Благородные металлы и их сплавы

Изучение свойств благородных металлов и их сплавов: электропроводности, температуры плавления, стойкости к коррозии, сопротивляемости агрессивной среде. Характеристика области применения золота, серебра, платины, палладия, родия, иридия, рутения и осмия.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

1. Рутений

2. Золото

3. Серебро

4. Платина

5. Палладий

6. Родий

7. Иридий

8. Осмий

9. Сплавы

Вывод

Литература

Введение

Благородные металлы и их сплавы имеют хорошую электропроводность, высокую температуру плавления и отражательную способность, стойки к коррозии, что определяет их широкое применение. Из них изготавливают различные контакты, выводы интегральных микросхем и других полупроводниковых приборов, сопротивления с малыми температурными коэффициентами расширения и термоэдс (в паре с медью) (термометры сопротивления и термопары нагревательных элементов, работающих в особых условиях).

Золото используют в электронной технике как контактный материал, материал для коррозионно-устойчивых покрытий резонаторов СВЧ, внутренних поверхностей волноводов. Существенным преимуществом золота как контактного материала является его стойкость против образования сернистых и окисных пленок в атмосферных условиях, как при комнатной температуре, так и при нагревании. Его используют в слаботочных коммутирующих устройствах (например, в герконах). Тонкие пленки золота применяются в качестве полупрозрачных электродов в фоторезисторах и полупроводниковых фотоэлементах. В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с серебром, золота с платиной, золота с серебром и платиной.

Высокие значения удельных теплоемкости, теплопроводности и электрической проводимости серебра обеспечивают по сравнению с другими металлами наименьший нагрев контактов и быстрый отвод теплоты от контактных точек. На основе серебра как токопроводящего компонента изготавливают металлокерамические контакты. Как проводниковый материал серебро применяют для получения гальванического покрытия в ВЧ- и СВЧ-устройствах. Серебро хорошо паяется обычными припоями. Но атомы серебра мигрируют по поверхности и внутрь диэлектрика в условиях повышенных температур и влажности, и коррозионная стойкость серебра ниже, чем у других благородных металлов. В частности, серебро обладает склонностью к образованию непроводящих темных пленок сульфида серебра в результате взаимодействия с сероводородом, следы которого всегда присутствуют в атмосфере. Наличие влаги ускоряет протекание реакции.

Ряд свойств палладия близок к свойствам платины, при этом палладий в несколько раз дешевле. Но его реакционная способность выше, чем у платины. Это единственный из платиновых металлов, который растворяется в горячей концентрированной азотной и серной кислотах. Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи широко применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5% палладия). Свойство палладия поглощать водород (объем поглощенного водорода до 900 раз больше собственного объема) используется в вакуумной технике. Водородом, выделенным палладием при нагреве, наполняют некоторые типы газоразрядных приборов. Палладий и его сплавы с серебром и медью применяют в качестве контактных материалов.

1 Рутений

К группе благородных металлов относят восемь элементов периодической системы Менделеева - золото, серебро, платину и металлы платиновой группы (платиноиды) - палладий, родий, иридий, рутений и осмий. Они достаточно устойчивы на воздухе (не окисляются), обладают высокой сопротивляемостью агрессивной среде (кислотам, щелочам и т.д.), мягкостью, пластичностью, хорошо сочетаются с цветными драгоценными камнями и эмалями, легко комбинируются между собой и с другими материалами. Благодаря перечисленным свойствам металлы данной группы широко используются в ювелирном деле. При этом основным материалом для изготовления ювелирных изделий служат собственно четыре металла - золото, серебро, платина и палладий. Остальные металлы (например, родий) используются в качестве защитно-декоративных покрытий или добавок в сплавы. Это объясняется тем, что использование чистых металлов в ювелирном производстве нерационально вследствие их недостаточной износостойкости, твердости, а также высокой стоимости.

Рутений (лат. Ruthenium), Ru, химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 44, атомная масса 101,07, относится к платиновым металлам. Свойства: плотность 12,37 г/см³, t_пл 2250 °С, t_кип около 4200 °С. Входит в состав сплавов, обладающих высокой твердостью и стойкостью против истирания. Рутений в зависимости от способа его получения является матово-серым или серебристо-белым блестящим металлом, обладающим чрезвычайно большой твердостью; при этом он настолько хрупок, что его можно легко растереть в порошок. Он очень тугоплавок и плавиться при значительно более высокой температуре, чем платина. В электрической дуге при плавлении Ru одновременно испаряется. Он переходит в газовую фазу также при сильном прокаливании на воздухе, но в этом случаи летит не металл, а четыреокись, устойчивая при очень высоких температурах. В отсутствии кислорода воздуха на рутений не действует ни одна кислота, даже царская водка. Однако содержащая воздух соляная кислота медленно растворяет его при обычной температуре, а при 125° (в запаянной трубке) даже довольно быстро. При нагревании на воздухе рутений чернеет вследствие поверхностного окисления. Фтор действует на порошкообразный рутений уже ниже температуры красного каления, а хлор - при красном калении. С серой порошкообразный рутений реагирует лишь при соблюдении особых условий. С фосфором он образует соединение RuP₂ и RuP и Ru₂P; с мышьяком, так же как платина, рутений дает диарсенид RuAs₂. Щелочи в присутствии кислорода или веществ, легко отдающих кислород, например, смеси KOH с KNO₃ или K₂CO₃ с KCIO₃ , а также перекисей, например Na₂O₂ или BaO₂, при высокой температуре энергично действуют на рутений, образуя с ним рутенаты(VI) M¹₂RuO₄ . Tс₂О₇. Открыт К. К. Клаусом, катализатор многих химических реакций.

Двуокись рутения RuO₂ получается в виде сине-черного порошка при нагревании порошкообразного рутения, хлорида или сульфида его в токе кислорода. Водородом при невысокой температуре RuO₂ восстанавливается, при очень высоких температурах RuO₂ начинает разлагаться на рутений и кислород. Четырехокись рутения RuO₄ получается при пропускании хлора через раствор рутенатов щелочных металлов или при добавлении избытка щелочи к растворам солей рутения; она образует жёлтые иглы, плавящиеся при 25° в оранжевую жидкость. При нагревании, около 108°, RuO₄ c сильным взрывом разлагается на RuO₂ и O₂. Четырехокись рутения чрезвычайно энергично реагирует с органическими веществами, реакция её со спиртом происходит с взрывом.

Пентакарбонил рутения Ru(СO)₅ летучая жидкость, на воздухе воспламеняется. Применяется для нанесения покрытий Ru на стекло, керамику, металлы.

2. Золото

Золото -- элемент побочной подгруппы первой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 79. Обозначается символом Au (лат. Aurum^[2]). Простое вещество золото (CAS-номер: 7440-57-5) -- благородный металл жёлтого цвета. Праславянское *zolto (русск. золото, ст.-слав. злато, польск. zloto) родственно лит. geltonas «жёлтый», латыш. zelts «золото, золотой»; с другим вокализмом: готск. gul?, нем. gold, англ. gold; далее санскр. hira?yam, авест. zaranya «золото», также санскр. hari «жёлтый, золотистый, зеленоватый», от праиндоевропейского корня - «жёлтый, зелёный, яркий». Отсюда же названия цветов: жёлтый, зелёный Чистое золото -- мягкий металл жёлтого цвета. Красноватый оттенок некоторым изделиям из золота, например, монетам, придают примеси других металлов, в частности меди. В тонких плёнках золото просвечивает зелёным. Золото обладает исключительно высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Золото -- очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19 621 кг/м? (шар из чистого золота диаметром 46 мм имеет массу 1 кг). Среди металлов по плотности занимает пятое место: после осмия, иридия, платины и плутония. Тяжесть золота -- плюс для его добычи. Самые простые технологические процессы, такие, как, например, промывка на шлюзах, могут обеспечить весьма высокую степень извлечения золота из промываемой породы. Золото - очень мягкий металл: твердость по шкале Мооса ~2.5 (сравнима с твердостью ногтя), по Бринеллю 220-250 МПа. Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и в отраженном свете имеет желтый цвет, в проходящем - окрашено в дополнительный желтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 500 м/г. Золото -- самый инертный металл, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов, при нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему было отнесено к благородным металлам, в отличие от металлов обычных, легко разрушающихся под действием окружающей среды. Затем была открыта способность царской водки растворять золото, что поколебало уверенность в его инертности. Наиболее устойчивая степень окисления золота в соединениях +3, в этой степени окисления оно легко образует с однозарядными анио...