Чистые металлы. Значение чистые металлы в большой советской энциклопедии, бсэ. II. Реакции металлов с кислотами

Общие краткие сведения

До недавнего времени тугоплавкие металлы - ванадий, хром, ниобий, тантал, молибден и вольфрам применялись главным образом для легирования сплавов на основе таких металлов, как железо, никель, кобальт, алюминий, медь, и в очень ограниченном количестве в других областях промышленности, например в электроламповой и химической промышленности.
Для легирования было вполне достаточно иметь металлы с содержанием 1-2% примесей. Тугоплавкие металлы с таким содержанием примесей чрезвычайно хрупки и не пригодны для использования в качестве конструкционных материалов. Однако пластичность тугоплавких металлов возрастает с повышением их чистоты, и проблема их применения в качестве конструкционных материалов стала вполне реальной после разработки методов получения этих металлов с очень малым содержанием примесей.
Тугоплавкие металлы получают обычно восстановлением их солей или окислов активными металлами или водородом, а также электролизом.
Ванадий получают восстановлением его пятиокиси кальцием или треххлористого ванадия магнием или кальцием. Наиболее чистый ванадий получают йодидным способом, а также электролитическим рафинированием в расплавленных солях.
Простым способом получения достаточно чистого хрома является электролитическое осаждение его из водных растворов. Электролитический хром содержит, однако, довольно значительные количества кислорода и водорода. Весьма чистый хром получают йодидным методом, а также вакуумной дистилляцией и водородным рафинированием технически чистого хрома.
Ниобий встречается в природе обычно вместе с танталом. Поэтому при получении этих металлов в чистом виде необходимо тщательное их разделение. После разделения чистый тантал получают восстановлением его фтортанталата натрием или другими активными металлами. Ниобий извлекают из карбида или окиси ниобия, которые образуются при разделении тантала и ниобия. Ниобий возможно также получить электролизом фторниобата калия и восстановлением пентахлорида ниобия водородом. Для окончательной очистки тантал и ниобий переплавляют в глубоком вакууме.
Молибден и вольфрам получают восстановлением их очищенных окислов, хлоридов или аммониевых солей водородом.
Необходимо отметить, что после извлечения из руд большинство тугоплавких металлов имеет форму порошка или губки. Поэтому для получения их в компактной форме применяют методы порошковой металлургии, дуговую плавку, а в последнее время - весьма эффективную электронно-лучевую плавку.

Физические и химические свойства чистых тугоплавких металлов

Рассматриваемые здесь тугоплавкие металлы относятся к подгруппам VA (ванадий, ниобий и тантал) и VIA (хром, молибден и вольфрам).
Некоторые физические свойства чистых тугоплавких металлов приведены в табл. 25.

Из других физических свойств чистых тугоплавких металлов следует отметить сравнительно небольшое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов: у ниобия 1,1, у молибдена 2,4, у хрома 2,9 и у вольфрама 4,7 барна. Чистейшие вольфрам и молибден при температурах вблизи абсолютного нуля - сверхпроводники.
Это относится также и к ванадию, ниобию и танталу, температуры перехода которых в сверхпроводящее состояние соответственно равны 5,9 и 4,5° К.
Химические свойства чистых тугоплавких металлов весьма различны. Хром при комнатной температуре устойчив к действию воздуха и воды. С повышением температуры активность хрома возрастает и он непосредственно соединяется с галогенами, азотом, углеродом, кремнием, бором и рядом других элементов, а в кислороде сгорает.
Ванадий химически активен. Он начинает взаимодействовать с кислородом, водородом и азотом уже при температурах выше 300° С. С галогенами ванадий реагирует непосредственно при нагревании до 150-200° С.
Молибден при комнатной температуре устойчив на воздухе и в кислороде, но при нагревании выше 400° С начинает интенсивно окисляться. Он химически не реагирует с водородом, но слабо поглощает его. Молибден активно взаимодействует с фтором при обычной температуре, с хлором начинает взаимодействовать при 180° С, а с парами йода он почти не реагирует.
Вольфрам также устойчив на воздухе и в кислороде при комнатной температуре, но сильно окисляется при нагревании выше 500° С. С водородом вольфрам не реагирует вплоть до температуры плавления. Он реагирует с фтором при комнатной температуре, с хлором - при температуре выше 300° С и очень трудно взаимодействует с парами йода.
Из рассматриваемых металлов чистые тантал и ниобий характеризуются наиболее высокой коррозионной стойкостью. Они устойчивы в соляной, серной, азотной и других кислотах и несколько менее в щелочах. Во многих средах чистый тантал по своей химической стойкости приближается к платине. Характерной особенностью тантала и ниобия является их способность поглощать большие количества водорода, азота и кислорода. При нагревании выше 500° С эти металлы интенсивно окисляются на воздухе.
Для возможности применения тугоплавких металлов при повышенных температурах особое значение имеет их склонность к окислению. Из рассматриваемых металлов лишь чистый хром обладает высоким сопротивлением окислению. Все остальные тугоплавкие металлы интенсивно окисляются при температурах выше 500-600° С. Высокая стойкость хрома к окислению обусловлена образованием на его поверхности плотной тугоплавкой окисной пленки, которая защищает металл от дальнейшего окисления. На поверхности остальных тугоплавких металлов не образуется защитных окисных пленок.
Окислы молибдена и ванадия очень легкоплавки (температуры их плавления соответственно 795 и 660° С) и летучи. Окислы ниобия, тантала и вольфрама имеют сравнительно высокие температуры плавления (соответственно 1460, 1900 и 1470° С), но их удельные объемы значительно превышают удельные объемы соответствующих металлов. По этой причине окисные пленки даже при весьма небольшой их толщине растрескиваются и отслаиваются от металла, открывая доступ кислороду к его чистой поверхности.

Механические свойства чистых тугоплавких металлов и влияние примесей на эти свойства

Так как все описываемые тугоплавкие металлы обладают объемноцентрированной решеткой, их механические свойства имеют ряд особенностей, характерных для металлов с такой структурой. Механические свойства тугоплавких металлов (прочность на разрыв, пластичность, твердость) сильно зависят от наличия в них примесей. Отрицательное влияние даже ничтожных количеств примесей на их пластические свойства исключительно велико.
Решающую роль в изменении механических характеристик объемноцентрированных металлов играют такие примеси внедрения, как углерод, азот, кислород, водород, входящие в междуузельные пространства.
Так, в молибдене, плавленном в дуговой печи, содержание углерода можно снизить до 0,01 %, а содержание газов можно довести до очень малых величин, например кислорода до 1 части на миллион. Такой пруток может быть согнут без разрушения до температуры порядка -50° С, а при ударном испытании ломается.
Зонной плавкой содержание углерода в молибдене можно снизить с 0,01 до 0,002% и ниже. При ударном испытании зонноочищенные прутки сохраняют свою пластичность до -140° С. Отсюда ясно следует, что пластичность молибдена (а также других тугоплавких металлов) есть функция их чистоты в отношении примесей внедрения. Освобожденные от этих примесей молибден и другие тугоплавкие металлы легко выдерживают холодную обработку (прокатку, штамповку и другие подобные операции).
Весьма сильно влияет степень очистки молибдена от кислорода на температуру перехода в хрупкое состояние: при 0,01 % O2 она равна плюс 300° С, при 0,002% O2 - плюс 25° С, а при 0,0001%) O2 - минус 196° С.
В настоящее время (методом зонной плавки с электронно-лучевым нагревом) выращивают большие монокристаллы молибдена длиной порядка 500 мм и сечением 25х75 мм. В этих монокристаллах достигнута высокая чистота материала с общим содержанием примесей внедрения меньше 40 частей на 1 миллион. Такие монокристаллы чистейшего молибдена характеризуются очень высокой пластичностью вплоть до температуры жидкого гелия.
Монокристалл молибдена может быть изогнут без разрушения на 180 град., из монокристалла молибдена диаметром 12 мм холодной деформацией можно получить проволоку диаметром 30 мкм и длиной 700-800 м или фольгу толщиной 50 мкм, которая может быть подвергнута холодной штамповке с вытяжкой, что очень важно для получения ряда ответственных деталей электровакуумных приборов.
Подобным же методом получают монокристаллы других тугоплавких металлов - вольфрама, ванадия, ниобия, тантала. Вольфрам производится в настоящее время методом электронно-лучевой зонной плавки в форме монокристаллов диаметром около 5 мм и длиной около 250 мм высокой плотности и чистоты (99,9975% W). Такой вольфрам пластичен даже при температуре - 170° С.
Полученные электронно-лучевой плавкой монокристаллы вольфрама выдерживают изгиб вдвое при комнатной температуре, что свидетельствует об очень низкой температуре перехода этого металла из пластичного в хрупкое состояние. Для обычного вольфрама начало перехода в хрупкое состояние находится при температуре выше 700° С.
Вольфрамовые монокристаллы легко выдерживают холодную обработку и применяются в настоящее время для изготовления проволоки, пруткового материала, листов и других полуфабрикатов. Монокристаллический ниобий может деформироваться при комнатной температуре до 90% обжатия и сохраняет достаточно высокую пластичность при температуре жидкого азота (-194°С). Монокристалл тантала, обжатый на 80%, при изготовлении проволоки также обладает еще достаточной пластичностью.
Превосходная пластичность, минимальное упрочнение при нагартовке, высокая коррозионная стойкость и хорошая стабильность характерны для высокочистых тугоплавких металлов, получаемых в форме монокристаллов методом электронно-лучевой зонной плавки. Ванадий, ниобий и тантал в виде поликристаллических слитков электронно-лучевой плавки или очищенных зонной плавкой монокристаллов даже при очень глубоком охлаждении не переходят в хрупкое состояние.

Применение чистых тугоплавких металлов

Применение чистых тугоплавких металлов (а в дальнейшем они будут, очевидно, применяться только в таком виде) развивается по двум главным направлениям: 1) для сверхзвуковой авиации, управляемых снарядов, ракет и космических кораблей; 2) для электронной техники. В обоих случаях необходимы чистейшие металлы, обладающие весьма высокой пластичностью, что, как мы видели выше, достигается глубокой очисткой тугоплавких металлов от примесей внедрения.
Жаропрочные стали и сплавы на никелевой и кобальтовой основе, которые могут работать при температурах 650-870° С, уже не удовлетворяют требованиям сверхзвуковой авиации и ракетной техники. Необходимы материалы, обладающие достаточно длительной прочностью при температурах выше 1100°С. Такими материалами и являются чистые тугоплавкие металлы (или сплавы на их основе), способные к пластической деформации.
Для изготовления обшивки сверхзвуковых самолетов и ракет требуются листы из чистых молибдена и ниобия, обладающие большей удельной прочностью, чем тантал и вольфрам, до 1300° С.
В более тяжелых условиях работают детали воздушно-реактивных, ракетных и турбореактивных турбин. Для изготовления этих деталей, работающих при температурах до 1370° С, целесообразно применять чистые молибден и ниобий, но при более высоких температурах пригодны лишь тантал и вольфрам. Для работы при температуре выше 1370° С наибольший интерес представляет чистый тантал и его сплавы, которые имеют сравнительно высокую пластичность при таких температурах, а по жаропрочности не уступают вольфраму.
В наиболее жестких условиях работают детали газовых турбин. Для таких деталей наиболее подходят чистый ниобий и сплавы на его основе, обладающие приемлемым сопротивлением окислению.
Чистейшие тугоплавкие металлы находят разнообразное применение в электронной и вакуумной технике. Тантал является хорошим геттером и широко используется при производстве электровакуумных радиоламп. Ниобий применяется в электровакуумной технике для изготовления анодов, сеток, трубок и других деталей. Молибден и вольфрам используют в электровакуумных приборах и радиолампах для изготовления нитей накаливания, электродов, крючков, подвесок, анодов и сеток.
Высокочистые и беспористые монокристаллы вольфрама находят применение в качестве подогревателей катодов в электровакуумных приборах, для электрических контактов, в вакуумных переключателях, в вводах в вакуумные установки - там, где отсутствие газов является важным фактором.
Чистые тугоплавкие металлы, изготовляемые с применением электронно-лучевой плавки, найдут непосредственное применение в производстве миниатюрных электронных приборов. Интерес представляют покрытия из чистых тугоплавких металлов, получаемые напылением или термическим разложением соединений тугоплавких металлов.
Чистые ванадий и ниобий благодаря малому поперечному сечению захвата тепловых нейтронов успешно применяются и в ядерной энергетике. Из ванадия изготовляют тонкостенные трубы для атомных реакторов, оболочки тепловыделяющих элементов, так как он не сплавляется с ураном и имеет хорошую теплопроводность и достаточную коррозионную стойкость.
Чистый ниобий не взаимодействует с расплавленным натрием и висмутом, которые часто применяют в качестве теплоносителей, и не образует с ураном хрупких соединений.
Чистый тантал благодаря его высокой коррозионной стойкости применяют для изготовления деталей химической аппаратуры, работающих в кислых агрессивных средах, например при производстве искусственного волокна. В последнее время тантал здесь часто заменяют чистым ниобием, который дешевле и более распространен в природе. Аналогичные области применения имеет и чистый хром. Этими примерами далеко не исчерпываются все расширяющиеся области применения чистейших тугоплавких металлов.

07.02.2020

Перед тем, как приобрести полочные стеллажи в Киеве, предпринимателю стоит разобраться в их видах, назначении и нюансах покупки. Рассмотрим все основные и...

07.02.2020

Прежде чем хватать с прилавка первый попавшийся удлинитель и платить за него деньги, нужно уяснить для себя, подходит ли прибор по длине шнура, числу розеток,...

06.02.2020

Геотекстиль или геоткань, предназначенная для садовых дорожек, является биологически чистым материалом. Тонкие прессованные нити создают ее. В ландашфтном дизайне...

Чистые металлы

металлы с низким содержанием примесей. В зависимости от степени чистоты различают металлы повышенной чистоты (99,90-99,99%), металлы высокой чистоты, или химически чистые (99,99-99,999%), металлы особой чистоты, или спектрально-чистые, Ультрачистые металлы (свыше 99,999%).

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Чистые металлы" в других словарях:

чистые металлы - Металлы с низким содержанием примесей (< 5 мас. %). Выделяют м. повыш. чистоты (от 99,90 до 99,99 %) и особой чистоты (от 9,999 до 99,9999 %). Тематики металлургия в целом EN pure metals … Справочник технического переводчика

Металлы или сплавы с низким содержанием примесей. В зависимости от степени чистоты различают металлы ср. чистоты, или технически чистые (99,0 99.90%). повыш. чистоты (99,90 99,99%), высокой чистоты, или химически чистые (99,99 99,999%). особой… … Большой энциклопедический политехнический словарь

чистые металлы - металлы с низким содержанием примесей (< 5 мас. %). Выделяют металлы повышенной чистоты (от 99,90 до 99,99 %) и особой чистоты (от 9,999 до 99,9999%); Смотри также: Металлы щелочные металлы ультрачистые металлы тяжелые металлы …

ЧИСТЫЕ МЕТАЛЛЫ - смотри Степень чистоты металла или сплава … Металлургический словарь

Простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электропроводностью и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагнитные волны… …

- (от греч. metallon, первоначально шахта, руда, копи), простые в ва, обладающие в обычных условиях характерными св вами: высокими электропроводностью и теплопроводностью, отрицательным температурным коэфф. электропроводности, способностью хорошо… … Физическая энциклопедия

ультрачистые металлы - высокочистые, особочистые металлы, в которых массовая доля примесей не превышает 1 10 3%. Основные стадии технологии производства ультрачистых металлы: получение чистых химических соединений, восстановление их до… … Энциклопедический словарь по металлургии

Высокочистые металлы, особо чистые металлы, металлы, суммарное содержание примесей в которых не превышает 1․10 3% (по массе). Основные стадии технологии производства У. м.: получение чистых химических соединений, восстановление их до… … Большая советская энциклопедия

радиоактивные металлы - металлы, занимающие места в Периодической системе элементов с атомный номер больше 83 (Bi), испускающие радиоактивные частицы: нейтроны, протоны, альфа, бетачастицы или гамма кванты. В природе обнаружены: At, Ac, Np, Pa, Ро … Энциклопедический словарь по металлургии

переходные металлы - элементы Iб и VIIIб подгруппы Периодической системы. У атомов переходных металлов внутренние оболочки заполнены только частично. Различают d металлы, у которых происходит постепенное заполнение 3d (от Se до Ni), 4d (от Y до… … Энциклопедический словарь по металлургии

металлы или сплавы с низким содержанием примесей. В зависимости от степени чистоты различают металлы ср. чистоты, или технически чистые (99,0 - 99.90%). повыш. чистоты (99,90 - 99,99%), высокой чистоты, или химически чистые (99,99 - 99,999%). особой чистоты, или спектрально-чистые (св. 99,999% осн. металла).

• - активы после исключения из них обязательств...

  Словарь бизнес терминов

• - общий объем инвестиций за вычетом вложений, осуществленных за счет амортизации основных фондов...

  Словарь бизнес терминов

• - металлы или сплавы с низким содержанием примесей. В зависимости от степени чистоты различают металлы ср. чистоты, или технически чистые. повыш. чистоты, высокой чистоты, или химически чистые...

  Большой энциклопедический политехнический словарь

• - общие валовые капиталовложения за вычетом отчислений на амортизацию...

  Словарь бизнес терминов

• - валовые инвестиции за вычетом инвестиций, осуществленных за счет сумм амортизации основных фондов...

  Большой экономический словарь

• - общие валовые капиталовложения за вычетом отчислений на амортизацию. Их реализация увеличивает основные фонды на ту же величину...

  Большой экономический словарь

• - расчетная величина, определяемая путем вычитания из суммы активов сумм ее обязательств...

  Большой бухгалтерский словарь

• - ...
• - ....

  Энциклопедический словарь экономики и права

• - ....

  Энциклопедический словарь экономики и права

• - металлы с низким содержанием примесей...

  Большая Советская энциклопедия

• - См. за чистую белку...

  История слов

• - чи́стые мн. разг. Деньги, остающиеся после вычетов, удержаний...

  Толковый словарь Ефремовой

• - Чистоганом - счетом Ср. Baares Geld. Ср. Argent comptant...

  Толково-фразеологический словарь Михельсона

• - На чистыя деньги. Чистоганомъ - счетомъ. Ср. Baares Geld. Ср. Argent comptant...

  Толково-фразеологический словарь Михельсона (ориг. орф.)

• - наличными, черным налом, чистыми деньгами, налом, чистоганом, наличманом, наличкой,...

  Словарь синонимов

"ЧИСТЫЕ МЕТАЛЛЫ" в книгах

Металлы-братья

автора Терлецкий Ефим Давидович

Металлы-братья

Из книги Металлы, которые всегда с тобой автора Терлецкий Ефим Давидович

Металлы-братья Натрий и калий можно назвать если и не металлами-близнецами, то уж наверняка металлами-братьями. И тот и другой относятся к щелочным металлам, и тот и другой имеют нечётные номера, занимая соседние клетки в таблице Менделеева, правда, в разных периодах; и тот

Драгоценные металлы

Из книги Ремонт и реставрация мебели и предметов антиквариата автора Хорев Валерий Николаевич

Драгоценные металлы Итак, седая старина вкладывает нам в руки три общеизвестные категории металлов и сплавов: черные, цветные и благородные. Последние также относятся к цветным, но их справедливо выделяют в особую группу. Тут все понятно – ни золото, ни серебро, ни

Металлы и металлургия

Из книги Ацтеки, майя, инки. Великие царства древней Америки автора Хаген Виктор фон

Металлы и металлургия И хотя старого доброго золота у инков обнаружилось большое количество, они на самом деле занимались добычей и других разнообразных металлов. Медь в сплаве с оловом давала им бронзу, которая играла очень важную роль и была единственным металлом,

Драгоценные металлы

Из книги Наживемся на кризисе капитализма… или Куда правильно вложить деньги автора Хотимский Дмитрий

Драгоценные металлы Золото В первой части книги мы говорили, что золото является не самым лучшим способом долгосрочного вложения средств. Технологии его добычи совершенствуются, и цены на металл падают. Тем не менее в тот момент, когда инвесторы опасаются обесценивания

Драгоценные металлы

Из книги Как составить личный финансовый план и как его реализовать автора Савенок Владимир Степанович

Драгоценные металлы Бесконтрольный оптимизм может превратиться в манию. А одним из главных признаков мании является забвение уроков истории. Бенджамин Грэхем Обратите внимание на замечательное высказывание великого инвестора Бенджамина Грэхема – учителя Уоррена

Из книги Экстрасенсорика. Ответы на вопросы здесь автора Хидирян Нонна

Третий день. А зори здесь тихие… и чистые-чистые, как слезы… Завтракаем. Подходит Андрей и торопит… чтоб уже выдвигались.Инструктаж. Спортивные снегоходы мощнее и выше.Выезжаем. Совсем другие ощущения.Чистое поле… несемся 90 км/ч. Красиво, скорость не ощущается. С

Металлы

Из книги Аюрведа для начинающих. Древнейшая наука самоисцеления и долголетия автора Лад Васант

Металлы Кроме употребления лекарственных растений, Аюрведа использует целебные свойства металлов, драгоценностей и камней. Аюрведические учения говорят, что всё существующее в природе наделено энергией Вселенского Сознания.Все формы материи - просто внешнее

Металлы

Из книги Аюрведа и йога для женщин автора Варма Джульет

Металлы Все металлы без исключения обладают целительной силой. Главное – правильно эту силу использовать. Контактируя с кожей, они излучают электромагнитные волны. Эти волны оказывают воздействие не только на кожу, но и на все органы и ткани тела. Но надо быть

Тяжелые металлы

Из книги Яды – вчера и сегодня автора Гадаскина Ида Даниловна

Тяжелые металлы В эту группу обычно включают металлы с плотностью большей, чем у железа, а именно: свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьму, олово, висмут и ртуть. Выделение их в окружающую среду происходит в основном при сжигании минерального топлива. В золе угля

Металлы

Из книги Энциклопедический словарь (М) автора Брокгауз Ф. А. автора Хохрякова Елена Анатольевна

Металлы Железо общее Железо – один из самых распространенных элементов в природе. Его содержание в земной коре составляет около 4,7 % по массе, поэтому железо, с точки зрения его распространенности в природе, принято называть макроэлементом.В природной воде железо

Позволяет сэкономить энергоресурсы (кокс, уголь), получить больший выход готовой продукции из сырья, сократить цикл производства с одновременным повышением качества и улучшением экологического состояния атмосферы. Это металлургия, а именно – восстановление металлов с помощью водорода.

Предыстория, или Вперед в прошлое за чистыми металлами

Металлургия сопровождает человечество со времен бронзового и железного веков. Еще за 14 столетий до н. э. древние люди выплавляли железо кричным методом. Принцип заключался в восстановлении железной руды углем при сравнительно невысокой температуре 1000 °C. В итоге получали крицу – железную губку, затем ее проковывали до получения болванки, из которой изготавливали предметы быта и оружие.

Уже в XIV веке стали появляться примитивные горны и домницы, положившие начало современным металлургическим процессам: доменному, мартеновскому и конвертерному. Обилие каменного угля и железных руд надолго закрепили эти методы как основные. Однако, повышающиеся требования к качеству продукции, экономия ресурсов и экологическая безопасность привели к тому, что уже в середине XIX века стали возвращаться к истокам: использовать прямое восстановление чистых металлов. Первая современная такая установка появилась в 1911 г. в Швеции, выпускавшая малые партии полученных с помощью водорода металлов чистотой 99,99%. Потребителями тогда были лишь исследовательские лаборатории. В 1969 г. в Портленде (США) заработала фабрика, выпускавшая до 400 тыс. тонн чистых металлов. А уже в 1975 г. в мире этим способом выпускалось 29 млн тонн стали.

Сейчас такую продукцию ждут не только авиационная, приборостроительная отрасль, предприятия по изготовлению медицинских инструментов и электроники, но и многие другие. Особое преимущество эта технология получила в цветной металлургии, но в недалекой перспективе и «водородная черная металлургия».

В связи с развитием новых отраслей техники требуются металлы очень высокой чистоты. Например, в металле германии, используемом в качестве полу­проводника, допустимо содержание на десять миллионов атомов германия только одного атома фосфора, мышьяка или сурьмы. В жаропрочных спла­вах, применяемых в ракетостроении, совершенно недопустима даже ни­чтожная примесь свинца или серы.

Один из лучших конструкционных материалов для атомных реакторов – цирконий становится совершенно непригодным, если в нем содержится даже незначительная примесь гафния, кадмия или бора, поэтому содержа­ние этих элементов в материалах атомной энергетики не должно превышать 10 -6 . Электрическая проводимость меди снижается на 14 % при нали­чии примеси мышьяка лишь 0,03 %. Особенно большое значение имеет чис­тота металлов в электронной и вычислительной технике, а так же ядерной энергети­ке. Для металлических материалов термоядерных реакторов и полупроводниковых приборов содержание примесей не должно превышать 10 -10 %. Существует несколько методов очистки металлов.

1. Перегонка в вакууме. Этот метод основан на различии летучести ме­талла и имеющихся в нем примесей.

2. Термическое разложение летучих соединений металлов. В основе дан­ного способа лежат химические реакции, в которых металл с тем или иным реагентом образует газообразные продукты, разлагающиеся затем с выде­лением высокочистого металла. Рассмотрим принцип данного способа на примере карбонильного и йодидного методов.

А) Карбонильный метод. Этот метод применяется для получения высоко­чистых никеля и железа. Подлежащий очистке технический металл нагре­вают при данном методе в присутствии оксида углерода (II): Ni + 4CO = Ni(CO) 4 , Fe + 5CO = Fe(CO) 5

Полученные летучие карбонилы Ni(CO) 4 (температура кипения 43 °С) или Fe(CO) 5 (температура кипения 105 °С) перегоняют для очистки от при­месей. Затем карбонилы разлагают при температуре выше 180 °С, в резуль­тате образуются чистые металлы и газообразный оксид углерода (II): Ni(CO) 4 = Ni + 4CO, Fe(CO) 5 = Fe + 5CO

Б) Йодидный метод. При данном методе очищаемый металл, например титан, нагревают вместе с йодом до температуры 900 °С: Ti + 2I 2 = ТI 4

Образующийся летучий тетрайодид титана поступает в реактор, в ко­тором находится проволока из чистого титана, нагреваемая электриче­ским током до 1400 °С. При этой температуре тетрайодид титана термиче­ски диссоциирует: Til 4 = Ti + 2I 2

Чистый титан осаждается на проволоке, а йод снова возвращается в процесс очистки титана. Этим методом получают также чистый цирконий, хром и другие тугоплавкие металлы.

3. Зонная плавка. Замечательным методом очистки является так назы­ваемая зонная плавка. Зонная плавка заключается в медленном протяги­вании слитка очищаемого металла через кольцевую печь. Зонной плавке подвергаются металлы, прошедшие предварительную очистку до концен­трации примесей приблизительно 1 %. Метод основан на различном со­держании примесей в твердом и расплавленном металле . Процесс прово­дят путем медленного перемещения вдоль твердого удлиненного образца (слитка) узкой расплавленной зоны, создаваемой специальным нагревате­лем (кольцевая печь).

Участок (зона) слитка металла, который в данный момент находится в печи, переходит в расплавленное состояние.

Возникает две подвижные межфазные границы: на одной (вхождение металла в печь) происходит плавление, на другой (выход металла из печи) происходит кристаллизация.

В зависимости от растворимости примесей одни концентрируются в расплавленной зоне и перемещаются вместе с ней к концу слитка, примеси других металлов концентрируются в образующихся кристаллах и остаются за движущейся зоной, при неоднократном повторении процесса они пере­мещаются к началу слитка. Вследствие этого состав образующихся кри­сталлов отличается от состава расплава.

Для достижения высокой степени очистки обычно производят несколько проходов расплавленной зоны вдоль слитка металла. В результате средняя часть слитка получается наиболее чистой, ее вырезают и используют.

Метод зонной плавки позволяет получить особо чистые металлы с со­держанием примесей 10 -7 -10 -9 %. Данный метод применяется для получения сверхчистых германия, висмута, теллура и др.

Основное достоинство данного метода - высокая эффективность. Не­достатки метода - низкая производительность, высокая стоимость, большая продолжительность процесса.

4. электрохимический ме­тод очистки металлов (рафинирование металлов).