Элементы пятого периода Периодической системы элементов Д. Менделеева

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

ЭЛЕМЕНТЫ ПЯТОГО ПЕРИОДА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ Д. МЕНДЕЛЕЕВА

Содержание

Введение

1. Пятый период периодической системы

2. Элементы пятого периода периодической системы

2.1 Рубидий

2.2 Стронций

2.3 Иттрий

2.4 Цирконий

2.5 Ниобий

2.6 Молибден

2.7 Технеций

2.8 Рутений

2.9 Родий

2.10 Палладий

2.11 Серебро

2.12 Кадмий

2.13 Индий

2.14 Олово

2.15 Сурьма

2.16 Теллур

2.17 Йод

2.18 Ксенон

Заключение

Библиографический список

Введение

Повсюду, куда бы ни обратил свой взор, нас окружают предметы и изделия, изготовленные из веществ и материалов, которые получены на химических заводах и фабриках.

Кроме того, в повседневной жизни, сам того не подозревая, каждый человек осуществляет химические реакции. Например, умывание с мылом, стирка с использованием моющих средств и др. При опускании кусочка лимона в стакан горячего чая происходит ослабление окраски -- чай здесь выступает в роли кислотного индикатора, подобного лакмусу. Аналогичное кислотно-основное взаимодействие проявляется при смачивании уксусом нарезанной синей капусты.

Хозяйки знают, что капуста при этом розовеет. Зажигая спичку, замешивая песок и цемент с водой или гася водой известь, обжигая кирпич, мы осуществляем настоящие, а иногда и довольно сложные химические реакции. Объяснение этих и других широко распространенных в жизни человека химических процессов -- удел специалистов.

Химия - наука о веществах, изучающая их состав, строение, свойства, а также превращения веществ, на сопровождающиеся изменением состава атомных ядер.

Цель работы: описать элементы пятого периода периодической системы Менделеева.

1. Пятый период периодической системы

К пямтому перимоду периодимческой системмы относятся элементы пятой строки (или пятого периода) периодической системы химических элементов. Строение периодической таблицы основано на строках для иллюстрации повторяющихся (периодических) трендов в химических свойствах элементов при увеличении атомного числа: новая строка начинается тогда, когда химические свойства повторяются, что означает, что элементы с аналогичными свойствами попадают в один и тот же вертикальный столбец.

Пятый период содержит восемнадцать элементов (столько же, сколько и предыдущий), в него входят: рубидий, стронций, иттрий, цирконий, ниобий, молибден, технеций, рутений, род й, палладий, серебро, кадмий, индий, олово, сурьма, теллур, иод и ксенон.

Все элементы этого периода имеют пять электронных оболочек. Первые два из них, рубидий и стронций, входят в s-блок периодической таблицы, тогда как остальные относятся к р-блоку. Этот период содержит элементы, представляющие собой исключения из правил. Так технеций является одним из двух элементов до свинца, который не имеет стабильных изотопов, а молибден и иод являются самыми тяжелыми элементами, играющими биологическую роль. Кроме того, ниобий имеет наибольшую глубину магнитного проникновения среди всех элементов.

Этот период имеет большое количество исключений из правила Клечковского, к ним относятся: ниобий (Nb), молибден (Mo), рутений (Ru), родий (Rh), палладий (Pd) и серебро (Ag).



2. Элементы пятого периода периодической системы

2.1 Рубидий

Рубидий (Rb) -- первый элемент пятого периода, мягкий серебристо-белый щелочной металл с атомным номером 37 и атомной массой 85,4678. В природе встречается в виде смеси стабильного изотопа ⁸⁵Rb (72,15 %) и радиоактивного изотопа ⁸⁷Rb (27,86 %) с периодом полураспада 4,8.10¹⁰ лет. Искусственно получено еще 26 радиоактивных изотопов рубидия с массовыми числами от 75 до 102 и периодами полураспада от 37 мс (рубидий-102) до 86 дней (рубидий-83).

Содержание рубидия в земной коре составляет 7,8·10^-3%. Это примерно столько же, сколько никеля, меди или цинка. По распространённости в земной коре рубидий находится примерно на 20-м месте, однако в природе он находится в рассеянном состоянии, рубидий -- типичный рассеянный элемент.

Рубидий входит как компонент в материал катодов для фотоэлементов и фотоэлектрических умножителей, входит в состав смазочных композиций, используемых в реактивной и космической технике, применяется как катализатор в гидридных топливных элементах. Пары рубидия используются в разрядных электрических трубках, лампах низкого давления, источниках резонансного излучения, в чувствительных магнитометрах, стандартах частоты и времени. Перспективно использование рубидия в качестве теплоносителя и рабочей среды в ядерных реакторах и турбоэлектрических генераторных установках. Мировое производство рубидия и его соединений около 450 кг/год.

Рубидий опасен в обращении, хранят его в ампулах из стекла пирекс в атмосфере аргона или в стальных герметичных сосудах под слоем обезвоженного масла (вазелинового, парафинового). Утилизируют рубидий обработкой остатков металла пентанолом.

2.2 Стронций

Стронций -- второй элемент пятого периода, мягкий, ковкий и пластичный серебристо-белый щелочноземельный металл с атомным номером 38 и атомной массой 87,62.Природный стронций состоит из четырёх стабильных изотопов: ⁸⁸Sr (82,56 %), ⁸⁶Sr (9,86 %), ⁸⁷Sr (7,02 %) и ⁸⁴Sr (0,56 %). Стронций отличается большой химической активностью, по химическим свойствам сходен с кальцием и барием.^[6]

Содержание стронция в земной коре 3,4·10^-2% по массе, в океанических водах содержится 11097000 т (8,1 мг/л). В свободном виде не встречается.

Стронций ограниченно используют в технике для раскисления меди и бронзы, в качестве легирующих добавок к сплавам магния, алюминия, свинца, никеля и меди. Более широко используют соединения стронция при изготовлении специальных оптических стёкол, в пиротехнических составах, в производстве ферромагнитных и люминесцентных материалов и т. д. Соли стронция, в том числе радиоактивного стронция, применяют в терапии кожных болезней, соли жирных кислот -- при изготовлении консистентных смазок.

Радиоактивный стронций может поступать в окружающую среду в результате ядерных испытаний и аварий на АЭС. Как аналог кальция, стронций активно участвует в обмене веществ у растений. В растения стронций-90 попадает при загрязнении листьев и из почвы через корни. Особенно много его накапливают бобовые, корне- и клубнеплоды и злаки. При избытке стронция в организме человека прежде всего поражаются костная ткань, печень и кровь. Предельно допустимая концентрация стронция в воде 8 мг/л, в воздухе от 1 до 6 мг/м3 (для разных соединений по-разному).

2.3 Иттрий

Имттрий -- элемент побочной подгруппы третьей группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, сатомным номером 39. Обозначается символом Y (лат. Yttrium). Простое вещество иттрий (CAS-номер: 7440-65-5) -- металл светло-серогоцвета. Существует в двух кристаллических модификациях: б-Y с гексагональной решёткой типа магния, в-Y с кубической объёмноцентрированной решёткой типа б-Fe, температура перехода б-в 1482 °C

Иттрий -- металл светло-серого цвета. Существует в двух кристаллических модификациях: б-Y с гексагональной решёткой типа магния (a=3,6474 Е; с=5,7306 Е; z=2; пространственная группа P6₃/mmc), в-Y скубической объёмноцентрированной решёткой типа б-Fe (a=4,08 Е; z=2; пространственная группа Im3m), температура перехода б-в 1482 °C, ДH перехода 4,98 кДж/моль. Температура плавления 1528 °C, температура кипения около 3320 °C. На воздухе иттрий покрывается плотной защитной оксидной пленкой. При 370--425 °C образуется плотная черная пленка оксида. Интенсивное окисление начинается при 750 °C. Компактный металл окисляется кислородом воздуха в кипящей воде, реагирует с минеральными кислотами, уксусной кислотой, не реагирует с фтороводородом. Иттрий при нагревании взаимодействует с галогенами, водородом, азотом, серой и фосфором. Оксид Y₂О₃ обладает основными свойствами, ему отвечает основание Y(ОН)₃.

Иттрий является металлом, обладающим рядом уникальных свойств, и эти свойства в значительной степени определяют очень широкое применение его в промышленности сегодня и, вероятно, ещё более широкое применение в будущем. Предел прочности на разрыв для нелегированного чистого иттрия около 300 МПа (30 кг/ммІ). Очень важным качеством как металлического иттрия, так и ряда его сплавов является то обстоятельство, что будучи активным химически, иттрий при нагревании на воздухе покрывается пленкой оксида и нитрида, предохраняющих его от дальнейшего окисления до 1000 °C.

2.4 Цирконий

Циркомний (лат. Zirconium; обозначается символом Zr) -- элемент побочной подгруппы четвёртой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 40. Простое вещество цирконий (CAS-номер: 7440-67-7) -- блестящий металл серебристо-серого цвета. Обладает высокой пластичностью, устойчив к коррозии. Существует в двух кристаллических модификациях: б-Zr с гексагональной решёткой типа магния, в-Zr с кубической объёмноцентрированной решёткой типа б-Fe, температура перехода б-в 863 °C.

Цирконий не играет биологической роли в организме. Металлический цирконий и его нерастворимые соединения (оксид, силикат) обладают высокой биологической инертностью (свойством никак не взаимодействовать с тканями и жидкостями организма благодаря химической стойкости). О воздействии соединений циркония на организм ничего не известно. Пыль циркония представляет собой вещество с большой пожаро - и взрывоопасностью, поскольку может самовоспламениться на воздухе.

Циркониевые браслеты, рекламировавшиеся В. Кикабидзе и якобы снижающие артериальное давление, не оказывают реального терапевтического воздействия, их возможное субъективное действие объясняется эффектом плацебо.

Применение циркония и его соединений

В промышленности цирконий стал применяться с 30-х годов XX века. Из-за высокой стоимости его применение ограничено.

Единственным предприятием, специализирующемся на производстве циркония в России (и на территории бывшего СССР), является Чепецкий механический завод (Глазов, Удмуртия). Цирконий производится также на Украине Государственным научно-производственным предприятием «Цирконий», в городе Днепродзержинск Днепропетровской области.

2.5 Ниобий

Ниомбий -- элемент побочной подгруппы пятой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева,атомный номер 41. Обозначается символом Nb (лат. Niobium). Простое вещество ниобий (CAS-номер: 7440-03-1) -- блестящий металлсеребристо-серого цвета. Для ниобия известны изотопы с массовыми числами от 81 до 113.

Ниобий -- блестящий серебристо-серый металл с кубической объёмно центрированной кристаллической решеткой типа б-Fe, а = 0,3294 нм.

Применение и производство ниобия быстро возрастают, что обусловлено сочетанием таких его свойств, как тугоплавкость, малое сечение захвата тепловых нейтронов, способность образовывать жаропрочные, сверхпроводящие и др. сплавы, коррозионная стойкость, геттерные свойства, низкая работа выхода электронов, хорошие обрабатываемость давлением на холоде и свариваемость. Основные области применения ниобия: ракетостроение, авиационная и космическая техника, радиотехника, электроника, химическое аппаратостроение, атомная энергетика.

Применение металлического ниобия

Из чистого ниобия или его сплавов изготовляют детали летательных аппаратов; оболочки для урановых и плутониевых тепловыделяющих элементов; контейнеры и трубы для жидких металлов; детали электролитических конденсаторов; «горячую» арматуру электронных (для радарных установок) и мощных генераторных ламп (аноды, катоды, сетки и др.); коррозионноустойчивую аппаратуру в химической промышленности.

Ниобием легируют другие цветные металлы, в том числе уран. Например, алюминий, если в него ввести всего 0,05 % ниобия, совсем не реагирует со щелочами, хотя в обычных условиях он в них растворяется. Сплав ниобия с 20 % меди обладает высокой электропроводностью и при этом он вдвое твёрже и прочнее чистой меди.

Ниобий применяют в криотронах -- сверхпроводящих элементах вычислительных машин. Ниобий также известен тем, что он используется в ускоряющих структурах большого адронного коллайдера.

Ниобий и тантал используют для производства электролитических конденсаторов высокой удельной ёмкости. Тантал позволяет производить более качественные конденсаторы, чем металлический ниобий. Однако конденсаторы на основе оксида ниобия наиболее надёжны и устойчивы к возгоранию.

Австрия выпускает биметаллические коллекционные монеты достоинством 25 евро из серебра и ниобия.

2.6 Молибден

Молибдемн -- элемент побочной подгруппы шестой группы пятого периода периодической системы химических элементовД. И. Менделеева, атомный номер 42. Обозначается символом Mo (лат. Molybdaenum). Простое вещество молибден (CAS-номер: 7439-98-7) -- переходный металл светло-серого цвета.

Главное применение находит в металлургии.

Молибден -- светло-серый металл с кубической объёмноцентрированной решёткой типа б-Fe (a = 3,14 Е; z = 2; пространственная группа Im3m), парамагнитен, шкала Мооса определяет его твердость 4.5 баллами. Механические свойства, как и у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Обладает крайне низким коэффициентом теплового расширения. Молибден является тугоплавким металлом c температурой плавления 2620 °C и температурой кипения -- 4639 °C.

Молибден используется для легирования сталей, как компонент жаропрочных и коррозионностойких сплавов. Молибденовая проволока (лента) служит для изготовления высокотемпературных печей, вводов электрического тока в лампочках. Соединения молибдена -- сульфид, оксиды, молибдаты -- являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического Mo на различные материалы, MoS₂ используется как твердая высокотемпературная смазка. Mo входит в состав микроудобрений. Радиоактивные изотопы⁹³Mo (T_1/2 6,95ч) и ⁹⁹Mo (T_1/2 66ч) -- изотопные индикаторы.

2.7 Технеций

Технемций -- элемент седьмой группы (по устаревшей классификации -- побочной подгруппы седьмой группы), пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер 43. Обозначается символом Tc (лат. Technetium). Простое веществотехнеций (CAS-номер: 7440-26-8) -- радиоактивный переходный металл серебристо-серого цвета. Самый лёгкий элемент, не имеющий стабильных изотопов. Первый из синтезированных химических элементов.

Технеций -- радиоактивный переходный металл серебристо-серого цвета с гексагональной решёткой (a = 2,737 Е; с = 4,391 Е). По химическим свойствам технеций близок к марганцу и рению, в соединениях проявляет степени окисления от ?1 до +7. При взаимодействии с кислородом образует оксиды Tc₂O₇ и TcO₂, с хлором и фтором -- галогениды TcX₆, TcX₅, TcX₄, с серой -- сульфиды Tc₂S₇ и TcS₂. Технеций входит в состав координационных и элементоорганических соединений. В ряду напряжений технеций стоит правее водорода, не реагирует с соляной, но легко растворяется в азотной и серной кислотах.

2.8 Рутений

Рутемний -- элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер 44. Простое вещество рутений -- переходный металл серебристого цвета. Относится к платиновым металлам.

Физические свойства

По тугоплавкости (Т_пл= 2334 °C^[2]) рутений уступает лишь нескольким элементам -- рению, осмию, молибдену, иридию, вольфраму, танталу и ниобию.

2.9 Родий

Ромдий (лат. Rhodium; обозначается символом Rh) -- элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 45. Простое вещество родий (CAS-номер: 7440-16-6) -- твёрдый переходныйметалл серебристо-белого цвета. Благородный металл платиновой группы.

Родий -- благородный металл, по химической стойкости в большинстве коррозионных сред превосходит платину. Металлический родий растворяется в царской водке при кипячении, в расплаве КНSО₄, в концентрированной серной кислоте при нагревании, а также электрохимически, анодно -- в смеси перекиси водорода и серной кислоты.

2.10 Палладий

Палламдий -- элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 46. Обозначается символом Pd (лат. Palladium). Простое вещество палладий (CAS-номер: 7440-05-3) --пластичный переходный металл белого цвета. Благородный металл платиновой группы.

Палладий часто применяется как катализатор, в основном, в процессе гидрогенизации жиров и крекинге нефти.

Хлорид палладия используется как катализатор и для обнаружения микроколичеств угарного газа в воздухе или газовых смесях.

Очистка водорода

так как водород очень хорошо диффундирует через палладий, палладий применяют для глубокой очистки водорода. Также, палладий способен исключительно эффективно обратимо аккумулировать водород. Для экономии дорогостоящего палладия при производстве мембран для очистки водорода и разделении изотопов водорода, разработаны сплавы его с другими металлами (наиболее эффективен и экономичен сплав палладия с иттрием).

Гальванотехника

Хлорид палладия применяется в гальванотехнике, как активирующее вещество при гальванической металлизации диэлектриков -- в частности, осаждении меди на поверхность слоистых пластиков при производстве печатных плат в электронике.

Электрические контакты

Палладий и сплавы палладия используется в электронике -- для покрытий, устойчивых к действию сульфидов (преимущество перед серебром).

В частности, палладий постоянно расходуется для производства реохордов прецизионных сопротивлений высокой точности (военная и аэрокосмическая техника), в том числе в виде сплава с вольфрамом (например ПдВ-20М). Применение в данных узлах обусловлено высокой износоустойчивостью палладия, что идеально подходит для его использования в контактных группах. К слову говоря, реохорды из палладиевой проволоки широко применялись и в аппаратуре гражданского назначения, а палладий в чистом виде применялся в контактах шаговых переключателей контрольно-самопишущих машин, в контактах и струнах МКС (многократных координатных соединителях) АТСК (автоматических телефонных станций координатных) производства с 1982 по 1987 года СССР.

Палладий входит также в состав керамических конденсаторов (тип КМ), с высокими показателями температурной стабильности ёмкости в высокочастотной аппаратуре радиовещания, радиосвязи, телевидения.

В ювелирном и монетном деле

Памятная монета «Иван III» достоинством в 25 рублей (СССР, 1989 год). Изготовлена из палладия 999 пробы.

В сплавах используемых в ювелирном деле (например, для получения сплава золото-палладий -- т. н. «белое золото»), в целом палладий даже в незначительном количестве (1 %) способен резко изменить цвет золота в серебристо-белый. Основные сплавы палладия с серебром в ювелирном деле имеют пробу 500 и 850 (наиболее технологичны и привлекательны).

Из палладия иногда чеканятся памятные монеты в ограниченном количестве.

В медицине

Из палладия и его сплавов изготавливают медицинские инструменты, детали кардиостимуляторов, зубные протезы;

В некоторых странах незначительное количество палладия используется для получения цитостатических препаратов -- в виде комплексных соединений, аналогично цис-платине.

Другие области применения палладия

Для изготовления специальной химической посуды, стойких к коррозии деталей высокоточных измерительных приборов, прецизионных механических инструментах;

Определённое количество палладия расходуется для изготовления химической аппаратуры для производства плавиковой кислоты (сосуды, перегонные кубы, детали насосов, реторты);

Покрытия из палладия применяются для нанесения на электрические контакты для предотвращения искрения;

2.11 Серебро

Серебром -- элемент 11 группы (по устаревшей классификации -- побочной подгруппы первой группы), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 47. Обозначается символом Ag (лат. Argentum).

Простое вещество серебро (CAS-номер: 7440-22-4) -- ковкий, пластичный благородный металл серебристо-белого цвета. Кристаллическая решётка -- гранецентрированная кубическая. Температура плавления -- 962 °C, плотность -- 10,5 г/смі.

Применение

Серебряная монета

Так как обладает наибольшей электропроводностью, теплопроводностью и стойкостью к окислению кислородом при обычных условиях, применяется для контактов электротехнических изделий (например, контакты реле, ламели), а также многослойных керамических конденсаторов. периодический система элемент

В составе припоев: медносеребряные припои ПСр-72, ПСр-45 и другие, используется для пайки разнообразных ответственных соединений, в том числе, разнородных металлов, припои с высоким содержанием серебра используются в ювелирных изделиях, а со средним -- в разнообразной технике, от сильноточных выключателей до жидкостных ракетных двигателей, иногда также как добавка к свинцу в количестве 3 % (ПСр-3), им заменяют оловянный припой.

В составе сплавов: для изготовления катодов гальванических элементов (батареек).

Применяется как драгоценный металл в ювелирном деле (обычно в сплаве с медью, иногда с никелем и другими металлами).

Используется при чеканке монет, наград -- орденов и медалей.

Галогениды серебра и нитрат серебра используются в фотографии, так как обладают высокой светочувствительностью.

Иодистое серебро применяется для управления климатом («разгон облаков»).

Из-за высочайшей электропроводности и стойкости к окислению применяется:

в электротехнике и электронике как покрытие ответственных контактов и проводников в высокочастотных цепях

в СВЧ технике как покрытие внутренней поверхности волноводов

Используется как покрытие для зеркал с высокой отражающей способностью (в обычных зеркалах используется алюминий).

Часто используется как катализатор в реакциях окисления, например при производстве формальдегида из метанола, а также эпоксида из этилена.

Используется как дезинфицирующее вещество, в основном для обеззараживания воды. Ограниченно применяется в виде солей (нитрат серебра) и коллоидных растворов (протаргол и колларгол) как вяжущее средство. В прошлом применение препаратов серебра было значительно шире.

Области применения серебра постоянно расширяются, и его применение -- это не только сплавы, но и химические соединения. Определённое количество серебра постоянно расходуется для производствасеребряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей, обладающих очень высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью и способных при малом внутреннем сопротивлении выдавать в нагрузку очень большие токи.

Серебро используется в качестве добавки (0,1--0,4 %) к свинцу для отливки токоотводов положительных пластин специальных свинцовых аккумуляторов (очень большой срок службы (до 10--12 лет) и малое внутреннее сопротивление).

Хлорид серебра используется в хлор-серебряно-цинковых батареях, а также для покрытий некоторых радарных поверхностей. Кроме того, хлорид серебра, прозрачный в инфракрасной области спектра, используется в инфракрасной оптике.

Монокристаллы фторида серебра используются для генерации лазерного излучения с длиной волны 0,193 мкм (ультрафиолетовое излучение).

Серебро используется в качестве катализатора в фильтрах противогазов.

Ацетиленид серебра (карбид) изредка применяется как мощное инициирующее взрывчатое вещество (детонаторы).

Фосфат серебра используется для варки специального стекла, используемого для дозиметрии излучений. Примерный состав такого стекла: фосфат алюминия -- 42 %, фосфат бария -- 25 %, фосфат калия -- 25 %, фосфат серебра -- 8 %.

Перманганат серебра, кристаллический тёмно-фиолетовый порошок, растворимый в воде; используется в противогазах. В некоторых специальных случаях серебро так же используется в сухих гальванических элементах следующих систем: хлор-серебряный элемент, бром-серебряный элемент, йод-серебряный элемент.

Серебро зарегистрировано в качестве пищевой добавки Е174.

2.12 Кадмий

Камдмий -- элемент двенадцатой группы (в устаревшей классификации -- побочной подгруппы второй группы), пятого периодапериодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 48. Обозначается символом Cd (лат. Cadmium).Простое вещество кадмий (CAS-номер: 7440-43-9) при нормальных условиях -- мягкий ковкий тягучий переходный металл серебристо-белого цвета. Устойчив в сухом воздухе, во влажном на его поверхности образуется плёнка оксида, препятствующая дальнейшему окислению металла.

Физические свойства

Кадмий -- серебристо-белый мягкий металл с гексагональной решёткой. Если кадмиевую палочку изгибать, то можно услышать слабый треск -- это трутся друг о друга микрокристаллы металла (так же трещит и пруток олова).

Химические свойства

Кадмий расположен в одной группе периодической системы с цинком и ртутью, занимая промежуточное место между ними, поэтому некоторые химические свойства этих элементов сходны. Так, сульфиды и оксиды этих элементов практически нерастворимы в воде. С углеродом кадмий не взаимодействует и карбидов не образует.

Применение

Кадмий используется как компонент твёрдых припоев (сплавов на основе серебра, меди, цинка) для снижения их температуры плавления. Около 10 % производимого кадмия -- компонент ювелирных и легкоплавких сплавов. Сплав кадмия с золотом имеет зеленоватый цвет^[8][9].

Защитные покрытия

40 % производимого кадмия используется для нанесения антикоррозионных покрытий на металлы. Кадмирование стальных деталей дает большую устойчивость против коррозии, особенно в морской воде.

Химические источники тока

Около 20 % кадмия идет на изготовление кадмиевых электродов, применяемых в аккумуляторах (никель-кадмиевых и серебряно-кадмиевых), нормальных элементах Вестона, в резервных батареях (свинцово-кадмиевый элемент, ртутно-кадмиевый элемент) и др.

Пигменты

Около 20 % кадмия используется для производства неорганических красящих веществ (сульфиды и селениды, смешанные соли, например, сульфид кадмия -- кадмий лимонный).

2.13 Индий

Имндий -- элемент главной подгруппы третьей группы пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер 49. Обозначается символом In (лат. Indium). Относится к группе лёгких металлов. Простое вещество индий -- ковкий, легкоплавкий, очень мягкий металл серебристо-белого цвета. Сходен по химическим свойствам с алюминием и галлием, по внешнему виду с цинком.

Применение

Широко применяется в производстве жидкокристаллических экранов для нанесения прозрачных плёночных электродов из оксида индия-олова.

Используется в микроэлектронике как акцепторная примесь к германию и кремнию.

Компонент ряда легкоплавких припоев и сплавов (так, жидкий при комнатной температуре галинстан содержит 21,5 % индия). Обладает высокой адгезией ко многим материалам, позволяя спаивать, например, металл со стеклом.

Иногда применяется (чистый или в сплаве с серебром) для покрытия зеркал, в частности, автомобильных фар, при этом отражающая способность зеркал не хуже, чем у серебряных, а стойкость к воздействию атмосферы (особенно сероводорода) -- больше. В покрытии астрономических зеркал используется постоянство коэффициента отражения индия в видимой части спектра.

Материал для фотоэлементов.

Соединения используются как люминофоры.

Покрытие юбок алюминиевых поршней дизельных двигателей для снижения износа.

Арсенид индия применяется как высокотемпературный термоэлектрический материал с очень высокой эффективностью, для увеличения эффективности обычно легируется 10 % фосфида индия.

Изотопы индия ¹¹¹In и ^113mIn используются в качестве радиофармацевтических препаратов.

Точка плавления индия (429,7485 К или 156,5985 °C) -- одна из определяющих точек международной температурной шкалы ITS-90.

Индий входит в состав «голубого золота».

Электрохимическая система индий-оксид ртути служит для создания чрезвычайно стабильных во времени источников тока (аккумуляторов) высокой удельной энергоёмкости для специальных целей.

Ортофосфат индия используется в качестве добавки к зубным цементам^[20].

В технике высокого вакуума индий используется в качестве уплотнителя (прокладки, покрытия); в частности, при герметизации космических аппаратов и мощных ускорителей элементарных частиц.

Индий имеет высокое сечение захвата тепловых нейтронов и может быть использован для управления атомным реактором, хотя более удобно применение его соединений в комбинации с другими элементами, хорошо захватывающими нейтроны. Так, оксид индия находит применение в атомной технике для изготовления стекла, применяемого для поглощения тепловых нейтронов. Наиболее широко распространённый состав такого стекла -- оксид бора (33 %), оксид кадмия (55 %), оксид индия (12 %).

Изотоп индия ¹¹⁵In предложен для детектирования низкоэнергетических электронных нейтрино: ¹¹⁵In + н_e > ¹¹⁵Sn+e^?+2г

В сплаве с оловом применяется как припой с высокой теплопроводностью для «процессорного термоинтерфейса»^.

2.14 Олово

Омлово (лат. Stannum; обозначается символом Sn) -- элемент 14-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации -- элемент главной подгруппы IV группы), пятого периода, с атомным номером 50^[3]. Относится к группе лёгких металлов. При нормальных условиях простое вещество олово -- пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Олово образует две аллотропические модификации: ниже 13,2 °C устойчиво _ -олово (серое олово) с кубической решёткой типа алмаза, выше 13,2 °C устойчиво в-олово (белое олово) с тетрагональной кристаллической решеткой.

Олово используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова -- в белой жести(лужёное железо) для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова --бронза (с медью). Другой известный сплав -- пьютер -- используется для изготовления посуды. Для этих целей расходуется около 33 % всего добываемого олова. До 60 % производимого олова используется в виде сплавов с медью, медью и цинком, медью и сурьмой (подшипниковый сплав, или баббит), с цинком (упаковочная фольга) и в виде оловянно-свинцовых и оловянно-цинковых припоев. В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее «экологичен» среди тяжёлых цветных металлов. Используется для создания сверхпроводящих проводов на основе интерметаллического соединения Nb₃Sn.

Дисульфид олова SnS₂ применяют в составе красок, имитирующих позолоту («поталь»). Искусственный радионуклид олова ^119mSn -- источник гамма-излучения в мессбауэровской спектроскопии.

Интерметаллические соединения олова и циркония обладают высокими температурами плавления (до 2000 °C) и стойкостью к окислению при нагревании на воздухе и имеют ряд областей применения.

Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.

Двуокись олова -- очень эффективный абразивный материал, применяемый при «доводке» поверхности оптического стекла.

Смесь солей олова -- «жёлтая композиция» -- ранее использовалась как краситель для шерсти.

Олово применяется также в химических источниках тока в качестве анодного материала, например: марганцево-оловянный элемент, окисно-ртутно-оловянный элемент. Перспективно использование олова в свинцово-оловянном аккумуляторе; так, например, при равном напряжении, по сравнению со свинцовым аккумулятором свинцово-оловянный аккумулятор обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.

Цены на металлическое олово в 2006 году составили в среднем 12--18 долл/кг, двуокись олова высокой чистоты около 25 долл/кг, монокристаллическое олово особой чистоты около 210 долл/кг.

Исследуются изолированные двумерные слои олова (станен), созданные по аналогии с графеном.

2.15 Сурьма

Сурьмам (лат. Stibium; обозначается символом Sb) химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации -- главной подгруппы пятой группы) пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева; имеет атомный номер 51. Простое вещество сурьма (CAS-номер: 7440-36-0) -- полуметалл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, грубозернистого строения. Известны четыре металлических аллотропных модификаций сурьмы, существующих при различных давлениях, и три аморфные модификации (взрывчатая, чёрная и жёлтая сурьма)^[3].

Применение

Сурьма всё больше применяется в полупроводниковой промышленности при производстве диодов, инфракрасных детекторов, устройств с эффектом Холла. Является компонентом свинцовых сплавов, увеличивающим их твёрдость и механическую прочность. Область применения включает:

батареи

антифрикционные сплавы

типографские сплавы

стрелковое оружие и трассирующие пули

оболочки кабелей

спички

лекарства, противопротозойные средства

пайка -- некоторые бессвинцовые припои содержат 5 % Sb

использование в линотипных печатных машинах

Вместе с оловом и медью сурьма образует металлический сплав -- баббит, обладающий антифрикционными свойствами и использующийся в подшипниках скольжения. Также Sb добавляется к металлам, предназначенным для тонких отливок.

Соединения сурьмы в форме оксидов, сульфидов, антимоната натрия и трихлорида сурьмы, применяются в производстве огнеупорных соединений, керамических эмалей, стекла, красок и керамических изделий. Триоксид сурьмы является наиболее важным из соединений сурьмы и главным образом используется в огнестойких композициях. Сульфид сурьмы является одним из ингредиентов в спичечных головках.

Природный сульфид сурьмы, стибнит, использовали в библейские времена в медицине и косметике. Стибнит до сих пор используется в некоторых развивающихся странах в качестве лекарства.

Соединения сурьмы, например, меглюмина антимониат (глюкантим) и натрия стибоглюконат (пентостам), применяются в лечении лейшманиоза.

2.16 Теллур

Теллумр -- химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации -- главной подгруппы VI группы, халькогены), 5-го периода в периодической системе, имеет атомный номер 52; обозначается символом Te (лат. Tellurium), относится к семейству металлоидов.

Теллур применяется в производстве сплавов свинца с повышенной пластичностью и прочностью (применяемых, например, при производстве кабелей). При введении 0,05 % теллура потери свинца на растворение под воздействием серной кислоты снижаются в 10 раз, и это используется при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов. Так же важно то обстоятельство, что легированный теллуром свинец при обработке пластической деформацией не разупрочняется, и это позволяет вести технологию изготовления токоотводов аккумуляторных пластин методом холодной высечки и значительно увеличить срок службы и удельные характеристики аккумулятора.

Термоэлектрические материалы

Монокристалл теллурида висмута

Также велика его роль в производстве полупроводниковых материалов и, в частности, теллуридов свинца, висмута, сурьмы, цезия. Очень важное значение в ближайшие годы приобретёт производство теллуридов лантаноидов, их сплавов и сплавов с селенидами металлов для производства термоэлектрогенераторов с весьма высоким (до 72--78 %) КПД, что позволит применить их в энергетике и в автомобильной промышленности.

Так, например, недавно обнаружена очень высокая термо-ЭДС в теллуриде марганца (500 мкВ/К) и в его сочетании с селенидами висмута, сурьмы и лантаноидов, что позволяет не только достичь весьма высокого КПД в термогенераторах, но и осуществить уже в одной ступени полупроводникового холодильника охлаждение вплоть до области криогенных (температурный уровень жидкого азота) температур и даже ниже. Лучшим материалом на основе теллура для производства полупроводниковых холодильников в последние годы явился сплав теллура, висмута и цезия, который позволил получить рекордное охлаждение до ?237 °C. В то же время, как термоэлектрический материал, перспективен сплав теллур-селен (70 % селена), который имеет коэффициент термо-ЭДС около 1200 мкВ/К.

Узкозонные полупроводники

Совершенно исключительное значение также получили сплавы КРТ (кадмий-ртуть-теллур), которые обладают фантастическими характеристиками для обнаружения излучения от стартов ракет и наблюдения за противником из космоса через атмосферные окна (не имеет значение облачность). КРТ является одним из наиболее дорогих материалов в современной электронной промышленности.

Высокотемпературная сверхпроводимость

Ряд систем, имеющих в своем составе теллур, недавно обнаружили существование в них трёх (возможно четырёх) фаз, сверхпроводимость в которых не исчезает при температуре несколько выше температуры кипения жидкого азота.

Производство резины

Отдельной областью применения теллура является его использование в процессе вулканизации каучука.

Производство халькогенидных стёкол

Теллур используется при варке специальных марок стекла (где он применяется в виде диоксида), специальные стёкла, легированные редкоземельными металлами, применяются в качестве активных тел оптических квантовых генераторов.

Кроме того, некоторые стёкла на основе теллура являются полупроводниками, это свойство находит применение в электронике.

Специальные сорта теллурового стекла (достоинство таких стёкол -- прозрачность, легкоплавкость и электропроводность), примененяются в конструировании специальной химической аппаратуры (реакторов).

Источники света

Ограниченное применение теллур находит для производства ламп с его парами -- они имеют спектр, очень близкий к солнечному.

CD-RW

Сплав теллура применяется в перезаписываемых компакт-дисках (в частности, фирмы Mitsubishi Chemical Corporation марки «Verbatim») для создания деформируемого отражающего слоя.

2.17 Йод

Иомд (тривиальное (общеупотребительное) название -- йод; от др.-греч. ?юдзт -- «фиалковый (фиолетовый)») -- элемент 17-й группыпериодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации -- элемент главной подгруппы VII группы), пятого периода, сатомным номером 53. Обозначается символом I (лат. Iodum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов.

Простое вещество иод (CAS-номер: 7553-56-2) при нормальных условиях -- кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическимблеском, легко образует фиолетовые пары, обладающие резким запахом. Молекула вещества двухатомна (формула I₂).

Применение

В медицине

5 % спиртовой раствор йода

Сюда перенаправляется запрос «Раствор йода». На эту тему нужна отдельная статья.

5-процентный спиртовой раствор иода используется для дезинфекции кожи вокруг повреждения (рваной, резаной или иной раны), но не для приёма внутрь при дефиците иода в организме. Продукты присоединения иода к крахмалу, другим ВМС (т. н. «Синий йод» -- Йодинол, Йокс, Бетадин и др.) являются более мягкими антисептиками.

При большом количестве внутримышечных уколов, на месте уколов пациенту регулярно делается иодная клетка (это научный медицинский термин), в просторечии называемая иодной сеткой, -- иодом рисуется сетка на площади, в которую делаются уколы (напр. на ягодицах). Это нужно для того, чтобы быстро рассасывались желваки, образовавшиеся в местах уколов.

Широко рекламируется в альтернативной (неофициальной) медицине, однако его использование без назначения врача в целом мало обосновано и нередко сопровождается различными рекламными заявлениями.

В качестве антисептика применяется всё реже и реже, наряду со спиртовым раствором иода используется Зелёнка, Фукорцин, Пиоктанин, растворы перекиси водорода и др.

В рентгенологических и томографических исследованиях широко применяются йодсодержащие контрастные препараты.

В криминалистике

В криминалистике пары иода применяются для обнаружения отпечатков пальцев на бумажных поверхностях, например на купюрах.

В технике

Источники света

Иод используется в источниках света:

галогеновых лампах -- в качестве компонента газового наполнителя колбы для осаждения испарившегося вольфрама нити накаливания обратно на неё

металлогалогеновых дуговых лампах -- в качестве газовой среды разряда используются галогениды ряда металлов, использование различных смесей которых позволяет получать лампы с большим разнообразием спектральных характеристик.

Производство аккумуляторов

Иод используется в качестве компонента положительного электрода (окислителя) в литиево-иодных аккумуляторах для электромобилей.

Лазерный термоядерный синтез

Некоторые иодорганические соединения применяются для производства сверхмощных газовых лазеров на возбужденных атомах иода (исследования в области лазерного термоядерного синтеза).

Радиоэлектронная промышленность

В последние годы резко повысился спрос на иод со стороны производителей жидкокристаллических дисплеев.

Динамика потребления иода

Мировое потребление иода в 2005 составило 25,5 тыс. тонн.

2.18 Ксенон

Ксеномн -- элемент главной подгруппы восьмой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, сатомным номером 54. Обозначается символом Xe (лат. Xenon). Простое вещество ксенон (CAS-номер: 7440-63-3) -- благородныйодноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

Несмотря на высокую стоимость, ксенон незаменим в ряде случаев:

Ксенон используют для наполнения ламп накаливания, мощных газоразрядных и импульсных источников света (высокая атомная масса газа в колбах ламп препятствует испарениювольфрама с поверхности нити накаливания).

Радиоактивные изотопы (¹²⁷Xe, ¹³³Xe, ¹³⁷Xe и др.) применяют в качестве источников излучения в радиографии и для диагностики в медицине, для обнаружения течи в вакуумных установках.

Фториды ксенона используют для пассивации металлов.

Ксенон как в чистом виде, так и с небольшой добавкой паров цезия-133, является высокоэффективным рабочим телом для электрореактивных (главным образом -- ионных и плазменных) двигателей космических аппаратов.

В конце XX века был разработан метод применения ксенона в качестве средства для общего наркоза и обезболивания. Первые диссертации о технике ксенонового наркоза появились в России в 1993 г. В 1999 году ксенон был разрешён к медицинскому применению в качестве средства для общего ингаляционного наркоза^[12].

В наши дни ксенон проходит апробацию в лечении зависимых состояний. Жидкий ксенон иногда используется как рабочая среда лазеров.

Фториды и оксиды ксенона предложены в качестве мощнейших окислителей ракетного топлива, а также в качестве компонентов газовых смесей для лазеров.

Заключение

В реферате рассмотрены элементы 5 периода периодической системы Д. Менделеева, даны общие характеристики элементов.

Пятый период содержит восемнадцать элементов (столько же, сколько и предыдущий), в него входят: рубидий, стронций,иттрий, цирконий, ниобий, молибден, технеций, рутений, род й, палладий, серебро, кадмий, индий, олово, сурьма, теллур, иод и ксенон.

В заключение следует еще раз подчеркнуть, что химия -- «палка о двух концах». С одной стороны, это благо для человека, без которого немыслимо дальнейшее развитие общества, с другой -- бедствие для окружающей среды.

Очевидно, что идеал покорения природы, сопутствовавший научно-технической революции в XIX веке, должен быть коренным образом пересмотрен, что предполагает формирование экологического сознания у всех людей, молодого поколения в первую очередь.

Библиографический список

1. Краткая химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1961 - 1967. Т. I--V.

2. Советский энциклопедический словарь. - М:: Сов. энциклопедия, 1983.

3. Августиник А.И. Керамика. - Л.: Стройиздат, 1975.

4. Андреев И.Н. Коррозия металлов и их защита. - Казань: Татарское книжное изд-во, 1979.

5. Бетехтин А.Г. Минералогия. - М.: Гос. изд-во геологической литературы, 1950.

6. Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия. М: Высшая школа, 1987.

7. Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии. Резонансные и электрооптические методы. М.: Высшая школа, 1989.

8. Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1985. Т. 30. N 2.

Размещено на Allbest.ru