АМАЛЬГАМЫ
(ср.-лат. amalgama - сплав, через араб., от греч. malagma
- мягкая подкладка), сплавы металлов с ртутью. В зависимости от соотношения
компонентов, природы металла и т-ры представляют собой гомогенные системы
(жидкие или твердые р-ры, твердые интерметаллиды) или гетерогенные. Напр.,
для Ga-Hg в интервале 28-204 °С существуют две несмешивающиеся жидкие фазы
- р-р Ga в Hg и р-р Hg в Ga. Р-римость (ат. %) металлов в ртути при 25
С составляет: In-70,3, Tl-43,7, Cd-10,1, Zn-6,4, Pb-1,9, Bi-1,6, Sn-1,2,
Ga-3,6 Mg-3,0, Au-0,13, Ag-0,078, Al-1,5*10-2, Mn-3,7*10-3,
Cu-7,4*10-3, Ni-1,5*10-5, Ti-2,1*10-5,
Zr-2,3*10-6, Co-1,1*10-7, Fe-1,0*10-7,
Pt-3,1*10-7. Эвтектика Hg-Tl (8,55 ат. % Tl) с т.пл. -59°С -
наиб. легкоплавкий металлич. сплав. При нанесении ртути на пов-сть заметно
р-римых в ней металлов и платины образуется смачивающая пленка жидкой А.;
этот процесс наз. амальгамированием.
Твердые интерметаллиды (иногда наз. меркуридами) образуются в большинстве
изученных систем металл -ртуть. Так, с Mg ртуть образует MgHg2,
MgHg, Mg5Hg3, Mg2Hg, Mg5Hg2,
Mg3Hg. T-pa плавления меркуридов вьппе, чем у ртути, а иногда
даже выше, чем у второго компонента. Напр., для LiHg она составляет 596
°С. Не образуют меркуридов, напр., Zn, Al, Ga, Pb, Bi, Sb.
При нагр. А. ртуть испаряется. Из А. металлов с высокой т-рой кипения
ртуть можно удалить нагреванием практически полностью. Т.к. растворенный
металл в жидкой А. измельчается до атомного состояния и на пов-сти сплава
не образуется плотная оксидная пленка металла, большинство А. химически
очень активно. Так, алюминий в А., в отличие от компактного металла, быстро
реагирует с О2 воздуха при комнатной т-ре.
А. низкоплавких металлов (Ga, In, Tl, Sn, Cd и др.) легко образуются
при их нагревании с ртутью. Щелочные металлы взаимод. с Hg со значит. выделением
тепла, поэтому при получении А. их добавляют к ртути небольшими порциями.
Золото, на пов-сти к-рого отсутствует оксидная пленка, при соприкосновении
с ртутью мгновенно образует А., к-рую можно удалить действием HNO3.
Образованию А. большинства металлов препятствует оксидная пленка на
их пов-сти. Поэтому для приготовления А. часто используют электрохим. выделение
металла на ртутном катоде, снятие защитной пленки с помощью разл. реагентов,
р-ции вытеснения металлами ртути из р-ров ее солей и др. Так, А. алюминия
образуется при действии обработанного соляной к-той А1 на р-р Hg(NO3)2.
Приготовление А. (кроме А. благородных металлов) целесообразно проводить
в инертной атмосфере или под слоем защитной жидкости, т.к. растворенные
в ртути металлы легко окисляются О2 воздуха.
При действии А. натрия на конц. р-ры солей аммония и при электролизе
этих р-ров с ртутным катодом образуется А. аммония, в к-рой нейтральная
частица NH04 ведет себя как атом металла. При комнатной
т-ре эта А. быстро разлагается с выделением NH3 и Н2.
А. - промежут. продукты при извлечении Au и др. благородных металлов
из руд и концентратов. Методами амальгамной металлургии выделяют и подвергают
глубокой очистке в электролизерах с ртутным катодом Ga, In, Tl, Pb, Zn,
Sb, РЗЭ и др. элементы, извлекают из продуктов переработки полиметаллич.
руд Cd, Cu, Ag и др., получают порошкообразные металлы и сплавы, в т.ч.
сплавы компонентов с высокими т-рами плавления (Ti-Zr, W-Zr и др.) и с
сильно различающимися т-рами плавления и кипения (Cd-Pd, Cd-Ti и др.).
А. натрия используют при получении NaOH высокой чистоты. А. щелочных металлов
и Zn-восстановители в орг. синтезе. А. используют в разл. приборах (нормальные
элементы Вестона, электроды в полярографах и др.).
Лит.: Козин Л. Ф., Физико-химические основы амальгамной металлургии,
А.-А., 1964; его же, Амальгамная металлургия, К., 1970; его же, Амальгамная
пирометаллургия, А.-А., 1973; Козловский М. Т., Зебрева А.И., Гладышев
В. П., Амальгамы и их применение, А.-А., 1971. С.И. Дракин.
|