Статья по химии на тему "Алюминий и хром на воздухе". Алюминат хрома

Химия алюминия | CHEMEGE.RU

1. Положение алюминия в периодической системе химических элементов 2. Электронное строение алюминия 3. Физические свойства 4. Нахождение в природе 5. Способы получения 6. Качественные реакции 7. Химические свойства 7.1. Взаимодействие с простыми веществами 7.1.1. Взаимодействие с галогенами 7.1.2. Взаимодействие с серой и фосфором 7.1.3. Взаимодействие с водородом 7.1.4. Взаимодействие с азотом7.1.5. Взаимодействие с углеродом7.1.6. Горение 7.2. Взаимодействие со сложными веществами 7.2.1. Взаимодействие с водой 7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой7.2.5. Взаимодействие с щелочами7.2.6. Взаимодействие с окислителями

Оксид алюминия 1. Способы получения 2. Химические свойства 2.1. Взаимодействие с основными оксидами 2.2. Взаимодействие с основаниями2.3. Взаимодействие с водой2.4. Взаимодействие с кислотными оксидами2.5. Взаимодействие с кислотами2.6. Взаимодействие с восстановителями2.7. Вытеснение более летучих оксидов из солей

Гидроксид алюминия 1. Способы получения 2. Химические свойства 2.1. Взаимодействие с кислотами 2.2. Взаимодействие с кислотными оксидами 2.3. Взаимодействие с щелочами 2.4. Разложение при нагревании

Соли алюминия

Бинарные соединения алюминия

Алюминий

Положение в периодической системе химических элементов

Алюминий расположены в главной подгруппе III группы (или в 13 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение алюминия и свойства

Электронная конфигурация алюминия в основном состоянии:

+13Al 1s22s22p63s23p1 1s 2s 2p 3s

Электронная конфигурация алюминия в возбужденном состоянии:

+13Al* 1s22s22p63s13p2 1s 2s 2p 3s 3p

Алюминий проявляет парамагнитные свойства. Алюминий на воздухе быстро образует прочные оксидные плёнки, защищающие поверхность от дальнейшего взаимодействия, поэтому устойчив к коррозии.

Физические свойства

Алюминий – лёгкий металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Температура плавления 660оС, температура кипения 1450оС, плотность алюминия 2,7 г/см3.

Нахождение в природе

Алюминий — самый распространенный металл в природе, и 3-й по распространенности среди всех элементов (после кислорода и кремния). Содержание в земной коре — около 8%.

В природе алюминий встречается в виде соединений:

Бокситы Al2O3 · h3O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3) — гидрат оксида алюминия

Корунд Al2O3. Красный корунд называют рубином, синий корунд называют сапфиром.

Способы получения

Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом. Поэтому традиционные способы получения алюминия восстановлением из оксида протекают требуют больших затрат энергии. Для промышленного получения алюминия используют процесс Холла-Эру. Для понижения температуры плавления оксид алюминия растворяют в расплавленном криолите (при температуре 960-970оС) Na3AlF6, а затем подвергуют электролизу с углеродными электродами. При растворении в расплаве криолита оксид алюминия распадается на ионы:

Al2O3 → Al3+ + AlO33-

На катоде происходит восстановление ионов алюминия:

К: Al3+ +3e → Al0

На аноде происходит окисление алюминат-ионов:

А: 4AlO33- — 12e → 2Al2O3 + 3O2

Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:

2Al2O3 → 4Al + 3O2

Лабораторный способ получения алюминия заключается в восстановлении алюминия из безводного хлорида алюминия металлическим калием:

AlCl3 + 3K → 4Al + 3KCl

Качественные реакции

Качественная реакция на ионы алюминия — взаимодействие избытка солей алюминия с щелочами. При этом образуется белый аморфный осадок гидроксида алюминия.

Например, хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия:

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl

При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид алюминия растворяется с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

Обратите внимание, если мы поместим соль алюминия в избыток раствора щелочи, то белый осадок гидроксида алюминия не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения алюминия сразу переходят в комплекс:

AlCl3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4]

Соли алюминия можно обнаружить с помощью водного раствора аммиака. При взаимодействии растворимых солей алюминия с водным раствором аммиака также выпадает полупрозрачный студенистый осадок гидроксида алюминия.

AlCl3 + 3Nh4 · h3O = Al(OH)3 ↓ + 3 Nh5Cl

Al3+ + 3Nh4 · h3O = Al(OH)3 ↓ + 3 Nh5+

Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида алюминия с раствором аммиака можно посмотреть здесь.

Химические свойства

1. Алюминий – сильный восстановитель. Поэтому он реагирует со многими неметаллами.

1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

2Al + 3I2 → 2AlI3

1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:

2Al + 3S → Al2S3

1.3. Алюминий реагируют с фосфором . При этом образуются бинарные соединения — фосфиды:

Al + P → AlP

Алюминий не реагирует с водородом.

1.4. С азотом алюминий реагирует при нагревании до 1000оС с образованием нитрида:

2Al +N2 → 2AlN

1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:

4Al + 3C → Al4C3

1.6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

Видеоопыт взаимодействия алюминия с кислородом воздуха (горение алюминия на воздухе) можно посмотреть здесь.

2. Алюминий взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Реагирует ли алюминий с водой? Ответ на этот вопрос вы без труда найдете, если покопаетесь немного в своей памяти. Наверняка хотя бы раз в жизни вы встречались с алюминиевыми кастрюлями или алюминиевыми столовыми приборами. Такой вопрос я любил задавать студентам на экзаменах. Что самое удивительное, ответы я получал разные — у кого-то алюминий таки реагировал с водой. И очень, очень многие сдавались после вопроса: «Может быть, алюминий реагирует с водой при нагревании?» При нагревании алюминий реагировал с водой уже у половины респондентов))

Тем не менее, несложно понять, что алюминий все-таки с водой в обычных условиях (да и при нагревании) не взаимодействует. И мы уже упоминали, почему: из-за образования оксидной пленки. А вот если алюминий очистить от оксидной пленки (например, амальгамировать), то он будет взаимодействовать с водой очень активно с образованием гидроксида алюминия и водорода:

2Al0 + 6h3+O → 2Al+3(OH)3 + 3h30

Амальгаму алюминия можно получить, выдержав кусочки алюминия в растворе хлорида ртути (II):

3HgCl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Hg

Видеоопыт взаимодействия амальгамы алюминия с водой можно посмотреть здесь.

2.2. Алюминий взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой) со взрывом. При этом образуются соль и водород.

Например, алюминий бурно реагирует с соляной кислотой:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3h3↑

2.3. При обычных условиях алюминий не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат алюминия и вода:

2Al + 6h3SO4(конц.) → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6h3O

2.4. Алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации.

С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием молекулярного азота:

10Na + 12HNO3 (разб) → N2 +10NaNO3 + 6h3O

При взаимодействии алюминия с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:

8Al + 14HNO3(оч.разб.) → 8NaNO3 + 3Nh5NO3 + 7h3O

2.5. Алюминий – амфотерный металл, поэтому он взаимодействует с щелочами. При взаимодействии алюминия с раствором щелочи образуется тетрагидроксоалюминат и водород:

2Al + 2NaOH + 6h3O → 2Na[Al(OH)4] + 3h3 ↑

Видеоопыт взаимодействия алюминия со щелочью и водой можно посмотреть здесь.

Алюминий реагирует с расплавом щелочи с образованием алюмината и водорода:

2Al + 6NaOH → 2Na3AlO3 + 3h3 ↑

Эту же реакцию можно записать в другом виде:

2Al + 6NaOH → NaAlO2 + 3h3↑ + Na2O

2.6. Алюминий восстанавливает менее активные металлы из оксидов. Процесс восстановления металлов из оксидов называется алюмотермия.

Например, алюминий вытесняет медь из оксида меди (II). Реакция очень экзотермическая:

2Al + 3CuO → 3Cu + Al2O3

Еще пример: алюминий восстанавливает железо из железной окалины, оксида железа (II, III):

8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

Восстановительные свойства алюминия также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: пероксидом натрия, нитратами и нитритами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):

2Al + 3Na2O2 → 2NaAlO2 + 2Na2O

8Al + 3KNO3 + 5KOH + 18h3O → 8K[Al(OH)4] + 3Nh4

10Al + 6KMnO4 + 24h3SO4 → 5Al2(SO4)3 + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 24h3O

2Al + NaNO2 + NaOH + 5h3O → 2Na[Al(OH)4] + Nh4

Al + 3KMnO4 + 4KOH → 3K2MnO4 + K[Al(OH)4]

4Al + K2Cr2O7 → 2Cr + 2KAlO2 + Al2O3

Оксид алюминия

Способы получения

Оксид алюминия можно получить различными методами:

1. Горением алюминия на воздухе:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

2. Разложением гидроксида алюминия при нагревании:

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3h3O

3. Оксид алюминия можно получить разложением нитрата алюминия:

4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2

Химические свойства

Оксид алюминия — типичный амфотерный оксид. Взаимодействует с кислотными и основными оксидами, кислотами, щелочами.

1. При взаимодествии оксида алюминия с основными оксидами образуются соли-алюминаты.

Например, оксид алюминия взаимодействует с оксидом натрия:

Na2O + Al2O3 → 2NaAlO2

2. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются соли—алюминаты, а в растворе – комплексные соли. При этом оксид алюминия проявляет кислотные свойства.

Например, оксид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве с образованием алюмината натрия и воды:

2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + h3O

Оксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al2O3 + 2NaOH + 3h3O → 2Na[Al(OH)4]

3. Оксид алюминия не взаимодействует с водой.

4. Оксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами (сильных кислот). При этом образуются соли алюминия. При этом оксид алюминия проявляет основные свойства.

Например, оксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия:

Al2O3 + 3SO3 → Al2(SO4)3

5. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми кислотами с образованием средних и кислых солей.

Например, оксид алюминия реагирует с серной кислотой:

Al2O3 + 3h3SO4 → Al2(SO4)3 + 3h3O

6. Оксид алюминия проявляет слабые окислительные свойства.

Например, оксид алюминия реагирует с гидридом кальция с образованием алюминия, водорода и оксида кальция:

Al2O3 + 3Cah3 → 3CaO + 2Al + 3h3

Электрический ток восстанавливает алюминий из оксида (производство алюминия):

2Al2O3 → 4Al + 3O2

7. Оксид алюминия — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.

Например, из карбоната натрия:

Al2O3 + Na2CO3 → 2NaAlO2 + CO2

Гидроксид алюминия

Способы получения

1. Гидроксид алюминия можно получить действием раствора аммиака на соли алюминия.

Например, хлорид алюминия реагирует с водным раствором аммиака с образованием гидроксида алюминия и хлорида аммония:

AlCl3 + 3Nh4 + 3h3O = Al(OH)3 + 3Nh5Cl

2. Пропусканием углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через раствор тетрагидроксоалюмината натрия:

2Na[Al(OH)4]+ СО2 = 2Al(OH)3 + NaНCO3 + h3O

Чтобы понять, как протекает эта реакция, можно использовать несложный прием: мысленно разбить сложное вещество Na[Al(OH)4] на составные части: NaOH и Al(OH)3. Далее мы определяем, как реагирует углекислый газ с каждым из этих веществ, и записываем продукты их взаимодействия. Т.к. Al(OH)3 не реагирует с СО2, то мы записываем справа Al(OH)3 без изменения.

3. Гидроксид алюминия можно получить действием недостатка щелочи на избыток соли алюминия.

Например, хлорид алюминия реагирует с недостатком гидроксида калия с образованием гидроксида алюминия и хлорида калия:

AlCl3 + 3KOH(недост) = Al(OH)3↓+ 3KCl

4. Также гидроксид алюминия образуется при взаимодействии растворимых солей алюминия с растворимыми карбонатами, сульфитами и сульфидами. Сульфиды, карбонаты и сульфиты алюминия необратимо гидролизуются в водном растворе.

Например: бромид алюминия реагирует с карбонатом натрия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия, выделяется углекислый газ и образуется бромид натрия:

2AlBr3 + 3Na2CO3 + 3h3O = 2Al(OH)3↓ + CO2↑ + 6NaBr

Хлорид алюминия реагирует с сульфидом натрия с образованием гидроксида алюминия, сероводорода и хлорида натрия:

2AlCl3 + 3Na2S + 6h3O = 2Al(OH)3 + 3h3S↑ + 6NaCl

Химические свойства

1. Гидроксид алюминия реагирует с растворимыми кислотами. При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов и типа соли.

Например, гидроксид алюминия взаимодействует с азотной кислотой с образованием нитрата алюминия:

Al(OH)3 + 3HNO3 → Al(NO3)3 + 3h3O

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3h3O

2Al(OH)3 + 3h3SO4 → Al2(SO4)3 + 6h3O

Al(OH)3 + 3HBr → AlBr3 + 3h3O

2. Гидроксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами сильных кислот.

Например, гидроксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия:

2Al(OH)3 + 3SO3 → Al2(SO4)3 + 3h3O

3. Гидроксид алюминия взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются соли—алюминаты, а в растворе – комплексные соли. При этом гидроксид алюминия проявляет кислотные свойства.

Например, гидроксид алюминия взаимодействует с гидроксидом калия в расплаве с образованием алюмината калия и воды:

2KOH + Al(OH)3 → 2KAlO2 + 2h3O

Гидроксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al(OH)3 + KOH → K[Al(OH)4]

4. Гидроксид алюминия разлагается при нагревании:

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3h3O

Видеоопыт взаимодействия гидроксида алюминия с соляной кислотой и щелочами (амфотерные свойства гидроксида алюминия) можно посмотреть здесь.

Соли алюминия

Нитрат и сульфат алюминия

Нитрат алюминия при нагревании разлагается на оксид алюминия, оксид азота (IV) и кислород:

4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2

Сульфат алюминия при сильном нагревании разлагается аналогично — на оксид алюминия, сернистый газ и кислород:

2Al2(SO4)3 → 2Al2O3 + 6SO2 + 3O2

Комплексные соли алюминия

Для описания свойств комплексных солей алюминия — гидроксоалюминатов, удобно использоваться следующий прием: мысленно разбейте тетрагидроксоалюминат на две отдельные молекулы — гидроксид алюминия и гидроксид щелочного металла.

Например, тетрагидроксоалюминат натрия разбиваем на гидроксид алюминия и гидроксид натрия:

Na[Al(OH)4] разбиваем на NaOH и Al(OH)3

Свойства всего комплекса можно определять, как свойства этих отдельных соединений.

Таким образом, гидроксокомплексы алюминия реагируют с кислотными оксидами.

Например, гидроксокомплекс разрушается под действием избытка углекислого газа. При этом с СО2 реагирует NaOH с образованием кислой соли (при избытке СО2), а амфотерный гидроксид алюминия не реагирует с углекислым газом, следовательно, просто выпадает в осадок:

Na[Al(OH)4] + CO2 → Al(OH)3↓ + NaHCO3

Аналогично тетрагидроксоалюминат калия реагирует с углекислым газом:

K[Al(OH)4] + CO2 → Al(OH)3 + KHCO3

По такому же принципу тетрагидроксоалюминаты реагирует с сернистым газом SO2:

Na[Al(OH)4] + SO2 → Al(OH)3↓ + NaHSO3

K[Al(OH)4] + SO2 → Al(OH)3 + KHSO3

А вот под действием избытка сильной кислоты осадок не выпадает, т.к. амфотерный гидроксид алюминия реагирует с сильными кислотами.

Например, с соляной кислотой:

Na[Al(OH)4] + 4HCl(избыток) → NaCl + AlCl3 + 4h3O

Правда, под действием небольшого количества (недостатка) сильной кислоты осадок все-таки выпадет, для растворения гидроксида алюминия кислоты не будет хватать:

Na[Al(OH)4] + НCl(недостаток) → Al(OH)3↓ + NaCl + h3O

Аналогично с недостатком азотной кислоты выпадает гидроксид алюминия:

Na[Al(OH)4] + HNO3(недостаток) → Al(OH)3↓ + NaNO3 + h3O

Комлекс разрушается при взамодействии с хлорной водой (водным раствором хлора) Cl2:

2Na[Al(OH)4] + Cl2 → 2Al(OH)3↓ + NaCl + NaClO

При этом хлор диспропорционирует.

Также комплекс может прореагировать с избытком хлорида алюминия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия:

AlCl3 + 3Na[Al(OH)4] → 4Al(OH)3↓ + 3NaCl

Если выпарить воду из раствора комплексной соли и нагреть образующееся вещество, то останется обычная соль-алюминат:

Na[Al(OH)4] → NaAlO2 + 2h3O↑

K[Al(OH)4] → KAlO2 + 2h3O

Гидролиз солей алюминия

Растворимые соли алюминия и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

I ступень: Al3+ + h3O = AlOh3+ + H+

II ступень: AlOh3+ + h3O = Al(OH)2+ + H+

III ступень: Al(OH)2+ + h3O = Al(OH)3 + H+

Однако сульфиды, сульфиты, карбонаты алюминия и их кислые соли гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:

Al2(SO4)3 + 6NaHSO3 → 2Al(OH)3 + 6SO2 + 3Na2SO4

2AlBr3 + 3Na2CO3 + 3h3O → 2Al(OH)3↓ + CO2↑ + 6NaBr

2Al(NO3)3 + 3Na2CO3 + 3h3O → 2Al(OH)3↓ + 6NaNO3 + 3CO2↑

2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3h3O → 2Al(OH)3↓ + 6NaCl + 3CO2↑

Al2(SO4)3 + 3K2CO3 + 3h3O → 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑ + 3K2SO4

2AlCl3 + 3Na2S + 6h3O → 2Al(OH)3 + 3h3S↑ + 6NaCl

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

Алюминаты

Соли, в которых алюминий является кислотным остатком (алюминаты) — образуются из оксида алюминия при сплавлении с щелочами и основными оксидами:

Al2O3 + Na2O → 2NaAlO2

Для понимания свойств алюминатов их также очень удобно разбить на два отдельных вещества.

Например, алюминат натрия мы раделим мысленно на два вещества: оксид алюминия и оксид натрия.

NaAlO2 разбиваем на Na2O и Al2O3

Тогда нам станет очевидно, что алюминаты реагируют с кислотами с образованием солей алюминия:

KAlO2 + 4HCl → KCl + AlCl3 + 2h3O

NaAlO2 + 4HCl → AlCl3 + NaCl + 2h3O

NaAlO2 + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NaNO3 + 2h3O

2NaAlO2 + 4h3SO4 → Al2(SO4)3 + Na2SO4 + 4h3O

Под действием избытка воды алюминаты переходят в комплесные соли:

KAlO2 + h3O = K[Al(OH)4]

NaAlO2 + 2h3O = Na[Al(OH)4]

Бинарные соединения

Сульфид алюминия под действием азотной кислоты окисляется до сульфата:

Al2 S3 + 8HNO3 → Al2(SO4)3 + 8NO2 + 4h3O

либо до серной кислоты (под действием горячей концентированной кислоты):

Al2 S3 + 30HNO3(конц. гор.) → 2Al(NO3)3 + 24NO2 + 3h3SO4 + 12h3O

Сульфид алюминия разлагается водой:

Al2S3 + 6h3O → 2Al(OH)3↓ + 3h3S↑

Карбид алюминия также разлагается водой при нагревании на гидроксид алюминия и метан:

Al4C3 + 12h3O → 4Al(OH)3 + 3Ch5

Нитрид алюминия разлагается под действием минеральных кислот на соли алюминия и аммония:

AlN + 4HCl → AlCl3 + Nh5Cl

Также нитрид алюминия разлагается под действием воды:

AlN + 3h3O → Al(OH)3↓ + Nh4

Поделиться ссылкой:

chemege.ru

7.8. Алюминотермический способ получения металлического хрома и феррохрома

Металлический хром, соответствующий химическому составу по ГОСТ 5905-80, получают алюминотермическим методом (табл. 7.20) на Ключевском заводе ферросплавов.

Восстановление хрома алюминием происходит с образованием промежуточного оксида CrO; процесс характеризуется следующими реакциями (298–2700 K):

2Cr2О3 + Al = 4CrO + Al2O3;

∆G= -272340 + 11,07Т, Дж/моль;

2CrО + Al = 2Cr + Al2O3;

∆G= –403275 + 61,79Т, Дж/моль;

Cr2О3 + Al = 4/3Cr + Al2O3;

∆G = –359630 + 37,5Т, Дж/моль.

Для выплавки металлического хрома используется оксид хрома с общим содержанием хрома в пересчете на Cr2O3>99 (марка ОХМ-0) и 98% (марка ОХМ-1). В качестве восстановителя применяется порошок первичного алюминия.

При внепечной плавке для получения недостающего количества тепла в шихту вводят натриевую селитру, содержащую >99% NaNO3. В качестве флюса используют известь. Оксид кальция образует с Al2O3 соединения с пониженной температурой плавления (рис. 7.20).

Таблица 7.20. Химический состав, %, металлического хрома (ГОСТ 5905-80) различных марок

Элемент	Х99А	Х99Б	Х98,5	Х98	Х97
Cr	99,0	99,0	98,5	98,0	97,0
Si	0,3	0,3	0,4	0,5	0,5
Al	0,2	0,5	0,5	0,7	1,5
Fe	0,6	0,6	0,6	0,8	1,2
C	0,03	0,03	0,03	0,04	0,05
S	0,02	0,02	0,03	0,03	0,04
P	0,02	0,02	0,02	0,03	0,03
Cu	0,01	0,01	0,02	0,04	0,05
As	0,01	0,01	0,01	–	–
Bi	0,0005	0,0005	0,0005	–	–
Sb	0,008	0,008	0,008	–	–
Zn	0,006	0,006	0,01	–	–
Pb	0,0008	0,0008	0,001	–	–
Sn	0,004	0,004	0,004	–	–
Co	0,005	–	–	–	–
N	0,04	0,05	–	–	–

Примечание. Содержание Cr – не менее, для остальных – не более.

Введение СаО в шихту снижает температуру плавления шлака. В окислительных условиях возможно образование хромитохромата кальция 9СаО∙4CrO3∙Cr2O3 (tпл = 1218оС). Это облегчает получение хромоизвестковых расплавов перед восстановлением хрома из его оксида алюминием в период предварительного расплавления части оксидов в электропечи при выплавке металлического хрома и низкоуглеродистого феррохрома.

На рис. 7.21 приведена технологическая схема получения металлического хрома, которая включает переработку конечных шлаков на полупродукт для синтетических шлаков или клинкер. Плавку металлического хрома на блок ведут в разъемном чугунном горне с футеровкой в нижней части стен магнезитовым кирпичом и подиной из магнезитового порошка. Горн устанавливается в специальной камере. Плавку проводят с использованием шихты, состоящей из оксида хрома (марки ОХМ-0 и ОХМ-1), алюминиевого порошка и натриевой селитры.

Рис.7.20. Диаграмма равновесного состояния системы СаО–Al2O3*

Плавку ведут с нижним запалом, задавая вначале в горн 10–15% всей шихты. Поджигают запальную смесь, состоящую из магниевого порошка или стружки магния и селитры, а затем, после начала восстановления, загружают остальную шихту, равномерно распределяя ее по поверхности расплава, и закрывают горн для уменьшения тепловых потерь. Полученный слиток охлаждают в воде, а затем подвергают дроблению.

Для получения 1 т металлического хрома с 97% Cr расходуется 1650 кг Cr2O3, 620 кг алюминиевого порошка и 140 кг натриевой селитры. Извлечение хрома составляет 88%. Металл обычно содержит 98-99,3% Cr; 1,1–0,1% Al; 0,3–0,1% Si; 0,3–0,6% Fe; 0,01-0,02% C; 0,04–0,006% P; <0,02% S;0,03–0,2% N.

_____________________

* Жеребцов Д.А., Арчугов С.А., Михайлов Г.Г. Исследование плавкости системы СаО–Al2O3 //Расплавы. 1999. – №2. – С.63–65.

Рис. 7.21. Технологическая схема производства металлического хрома с

довосстановлением шлаков и получением полупродукта или клинкера

высокоглиноземистого цемента:

1 – весы; 2 – смеситель; 3 – пресс брикетировочный; 4 - гранулятор тарельчатый; 5 – печь сушильная; 6 – горн плавильный для выплавки металлического хрома; 7 – изложница для металла и шлака; 8 – горн для восстановления шлака; 9 – шлаковня; 10 – дробилка для шлака; 11 – электропечь для довосстановления шлака; 12 – ковш разливочный

При получении алюминотермического хрома особой чистоты внепечную плавку и разливку хрома ведут в герметичных камерах с созданием в них пониженного давления* (рис. 7.22). Шихту, состоящую из оксида хрома повышенной чистоты по примесным элементам, хромата кальция, хромового ангидрида и алюминиевого порошка (марки А99, ГОСТ 11069-79), окатывают. Затем окатыши прокаливают при 400–500оС для удаления влаги и окисления примесного углерода. Проплавление шихты ведут в реакционном горне. Хром и шлак выпускают из горна в изложницы, установленные в разливочной камере. Получаемый хром содержит от 0,001 до 0,01% азота и углерода каждого и водорода 1–2 см3/100 г. С использованием при-

____________________

*Дубровин А.С. Металлотермия специальных сплавов. Челябинск, Изд-во НЧУрГУ, 2002. – 254с.

веденных выше компонентов содержание примесных элементов существенно снижается: железа от 0,3 до 0,08%, кремния от 0,16 до 0,03%, при этом уменьшается содержание примесей цветных металлов.

Рис. 7.22. Двухкамерная установка для внепечной выплавки сплавов под разрежением и в нейтральной атмосфере: 1 – плавильная камера;

2 – наклоняющийся плавильный горн; 3 – бункеры для окатышей;

4 - устройство для зажигания шихты; 5 – желоб для выпуска продуктов плавки; 6 – разливочная камера; 7 – поворотный стол; 8 - изложницы

Технология алюминотермического феррохрома. Алюминотермический низкоуглеродистый имеет следующий химсостав, %:

Марка феррохрома	Cr	C	Si	S	P	Al
ФХ003А	75	0,03	0,5	0,015	0,010	0,4
ФХ004А	70	0,04	0,7	0,020	0,018	0,5

В качестве исходных шихтовых материалов используют хромитовый концентрат (58,5% Cr2O3; 1,6% SiO2; 10% Al2O3; 14% MgO), порошок первичного алюминия, известь

и небольшое количество селитры. Плавку ведут в наклоняющемся плавильном агрегате. Удельная теплота процесса составляет 3100–3180 кДж/кг, что обеспечивает температуру процесса 2360оС.

Извлечение хрома при плавке составляет 89%, а сквозное извлечение хрома с учетом потерь при обогащении ~58%. В табл. 7.21 приведены технико-экономические показатели получения алюминотермического феррохрома.

Таблица 7.21. Расходные коэффициенты и производительность электропечного агрегата при выплавке феррохрома алюминотермическим методом по различным вариантам плавки

Показатель	Плавка
Показатель	внепеч-ная на блок	электропечная на блок	электропечная с выпуском расплава
Расход материалов, т: концентрата алюминия селитры извести электродов
	2,215	1,756	1,640
	0,710	0,466	0,445
	0,411	0,032	0,030
	–	0,466	0,335
	–	0,016	0,014
Расход электроэнергии, кВт∙ч/т	–	1240	1140
Производительность агрегата, %	–	100	125

Шлак содержит 60% Al2O3, 2–4% Cr2O3, 10–13% CaO, 20–24% MgO, 0,8–1% FeO и 0,8–1,5% SiO2, его направляют на переработку для получения высокоглиноземистого полупродукта или клинкера высокоглиноземистого цемента по приведенной выше схеме.

studfiles.net

61. Оксид и гидроксид алюминия

Оксид алюминия – Al2O3. Физические свойства: оксид алюминия – белый аморфный порошок или очень твердые белые кристаллы. Молекулярная масса = 101,96, плотность – 3,97 г/см3, температура плавления – 2053 °C, температура кипения – 3000 °C.

Химические свойства: оксид алюминия проявляет амфотерные свойства – свойства кислотных оксидов и основных оксидов и реагирует и с кислотами, и с основаниями. Кристаллический Аl2О3 химически пассивен, аморфный – более активен. Взаимодействие с растворами кислот дает средние соли алюминия, а с растворами оснований – комплексные соли – гидроксоалюминаты металлов:

При сплавлении оксида алюминия с твердыми щелочами металлов образуются двойные соли – метаалюминаты (безводные алюминаты):

Оксид алюминия не взаимодействует с водой и не растворяется в ней.

Получение: оксид алюминия получают методом восстановления алюминием металлов из их оксидов: хрома, молибдена, вольфрама, ванадия и др. – металлотермия, открытый Бекетовым:

Применение: оксид алюминия применяется для производства алюминия, в виде порошка – для огнеупорных, химически стойких и аб-разивных материалов, в виде кристаллов – для изготовления лазеров и синтетических драгоценных камней (рубины, сапфиры и др.), окрашенных примесями оксидов других металлов – Сr2О3 (красный цвет), Тi2О3 и Fe2О3 (голубой цвет).

Гидроксид алюминия – А1(ОН)3. Физические свойства: гидроксид алюминия – белый аморфный (гелеобразный) или кристаллический. Почти не растворим в воде; молекулярная масса – 78,00, плотность – 3,97 г/см3.

Химические свойства: типичный амфотерный гидроксид реагирует:

1) с кислотами, образуя средние соли: Al(ОН)3 + 3НNO3 = Al(NO3)3 + 3Н2О;

2) с растворами щелочей, образуя комплексные соли – гидроксоалюминаты: Al(ОН)3 + КОН + 2Н2О = К[Al(ОН)4(Н2О)2].

При сплавлении Al(ОН)3 с сухими щелочами образуются метаалюминаты: Al(ОН)3 + КОН = КAlO2 + 2Н2О.

Получение:

1) из солей алюминия под действием раствора щелочей: AlСl3 + 3NaOH = Al(ОН)3 + 3Н2О;

2) разложением нитрида алюминия водой: AlN + 3Н2О = Аl(ОН)3 + NН3?;

3) пропусканием СО2 через раствор гидроксокомплекса: [Аl(ОН)4]-+ СО2 = Аl(ОН)3 + НСО3-;

4) действием на соли Аl гидратом аммиака; при комнатной температуре образуется Аl(ОН)3.

62. Общая характеристика подгруппы хрома

Элементы подгруппы хрома занимают промежуточное положение в ряду переходных металлов. Имеют высокие температуры плавления и кипения, свободные места на электронных орбиталях. Элементы хром и молибден обладают нетипичной электронной структурой – на внешней s-орбитали имеют один электрон (как у Nb из подгруппы VB). У этих элементов на внешних d– и s-орбиталях находится 6 электронов, поэтому все орбитали заполнены наполовину, т. е. на каждой находится по одному электрону. Имея подобную электронную конфигурацию, элемент обладает особенной стабильностью и устойчивостью к окислению. Вольфрам имеет более сильную металлическая связь, нежели молибден. Степень окисления у элементов подгруппы хрома сильно варьирует. В надлежащих условиях все элементы проявляют положительную степень окисления от 2 до 6, максимальная степень окисления соответствует номеру группы. Не все степени окисления у элементов стабильны, у хрома самая стабильная – +3.

Все элементы образуют оксид MVIO3, известны также оксиды с низшими степенями окисления. Все элементы данной подгруппы амфотерны – образуют комплексные соединения и кислоты.

Хром, молибден и вольфрам востребованы в металлургии и электротехнике. Все рассматриваемые металлы покрываются пассивирующей оксидной пленкой при хранении на воздухе или в среде кислоты-окислителя. Удалив пленку химическим или механическим способом, можно повысить химическую активность металлов.

Хром. Элемент получают из хромитной руды Fe(CrO2)2, восстанавливая углем: Fe(CrO2)2 + 4C = (Fe + 2Cr) + 4CO?.

Чистый хром получают восстановлением Cr2O3 с помощью алюминия или электролиза раствора, содержащего ионы хрома. Выделяя хром с помощью электролиза, можно получить хромовое покрытие, используемое в качестве декоративных и защитных пленок.

Из хрома получают феррохром, применяемый при производстве стали.

Молибден. Получают из сульфидной руды. Его соединения используют при производстве стали. Сам металл получают при восстановлении его оксида. Прокаливая оксид молибдена с железом, можно получить ферромолибден. Используют для изготовления нитей и трубок для обмотки печей и электроконтактов. Сталь с добавлением молибдена используют в автомобильном производстве.

Вольфрам. Получают из оксида, добываемого из обогащенной руды. В качестве восстановителя используют алюминий или водород. Получившийся вольфрам в идее порошка впоследствии формуют при высоком давлении и термической обработке (порошковая металлургия). В таком виде вольфрам используют для изготовления нитей накаливания, добавляют к стали.

studfiles.net

Алюминаты — WiKi

Алюминаты — соли, образующиеся при действии щёлочи на свежеосаждённый гидроксид алюминия:

Al(OH)3+NaOH → Na[Al(OH)4]{\displaystyle {\mathsf {Al(OH)_{3}+NaOH\ {\xrightarrow {}}\ Na[Al(OH)_{4}]}}} (тетрагидроксоалюминат натрия) Al(OH)3+3NaOH → Na3[Al(OH)6]{\displaystyle {\mathsf {Al(OH)_{3}+3NaOH\ {\xrightarrow {}}\ Na_{3}[Al(OH)_{6}]}}} (гексагидроксоалюминат натрия)

Алюминаты получают также при растворении металлического алюминия (или Al2O3) в щелочах:

2Al+2NaOH+6h3O → 2Na[Al(OH)4]+3h3{\displaystyle {\mathsf {2Al+2NaOH+6H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ 2Na[Al(OH)_{4}]+3H_{2}}}}

Ион [Al(ОН)4]− — существует в водных растворах. Алюминаты щелочных металлов хорошо растворимы в воде, их водные растворы вследствие гидролиза устойчивы только при избытке щёлочи. При сплавлении Al2O3 с оксидами металлов образуются безводные алюминаты, которые можно рассматривать как производные метаалюминиевой кислоты HAlO2 например, метаалюминат кальция Са(AlO2)2 может быть получен сплавлением Al2O3 с СаО. В природе встречаются алюминаты магния, кальция, бериллия: MgAl2O4(шпинель), CaAl2O4, BeAl2O4 (минерал хризоберилл). Искусственные алюминаты с добавлением активаторов РЗЭ являются люминофорами с длительным послесвечением и с большим накоплением энергии активации. Эти соединения являются формульными и структурными аналогами природного минерала шпинели — MgAl2O4. Эффективная люминесценция в алюминатах обеспечивается введением в их кристаллическую решетку активаторов в виде редкоземельных элементов, к примеру двухвалентым европием в концентрации Eu+2 от 1·10-2 до 8 ат.%, или трехвалентным церием в концентрации Се+3 от 1·10-2 до 5 ат.% Изготовление и рецептура алюминатных люминофоров так же как и изготовление цинк сульфидных люминофоров носит тонажный промышленный характер и находит довольно широкое применение в световой маркировке и оформительской деятельности.

Алюминат натрия — промежуточный продукт при получении Al2O3, его используют в текстильной и бумажной промышленности для очистки воды. Порошковый метаалюминат натрия (NaAlO2) также используется в качестве добавки в строительные бетоны как ускоритель отвердевания: алюминат кальция — главная составная часть быстро твердеющего глиноземного цемента.

Получение: Al2O3 + Na2O = 2NaAlO2

К алюминатам также относятся гранаты с формулой Me3Al5O12 и перовскиты с формулой MeAlO3 где Me металлы редкоземельных элементов. В качестве примеров - ИАГ (YAG) Y3Al5O12 ИАП(YAP) YAlO3 , ЛюАГ(LuAG) Lu3Al5O12, ЛюАП(LuAP) LuAlO3 , САP CeAlO3 , GAG YGd3Al5O12 и др

ru-wiki.org

Статья по химии на тему "Алюминий и хром на воздухе"

Алюминий и хром на воздухе

Существует правило: чем металл активнее, тем он скорее окисляется на воздухе, подвергается коррозии. Поэтому, например, натрий хранят под керосином. Но алюминий гораздо активнее, чем железо, однако железо быстро ржавеет, а алюминий и хром на воздухе, сколько их ни держи, практически не изменяются. Почему так происходит?

Оксид и гидроксид алюминия амфотерны, т. е. проявляют одновременно и основные, и кислотные свойства, вступая в реакцию, как с кислотами, так и со щелочами. Поместите кусочек алюминия з пробирку с любой кислотой, например, с соляной. Алюминий сразу же начнет растворяться, энергично вытесняя зодород из кислоты - образуется соль алюминия А1С13. Другой кусочек алюминия осторожно опустите з концентрированный раствор щелочи, например, каустической соды. И снова металл начнет растворяться с выделением водорода. На этот раз образуется другая соль - алюминат ХаА102.

Оксид алюминия тонким и плотным слоем покрывает поверхность алюминия и не дает ему дальше окисляться. Это его свойство используют на практике. Например, дтя плакирования метаъюе\ на металлическую поверхность наносят тонкий алюминиевый слой, алюминий на воздухе сразу же покрывается оксидом, который надежно предохраняет металл от коррозии. Чтобы увидеть это. закрепите кусочек алюминиевой проволоки в наклонном положении над пламенем газовой горелки

или спиртовки так. чтобы нагревалась нижняя часть проволоки. При 66о°С металл плавится и можно было бы ожидать, что алюминий начнет капать на горелку. Но вместо того чтобы плавиться, нагретый конец проволоки вдруг резко провисает. Можно увидеть тонкий чехол, внутри которого находится расплавленный металл. Этот чехол - из оксида алюминия А1203. вещества прочного и очень жаростойкого.

Не менее интересны хром и никель - два металла, которыми покрывают металлические изделия, чтобы они блестели и не ржавели на воздухе. Отколите кусочек покрытия от старой детали и оставьте его на воздухе на несколько дней, чтобы он успел покрыться пленкой оксида, а затем с осторожностью поместите в пробирку с концентрированной соляной кислотой. Если это быт никель, то он сразу начнет растворяться в кислоте, образуя соль №С12; при этом будет выделяться водород. Если же блестящее покрытие из хрома, то первое время никаких изменений не будет и лишь потом металл начнет растворяться в кислоте с образованием хлорида хрома СгС13. Вынув этот кусочек покрытия из кислоты пинцетом, ополоснув его водой и высушив на воздухе, через два-три дня можно будет снова наблюдать тот же эффект.

Объяснение: на поверхности хрома образуется тончайшая пленка оксида, которая препятствует взаимодействию кислоты с металлом. Однако и она растворяется з кислоте, правда, медленно. На воздухе хром вновь покрывается оксидной пленкой. А вот у никеля такой защитной пленки нет.

infourok.ru

Способ очистки алюминатного раствора от хрома

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве глинозема. Цель изобретения - снижение потерь глинозема и расхода алюминия Для этого алюминатный раствор обрабатывают алюминием при 80- 100°С до соотношения : Сг+0 (1,5-2,0).1,0, отделяют алюминатный раствор от осадка, последний растворяют в кислоте Из алюминатного раствора выделяют гидроксид алюминия. Маточный раствор после выделения гидроксида алюминия смешивают с раствором после раст-ворения осадка и при температуре 80-100°С и рН 7,0-8,5 отделяют осадок - основной хромат хрома Данный способ позволяет снизить потери глинозема с 1,5-4,1 % до 0 009-0,015%, расход алюминия е 3-4 раза, получить попутный продукт с содержанием хрома не менее 60% Сг20з. 4 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 01 F 7!46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Иь °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

CrO а+ А! + 4НгО =

= Сг1ОН)з + Al(OH) 4+ ОН . (1) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4630869/02 (22) 03.01.89 (46) 30.06,91, Бюл. N 24 (71) Иркутский филиал Всесоюзного научноисследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (72) Н.В.Головных, 3.П,Ржечицкий и

3.Ф. Графова (53) 669.712.067(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 346924, кл. С 01 К 7/46, 1970. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ АЛЮМИНАТНОГО

РАСТВОРА OT ХРОМА

{57) Изобретение относится к области цветной металлургии и можетбыть использовано в производстве глинозема. Цель изобретения

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в производстве глинозема.

Цель изобретения вЂ” снижение потерь глинозема и расхода алюминия.

Пример. 1 л алюминатного раствора с содержанием, г/л: МагОбщ 12 0,4; йагОку

98,35; А1гОз 102,1; СггОз 1,0. помещают в реактор и добавляют 1,0 г металлического алюминия в виде стружки размером до 3 мм.

Реакционную смесь термостатируют при

85 вЂ” 100 С в течение 1 ч в герметично закрытом реакторе, в котором происходит следующая химическая реакция:

„„ Ы„„1659359 А1 вЂ” снижение потерь глинозема и расхода алюминия. Для этого алюминатный раствор обрабатывают алюминием при 80-100 С до соотношения Cr: Сг, = (1,5--2,0):1,0, отделяют алюминатный, раствор от осадка, последний растворяют в кислоте. Из алюминатного раствора выделяют гидроксид алюминия. Маточный раствор после выделения гидроксида алюминия смешивают с раствором после растворения осадка и при температуре 80 вЂ” 100 С и рН 7;0 вЂ” 8,5 отделяют осадок вЂ : основной хромат хрома,, Данный способ позволяет снизить потери глинозема с1,5 вЂ” 4,1% до 0,009-0,015%, расход алюминия в 3-4 раза., получить попутный продукт с содержанием хрома не менее

60% СггОз. 4 табл.

При этом соотношение трехвалентного хрома, выделенного в виде

Сг(ОН)з, и шестивалентного, оставшегося в алюминатном растворе B виде

СгОаг,соста вл яет 1,70: 1. Гидроксид хрома, количество которого составляет

0,85 г, после отделения от раствора от.. мывают от примесей водой и обрабатывают 10% -ной серной кислотой в соотношении: на 1 г Сг{ОН)з вЂ” 14,2 мл

h3SO4 для образования растворимого сульфата хрома Сгг($04)з.18НгО.

Отфильрованный алюминэтный раствор поступает на выделение глинозема, а маточный, обычно содо-бикарбонатный раствор, поступает на вторую стадию. .очистки от хрома. Маточный раствор с

1659359

Таблица 1 содержанием, г/л: 112,6 МарОобщ, 46,8

NazO 6; 0,02 AlzOg; 0,37 СгрОз вЂ” подают в реактор и вводят растворимый сульфат хрома. Приготовленный раствор с рН 7,5 перемешивают в плотно закры- 5 том реакторе, вращающемся внутри термостата, в течение 2 ч при 90 С.

Процесс выделения хрома из маточного раствора сопровождается следующей ( химической реакцией 10

Сг(ОН) 2 + НСгО 4 = (Сг(ОН)г)(НСг04) (2) В результате этой реакции образуется

1,33 г нерастворимого осадка коричневого 15 цвета вЂ” основного хромата хрома (III), который после промывки водой и сушки при 105-120 С содержит, вес. : 74,3 Сг20з;

24,5 HzO и 1,2 (NazO+ А!20з+ CO>+ 50з). Степень очистки раствора глиноземного 20

,производства от хрома составляет98,07., хромсодержащий продукт может быть использован в химической промышленности.

В табл. 1 вЂ” 3 приведены результаты исс- 25 ледований по очистке растворов глиноземного производства от хрома согласно п редлагаемому способу.

По данным, приведенным в табл. 1, дана степень очистки раствора от хрома 30 при расходе алюминия, равном 0,7 вЂ” 1,5 г на 1 г Cr и соотношении Cr(ill):Cr(VI) =

= 1,5 вЂ” 2,0:1,0.

В табл, 2 показана зависимость степени очистки раствора от хрома предлагаемым 35 способом от температуры. Как видно из этой таблицы, температурный предел, равный 80 вЂ”.100 С, обоснован снижением степени очистки алюминатных растворов от хрома при выходе за границы этого преде- 40 ла.

Согласно данным табл.3 степень очист-, ки раствора от хрома, равная 95-98, может быть достигнута, если величина рН маточного раствора, поддерживаемая на 45 второй стадии процесса очистки, находится в пределах 7,0 вЂ” 8,5, В табл. 4 представлены данные о потерях глинозема со шлаком по данному cnocoby, Потери глинозема оп ределя ются каче-. ством конечного продукта очистки осадка (Сг(ОН)р)НСгО . Если учесть, что степень очистки технологических растворов от хрома предлагаемым способом составляет в зависимости от расхода алюминия 9598%, а содержание AlzOa в конечном продукте очистки равно 0,6 вЂ” 0,9, то потери глинозема с осадком (Cr(CHQ)HCr04 составляют не более 0,009-0,015 . В промышленных условиях потери глинозема за счет неполного отделения осадков и некачественного перевода осадка Сг(ОН)з в растворимую форму могут возрасти до

0,015 вЂ” 0,025, что несравненно ниже, чем в известном способе.

Данный способ позволяет снизить потери глинозема с 1,5-4,1 до 0.009-0,015, снИзить расход алюминия в 3-4 раза, получить попутный продукт с содержанием хрома не менее 60 СггОз.

Формула изобретения

Способ очистки алюминатного раствора от хрома, включающий обработку раствора металлическим алюминием, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения потерь глинозема и расхода алюминия, обработку раствора алюминием ведут при 80-100 С до соотношения Cr : Cr = (1,5 вЂ” 2,0):1,0, отделяют алюминатный раствор от осадка, последний растворяют в кислоте, а из алюминатного раствора выделяют гидроксид алюминия, маточный раствор после выделения гидроксида алюминия смешивают с раствором после растворения осадка и при температуре 80-100 С и рН 7,0-8,5 выделяют в осадок вЂ” основной хромат хрома.

1659359

Табл и

Табли

Та

Составитель Н.Целикова

Редактор М.Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Заказ 1815 Тираж 306 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Способ очистки алюминатного раствора от хрома

www.findpatent.ru

Разделение алюминия и хрома III в виде

Вторым методом разделения металлов третьей аналитической группы, также известным с давних пор, является аммиачный метод [4]. При анализах, проводимых по данному методу, металлы, соли которых легко гидролизуются, выделяются в виде гидроокисей, другие же металлы, образуя в присутствии хлористого аммония растворимые аммиачные комплексы, остаются в растворе. Хотя образующиеся осадки менее дисперсны и легче фильтруются, нежели при ацетатном методе, разделение проходит хуже, и требуется иногда четырехкратное переосаждение для получения более или менее удовлетворительных результатов. Значительное загрязнение осадка металлами, дающими растворимые аммиачные комплексы, может быть объяснено не только адсорбцией, но и образованием соединений, по типу близких к шпинели, чему способствует также сравнительно высокая величина pH раствора, весьма трудно поддающаяся регулировке. Это особенно сказывается при выделении гидроокисей, имеющих амфотерный характер, например гидроокисей алюминия, хрома, а также галлия и индия, которые увлекают с собой марганец, кобальт, никель и цинк в значительных количествах. Поэтому исследователи стремились снизить величину pH раствора при осаждении аммиаком и, поскольку возможно, регулировать ее. Однако работы даже совсем недавнего времени [5], хотя и улучшили несколько аммиачный метод, не привели к устранению его крупных недостатков. [c.6] Амфотерность гидроксидов широко используют для разделения смесей, а также при выполнении отдельных реакций на Zn +, А1 +, Сг + и другие ионы. Так, отделение А1 +, Сг + и Zn " от остальных катионов З-й группы (по щелочному методу) основано на различном характере гидроксидов. Сначала при действии едкого натра (на холоду) все катионы З-й группы осаждаются в виде гидроксидов, но при добавлении избытка щелочи гидроокиси алюминия, хрома и цинка растворяются с образованием анионов АЮг", СгОа и ZnO . Гидроокиси других катионов З-й группы остаются в осадке и легко могут быть отделены от раствора. Далее алюминат- и цинкат-ионы переводят в катионы А1 + и Zn +, подкисляя анализируемый раствор, например [c.58]

Брандт. Нас также интересовала возможность разделения ионов металлов. В связи с этим год или два назад мы пытались разделять с помощью хроматографии хелатные соединения металлов. Оборудование было очень примитивным и не приспособленным для работы при температурах выше 225°. При 210° на колонке длиной 92 см с силиконом на целите мы разделяли при весьма коротких временах удерживания ацетилацетонаты бериллия, алюминия и хрома. Они вводились в виде растворов в бензоле или же в самом ацетилацетоне оба эти вещества оказались подходящими растворителями. [c.393]

Способ разделения добавлением аммиака в присутствии солей аммония. Осаждение проводят в аммиачно-аммонийной среде. Если присутствует алюминий, то pH раствора доводят до 7,5. В этих условиях осаждаются количественно титан (IV), цирконий (IV), торий (IV), ниобий (V), тантал (V), галлий, индий, уран (VI), железо (III), хром (III), алюминий и бериллий (группа аммиака) остаются в растворе вследствие образования комплексных амми-нов цинк, кобальт, медь, никель и марганец (группа цинка), а также кальций, магний, барий и стронций, которые при этом значении pH не образуют малорастворимых гидроокисей (кальций не осаждается даже в присутствии большого количества сульфат-ионов). Марганец (II) затем медленно окисляется кислородом воздуха и выпадает в осадок в виде водной двуокиси. Обычно представляется желательным осадить марганец полностью вместе с группой аммиака. Это достигается добавлением небольшого количества персульфата аммония (если нет бария, стронция и свинца) или перекиси водорода или брома. При этом хром (III) пре-врашается в хром (VI), а кобальт (II), окисляясь до кобальта [c.102]

Разделение катионов основано на склонности ионов кобальта, железа (П1), цинка, меди, кадмия, висмута, олова, сурьмы, ртути (И) образовывать хлоридные комплексы, взаимодействующие с анионитом в С1-форме, и способности катионов алюминия, марганца, хрома, никеля осаждаться в виде гидроксидов на анионите в ОН-форме . [c.201]

Удаление H.2S и последующее прибавление NH OH дает возможность наблюдать образование гидроокисей этим путем удается сделать предварительное заключение в отношении элементов, которых можно ожидать при дальнейшем разделении. При дальнейшей обработке HjS алюминий и хром остаются в виде гидратов окислов. [c.85]

Хорошим методом для получения галогенидов металлов в самой низшей степени их окисления является действие галогенида металла на раскаленный металл, например действие трихлорида хрома на хром или тетрахлорида титана на титан. Недавно этим методом были получены низшие хлориды даже алюминия, для которого характерно трехвалентное состояние в соединениях. Метод довольно прост по выполнению и сводится к медленному пропусканию паров галогеноводорода или галогенида при высокой температуре через слой соответствующего металла или неметалла, взятого в виде порошка. Недостаток этого метода заключается в трудности отделения галогенида от непрореагировавшего металла. Осуществить разделение их можно путем возгонки полученного галогенида при высокой температуре в атмосфере азота или в вакууме. [c.198]

Проводя разделение едким натром, добавляют персульфат натрия и этим достигают количественного перехода никеля в осадок в виде водной окиси никеля (III). Если при этом хотят провести отделение от хрома, то последний предварительно окисляют до хрома (VI) в кислой среде. Если присутствует уран (VI), добавляют карбонат, чтобы удержать его в растворе. Отделение от алюминия едким натром не проходит количественно. [c.734]

Нефтяной нафталин получают из фракций каталитического газойля, выкипающих в пределах 200—300 °С. Нафталин содержится в них в виде алкилпроизводных моно-, ди-, три- и тетраметил-нафталинов. Экстракцией растворителями получают концентраты каталитических газойлей с содержанием до 90% и выше ароматических углеводородов, которые подвергают каталитическому или термическому деалкилированию в атмосфере водорода при температуре примерно 675 °С и давлении до 70 ат. Процесс ведут в присутствии катализаторов, содержащих окислы кобальта, молибдена, алюминия, хрома. После разделения продуктов деалкилиро-вания получают нафталин высокого качества (т. пл. 79,9—80,0° С). [c.20]

Купфероновый метод вполне надежен для определения железа, титана, циркония, ванадия и в отдельных случаях — олова, ниобия, тантала, урана (IV), галлия и, вероятно, гафния. Этим методом можно определять также медь и торий, но осаждать их следует из слабокислых растворов результаты определения этих элементов менее удовлетворительны, чем при обычно принятых методах. Из числа элементов, мешающих применению кунферонового метода, следует упомянуть таллий (III), сурьму (III), палладий, ниобий, тантал, молибден, висмут, церий, торий, вольфрам и большие количества кремния, фосфора, щелочноземельных и щелочных металлов Торий и церий частично выделяются купфероном даже из растворов, содержащих 40% (по объему) серной кислоты. Уран (VI) не влияет на осаждение купфероном. Число элементов, мешающих определению купфероном, может показаться очень значительным, но нужно принять во внимание, что часть из них относится к группе сероводорода и может быть легко отделена перед осаждением купфероном, а некоторые элементы встречаются редко. Здесь следует указать на представляющие интерес разделения, которые можно осуществить этим методом, а именно 1) отделение железа, титана, циркония, галлия и ванадия при анализе чистых алюминия, никеля, цинка и т. п. 2) отделение осаждающихся купфероном элементов от алюминия, хрома, магния и фосфора при анализе различных руд и горных пород 3) отделение ванадия (V) от урана (VI), разделение урана (IV) и урана (VI) и отделение ванадия от фосфора. Осажденяе купфероном может быть осуществлено в присутствии винной кислоты, что дает возможность предварительно отделять железо в виде сульфида. Для этого в раствор вводят достаточное количество винной кислоты, чтобы он оставался прозрачным нри последующем добавлении аммиака. В кислом растворе восстанавливают железо сероводородом и затем подщелачивают аммиаком. Выделившийся осадок сульфида железа отфильтровывают, как описано нри осаждении сульфидом аммония (стр. 115), фильтрат подкисляют серной кислотой, удаляют сероводород кипячением и после этого проводят осаждение купфероном. [c.144]

Поэтому заслуживает внимания фосфатный метод разделения катионов, при котором анион Р0 не является веществом, осложняющим разделение катионов и подлежащим удалению, л наоборот, фосфаты прибавляют к анализируемому раствору в качестве группового реактива. Метод основан на том, что алюминий, хром, марганец, железо, барий, стронций, кальций и нагний осаждаются ионами Р0 " из аммиачного раствора в виде фосфатов или двойных аммонийно-фосфатных солей. При этом другая группа катионов — цинк, никель и кобальт — образует растворимые аммиачные комплексные соли. В результате применения фосфатного метода вместо группы сульфида аммония. (А1, Сг, Мп, Ре, 2п, Со и N1) получают фосфатную группу (А1, Сг, Мп, Ре, Ва, 8г, Са и Mg). Комплексные соединения можно разрушить, и цинк, никель и кобальт выделить в осадок. В фильтрате останутся только щелочные металлы. Число и объем аналитических групп остаются почти без изменения. [c.37]

В промышленном масштабе осуществлены два других процеса риформинга с движущимся слоем в обоих процессах применяются пеплатиновые катализаторы. Использование системы термофор циркуляции шарикового катализатора между реактором и регенератором привело к разработке процесса каталитического риформинга термофор. Шариковый катализатор для этого процесса содержит около 32% окиси хрома и 68% окиси алюминия. По этому процессу работают две установки (па заводах Магнолия петролеум в Бомонте, шт. Техас, и Дженерал петролеум в Торрансе, шт. Калифорния). На второй установке — гиперформинга — таблетированный катализатор с размером зерна 4,8 мм циркулирует в виде плотного псевдо-ожиженного слоя в однокорпусном аппарате, разделенном на зоны реакции и регенерации. В качестве катализатора применяют молибдат кобальта на стабилизированной кремнеземом окиси алюминия как носителе. По этому процессу работает одна промышленная установка (на нефтеперерабатывающем заводе Кал-стейт рифайнинг в Сигнал-Хилле, шт. Калифорния). [c.187]

Разделение изотопов водорода и спиновых изомеров водорода относится к одной из наиболее удивительных возможностей газовой хроматографии [479]. В препаративных целях изотопы могут быть разделены методами фронтальной или вытеснительной хроматографии [713—718] на нанесенной на целит палладиевой черни. Последовательность выделения тритий, дейтерий, водород. В этом случае имеющийся НВ, соответственно НТ и ВТ, подвергаются диспропорционированию и никогда пе существуют в виде чистых фракций. Для аналитических целей более подходящим оказался проявительный метод. Разделение с успехом осуществляли на молекулярных ситах 5 Л ж 13 X [719—724], окиси алюминия [725—731], окиси алюминия с папесенными окислами трехвалентного хрома [727] и трехвалентного железа [72(1, 732—736] при температуре —196° С. хотя в некоторых случаях и при более высокой температуре —160° С [737] и при более низкой температуре, ниже —200° С [725, 731]. Ядерно-спиновые изомеры молено разделить лишь в случаях отсутствия катализаторов, обеспечивающих их равновесие при температуре опыта [738]. По этой методике р-водород элюируется перед о-водородом, а о-дейтерий перед р-дей- [c.279]

Разделение метилхлорсиланов очень затруднено вследствие их близких температур кипения, а также потому, что четыреххлористый кремний и триметилхлорсилан образуют азеотропную смесь с т. кип. 54,5°, содержащую эквимолекулярные количества обоих хлорсиланов [1782, 1787]. Метилхлорсиланы, за исключением их азеотропных смесей, можно разделить фракционированием на колонке в шестьдесят—сто теоретических тарелок [816, 1339, 1833, G1]. В остатке после перегонки метилхлорсиланов были обнаружены метилхлордисиланы [D55, D56]. Остаток после перегонки расщепляют хлором или хлористым водородом при 200—900° и давлении 100 ат. При этом образуется ряд продуктов с метиленовыми мостиками [D8, D54, D57]. Во время перегонки метилхлорсиланов следует иметь в виду, что они легко гидролизуются под действием влаги из воздуха. Образующийся при гидролизе хлористый водород вследствие высокой местной концентрации вызывает коррозию латуни, стали, меди, хрома, алюминия- и свинца. Поэтому полученные продукты следует собирать, разделять и транспортировать в отсутствие влаги. Все сосуды, трубопроводы и ап харатура для перегонки должны быть совершенно сухими. При соблюдении таких предосторожностей можно всю аппаратуру изготовлять из обыкновенной стали. [c.103]

Экстракцию теллура из растворов НС1 диэтиловым эфиром и слоя ными эфирами использовали для разделения золота и теллура [И, 834, 841]. Экстракция метилизобутилкетоном была применена для отделения и определения теллура в висмуте [1583], отделения теллура от кадмия, меди, никеля, свинца и цинка при анализе полупроводникового теллура [1582], для отделения от алюминия, висмута, хрома, кобальта, меди, железа, никеля и селена [606, 1581], от примесей, мешаюш,их определению теллура в виде элементного теллура [1580], от железа при анализе стали [1575]. Извлечение теллура бутилацетатом и затем метилизобутилкетоном использовали для отделения следов теллура от железа при анализе стали [763], трибутилфосфатом — для разделения теллура и селена [1584], для отделения теллура от сульфат-ионов [1585], разделения теллура(1У) и теллура(У1) [1404, 1570, 1572, 1573], отде-.пения теллура(ХУ) от теллура(УХ) и иода [1571], от железа [1586, 1587], для разделения радиоактивных изотопов теллура и молибдена [1031]. Т13Ф, ДАМФК и ТОФО применяли для разделения теллура и селена [1405], смесь ТБФ с диэтиловым эфиром — для разделения малых количеств теллура(1У), золота(И1) и железа(П1) [805]. Реэкстракция при помощи 10 Af H l из раствора в дибутиловом эфире (генератора) с последующей промывкой водной фазы дает возможность получать Те без носителя в радиохимически чистом состоянии [1591а]. [c.269]

При аммиачном методе разделение на подгруппы основано на действии NH OH в присутствии солей аммония, причем катионы А1+ +, Сг+++ и Fe+ + - " осаждаются в виде гидроокисей, а катионы Мп++, [Zn(NHg) J +, 1 Со(ЫНз) ]++ и [Ni(Nh4),.]"" остаются в растворе. Вместо аммиака можно применять органическое основание пиридин H N в присутствии соли аммония, создаюш,ий pH=6,5, при котором гидроокиси алюминия, железа (III) и хрома (III) осаждаются, а остальные катионы III группы остаются в растворе в виде растворимых комплексных солей с пиридином (см, стр. 280). [c.321]

Осаждение Zr в виде Нз2гОз неполно и небольшое количество его попадает в раствор. При дальнейшем отделении катионов III группы действием (NN4)28 в а.ммиачной среде цирконий полностью осаждается. При разделении III группы на подгруппы он окажется в осадке вместе с гидроокисями железа (III), алюминия и хрома (III). При последующей обработке осадка избытком NaOH и HjO.2 очень небольшое количество циркония может перейти в раствор вместе с ионами гO " и AlO. -. С присутствием циркония приходится считать- [c.536]

Значительно проще производится разделение по способу извлечения эфиром по Rothe. Этот способ особенно пригоден для отделения больших количеств железа от малых количеств марганца, хрома, никкеля, алюминия, меди, кобальта, ванадия, титана, т. е. от всех металлов, сопутствующих железу в его рудах или в сплавах. 5тот способ основан на способности хлорного железа с эфиром и с соляной кислотой давать легко растворимое в эфире соединение, между тем как хлористые соли других названных элементов этой способностью не обладают. Благодаря этому удается почти количественно выделить эфиром из раствора хлорное железо и таким образом освободиться от большого избытка его. При этом необходимыми условиями являются 1) присутствие железа в виде хлорного 2) определенной плотности кислота 3) отсутствие воды. [c.24]

Одновременно появлялись работы по практическому применению газовой хроматографии -дикетонатов алюминия для количественного определения алюминия в различных объектах. Первые работы по количественному газохроматографическому определению алюминия рассмотрены в книге Мошьера и Сиверса [42]. Морие и Свит [119] описали определение алюминия и железа в сплавах в виде трифторацетилацетонатов экстракционно-хроматографическим методом при содержании алюминия 0,5%. Ошибка определения не превышала 0,8 отн.%. Разделение проводили на стеклянной колонке длиной 100 см, наружным диаметром 0,7 см с 0,5% силикона D -550 на силанизированных стеклянных шариках при 128° С. Генти и сотр. [120] разработали метод газохроматографического определения следов алюминия и хрома в уране. [c.85]

Гидроокись хрома также является амфотерным соединением, но в присутствии ионов Мп+ и 2п++ образует нерастворимые в щелочах хромиты цинка и марганца п Сг02)2 и Мп(Сг02)г-Поэтому при разделении катионов третьей группы, кроме щелочи, к раствору прибавляют перекись водорода для окисления Сг= + в Сг . После окисления хром, так же как алюминий и цинк, находится в растворе, но в виде ионов Сг07 . [c.89]

Группа сульфида аммония. Зейлер и Зейлер [2] использовали смешанный растворитель ацетон — концентрированная соляная кислота—ацетонилацетон (100 1 0,5) для разделения железа, цинка, кобальта, марганца, хрома, никеля и алюминия на слоях из специально очищенного силикагеля. Для обнаружения пятен хроматограммы подвергали воздействию газообразного аммиака, а затем опрыскивали раствором 0,5 г 8-оксихинолина в 100 мл 60 %-ного спирта и после этого наблюдали в УФ-свете. Расположение пятен после разделения смеси зависело от состава этой смеси (рис. 33.1). Эти же авторы [32] отделили иС + от смеси ионов Fe +, Си +, Со , Ni + Сг +, АР+ и Th +, использовав сложный растворитель, содержащий 50 мл этилацетата, 50 мл насыщенного водой эфира и 2 мл три-н-бутилфосфата. При проведении указанного разделения проба наносилась в виде раствора в 4,7 н. азотной кислоте. В результате взаимодействия пробы с элюирующим растворителем происходило образование комплекса уранилнитрата с три-н-бу-тилфосфатом, который легко перемещался в элюирующем растворителе, тогда как другие катионы оставались на старте или около него. После опрыскивания 0,25 % -ным этанольным раствором пиридилазонафтола удавалось обнаружить 1 мкг урана. Ион галлия Ga + был отделен от стократного избытка иона алюминия при элюировании 100 мл ацетона, содержащего 0,5 мл концентрированной соляной кислоты. Для обнаружения галлия необходимо опрыскивание 0,5 %-ным раствором 8-оксихинолина в 60 %-ном этаноле. После опрыскивания пластинку подвергали действию концентрированного аммиака и затем наблюдали под ультрафиолетэвым облучением. Лезинганг-Бух- [c.484]

Осаждение аммиаком—одна из самых обычных операций, применяемых в анализе. Опа проводится либо для определения осажденного соединения весовым путем, либо для совместного отделения двух или нескольких металлов от других металлов. Если эта операция выполняется для количественного весового определения, то ей должно предшествовать выделение кремнекислоты и отделение элементов грунны сероводорода некоторые из этих элементов также более или менее полно осаждаются аммиаком. Вследствие того, что предварительно удалить всю кремнекислоту обычным методом невозможно, оставшееся небольшое количество ее увлекается осадком гидроокисей, и эту кремнекислоту следует выделить и определить, как указано в разделе Кремний (стр. 874). Число металлов, осаждаемых аммиаком, очень велико. Сюда входят алюминий, железо (П1), хром, таллий, галлий, индий, редкоземельные металлы, уран, титан, цирконий, бериллий, ниобии и тантал (стр. 104). К ним надо прибавить пятивалентные фосфор, мышьяк и ванадий, которые осаждаются в виде фосфатов, арсенатов и ванадатов одного или нескольких из перечисленных металлов. При большом содержании этих трех элеме] Тов осаждение их не будет полным фосфор и мышьяк в большем или меньшем количестве осаждаются в виде фосфатов и арсенатов щелочноземельных металлов и магния, если последние присутствуют . Поэтому в таких случаях осанедение аммиаком недопустимо. Неудовлетворительные результаты получаются также, когда раствор содержит большое количество цинка, особенно в присутствии хрома плохо удается разделение и в присутствии кобальта или меди. Бор мешает осаждению, и поэтому должен быть предварительно удален методом, описанным на стр. 763. [c.95]

Щелочноземельные элементы. После опрыскивания хроматограммы 8-оксихинолином и выдерживания ее в парах аммиака проводят флуориметрический анализ [280]. А1, Ве, Сг. Алюминий и бериллий определяют в этом случае также флуориметрически в виде оксинатов, а хром — после опрыскивания дифенилкарбамидом [445]. Перед разделением методом ТСХ проводят экстракцию оксинатов, а перед разделением методом распределительной хроматографии — их повторную экстракцию. [c.155]

Ю. Ю. Лурье и Н. А. Филиппова разработали методику количественного разделения смесей ионов на основе их амфотер-ности и процесса комплексообразования при пропускании растворов анализируемых веществ через колонки ионитов. Например, катионы алюминия, цинка, молибдена, сурьмы и вольфрама можно таким путем отделить от катионов железа, меди и других металлов, образующих основные гидроокиси. В виде комплексных анионов хром и марганец можно отделить от железа. Ионы висмута, сорбировавшиеся на зернах катионита, затем 102 [c.102]

chem21.info