормативные документы регламентируют технические характеристики НПСП:

Предельные значения давления в системе:

• для газовых магистралей ПЭ 80 — 6.4 бар, ПЭ 100 -10 бар
• для водопроводных напорных систем ПЭ 80 — 12.5 бар ПЭ 100 — 16 бар

Длина патрубков регламентируется ГОСТОм ТУ4859-02603321549-98 — для газовых, и ТУ2248-001-86324344-2009 — для водопроводных систем, работающих под напором.

Компрессионное муфтовое соединение

Это разборное модульная конструкция, детали которой легко заменить.

Корпус выполнен из полипропилена, оснащен ограничителем для трубы и резьбой в виде трапеции. Фиксирующая втулка с уплотнительной прокладкой, которая обеспечивает герметичность, не дает трубе деформироваться и сжиматься. Обжимное кольцо надежно закрепляет трубу в неподвижном положении.

Используют в основном для водопроводных систем.

Муфты бывают разных форм:

• переходные,
• соединительные,
• угольник,
• заглушка,
• тройник,
• отвод.

Могут иметь как внутреннюю, так и внешнюю резьбу.

Диаметр детали варьируется от 16 до 110, а значение рабочего давления — от 10 до 16.

Переходы ПЭ-металл — ТрубоТорг

Неразъемное соединение полиэтилен сталь (НСПС) или переходник ПЭ-сталь применяется при строительстве газопроводов, водопроводов, напорной канализации для выполнения перехода со стальной трубы на полиэтиленовую или наоборот. Используются при установке трубопроводной арматуры или врезке в действующий стальной трубопровод. Переход сталь ПЭ не требует обслуживания, его можно располагать непосредственно в грунте без колодцев на прямолинейных участках трубопровода.

Переход полиэтилен-сталь представляет собой соединение, полученное свариванием стального патрубка с полиэтиленовым. Длина патрубков регламентирована техническими условиями для газопроводов ТУ 4859-026-03321549-98, для напорных трубопроводов по ТУ 2248-001-86324344-2009. Максимальное рабочее давление для газопроводов из ПЭ80 0,64 МПа, ПЭ100 1,0 МПа. Максимальное рабочее давление для напорных водопроводов — ПЭ80 1,25 МПа, из ПЭ100 1,6 МПа.

При изготовлении неразъемного соединения полиэтилен сталь используется полиэтиленовая труба ГОСТ Р 50838-95 для газопроводов и ГОСТ 18599-2001 для водопроводов. И стальная водогазопроводная труба по ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10704-91, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78.

Использование НСПС позволяет осуществить установку металлической запорной арматуры в полиэтиленовых трубопроводах, осуществить поочередную замену участков стальных трубопроводов на полиэтиленовые с

неразъемными соединениями до полной замены существующего стального трубопровода на полиэтиленовый, врезку ответвлений из полиэтиленовых труб с переходом ПНД-сталь в существующий стальной трубопровод. Монтаж ПЭ/сталь осуществляется с помощью терморезисторной сварки и сварки встык.

Переходник ПЭ-сталь ПЭ 100 SDR 11

ФИТИНГИ ДЛЯ ПНД ТРУБ.

Товары и услуги компании «ООО АПК, производственно-торговая компания.»

Таблица сравнения размеров стальных и ПНД труб

Соединение ПНД используется при монтаже и обслуживании систем разного назначения. Фитинги ПЭ устанавливаются в местах разветвления, изгиба или поворота трубопровода из полиэтиленовых труб любого диаметра. Также соединения ПНД устанавливаются для объединения отдельных участков сети и центральной магистрали.

Мы предлагаем фитинги производства POELSAN (Турция) и ТПК-Аква (Россия) для ПНД труб в широком ассортименте!

Компрессионные фитинги для ПЭ труб – группа комплектующих, предназначенных для монтажа трубопроводов. Обжимной фитинг позволяет быстро соединить две трубы или присоединить ответвление, не применяя специальное оборудование. Такой подход экономит финансы и время: подготовка к монтажу трубопровода сводится к земляным работам. Компрессионные фитинги ПНД рассчитаны на эксплуатацию в системах холодного водоснабжения.

Благодаря свойствам полипропилена, из которого они изготовлены, фитинги производства POELSAN полиэтиленовые обжимные способны выдерживать давление в 16 атмосфер. Основные преимущества этих комплектующих:

• возможность быстро произвести монтаж и демонтаж отдельных участков трубопровода;
• прочность, надёжность и длительный срок эксплуатации;
• возможность установки комплектующих до 50 мм без применения инструментов
• надежное соединение труб ПНД на участках с постоянно высоким давлением;
• универсальность применения в трубопроводах любого назначения – в промышленности, ЖХК при обслуживании бытовых коммуникаций;
• стойкость всех типов соединений труб ПНД к агрессии кислот, щелочей, абразивных рабочих сред.

На компрессионные фитинги для полиэтиленовых труб наносят резьбу особого профиля, что исключает их деформацию при монтаже и в процессе эксплуатации. С помощью таких комплектующих можно смонтировать участки трубопровода с любым сопряжением, от простого углового до сложной врезки с применением труб разного диаметра.

Водопроводные системы, смонтированные с использованием полимерных компрессионных комплектующих, способны выдерживать осевые нагрузки. Полная герметичность обеспечивается благодаря кольцу, которое плотно прижимается к трубе образующимися цангами.

В нашем каталоге – компрессионные фитинги производства POELSAN (Турция) для полиэтиленовых труб, представленные следующими группами товаров: тройники, отводы, муфты, оголовки, седелки (врезки), шаровые краны, переходники, фланцевые соединения, заглушки. Сопутствующие товары представлены погружными насосами и ключами для фитингов.

Купить полиэтиленовые фитинги  для ПНД труб возможно в Екатеринбурге на Походной 80. Актуальные цены и наличие уточняйте в отделе продаж +7 343 214-98-22.

Переход ПЭ сталь в компании АСП Маркет

Комбинированные фитинги представляют собой конструкцию, состоящую из полиэтиленового патрубка и отрезка металлической трубы с нарезанной резьбой. На данной странице каталога «АСП Марке» представлены переходы с ПНД на металл с внутренней и наружной резьбой. Необходимость в их использовании обусловлена различными проектными решениями, где требуется полиэтиленовый трубопровод совместить с металлическим. Также с помощью комбинированных фитингов на полиэтиленовые трубы присоединяется различная запорная и регулирующая арматура, такая как шаровые краны, контрольно-измерительное оборудование, например счетчики воды.

Изготовлен переход ПЭ латунь из полиэтилена низкого давления высокой прочности марки ПЭ 100 и стали или латуни. Металлическая часть перехода не проворачивается, она надежно скреплена с полиэтиленовой частью. Переходник ПЭ сталь предназначены для использования в трубопроводах, транспортирующих воду — об этом потребителю сообщает синяя полоса на полиэтиленовом патрубке.

Переход с ПНД на металл: особенности монтажа

Монтаж перехода ПЭ латунь с наружной резьбой осуществляется со стороны полиэтиленовой части стыковой сваркой с использованием аппарата для сварки труб ПНД. Также переход латунь можно соединить с применением электросварных фитингов использую аппарат для электрофузионной сварки. С металлического конца — на резьбу навинчивается стальной фитинг или труба. Оба соединения получаются герметичными и надежными.

Применяют фитинги в различных областях промышленности и сферах ЖКХ. Они необходимы для строительства магистральных сетей водоснабжения и водоотведения, их можно применять в водопроводах, транспортирующих техническую и питьевую воду, а также в канализационных системах. Максимальное давление, которое выдерживает переход ПЭ латунь с наружной резьбой — 16 атмосфер. Переходная муфта не ржавеет, выдерживает перепады температуры и давления.

Переход ПНД сталь: подтвержденное качество

«АСП Маркет» работает с проверенными и надежными производителями трубопроводной арматуры. Все изделия проходят контроль на производстве. Вся продукция соответствует действующим строительным нормам и правилам. Цена перехода ПЭ сталь в «АСП Маркет» одна из самых выгодных в России. Звоните, и мы поможем выбрать фитинг, необходимый именно вам!

Пнд труба переход на металл — Портал о стройке

На практике нередко приходится соединять полиэтиленовые трубы с металлическими. Для этого используются специальные не разборные переходники полиэтилен-сталь. Такое соединение делается один раз и разборке не подлежит. То есть если при соединение была допущена ошибка, то придётся часть полиэтиленовой трубы отрезать и сделать новое соединение.

Одноразовые соединения обычно приходится делать когда возникает необходимость врезаться в стальной трубопровод или же подсоединить к полиэтиленовой трубе металлическую арматуру. Впрочем иногда на полиэтиленовых трубах приходится устанавливать металлические заглушки и тут тоже требуется одноразовое соединение.

Переходник полиэтилен-сталь представляет собой сантехническое изделие, одна половина которого сделана из стали, а вторая из полиэтилена. Обе эти половины прочно соединены между собой методом прессования под высоким давлением. Поэтому герметичность стыка между металлом и полиэтиленом здесь абсолютная.

Такие переходники бывают двух видов — с усиливающей муфтой и без усиливающей муфты.
На переходниках первого вида усиливающая муфта устанавливается со стороны полиэтиленовой трубы. Обычно эти переходники устанавливаются в трубопроводах, работающих под высоким давлением. Они способны в течении очень долгого времени выдерживать статическое давление в 1 МПа.
Переходники полиэтилен-сталь второго вида используют в трубопроводах, работающих по низким давлением до 0,6 МПа.
Оба вида переходников соединяются со стальной трубой с помощью электросварки, а с полиэтиленовой трубой с помощью электромуфт или стыковой пайки.

ПНД трубы диаметром до сорока миллиметров также можно соединять со стальными трубами при помощи резьбовых фитингов. Конструктивно они тоже состоят из двух частей, металлической и полиэтиленовой. На металлической части фитинга имеется резьбовой штуцер, а на полиэтиленовой гладкий патрубок.
Иногда вместо резьбового штуцера соединения имеют обычные фланцы. В таком случае на металлической трубе тоже должен быть установлен фланец.

Source: xn--80abcm9bmekkw. xn--p1ai

Читайте также

Литой переход ПНД для полиэтиленовых труб г. Новосибирск — ПО Трубное решение

Литой переход ПНД

Литой переход ПНД – крепежное соединение для двух труб разных сечений, пролегающих в одной плоскости без изгибов и поворотов. Используется для герметичной стыковки полиэтиленовых трубопроводов, обеспечивает стабильное давление без перепадов.

Характеристики и производство

Производство заключается в бесшовном литье под давлением из полиэтилена. Для изготовления перехода используются следующие марки сырья:

ПЭ 80 — полимер с эксплуатационной температурой от -70 до +120°С. Высокая плотность 941 кг/м³ обеспечивает прочность фитинга и устойчивость к механическому растяжению до 700 часов. Синтетические свойства полиэтилена делают его реакцию нейтральной к воздействию щелочей и кислот. Он не подвержен разложению, воздействию плесени и грибка, влиянию радиационного фона.

ПЭ 100 – прочный материал с плотностью 954 кг/м³, менее пластичен, чем ПЭ 80, используется при монтаже, где необходима повышенная прочность изделий. Эксплуатационный порог фитинга из ПЭ 100 от -60 до +130°С. Предел прочности достигает 1000 часов при внутреннем растяжении изделия, устойчивость к химическим и биологическим воздействиям соответствует ПЭ 80.

Стандартный диаметр литого перехода начинается от 25 мм и доходит до 1200. Внешний диаметр изделия и толщина стенок определяется соотношением SDR 11 или SDR 17. При использовании водных трубопроводов предел давления 10 и 16 бар для SDR 17 и 11 соответственно. В газоснабженческих хозяйствах SDR 11 выдерживает до 10 бар, а SDR 17 – 6 бар.

Фитинг по назначению может быть удлиненный и короткого типа. Соединение с трубой проводится методами прямой сварки встык и с помощью специальной муфты. Рассчитанный срок эксплуатации насчитывает более 50 лет, что выгодно отличает полимерный фитинг от металлических аналогов.

Сфера применения

Переходники используются в трубах общего назначения, предназначаются для хозяйственного потребления без особых условий эксплуатации. При перемещении веществ внутри магистрали от 0 до 40°С переход ПНД используется в следующих случаях:

• водонапорные трубы под давлением;
• газоснабжающие магистрали;
• канализации без напора.

5.5: π-связь между металлами и лигандами

Важным фактором, который способствует высокой напряженности поля лиганда лигандов, таких как CO, CN ^–, и фосфинов, является π-связь между металлом и лигандом. В металлокомплексах существует три типа пи-связи:

Наиболее распространенная ситуация — когда лиганд, такой как монооксид углерода или цианид, отдает свои сигма (несвязывающие) электроны металлу, принимая при этом электронную плотность от металла через перекрытие орбитали металла t _2g и орбитали лиганда π *.Эта ситуация называется « обратным связыванием », потому что лиганд отдает металлу σ-электронную плотность, а металл отдает π-электронную плотность лиганду. Таким образом, лиганд действует как σ-донор и π-акцептор. При π-обратном связывании металл отдает π-электроны π * -орбитали лиганда, добавляя электронную плотность к антисвязывающей молекулярной орбитали . Это приводит к ослаблению связи C-O, что экспериментально наблюдается как удлинение связи (по сравнению со свободным CO в газовой фазе) и снижение частоты растяжения в инфракрасном диапазоне C-O.

d-d π-связь возникает, когда такой элемент, как фосфор, который имеет неподеленную пару σ-симметрии и пустую металлическую 3d-орбиталь, связывается с металлом, имеющим электроны на орбитали t _2g . Это обычная ситуация для комплексов фосфина (например, трифенилфосфина), связанных с низковалентными металлами с поздним переходом. Обратное связывание в этом случае аналогично примеру CO, за исключением того, что акцепторная орбиталь представляет собой 3d-орбиталь фосфора, а не π * -орбиталь лиганда.Здесь фосфиновый лиганд действует как σ-донор и π-акцептор, образуя связь dπ-dπ.

Третий вид π-связи металл-лиганд происходит, когда π-донорный лиганд — элемент с электронной парой σ-симметрии и заполненной ортогональной p-орбиталью — связывается с металлом, как показано выше справа для лиганда O ^2-. Это происходит в комплексах ранних переходных металлов. В этом примере O ^2- действует как σ-донор и π-донор .Это взаимодействие обычно проявляется как кратная связь металл-лиганд, например связь V = O в катионе ванадила [VO] ²⁺ . Типичными π-донорными лигандами являются оксид (O ^2-), нитрид (N ^3-), имид (RN ^2-), алкоксид (RO ^—), амид (R ₂ N ^— ) и фторида (F ^— ). Для поздних переходных металлов сильные π-доноры образуют антисвязывающие взаимодействия с заполненными d-уровнями, что имеет последствия для спинового состояния, окислительно-восстановительных потенциалов и скоростей обмена лигандов.π-донорные лиганды малы в спектрохимическом ряду. ^[5]

Углеродсодержащие лиганды, которые являются π-донорами, и их комплексы с ионами переходных металлов очень важны в метатезисе олефинов , реакции, в которой двойные связи углерод-углерод меняются местами. Используя эти катализаторы, циклические олефины могут быть преобразованы в линейные полимеры с высоким выходом посредством метатезисной полимеризации с раскрытием цикла (ROMP). Катализаторы этого типа были разработаны группами Ричарда Шрока и Роберта Граббса, которые разделили Нобелевскую премию по химии 2005 года с Ивом Шовеном за свои открытия.Катализаторы Шрока основаны на ранних переходных металлах, таких как Мо; они более реакционноспособны, но менее терпимы к различным органическим функциональным группам и протонным растворителям, чем катализаторы Граббса, основанные на комплексах Ru.

Цвета ионов переходных металлов

Цвета ионов переходных металлов в водном растворе

Переходные металлы образуют цветные ионы, комплексы и соединения. Цвета характерны для элемента, независимо от того, находится ли он в водном растворе или другом растворителе, кроме воды. Цвета полезны при качественном анализе, потому что они дают ключ к разгадке состава образца. Вот посмотрите на цвета переходных металлов в водном растворе и объясните, почему они возникают.

Почему переходные металлы образуют цветные комплексы

Переходные металлы образуют окрашенные растворы и соединения, потому что эти элементы имеют незаполненные d орбиталей. Ионы металлов на самом деле не окрашиваются сами по себе, потому что орбитали d вырождены. Другими словами, все они имеют одинаковую энергию, что соответствует одному и тому же спектральному сигналу. Когда ионы переходных металлов образуют комплексы и соединения с другими молекулами, они окрашиваются. Комплекс образуется, когда переходный металл связывается с одним или несколькими нейтральными или отрицательно заряженными неметаллами (лигандами).Лиганд изменяет форму d орбиталей. Некоторые из орбиталей d получают более высокую энергию, чем раньше, в то время как другие переходят в состояние с более низкой энергией. Это создает энергетический разрыв. Длина волны поглощаемого фотона зависит от размера запрещенной зоны. (Вот почему расщепление орбиталей s и p , хотя оно и происходит, не дает окрашенных комплексов. Эти промежутки будут поглощать ультрафиолетовый свет и не влиять на цвет в видимом спектре.)

Непоглощенные длины волн света проходят через комплекс. Часть света также отражается от молекулы. Комбинация поглощения, отражения и пропускания дает видимые цвета комплексов. Например, электрон может поглощать красный свет и переходить на более высокий энергетический уровень. Поскольку непоглощенный свет является отраженным цветом, мы увидим зеленый или синий цвет.

Комплексы одного металла могут иметь разный цвет в зависимости от степени окисления элемента.

Почему не все переходные металлы отображают цвета

Но не все состояния окисления дают цвета. Ион переходного металла с нулем или десятью d электронами образует бесцветный раствор.

Другая причина, по которой не все элементы в группе отображают цвета, заключается в том, что не все они технически являются переходными металлами. Если элемент должен иметь не полностью заполненную орбиталь d , чтобы быть переходным металлом, то не все элементы d-блока являются переходными металлами. Итак, цинк и скандий не являются переходными металлами согласно строгому определению, потому что Zn ²⁺ имеет полный d-уровень, а Sc ³⁺ не имеет d-электронов.

Цвета ионов переходных металлов в водном растворе

Многие растворы переходных металлов ярко окрашены. Слева направо водные растворы: нитрата кобальта (II); дихромат калия; хромат калия; хлорид никеля (II); сульфат меди (II); перманганат калия. (Бен Миллс)

Вот таблица обычных цветов ионов переходных металлов в водном растворе. Используйте это как вспомогательное средство для AP Chemistry и качественного анализа, особенно в сочетании с другими диагностическими инструментами, такими как испытание пламенем.

9006 4

Цвета ионов металлов в водном растворе

Другие цвета комплексов переходных металлов

Цвета комплексов переходных металлов часто различаются в зависимости от растворителя. Цвет комплекса зависит от лиганда. Например, Fe ²⁺ имеет бледно-зеленый цвет в воде, но образует темно-зеленый осадок в концентрированном растворе гидроксида основания, растворе карбоната или аммиаке. Co ²⁺ образует раствор розового цвета в воде, но сине-зеленый осадок в растворе гидроксида основания, раствор соломенного цвета в аммиаке и розовый осадок в растворе карбоната.

Элементы ряда лантанидов также образуют окрашенные комплексы. Лантаноиды также известны как внутренние переходные металлы или просто как подкласс переходных металлов.Однако окрашенные комплексы обусловлены переходами 4f-электронов. Цвет комплексов лантанидов не так сильно зависит от природы их лиганда и бледный по сравнению с комплексами переходных металлов.

Ссылки

• Хлопок, Ф. Альберт; Уилкинсон, Джеффри; Мурильо, Карлос А .; Бохманн, Манфред (1999). Продвинутая неорганическая химия (6-е изд.). Нью-Йорк: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-19957-5.
• Harris, D . ; Бертолуччи, М. (1989). Симметрия и спектроскопия .Dover Publications.
• Хухи, Джеймс Э. (1983). Неорганическая химия (3-е изд.). Харпер и Роу. ISBN 0-06-042987-9.
• Левин Ира Н. (1991). Квантовая химия (4-е изд.). Прентис Холл. ISBN 0-205-12770-3.

Кристаллические и магнитные структуры в слоистых дигалогенидах и тригалогенидах переходных металлов (журнальная статья)


Макгуайр, Майкл А. Кристаллические и магнитные структуры в слоистых дигалогенидах и тригалогенидах переходных металлов .США: Н. П., 2017.
Интернет. DOI: 10,3390 / кристалл7050121.


Макгуайр, Майкл А. Кристаллические и магнитные структуры в слоистых дигалогенидах и тригалогенидах переходных металлов . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.3390/cryst7050121


Макгуайр, Майкл А. Чт.
«Кристаллические и магнитные структуры в слоистых дигалогенидах и тригалогенидах переходных металлов». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.3390/cryst7050121. https://www.osti.gov/servlets/purl/1356933.

@article {osti_1356933,
title = {Кристаллические и магнитные структуры в слоистых дигалогенидах и тригалогенидах переходных металлов},
author = {Макгуайр, Майкл А.},
abstractNote = {Материалы, состоящие из двухмерных слоев, связанных друг с другом посредством слабых ван-дер-ваальсовых взаимодействий, часто демонстрируют сильно анизотропное поведение и могут раскалываться на очень тонкие образцы, а иногда и на монослойные кристаллы. Интерес к таким материалам вызван изучением физики низких размерностей и проектированием функциональных гетероструктур. Такие структуры часто образуют бинарные соединения с составами MX2 и MX3, где M - катион металла, а X - анион галогена. Магнетизм может быть учтен путем выбора переходного металла с частично заполненной d-оболочкой для M, что обеспечивает ферроидные отклики для повышения функциональности. Здесь мы даем краткий обзор бинарных дигалогенидов и тригалогенидов переходных металлов, суммируя их кристаллографические свойства и дальноупорядоченные магнитные структуры, уделяя особое внимание материалам со слоистой кристаллической структурой и частично заполненными d-оболочками, необходимыми для сочетания низкой размерности и расщепляемости с магнетизмом. .},
doi = {10.3390 / крист7050121},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1356933},
journal = {Crystals},
issn = {2073-4352},
число = 5,
объем = 7,
place = {United States},
год = {2017},
месяц = ​​{4}
}


Иттрий | Elements Wiki | Фэндом

 наон
 

Иттрий — это элемент с символом Y и номером 39 . Это серебристый металлический переходный металл, который по свойствам аналогичен лантаноидам и является редкоземельным минералом. Единственный стабильный изотоп, ⁸⁹ Y — единственный изотоп, встречающийся в природе.

Йохан Гадолин обнаружил иттрий в примерно иттербите в 1789 году, но назвал его Андерсом Густавом Экебергом.

Наиболее важным применением элемента является производство люминофоров . Другие области применения — производство электродов, электролитов, электронных фильтров, лазеров и сверхпроводников.

Иттрий мягкий, серебристо-металлический и высококристаллический переходный металл. Он менее электроотрицателен, чем элемент скандий, более электроотрицателен, чем лантан, но менее электроотрицателен, чем цирконий.

Чистый элемент стабилен в объемной форме на воздухе, потому что защитная оксидная пленка (Y ₂ O ₃ ) на поверхности.

Сходства с лантаноидами [править | править источник]

Иттрий настолько похож на лантаноиды, что этот элемент был отнесен к ним как редкоземельный элемент.

По химическому составу этот элемент больше похож на лантаноиды, чем на своих соседей.

Он часто попадает в один и тот же диапазон порядка реакций, напоминая тербий и диспрозий по своей химической относительности.

Одно из заметных различий между иттрием и лантаноидами состоит в том, что иттрий почти исключительно трехвалентен, в то время как многие лантаноиды часто четырехвалентны,

Как трехвалентный переходный металл, иттрий образует некоторые неорганические соединения, в основном со степенью окисления +3.Хорошим примером этого является оксид иттрия (III) (Y ₂ O ₃ ), также известный как оксид иттрия.

Вода реагирует с иттрием и его соединениями с образованием газообразного водорода и Y ₂ O ₃ . Концентрированная азотная и фтористоводородная кислоты не разрушают иттрий быстро, в отличие от других более сильных кислот.

Вместе с галогенами иттрий образует фторид иттрия (III) (YF ₃ ), хлорид иттрия (III) (YCl ₃ ) и бромид иттрия (III) (YBr ₃ ), все из которых примерно при температурах выше 200 градусов Цельсия. Углерод, фосфор, селен, кремний и сера образуют соединения с иттрием при повышенных температурах.

Звезда Мира

Иттрий в солнечной системе образовался в результате звездного нуклеосинтеза, в основном путем медленного добавления нейтронов в высокоразвитые звезды с относительно низкой массой (s-процесс). Мира, показанная справа, является примером звезды, которая в настоящее время формирует иттрий. Некоторые дополнительные формы Y образуются в результате быстрого захвата нейтронов во время слияния сверхновых или нейтронных звезд.

Электронная оболочка иттрия

Для получения дополнительной информации см. Изотопы иттрия

Изотопы иттрия близки к наиболее распространенным продуктам ядерного деления урана, возникающим при ядерных взрывах и ядерных реакторах. Что касается обращения с отходами, наиболее важными изотопами иттрия являются ⁹¹ Y и ⁹⁰ Y с периодом полураспада 58,51 дня и 64 часа.

Все элементы группы 3 имеют нечетное количество протонов, поэтому каждый из этих элементов имеет несколько стабильных изотопов. Иттрий имеет только один стабильный изотоп, ⁸⁹ Y, который также является его единственным встречающимся в природе изотопом.

Как и все элементы, Y имеет множество коротколюбивых изотопов, из которых наблюдались по крайней мере 32, в диапазоне массовых чисел от 76 до 108. Наименее стабильный изотоп иттрия — ¹⁰⁶ Y с периодом полураспада> 150 нс, а наиболее стабильный изотоп — ⁸⁸ Y с периодом полураспада 106,626 дней. Помимо изотопов ⁹¹ Y, ⁸⁷ Y и ⁹⁰ Y с периодом полураспада 58.51 день, 79,8 часа и 64 часа, соответственно, все остальные изотопы имеют период полураспада менее суток, а у большинства из них период полураспада менее часа.

В 1787 году Карл Аксель Аррениус обнаружил рядом с деревней тяжелую черную скалу под названием Ytterby . Думая, что это неизвестный минерал, содержащий вольфрам, он назвал минерал иттербит и отправил образцы некоторым химикам для тестирования.

Йохан Гадолин, первооткрыватель иттрия

Йохан Гадолин обнаружил новый оксид в образце, который Аррениус дал ему в 1789 году. В 1794 году он опубликовал и завершил свой анализ. Андерс Густав Экеберг подтвердил это в 1797 году и назвал оксид иттрия .

В 1843 году Карл Густав Мосандер обнаружил, что иттрия содержит три оксида: оксид иттрия, оксид тербия и оксид эрбия. После того, как они были идентифицированы, Жан Шарль Галиссар де Мариньяк в 1878 году открыл новый оксид, оксид иттербия.

Иттрий содержится во многих редкоземельных минералах и некоторых в урановой руде, но в природе он никогда не встречается как свободный элемент.

Производство [править | править источник]

Сходство иттрия и лантаноидов, в результате чего он обогащен тем же способом и теми же рудами, что и лантаноиды. Небольшое разделение между легкими редкоземельными элементами (LREE) и тяжелыми редкоземельными элементами (HREE), но разделение никогда не бывает полным.

Кусок иттрия

Есть 4 источника РЗЭ.

• Карбонат и фторид с рудой, такой как бастнезит, содержат в среднем 0. 1% иттрия по сравнению с 99,9% в 16 других РЗЭ.
• Монацит, который в основном представляет собой фосфат, представляет собой россыпь песка и образован из эродированного гранита. Монацит содержит 2 или, возможно, 3% иттрия. Самые большие месторождения были обнаружены в Индии и Бразилии, что сделало эти страны странами с наибольшим содержанием иттрия.
• Xenotime, фосфат РЗЭ, содержит до 60% иттрия или фосфата иттрия (YPO4). Самый крупный рудник ксенотима находится на месторождении Баян Обо в Китае.
• Ионно-абсорбционные глины представляют собой гранит выветривания, и конечный рудный концентрат может содержать до 8% иттрия.

Элемент также встречается в самарските и фергусоните .

Сверхпроводник YBCO

Люминофоры из оксида иттрия на основе сульфида дают красный цвет на цветном телевидении, хотя сам красный цвет создается европием, а иттрий из электронной пушки помещает его в люминофор.

Соединения иттрия используются в качестве катализатора полимеризации этилена.

Иттрий также используется в сверхпроводниках YBCO .

Водорастворимые соединения считаются умеренно токсичными, в то время как нерастворимые соединения нетоксичны. В экспериментах на животных показано, что он может вызывать повреждение легких и печени.

Воздействие иттрия на человека может вызвать заболевание легких. Рабочие, подвергающиеся воздействию пыли ванадата иттрия европия, испытывают легкое раздражение глаз, кожи и дыхательных путей.

Синтез и магнитный
Определение структуры нового двойного перовскита, содержащего только переходные металлы
Canted Antiferromagnet

dataset

размещен 13.04.2016, 00:00 по Ман-Ронг Ли, Джейсон
П. Ходжес, Мария Ретуэрто, Чжэн Дэн, Питер В. Стивенс, Марк К. Крофт, Сяоюй Денг, Габриэль Котляр, Хавьер Санчес-Бенитес, Дэвид Уокер, Марта Гринблатт

Только переходный металл
двойные оксиды перовскита (A ₂ BB′O ₆ ) представляют собой
представляют большой интерес из-за их сильных и необычных магнитных
взаимодействия; только одно соединение, Mn ₂ FeReO ₆ ,
было сообщено в этой категории на сегодняшний день. Сообщаем о втором
двойной перовскит, содержащий только переходные металлы, Mn ₂ MnReO ₆ , полученный при высоком давлении и температуре.Mn ₂ MnReO ₆ кристаллизуется в моноклинной P 2 ₁ / n структуре, как установлено с помощью синхротронного рентгеновского излучения.
и порошковой нейтронографии (ПНД) с восьмикоординированным
Площадки А и каменно-солевое расположение площадок Б и В′-MnO ₆ и ReO ₆ . Как структурный анализ, так и
Результаты рентгеновской абсорбционной спектроскопии вблизи края указывают на смешанную валентность.
состояний B / B′-позиции в Mn ²⁺ ₂ Mn ^{2 + / 3 +} Re ^{5 + / 6 +} O ₆ .Магнитный и ПНД
исследования свидетельствуют об антиферромагнитном (AFM) переходе при ∼110
K и переход от простого AFM к наклонному AFM с чистым ферромагнитным
компонента при ∼50 К. Наблюдаемые прыжки переменной дальности Эфроса – Шкловского
полупроводниковое поведение приписывается трем (A-позиция Mn ²⁺ , B-позиция Mn ^{2 + / 3 +} и B’-позиция Re ^{5 + / 6 +} ) взаимопроникающих скошенных решетки AFM. Теоретические расчеты
демонстрируют, что почти полностью поляризованные состояния Mn в Mn ₂ MnReO ₆ удаляются от уровня Ферми за счет статического
взаимодействия на сайте и открыть небольшой пробел, который отвечает за
изолирующее состояние в такой богатой d-электронами системе.1 $ электронная конфигурация, становящаяся подобной переходному металлу. В результате было показано, что между калием и никелем переходного металла образуются соединения. Эти результаты демонстрируют, что химическое поведение щелочных металлов под давлением сильно отличается от химического поведения в условиях окружающей среды, где щелочные металлы и переходные металлы не вступают в реакцию из-за больших различий в размерах и электронной структуре. Они также имеют важное значение для гипотезы о том, что калий включен в ядро ​​Земли.

Информация о журнале

Science, основанный Томасом А. Эдисоном в 1880 году и издаваемый AAAS, сегодня является крупнейшим в мире общенаучным журналом по тиражу. Публикуемый 51 раз в год, журнал Science известен своими высоко цитируемыми, рецензируемыми научными работами, своей особой силой в дисциплинах наук о жизни и отмеченным наградами освещением последних научных новостей. Онлайн-издание включает не только полный текст текущих выпусков, но и научные архивы, относящиеся к первому изданию Эдисона в 1880 году.Сайт Science Careers, который можно найти в печати и в Интернете, предоставляет еженедельно публикуемые статьи о карьере, тысячи объявлений о вакансиях, обновляемых несколько раз в неделю, и другие услуги, связанные с карьерой. В интерактивном научном мультимедийном центре представлены научные подкасты, изображения и слайд-шоу, видео, семинары и другие интерактивные функции. Для получения дополнительной информации посетите www.sciencemag.org.

Информация для издателей

AAAS, основанная в 1848 году, превратилась в крупнейшее в мире междисциплинарное научное общество, насчитывающее почти 130 000 членов и подписчиков. Миссия «продвигать науку, технику и инновации во всем мире на благо всех людей» вывела организацию на передний план национальных и международных инициатив. Глобальные усилия включают программы и партнерства по всему миру, от Азии до Европы и Африки, а также обширную работу в области прав человека с использованием геопространственных технологий для подтверждения нарушений. Программы по науке и политике включают в себя крупный ежегодный форум по политике в области науки и технологий, стипендии в рамках политики в области науки и технологий в Конгрессе США и правительственных учреждениях, а также отслеживание финансирования США исследований в области НИОКР.Инициативы в области естественнонаучного образования заложили основу для обучения на основе стандартов и предоставляют учителям инструменты поддержки в Интернете. Мероприятия по привлечению общественности создают открытый диалог с учеными по таким социальным вопросам, как глобальное изменение климата. AAAS также выступает в качестве зонтичной организации для федерации, состоящей из более чем 270 аффилированных научных групп. Расширенная серия веб-сайтов включает в себя исчерпывающие ресурсы по развитию карьеры. Для получения дополнительной информации посетите www.aaas.org.

Периодичность | Химия для майоров

Результаты обучения

• Элементы классификации
• Сделать прогнозы относительно свойств периодичности репрезентативных элементов

Мы начинаем этот раздел с изучения поведения типичных металлов в зависимости от их положения в периодической таблице.Основное внимание в этом разделе будет уделено применению периодичности к типичным металлам.

Можно разделить элементы на группы в соответствии с их электронной конфигурацией. Репрезентативные элементы — это элементы, в которых заполняются орбитали s и p . Переходные элементы — это элементы, в которых заполняются орбитали d (группы 3–11 в периодической таблице), а внутренние переходные металлы — это элементы, в которых заполняются орбитали f . Орбитали d заполняются элементами из группы 11; поэтому элементы в группе 12 квалифицируются как репрезентативные элементы, потому что последний электрон входит на орбиталь s . Металлы среди репрезентативных элементов — репрезентативных металлов . Металлический характер является результатом способности элемента терять свои внешние валентные электроны и приводит к высокой тепловой и электрической проводимости, помимо других физических и химических свойств. Есть 20 нерадиоактивных репрезентативных металлов в группах 1, 2, 3, 12, 13, 14 и 15 периодической таблицы (элементы, заштрихованные желтым на рисунке 1).Радиоактивные элементы коперниций, флеровий, полоний и ливерморий также являются металлами, но они выходят за рамки данной главы.

Помимо типичных металлов, некоторыми типичными элементами являются металлоиды. Металлоид — это элемент, который имеет свойства, которые находятся между свойствами металлов и неметаллов; эти элементы обычно являются полупроводниками.

Остальные репрезентативные элементы — неметаллы. В отличие от металлов , которые обычно образуют катионы и ионные соединения (содержащие ионные связи), неметаллы имеют тенденцию образовывать анионы или молекулярные соединения.В общем, сочетание металла и неметалла дает соль. Соль представляет собой ионное соединение, состоящее из катионов и анионов.

Рис. 1. Расположение типичных металлов показано в периодической таблице. Неметаллы показаны зеленым, металлоиды — фиолетовым, а переходные металлы и внутренние переходные металлы — синим.

Большинство типичных металлов не встречаются в природе в несвязанном состоянии, поскольку они легко реагируют с водой и кислородом воздуха.Однако можно выделить элементарный бериллий, магний, цинк, кадмий, ртуть, алюминий, олово и свинец из природных минералов и использовать их, поскольку они очень медленно реагируют с воздухом. Частично причина того, что эти элементы реагируют медленно, заключается в том, что эти элементы реагируют с воздухом с образованием защитного покрытия. Формирование этого защитного покрытия — пассивация . Покрытие представляет собой инертную пленку оксида или другого соединения. Элементарный магний, алюминий, цинк и олово важны для изготовления многих знакомых предметов, включая проволоку, кухонную посуду, фольгу, а также многие предметы домашнего обихода и личные вещи.Хотя бериллий, кадмий, ртуть и свинец легко доступны, существуют ограничения в их использовании из-за их токсичности.

Группа 1: Щелочные металлы

Щелочные металлы литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций составляют группу 1 периодической таблицы. Хотя водород входит в группу 1 (а также в группу 17), он является неметаллом и заслуживает отдельного рассмотрения далее в этой главе. Название щелочной металл связано с тем фактом, что эти металлы и их оксиды реагируют с водой с образованием очень основных (щелочных) растворов.

Рис. 2. Литий плавает в парафиновом масле, потому что его плотность меньше плотности парафинового масла.

Свойства щелочных металлов аналогичны друг другу, как и ожидалось для элементов одного семейства. Щелочные металлы имеют самые большие атомные радиусы и самую низкую энергию первой ионизации в свои периоды. Эта комбинация позволяет очень легко удалить единственный электрон во внешней (валентной) оболочке каждого из них. Легкая потеря этого валентного электрона означает, что эти металлы легко образуют стабильные катионы с зарядом 1+.Их реакционная способность увеличивается с увеличением атомного номера из-за легкости потери неподеленного валентного электрона (уменьшение энергии ионизации). Поскольку окисление происходит очень легко, обратное восстановление затруднено, что объясняет, почему трудно изолировать элементы. Твердые щелочные металлы очень мягкие; литий, показанный на рисунке 2, имеет самую низкую плотность из всех металлов (0,5 г / см ³ ).

Все щелочные металлы энергично реагируют с водой с образованием газообразного водорода и основного раствора гидроксида металла.Это означает, что их легче окислить, чем водород. Например, реакция лития с водой:

[латекс] \ text {2Li} \ left (s \ right) + {\ text {2H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \ longrightarrow \ text {2LiOH} \ left ( aq \ right) + {\ text {H}} _ {2} \ left (g \ right) [/ latex]

Щелочные металлы вступают в непосредственную реакцию со всеми неметаллами (кроме благородных газов) с образованием бинарных ионных соединений, содержащих ионы металлов 1+. Эти металлы настолько реактивны, что необходимо избегать контакта как с влагой, так и с кислородом воздуха.Поэтому они хранятся в герметичных контейнерах под минеральным маслом, как показано на рисунке 3, чтобы предотвратить контакт с воздухом и влагой. Чистые металлы никогда не существуют в природе в свободном (несвязанном) виде из-за их высокой реакционной способности. Кроме того, такая высокая реакционная способность делает необходимым получение металлов электролизом соединений щелочных металлов.

Рис. 3. Для предотвращения контакта с воздухом и водой калий для лабораторного использования поставляется в виде палочек или шариков, хранящихся в керосине или минеральном масле, или в запечатанных контейнерах.(кредит: http://images-of-elements.com/potassium.php)

Это видео демонстрирует реакции щелочных металлов с водой.

Вы можете просмотреть стенограмму «Реакции лития и воды» здесь (открывается в новом окне).

Рис. 4. Погружение проволоки в раствор натриевой соли и последующее нагревание проволоки вызывает излучение ярко-желтого света, характерного для натрия.

В отличие от многих других металлов химическая активность и мягкость щелочных металлов делают эти металлы непригодными для использования в конструкциях.Однако есть приложения, в которых реакционная способность щелочных металлов является преимуществом. Например, производство металлов, таких как титан и цирконий, частично зависит от способности натрия восстанавливать соединения этих металлов. При производстве многих органических соединений, включая определенные красители, лекарства и парфюмерию, используется восстановление литием или натрием.

Натрий и его соединения придают пламени ярко-желтый цвет, как показано на рисунке 4. Прохождение электрического разряда через пары натрия также дает этот цвет.В обоих случаях это пример спектра излучения, который обсуждается в главе, посвященной электронной структуре. Иногда в уличных фонарях используются натриевые лампы, потому что пары натрия лучше проникают в туман, чем большинство других источников света. Это связано с тем, что туман не рассеивает желтый свет, а рассеивает белый свет. Другие щелочные металлы и их соли также придают цвет пламени. Литий создает яркий малиновый цвет, тогда как другие создают бледный фиолетовый цвет.

Группа 2: Щелочноземельные металлы

щелочноземельных металлов (бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий) составляют вторую группу периодической таблицы.Название щелочной металл происходит от того факта, что оксиды более тяжелых членов группы реагируют с водой с образованием щелочных растворов. Заряд ядра увеличивается при переходе от группы 1 к группе 2. Из-за этого увеличения заряда атомы щелочноземельных металлов меньше и имеют более высокие энергии первой ионизации, чем щелочные металлы в течение того же периода. Более высокая энергия ионизации делает щелочноземельные металлы менее химически активными, чем щелочные металлы; однако они по-прежнему очень реактивные элементы.Их реакционная способность возрастает, как и ожидалось, с увеличением размера и уменьшением энергии ионизации. В химических реакциях эти металлы легко теряют оба валентных электрона с образованием соединений, в которых они проявляют степень окисления 2+. Из-за их высокой реакционной способности щелочноземельные металлы, как и щелочные, обычно получают электролизом. Несмотря на то, что энергии ионизации низкие, два металла с самыми высокими энергиями ионизации (бериллий и магний) действительно образуют соединения, которые проявляют некоторые ковалентные свойства.Как и щелочные металлы, более тяжелые щелочноземельные металлы придают цвет пламени. Как и в случае щелочных металлов, это часть спектра излучения этих элементов. Кальций и стронций дают оттенки красного, тогда как барий дает зеленый цвет.

Магний — серебристо-белый металл, ковкий и пластичный при высоких температурах. Пассивация снижает реакционную способность металлического магния. При контакте с воздухом на поверхности металла образуется плотно прилегающий слой оксикарбоната магния, который тормозит дальнейшую реакцию.(Карбонат образуется в результате реакции углекислого газа в атмосфере.) Магний — самый легкий из широко используемых конструкционных металлов, поэтому большая часть магния производится для легких сплавов.

Магний (показан на рисунке 5), кальций, стронций и барий вступают в реакцию с водой и воздухом. При комнатной температуре барий проявляет наиболее бурную реакцию. Продуктами реакции с водой являются водород и гидроксид металла. Образование газообразного водорода указывает на то, что более тяжелые щелочноземельные металлы являются лучшими восстановителями (более легко окисляются), чем водород.Как и ожидалось, эти металлы реагируют как с кислотами, так и с неметаллами с образованием ионных соединений. В отличие от большинства солей щелочных металлов, многие из обычных солей щелочноземельных металлов нерастворимы в воде из-за высоких энергий решетки этих соединений, содержащих ион двухвалентного металла.

Рис. 5. Слева направо: Mg ( s ), теплая вода с pH 7 и полученный раствор с pH выше 7, на что указывает розовый цвет индикатора фенолфталеина. (кредит: модификация работы Сахара Атвы)

Сильная восстанавливающая способность горячего магния полезна при получении некоторых металлов из их оксидов.Действительно, сродство магния к кислороду настолько велико, что при горении магний реагирует с углекислым газом, образуя элементарный углерод:

[латекс] \ text {2Mg} \ left (s \ right) + {\ text {CO}} _ {2} \ left (g \ right) \ longrightarrow \ text {2MgO} \ left (s \ right) + \ text {C} \ left (s \ right) [/ латекс]

По этой причине огнетушитель CO ₂ не тушит магниевый пожар. Кроме того, яркий белый свет, излучаемый при горении магния, делает его полезным для вспышек и фейерверков.

Группа 12

Элементы в группе 12 являются переходными элементами, однако последний добавленный электрон — это не электрон d , а электрон s .Поскольку последний добавленный электрон — это электрон s , эти элементы квалифицируются как типичные металлы или постпереходные металлы. Элементы группы 12 ведут себя больше как щелочноземельные металлы, чем переходные металлы. Группа 12 содержит четыре элемента: цинк, кадмий, ртуть и коперниций. Каждый из этих элементов имеет на своей внешней оболочке по два электрона ( нс, ² ). Когда атомы этих металлов образуют катионы с зарядом 2+, где два внешних электрона теряются, они имеют электронную конфигурацию псевдоблагородного газа.{2 +} [/ латекс] ион. Как в элементарных формах, так и в соединениях кадмий и ртуть токсичны.

Цинк является наиболее активным в группе 12, а ртуть — наименее активным. (Это противоположно тенденции реакционной способности металлов групп 1 и 2, в которой реакционная способность увеличивается вниз по группе. Увеличение реакционной способности с увеличением атомного номера происходит только для металлов в группах 1 и 2.) Уменьшение реакционной способности является из-за образования ионов с конфигурацией псевдо-благородного газа и других факторов, которые выходят за рамки этого обсуждения.{-} \ left (aq \ right) + {\ text {2H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) [/ latex]

Рис. 6. Цинк — активный переходный металл. Он растворяется в соляной кислоте, образуя раствор бесцветных ионов Zn ²⁺ , ионов Cl ^— и газообразного водорода.

Цинк — серебристый металл, который быстро тускнеет и приобретает сине-серый цвет. Это изменение цвета происходит из-за адгезионного покрытия из основного карбоната Zn ₂ (OH) ₂ CO ₃ , которое пассивирует металл для предотвращения дальнейшей коррозии.Сухие элементы и щелочные батареи содержат цинковый анод. Латунь (Cu и Zn) и некоторое количество бронзы (Cu, Sn, а иногда и Zn) являются важными сплавами цинка. Около половины производимого цинка служит для защиты железа и других металлов от коррозии. Эта защита может иметь форму протекторного анода (также известного как гальванический анод, который является средством обеспечения катодной защиты для различных металлов) или тонкого покрытия на защищаемом металле. Оцинкованная сталь — это сталь с защитным покрытием из цинка.

Расходные аноды

Временный анод, или гальванический анод, представляет собой средство обеспечения катодной защиты различных металлов.Под катодной защитой понимается предотвращение коррозии путем преобразования коррозирующего металла в катод. В качестве катода металл устойчив к коррозии, которая представляет собой процесс окисления. Коррозия происходит на расходуемом аноде, а не на катоде.

Построение такой системы начинается с присоединения более активного металла (более отрицательный потенциал восстановления) к металлу, нуждающемуся в защите. Присоединение может быть прямым или проводным. Для замыкания цепи необходим солевой мост .Этот соляной мост часто бывает морской или грунтовой. После замыкания цепи окисление (коррозия) происходит на аноде, а не на катоде.

Обычно используемые расходуемые аноды — это магний, алюминий и цинк. Магний имеет самый отрицательный восстановительный потенциал из трех и лучше всего работает, когда солевой мостик менее эффективен из-за низкой концентрации электролита, например, в пресной воде. Цинк и алюминий лучше работают в соленой воде, чем магний. Алюминий легче цинка и имеет большую емкость; однако оксидное покрытие может пассивировать алюминий.В особых случаях пригодятся другие материалы. Например, железо защитит медь.

Ртуть сильно отличается от цинка и кадмия. Ртуть — единственный металл, который находится в жидком состоянии при 25 ° C. Многие металлы растворяются в ртути, образуя растворы, называемые амальгамами (см. Раздел «Амальгамы»), которые представляют собой сплавы ртути с одним или несколькими другими металлами. Ртуть, показанная на рисунке 7, является нереактивным элементом, который окисляется труднее, чем водород. Таким образом, он не вытесняет водород из кислот; однако он будет реагировать с сильными окисляющими кислотами, такими как азотная кислота:

[латекс] \ text {Hg} \ left (l \ right) + \ text {HCl} \ left (aq \ right) \ longrightarrow \ text {без реакции} [/ latex]
[латекс] \ text {3Hg} \ left (l \ right) + {\ text {8HNO}} _ {3} \ left (aq \ right) \ longrightarrow \ text {3Hg} {\ left ({\ text {NO}} _ {3} \ right )} _ {2} \ left (aq \ right) + {\ text {4H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) + \ text {2NO} \ left (g \ right) [/ латекс]

Первоначально образовавшийся чистый NO быстро подвергается дальнейшему окислению до красновато-коричневого NO ₂ .{2 +} [/ латекс] ион. Все соединения ртути токсичны, и при их синтезе необходимо проявлять большую осторожность.

Амальгамы

Амальгама — это сплав ртути с одним или несколькими другими металлами. Это похоже на рассмотрение стали как сплава железа с другими металлами. Большинство металлов образуют амальгаму с ртутью, за исключением железа, платины, вольфрама и тантала.

Из-за токсичности ртути значительно сократилось использование амальгам.Исторически амальгамы играли важную роль в электролитических ячейках и при добыче золота. Амальгамы щелочных металлов все еще находят применение, потому что они являются сильными восстановителями и с ними легче обращаться, чем с чистыми щелочными металлами.

У старателей возникла проблема, когда они нашли мелкодисперсное золото. Они узнали, что добавление ртути к их кастрюлям собирало золото в ртуть, чтобы сформировать амальгаму для более легкого сбора. К сожалению, из-за потерь небольшого количества ртути с годами многие водотоки в Калифорнии были загрязнены ртутью.

Стоматологи используют амальгамы, содержащие серебро и другие металлы, для заполнения полостей. Есть несколько причин использовать амальгаму, включая низкую стоимость, простоту обращения и долговечность по сравнению с альтернативными материалами. Зубные амальгамы примерно на 50% состоят из ртути по весу, что в последние годы стало проблемой из-за токсичности ртути.

Изучив достоверные доступные данные, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) считает пломбы на основе амальгамы безопасными для взрослых и детей старше шести лет.Даже при многократном заполнении уровни ртути у пациентов остаются намного ниже минимальных уровней, связанных с вредом. Клинические исследования не обнаружили связи между зубными пломбами и проблемами со здоровьем. Проблемы со здоровьем могут быть разными у детей до шести лет или беременных женщин. Выводы FDA согласуются с мнениями Агентства по охране окружающей среды (EPA) и Центров по контролю за заболеваниями (CDC). Единственное, что нужно учитывать для здоровья, — это то, что у некоторых людей есть аллергия на амальгаму или один из ее компонентов.

Группа 13

Группа 13 содержит металлоидный бор и металлы алюминий, галлий, индий и таллий. Самый легкий элемент, бор, является полупроводником, и его бинарные соединения имеют тенденцию быть ковалентными, а не ионными. Остальные элементы группы — металлы, но их оксиды и гидроксиды меняют характер. Оксиды и гидроксиды алюминия и галлия проявляют как кислотное, так и основное поведение. Вещество, подобное этим двум, которое будет реагировать как с кислотами, так и с основаниями, является амфотерным.Эта характеристика иллюстрирует сочетание неметаллического и металлического поведения этих двух элементов. Оксиды и гидроксиды индия и таллия проявляют только основные свойства в соответствии с явно металлическим характером этих двух элементов. Температура плавления галлия необычно низкая (около 30 ° C), и он плавится в ваших руках.

Алюминий амфотерный, потому что он вступает в реакцию как с кислотами, так и с основаниями. Типичная реакция с кислотой:

[латекс] \ text {2Al} \ left (s \ right) + \ text {6HCl} \ left (aq \ right) \ longrightarrow {\ text {2AlCl}} _ {3} \ left (aq \ right) + {\ text {3H}} _ {2} \ left (g \ right) [/ latex]

Продукты реакции алюминия с основанием зависят от условий реакции, одна из возможностей —

[латекс] \ text {2Al} \ left (s \ right) + \ text {2NaOH} \ left (aq \ right) + {\ text {6H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \ longrightarrow \ text {2Na} \ left [\ text {Al} {\ left (\ text {OH} \ right)} _ {4} \ right] \ left (aq \ right) + {\ text { 3H}} _ {2} \ left (g \ right) [/ latex]

Как с кислотами, так и с основаниями, при реакции с алюминием образуется газообразный водород.

Элементы группы 13 имеют электронную конфигурацию валентной оболочки нс ² нп ¹ . Алюминий обычно использует все свои валентные электроны, когда вступает в реакцию, давая соединения, в которых он имеет степень окисления 3+. {3 +}, [/ latex] сокращенно Al ³⁺ ( водн. ).Галлий, индий и таллий также образуют ионные соединения, содержащие ионы M ³⁺ . Эти три элемента демонстрируют не только ожидаемую степень окисления 3+ от трех валентных электронов, но также степень окисления (в данном случае 1+), которая на два ниже ожидаемого значения. Это явление, эффект инертной пары, относится к образованию стабильного иона со степенью окисления на два ниже, чем ожидалось для группы. Пара электронов является валентной орбиталью s для этих элементов.В целом, эффект инертной пары важен для нижних элементов блока p . В водном растворе ион Tl ⁺ ( водн. ) более стабилен, чем Tl ³⁺ ( водн. ). Обычно эти металлы реагируют с воздухом и водой с образованием ионов 3+; однако таллий реагирует с образованием производных таллия (I). Все металлы группы 13 напрямую реагируют с неметаллами, такими как сера, фосфор и галогены, образуя бинарные соединения.

Все металлы группы 13 (Al, Ga, In и Tl) реакционноспособны.Однако пассивация происходит в результате образования плотной, твердой тонкой пленки оксида металла под воздействием воздуха. Разрушение этой пленки может противодействовать пассивации, позволяя металлу вступить в реакцию. Один из способов разрушить пленку — подвергнуть пассивированный металл воздействию ртути. Часть металла растворяется в ртути с образованием амальгамы, которая сбрасывает защитный оксидный слой, подвергая металл дальнейшей реакции. Образование амальгамы позволяет металлу реагировать с воздухом и водой.

Хотя алюминий легко окисляется, пассивация делает его очень полезным в качестве прочного и легкого строительного материала.Из-за образования амальгамы ртуть вызывает коррозию конструкционных материалов из алюминия. Это видео демонстрирует, как целостность алюминиевой балки может быть нарушена добавлением небольшого количества элементарной ртути. (Обратите внимание, что видео не имеет повествования. Вы можете получить доступ к описанию аудио с помощью виджета под видео.)

Вы можете просмотреть стенограмму аудиоописания «Ртуть атакует алюминий» здесь (открывается в новом окне).

Наиболее важные области применения алюминия — это строительство и транспорт, а также производство алюминиевых банок и алюминиевой фольги.Это использование зависит от легкости, прочности и прочности металла, а также от его устойчивости к коррозии. Поскольку алюминий является отличным проводником тепла и сопротивляется коррозии, он полезен при производстве кухонной утвари.

Алюминий является очень хорошим восстановителем и может заменять другие восстановители при выделении некоторых металлов из их оксидов. Хотя алюминий дороже, чем восстановление углеродом, он важен для выделения Mo, W и Cr из их оксидов.

Группа 14

Металлические элементы группы 14 — олово, свинец и флеровий. Углерод — типичный неметалл. Остальные элементы группы, кремний и германий, являются примерами полуметаллов или металлоидов. Олово и свинец образуют стабильные двухвалентные катионы Sn ²⁺ и Pb ²⁺ со степенью окисления на два ниже групповой степени окисления 4+. Стабильность этой степени окисления является следствием эффекта инертной пары. Олово и свинец также образуют ковалентные соединения с формальным состоянием 4+ -окисления.Например, SnCl ₄ и PbCl ₄ — это ковалентные жидкости с низкой температурой кипения.

Рис. 8. (a) Хлорид олова (II) представляет собой твердое ионное вещество; (б) хлорид олова (IV) — ковалентная жидкость.

Олово легко реагирует с неметаллами и кислотами с образованием соединений олова (II) (что указывает на то, что оно окисляется легче, чем водород), и с неметаллами с образованием соединений олова (II) или олова (IV) (показано на рисунке 8), в зависимости от от стехиометрии и условий реакции. Свинец менее реактивен.Его лишь немного легче окислить, чем водород, и для окисления обычно требуется горячая концентрированная кислота.

Многие из этих элементов существуют как аллотропы. Аллотропы — это две или более формы одного и того же элемента в одном физическом состоянии с разными химическими и физическими свойствами. Есть два общих аллотропа олова. Эти аллотропы представляют собой серое (хрупкое) олово и белое олово. Как и в случае с другими аллотропами, разница между этими формами олова заключается в расположении атомов.Белое олово стабильно при температуре выше 13,2 ° C и податливо, как и другие металлы. При низких температурах более стабильной формой является серое олово. Серое олово хрупкое и имеет свойство распадаться на порошок. Следовательно, изделия из олова будут разрушаться в холодную погоду, особенно если период холода будет продолжительным. Изменение медленно прогрессирует от места происхождения, и первое образовавшееся серое олово катализирует дальнейшее изменение. В некотором смысле этот эффект похож на распространение инфекции в организме растений или животных, поэтому люди называют этот процесс оловянной болезнью или оловянным вредителем.

Основное применение олова — покрытие стали для формования жести в виде листового железа, которое составляет олово в жестяных банках. Важными сплавами олова являются бронза (Cu и Sn) и припой (Sn и Pb). Свинец важен для свинцовых аккумуляторных батарей в автомобилях.

Группа 15

Висмут , самый тяжелый член группы 15, является менее химически активным металлом, чем другие типичные металлы. Он легко отдает три из своих пяти валентных электронов активным неметаллам с образованием триположительного иона Bi ³⁺ .Только при обработке сильными окислителями образует соединения с групповой степенью окисления 5+. Стабильность состояния 3 + -окисления является еще одним примером эффекта инертной пары.

Основные понятия и краткое изложение

Этот раздел посвящен периодичности репрезентативных элементов. Это элементы, в которых электроны попадают на орбитали s и p . Репрезентативные элементы встречаются в группах 1, 2 и 12–18. Эти элементы представляют собой типичные металлы, металлоиды и неметаллы.Щелочные металлы (группа 1) очень реакционноспособны, легко образуют ионы с зарядом 1+ с образованием ионных соединений, которые обычно растворимы в воде, и активно реагируют с водой с образованием газообразного водорода и основного раствора гидроксида металла. Внешние электроны щелочноземельных металлов (группа 2) удалить труднее, чем внешние электроны щелочных металлов, что приводит к меньшей реакционной способности металлов группы 2, чем у металлов группы 1. Эти элементы легко образуют соединения, в которых металлы проявляют степень окисления 2+.{2 +} [/ латекс]). Алюминий, галлий, индий и таллий (группа 13) окисляются легче, чем водород. Алюминий, галлий и индий встречаются со степенью окисления 3+ (однако таллий также обычно встречается в виде иона Tl ⁺ ). Олово и свинец образуют стабильные двухвалентные катионы и ковалентные соединения, в которых металлы проявляют состояние 4 + -окисления.

Попробуйте

1. Чем щелочные металлы отличаются от щелочноземельных металлов по атомной структуре и общим свойствам?
2. Почему реакционная способность щелочных металлов уменьшается от цезия до лития?
3. Предскажите формулы для девяти соединений, которые могут образовываться, когда каждый компонент в столбце 1 таблицы ниже вступает в реакцию с каждым компонентом в столбце 2.
4. Предскажите лучший выбор в каждом из следующих случаев. Вы можете просмотреть главу об электронной структуре для соответствующих примеров.
   1. самый металлический из элементов Al, Be и Ba
   2. наиболее ковалентное из соединений NaCl, CaCl ₂ и BeCl ₂
   3. самая низкая энергия первой ионизации среди элементов Rb, K и Li
   4. самый маленький среди Al, Al ⁺ и Al ³⁺
   5. самый большой среди Cs ⁺ , Ba ²⁺ и Xe
5. Хлорид натрия и хлорид стронция — белые твердые вещества.{- \ text {1}} [/ латекс]
   1. Какова энтальпия реакции на грамм реагирующей негашеной извести?
   2. Сколько тепла в килоджоулей связано с производством 1 тонны гашеной извести?
6. Напишите сбалансированное уравнение реакции элементарного стронция с каждым из следующих факторов:
   1. кислород
   2. бромистый водород
   3. водород
   4. фосфор
   5. вода
7. Сколько молей ионных частиц содержится в 1.0 л раствора с маркировкой 1.0 M нитрат ртути (I)?
8. Какую массу рыбы в килограммах необходимо съесть, чтобы получить смертельную дозу ртути, если рыба содержит 30 частей на миллион ртути по весу? (Предположим, что вся ртуть из рыбы попадает в организм в виде хлорида ртути (II) и что смертельная доза составляет 0,20 г HgCl ₂ ). Сколько это фунтов рыбы?
9. Элементы натрий, алюминий и хлор относятся к одному и тому же периоду.
   1. Какая из них имеет наибольшую электроотрицательность?
   2. Какой из атомов самый маленький?
   3. Напишите структуру Льюиса для простейшего ковалентного соединения, которое может образовываться между алюминием и хлором.
   4. Будет ли оксид каждого элемента кислым, основным или амфотерным?
10. Реагирует ли металлическое олово с HCl?
11. Что такое оловянный вредитель, известный также как оловянная болезнь?
12. Сравните природу связей в PbCl ₂ с природой связей в PbCl ₄ .
13. Реакция рубидия с водой более или менее интенсивна, чем у натрия? Как сравнить скорость реакции магния?

Показать выбранные решения

1. Все щелочные металлы имеют один электрон s во внешней оболочке. Напротив, щелочноземельные металлы имеют завершенную подоболочку s в своей самой внешней оболочке. Как правило, щелочные металлы реагируют быстрее и обладают большей реакционной способностью, чем соответствующие щелочноземельные металлы за тот же период.

3. Формулы следующие:

[латекс] \ begin {array} {l} \ text {Na} + {\ text {I}} _ {2} \ rightarrow \ text {2NaI} \\ \ text {2Na} + \ text {Se} \ rightarrow {\ text {Na}} _ {2} \ text {Se} \\ \ text {2Na} + {\ text {O}} _ {2} \ rightarrow {\ text {Na}} _ {2} { \ text {O}} _ {2} \ end {array} [/ latex]

[латекс] \ begin {array} {l} \ text {Sr} + {\ text {I}} _ {2} \ rightarrow {\ text {SrI}} _ {2} \\ \ text {Sr} + \ text {Se} \ rightarrow \ text {SeSe} \\ \ text {2Sr} + {\ text {O}} _ {2} \ rightarrow \ text {2SrO} \ end {array} [/ latex]

[латекс] \ begin {array} {l} \ text {2Al} + {\ text {3I}} _ {2} \ rightarrow {\ text {2AlI}} _ {3} \\ \ text {2Al} + \ text {3Se} \ rightarrow {\ text {Al}} _ {2} {\ text {Se}} _ {3} \\ \ text {4Al} + {\ text {3O}} _ {2} \ rightarrow {\ text {2Al}} _ {2} {\ text {O}} _ {3} \ end {array} [/ latex]

5.Возможные способы различения между ними включают инфракрасную спектроскопию путем сравнения известных соединений, испытание пламенем, которое дает характерный желтый цвет для натрия (стронций имеет красное пламя), или сравнение их растворимости в воде. При 20 ° C NaCl растворяется до степени [латекса] \ frac {\ text {35,7 г}} {\ text {100 мл}} [/ latex] по сравнению с [латексом] \ frac {\ text {53,8 г} } {\ text {100 мл}} [/ латекс] для SrCl ₂ . Нагревание до 100 \ textdegree C обеспечивает простой тест, поскольку растворимость NaCl составляет [латекс] \ frac {\ text {39.12 г}} {\ text {100 мл}}, [/ latex], но для SrCl ₂ используется [латекс] \ frac {\ text {100,8 г}} {\ text {100 мл}}. [/ Latex ] Определение плотности твердого вещества иногда бывает затруднительным, но существует достаточная разница (2,165 г / мл NaCl и 3,052 г / мл SrCl ₂ ), чтобы этот метод был жизнеспособным и, возможно, самым простым и наименее дорогостоящим для выполнения.

7. Уравнения имеют следующий вид:

1. [латекс] \ text {2Sr} \ left (s \ right) + {\ text {O}} _ {2} \ left (g \ right) \ rightarrow \ text {2SrO} \ left (s \ right) [/ латекс]
2. [латекс] \ text {Sr} \ left (s \ right) + \ text {2HBr} \ left (g \ right) \ rightarrow {\ text {SrBr}} _ {2} \ left (s \ right) + {\ text {H}} _ {2} \ left (g \ right) [/ latex]
3. [латекс] \ text {Sr} \ left (s \ right) + {\ text {H}} _ {2} \ left (g \ right) \ rightarrow {\ text {SrH}} _ {2} \ left (s \ right) [/ латекс]
4. [латекс] \ text {6Sr} \ left (s \ right) + {\ text {P}} _ {4} \ left (s \ right) \ rightarrow {\ text {2Sr}} _ {3} {\ текст {P}} _ {2} \ left (s \ right) [/ latex]
5. [латекс] \ text {Sr} \ left (s \ right) + {\ text {2H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \ rightarrow \ text {Sr} {\ left (\ text {OH} \ right)} _ {2} \ left (aq \ right) + {\ text {H}} _ {2} \ left (g \ right) [/ latex]

9.{3} \ cancel {\ text {g}} \ times \ frac {\ text {1 фунт}} {453.6 \ cancel {\ text {g}}} = \ text {11 фунтов} [/ latex]

11. Да, олово реагирует с соляной кислотой с образованием газообразного водорода. Эту способность можно определить по стандартным потенциалам восстановления в потенциалах стандартных электродов (полуэлементов).

13. В PbCl ₂ связь является ионной, на что указывает его температура плавления 501 ° C. В PbCl ₄ связь ковалентная, о чем свидетельствует то, что она является нестабильной жидкостью при комнатной температуре.

Глоссарий

щелочноземельный металл: любой из металлов (бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий), относящихся ко второй группе периодической таблицы Менделеева; это реакционноспособные двухвалентные металлы, образующие основные оксиды

аллотропов: две или более форм одного и того же элемента, в одном физическом состоянии, с разными химическими структурами

висмут: самый тяжелый член группы 15; менее химически активный металл, чем другие типичные металлы

металл: атомов металлических элементов групп 1, 2, 12, 13, 14, 15 и 16, которые образуют ионные соединения, теряя электроны со своих внешних s или p орбиталей

металлоид: элемент , обладающий свойствами, которые находятся между свойствами металлов и неметаллов; эти элементы обычно являются полупроводниками

пассивация: металлов с защитной инертной пленкой оксида или другого соединения, которая создает барьер для химических реакций; физическое или химическое удаление пассивирующей пленки позволяет металлам продемонстрировать ожидаемую химическую активность

Репрезентативный элемент : элемент , в котором орбитали s и p заполняют

представительный металл: металл среди представительных элементов

соль: ионное соединение, состоящее из катионов и анионов

.