На сайті 11893 реферати!

Усе доступно безкоштовно, тому ми не платимо винагороди за додавання.
Авторські права на реферати належать їх авторам.

Особливості електровідновлення цирконію із флуоридних розплавів

Реферати > Хімія > Особливості електровідновлення цирконію із флуоридних розплавів

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний педагогічний Університет

ім. А.С. Макаренка

Кафедра хімії

та методики навчання хімії

ЛЕСУНОВ Сергій Володимирович

ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОВІДНОВЛЕННЯ ЦИРКОНІЮ ІЗ

ФЛУОРИДНИХ РОЗПЛАВІВ

Дипломна робота

Освітньо-кваліфікаційний рівень – бакалавр

Науковий керівник:

канд. хім. наук,

доцент

Проценко З.М.

Суми 2010

План

Вступ 3

Розділ I. Властивості, застосування та одержання цирконію (літературний огляд) . 5

1.1. Мінерали, природні сполуки та розповсюдження цирконію . 5

1.2. Характеристика методів одержання цирконію . 8

1.3. Розплавлені сольові електроліти та їх класифікація 10

1.4. Електролітичне виділення цирконію із розплавів . 15

1.5. Застосування цирконію та його сполук. Цирконій у ядерній енергетиці 19

Розділ II. Методика експерименту . 24

2.1 Методика зняття хромовольтамперних залежностей . 24

Розділ ІІІ. Експериментальна частина 26

3.1 Техніка безпеки . 26

3.2 Механізм електровідновлення цирконію 29

Обговорення результатів . 39

Висновки . 40

Список використаних джерел . 41

Вступ

Електровідновлення цирконію із сольових розплавів набуло широкого використання. В даний час це є один із перспективніших методів отримання порошкоподібного цирконію та його сполук.

Актуальність теми. Цирконій широко використовується як у вигляді сполук при виробництві вогнетривких матеріалів, фарб, емалей, будівельної кераміки, так і в чистому вигляді: у медицині, в хімічній та авіаційній промисловості і, особливо, для виготовлення ТВЕЛів у атомній енергетиці.

Електрохімічний метод одержання цирконію із сольових розплавів має перспективу застосування при переробці відпрацьованого ядерного палива, але механізм електровідновлення із йонних розплавів доволі складний, ще недостатньо вивчений, тому тематика роботи є актуальною і має перспективу не тільки теоретичного, але й практичного застосування.

Мета роботи. Дослідження катодних процесів при електровідновленні цирконію із флуоридних розплавів методом полярографії на вольфрамовому катоді та встановлення особливостей цього процесу ( стадійності, потенціалів).

Завдання:

– освоєння методики поляграфічного аналізу, калібровка і настройка потенціостату.

– зняття хроновольтамперних (полярографічних) залежностей на вольфрамовому електроді із флуоридного розплаву при різній швидкості розгортання потенціалу та заданому інтервалу потенціалу.

– аналіз полярографічних залежностей та встановлення механізму електровідновлення цирконію.

Предмет дослідження: : процес катодного електровідновлення цирконію із флуоридних розплавів на основі NaF(59,5 моль%) – ZrF4(40,5 моль%).

Об’єкт дослідження: електровідновлення цирконію із флуоридних розплавів на вольфрамовому електроді.

Наукова новизна та практичне значення результатів роботи.

В дипломній роботі проведено електрохімічні (поляграфічні) дослідження катодних процесів при електровідновленні цирконію із флуоридних розплавів на індиферентному вольфрамовому електроді, що являє собою наукову новизну та має певний теоретичний та практичний інтерес.

Методи дослідження.

1. Стаціонарна та нестаціонарна хроновольтамперометрія з застосуванням програмного забезпечення умов процесу;

2. Розрахунковий та графічний аналіз хроновольтамперограм.

Робота містить 43 сторінки, 7 рисунків, 3 таблиці та 32 літературних джерела.

РОЗДІЛ I

Властивості, застосування та одержання цирконію (ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД).

1.1. Мінерали, природні сполуки та розповсюдження цирконію

Цирконій (лат. Zirconium) Zr – хімічний елемент IV групи періодичній системи Менделєєва; атомний номер 40, атомна маса 91,22; сріблясто-білий метал з характерним блиском.

Термодинамічні властивості чистого цирконію:

– щільність 6,506 г/см³;

– температура плавлення 2125 K;

– температура кипіння 4650 K;

– питома теплоємність 0,281 Дж/(K·моль);

– теплопровідність 22,7 Вт/(м·K);

– теплота плавлення 19,2 кДж/моль;

– теплота випаровування 567 кДж/моль;

– молярний об'єм 14,1 см³ /моль [1].

Для цирконію характерний ступінь окислення +4, нижчі ступені окислення +2 і +3 відомі для цирконію тільки в його з'єднаннях з хлором, бромом і йодом. Компактний цирконій поволі починає окислюватися в межах 200-400 oС, покриваючись плівкою оксиду цирконію ZrO2; вище 800 oС енергійно взаємодіє з киснем повітря. Цирконій активно поглинає водень вже при 300 oС, утворюючи твердий розчин і гідриди ZrH і ZrH2; при 1200-1300 оС у вакуумі гідриди дисоціюють і весь водень може бути видалений з металу. З азотом цирконій утворює при 700-800 oС нітрид ZrN. Цирконій взаємодіє з вуглецем при температурі вище 900 oC з утворенням карбіду ZrC. Карбід і нітрид цирконію - це тверді тугоплавкі з'єднання; карбід цирконію - напівпродукт для отримання ZrCl4. Цирконій стійкий у воді і водяних парах до 300 oC, не реагує з хлоридною та сульфатною (до 50%) кислотами, а також з розчинами лугів (цирконій - це єдиний метал, стійкий в лугах, що містять аміак). З нітратною кислотою і царською горілкою взаємодіє при температурі вище 100 oC, розчиняється в плавиковій кислоті. З кислих розчинів можуть бути виділені солі відповідних кислот різного складу, залежного від концентрації кислоти [2].

Відомо п'ять природних ізотопів цирконію: 90Zr (51,46%), 91Zr (11,23%), 92Zr (17,11%), 94Zr (17,4%), 96Zr (2,8%). З штучних радіоактивних ізотопів найважливіший 95Zr (T1/2=65сут), використовується як ізотопний індикатор[1].

Середній вміст цирконію в земній корі - 0,017% по масі, в гранітах, пісковиках і глинах дещо більше (0,02%), ніж в основних породах (0,013%). Максимальна концентрації цирконію - в лужних породах (0,05%). Цирконій слабо бере участь у водній і біогенній міграції, у морській воді міститься 0,00005 міліграм/л Цирконію. Відомо 27 мінералів цирконію; промислове значення мають циркон, баделеїт та евдіаліт [2].

Циркон Zr[SiO4]. Теоретичний склад мінералу: 67,1% ZrO2 і 32,9% SiO2, завжди містить гафній та другі домішки: Fe2O3 (до 0,35%),Sc2O3 (до 0,08%), Th, U, Ca, Al,Ta, Nb. В природному цирконі вміст Zr(Hf)O2 коливається в проміжку 61-66,8%.

Баделеїт ZrO2. Баделеїт – високотемпературна природна кристалічна форма цирконій диоксиду. Зустрічається в «нефелінових сиєнітах». Чисті кристали дуже рідкісні.

Евдіаліт (Na, Ca, Fe)6 Zr[Si3O9]2 (OH, Cl). Склад мінерала дуже складний. Містить до 15% ZrO2, до 2,9% (Y, La, Ce)2O3 і більше число ізоморфних сумішів [4].

Чистий цирконій пластичний, легко піддається холодній і гарячій обробці (плющенню, куванню, штампуванню). Наявність розчинених у металі малих кількостей кисню, азоту, водню і вуглецю (або з'єднань цих елементів з цирконієм) викликає крихкість цирконію [2].

Перейти на сторінку номер: 1  2  3  4  5  6  7  8  9 Версія для друкуВерсія для друку   Завантажити рефератЗавантажити реферат