Гидрид лития получается в виде белой массы, иногда окрашенной в голубоватый цвет растворенным в ней металлическим литием.

Гидрид кальция. Для получения гидрида кальция СаН₂ металлический кальций, очищенный от пленки, помещают в лодочке в фарфоровую или кварцевую трубку и, вытеснив из прибора воздух водородом, нагревают металл в токе совершенно сухого и чистого водорода.

Поглощение водорода начинается уже при температуре около 300°С, но скорость реакции при этом мала. Поэтому гидрирование лучше вести при 350-400°С и заканчивать при 500°С. Чтобы получить примерно 3 г гидрида, реакцию надо вести в течение 1,5-2 часов. Кальций при указанной температуре остается в твердом состоянии; реакция осуществляется путем диффузии водорода в металл. Если кальций для реакции взят в виде крупных кусочков, время гидрирования нужно немного увеличить. При более высоких температурах происходит разложение гидрида. После окончания гидрирования гидрид охлаждают в той же трубке в токе водорода, вынимают лодочку и быстро переносят гидрид в сосуд для запаивания. Полученный гидрид обычно покрыт белым налетом оксида кальция.

Гидрид кальция бесцветен. Хранить его следует в запаянной ампуле или в склянке с пришлифованной пробкой, залитой парафином.

Методика синтеза вольфрамовых бронз

Для синтеза бронз исходные поливольфраматы получают либо из водных растворов соответствующих соединений, либо спеканием карбоната или оксида металла с вольфрамовым ангидридом. Во втором случае свежепрокаленную, т. е. совершенно обезвоженную соду отвешивают в закрытом бюксе и по ее навеске рассчитывают требующееся количество вольфрамового ангидрида. Вольфрамовый ангидрид также необходимо прокалить при температуре красного каления. Затем отвешенные вещества смешивают в ступке, растирают до однородного порошкообразного состояния и прокаливают в течение 2-3 часов в фарфоровом или платиновом тигле при температуре 600-630°С. После охлаждения тигля содержимое его испытывают на полноту реакции. Для этого к небольшой пробе (около 0,5 г) приливают соляную кислоту. Если при этом не заметно выделения пузырьков газа, реакцию можно считать законченной. В противном случае смесь растирают и прокаливают вторично.

Получать поливольфраматы можно и при более высоких температурах, около 700—800°С; поливольфраматы плавятся, и реакция проходит очень быстро. Полученный тем или иным способом поливольфрамат растирают в фарфоровой ступке и восстанавливают в токе водорода при 620-630°С по способу, описанному выше (раздел 1.5.1, рис. 2).

При восстановлении бивольфрамата натрия получается продукт, окрашенный в золотистый цвет, с металлическим блеском. Состав его может колебаться в небольших пределах; это не изменяет кристаллическую структуру соединения. Окраска соединения от этого изменяется мало.

Из три-, тетра- и пентавольфраматов натрия Na₂W₃O₁₀, Na₂W₄O₁₃ и Na₂W₅O₁₆, которые получаются так же, как бивольфраматы, можно получить соединения состава Na₂W₃0₉, Na₂W₄O₁₂ и Na₃W₅O₁₅. Эти соединения обладают соответственно пурпурно-красной, фиолетовой и синей окраской. Следует иметь в виду, что дальнейшее восстановление сложно построенных вольфрамовых бронз при температуре около 700°С приводит к их разложению с выделением металлического вольфрама и более просто построенных вольфрамовых бронз.

Можно получить калий-вольфрамовую бронзу фиолетового цвета, отвечающую формуле K₂W₄O₁₂, при восстановлении тетравольфрамата калия водородом при 620-630°С. Исходное вещество, тетравольфрамат калия, готовят спеканием безводного поташа и вольфрамового ангидрида способом, аналогичным способу получения поливольфраматов натрия.

 

1.6 Вопросы и задания для самостоятельной работы к Модулю 1

1 В чем заключается уникальность электронного строения атома водорода? Можно ли поместить водород в I или VII группу Периодической системы? По каким признакам водород имеет сходство с углеродом и нельзя ли водород поместить в IV группу Периодической системы?

2 В рамках МВС и ММО изобразите строение молекулы водорода. Охарактеризуйте прочность связи, сравните с другими двухатомными молекулами.

3 Напишите уравнения реакций на окислительные и восстановительные свойства водорода. Какие из них выражены лучше и почему?

4 В чем причина опасности при работе с водородом?

5 Как могут быть классифицированы гидриды различных элементов по строению и свойствам?

6 Каковы термодинамические критерии возможности восстановления металла из его оксида водородом? Всегда ли в качестве продукта получается именно металл? Как влияет на эффективность процесса восстановления температура, скорость пропускания водорода, поверхность соприкосновения оксида и газообразного водорода, дисперсность порошка оксида. Как называют металлы, получаемые этим способом?

7 Какие металлы можно получить электролизом растворов, а какие – только электролизом расплавов? Можно ли использовать метод электролиза для очистки (рафинирования) металлов?

8 Приведите примеры реакций на свойства никеля, кобальта, висмута, германия, железа и олова. Всегда ли в этих реакциях реализуется наиболее устойчивая степень окисления атомов и почему?

9 Сравните литий и кальций по физическим и химическим свойствам, объясните причины различий. Приведите примеры реакций на свойства простых веществ.

10 Охарактеризуйте строение, реакционную способность оксидов никеля, кобальта, висмута, германия, железа и олова. Приведите примеры реакций на их свойства.

Вопросы для самоконтроля к Модулю 1

1. Какие из лабораторных способов получения водорода позволяют получать его в наиболее чистом виде?

2. Какими примесями загрязнен водород, получаемый взаимодействием серной кислоты с цинком?

3. Для чего добавляют сульфат меди в водный раствор серной кислоты при получении водорода путем взаимодействия серной кислоты с цинком?

4. Опишите устройство и принцип действия аппарата Киппа.

5. Как можно очистить водород от примесей водородных соединений фосфора, мышьяка, серы? Составьте уравнения реакций.

6. Какими способами можно осушить водород? Удается ли полностью избавиться от присутствия водяных паров? Всегда ли это необходимо?

7. Какие существуют термодинамические критерии для оценки возможности восстановления металлов из оксидов водородом?

8. Как можно сместить равновесие в сторону образования металла?

9. Как влияет физическое состояние оксида на скорость его восстановления водородом? Как влияет температура на дисперсность и реакционную способность получаемых металлов?

10. Почему ряд металлов, восстановление которых водородом с термодинамической точки зрения возможно, на практике получить не удается?

11. Какие требования и почему предъявляются к чистоте водорода при получении гидридов щелочных и щелочноземельных металлов?

12. Из каких материалов следует изготавливать прибор, в котором проводится гидрирование, и почему?

13. Что называется оксидными бронзами? В чем сходство оксидных бронз с обычными, металлическими бронзами? Какие существуют способы получения оксидных бронз?

14. Какие меры безопасности и почему следует соблюдать при работе с водородом?

Проектное задание к модулю 1.

Провести восстановление водородом одного из предложенных оксидов. Рассчитать практический выход. Написать уравнения реакций, отражающих химические свойства полученного металла.