Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Пирофорлы сирек кездесетін металл қорытпасы
Pyrophoric rare earth metal alloy
Мишметалл (Mischmetall – "қоспа металл") – сирек кездесетін элементтердің қорытпасы. Ол церий мишметаллы немесе сирек кездесетін жер мишметаллы деп те аталады. Типтік құрамы шамамен 55% церий, 25% лантан және 15-18% неодим, сондай-ақ басқа сирек кездесетін металдардың аздаған мөлшерін қамтиды; оның құрамында 95% лантаноидтар және 5% темір бар. Оның ең көп қолданылатын түрі – көптеген жаққыштар мен шамдардағы пирофорлы ферроцерий "көктерек" тұтандырғыш құрылғысы, бірақ тек сирек кездесетін элементтерден тұратын қорытпа жақсы ұшқын шығару үшін тым жұмсақ болар еді. Осы мақсатта ол темір оксидімен және магний оксидімен қосылып, ферроцерий деп аталатын қатты материал құрайды. Химиялық формулаларда ол әдетте Mm, мысалы MmNi5 деп белгіленеді.
Mischmetal (from Mischmetall – "mixed metal") is an alloy of rare earth elements. It is also called cerium mischmetal, or rare earth mischmetal. A typical composition includes approximately 55% cerium, 25% lanthanum, and 15~18% neodymium, with traces of other rare earth metals; it contains 95% lanthanides and 5% iron. Its most common use is in the pyrophoric ferrocerium "flint" ignition device of many lighters and torches, although an alloy of only rare earth elements would be too soft to give good sparks. For this purpose, it is blended with iron oxide and magnesium oxide to form a harder material known as ferrocerium. In chemical formulae it is commonly abbreviated as Mm, e. g. MmNi5.
Тарих
Карл Ауер фон Велсбах неодим мен празеодимді ашқан, сондай-ақ лютецийді де ашқан. Ол газ шамдағы торды (торийді пайдаланып) және сирек кездесетін элементтер өнеркәсібін ойлап тапты. Моназит құмынан торийді алғаннан кейін көптеген лантаноидтар қалды, олардың ешқайсысы коммерциялық тұрғыдан пайдалы болған жоқ. Ол сирек кездесетін элементтерге қолданылу жолдарын іздеді. Оның алғашқы аяқталған жұмыстарының бірі – мишметалл.
Carl Auer von Welsbach was the discoverer of neodymium and praseodymium, and co discoverer of lutetium. He was also the inventor of the gas mantle (using thorium) and of the rare earth industry. After extracting thorium from monazite sand, many lanthanides remained, for which there was no commercial use. He sought applications for the rare earths. Among his first discoveries/inventions was mischmetal.
Дайындық
Тарихи тұрғыдан, мишметал монарзиттен – жеңіл лантаноидтар мен торийдің сусыз фосфатынан дайындалған. Кен жоғары температурада концентрленген күкірт қышқылымен немесе натрий гидроксидімен әрекеттесу арқылы өңделген. Торий, үш валентті лантаноидтарға қарағанда нашар негіздік қасиеттеріне байланысты бөлініп алынған, оның дочері радий барий сульфатында тұнбаға түсірілген, ал қалған лантаноидтар хлоридтеріне айналдырылған. Нәтижесінде алынған «сирек жер хлориді» (гексагидрат), кейде «лантаноид хлориді» деп те аталады, сирек жер индустриясының маңызды тауарлық химиялық өнімі болды. Гексагидратты аммоний хлоридімен немесе хлорсутек атмосферасында мұқият қыздыру арқылы сусыздандырып, сусыз хлорид алуға болады. Ерітілген сусыз хлоридтің электролизі (қою қасиеттерін жақсарту үшін басқа сусыз галоидтар қосылған) мишметалдың қорытуына алып келді, ол кейін металл құймаларына құйылды. Кендегі самарий металлға дейін толық тотықпай, балқыған галоидта жиналып, кейін тиімді бөліп алуға болатын. Монарзиттен алынған мишметал әдетте 48% церий, 25% лантан, 17% неодим және 5% празеодимнан тұрады, ал қалғаны басқа лантаноидтар. 1965 жылдан бастап бастнезит сирек жерлер құрамына қарай өңделгенде, ол да сирек жер хлоридіне және мишметалға айналдырылды. Бұл нұсқада лантан мөлшері жоғары, ал неодим мөлшері төмен болды. 2007 жылдан бастап неодимге деген жоғары сұраныс, табиғи лантаноид қоспасынан барлық ауыр лантаноидтар мен неодимді (кейде празеодимді де) бөліп алып, жеке сатуды және ең экономикалық мишметал түрлеріне тек La, Ce, Pr немесе La, Ce қосуды тиімді етті. Жеңіл лантаноидтардың металлургиялық қасиеттері өте ұқсас болғандықтан, бастапқы құрамына сәйкес келетін кез келген қолданыс үшін осы қысқартылған қоспалар да жақсы нәтиже береді. «Сирек жер хлориді» тауарлық химиялық зат ретінде кендерді тікелей өңдеуге ниеті жоқ компаниялар үшін жеке сирек жерлерді алуға да қолданылды. 2007 жылдан бастап мишметалдың бағасы әдетте килограмына 10 АҚШ долларынан кем, ал сирек жер хлоридтерінің қоспалары әдетте 5 АҚШ долларынан кем.
Historically, mischmetal was prepared from monazite, an anhydrous phosphate of the light lanthanides and thorium. The ore was cracked by reaction at high temperature with either concentrated sulfuric acid or sodium hydroxide. Thorium was removed by taking advantage of its weaker basicity relative to the trivalent lanthanides, its daughter radium was precipitated out using entrainment in barium sulfate, and the remaining lanthanides were converted to their chlorides. The resulting "rare earth chloride" (hexahydrate), sometimes known as "lanthanide chloride", was the major commodity chemical of the rare earth industry. By careful heating, preferably with ammonium chloride or in an atmosphere of hydrogen chloride, the hexahydrate could be dehydrated to provide the anhydrous chloride. Electrolysis of the molten anhydrous chloride (admixed with other anhydrous halide to improve the melt behavior) led to the formation of molten mischmetal, which would then be cast into ingots. Any samarium content of the ore tended not to be reduced to the metal, but accumulated in the molten halide, from which it could later be profitably isolated. Monazite derived mischmetal typically was about 48% cerium, 25% lanthanum, 17% neodymium, and 5% praseodymium, with the balance being the other lanthanides. When bastnäsite started being processed for rare earth content in about 1965, it too was converted to a version of rare earth chloride and on to mischmetal. This version was higher in lanthanum and lower in neodymium. as of 2007, the high demand for neodymium has made it profitable to remove all of the heavier lanthanides and neodymium (and sometimes all of the praseodymium as well) from the natural abundance lanthanide mixture for separate sale and to include only La Ce Pr or La Ce in the most economical forms of mischmetal. The light lanthanides are so similar in their metallurgical properties, that any application for which the original composition would have been suitable, would be equally well served by these truncated mixtures. The traditional "rare earth chloride", as a commodity chemical, was also used to extract the individual rare earths by companies that did not wish to process the ores directly. as of 2007, mischmetal is typically priced at less than 10 USD per kilogram, and the underlying rare earth chloride mixtures are typically less than US$5/kg.
Қолдану
Мишметалл сирек кездесетін барлық элементтерді дайындауда қолданылады. Бұл себебі осы элементтер көптеген химиялық процестерде өте ұқсас келеді, сондықтан қарапайым экстракция процестері оларды ерекшелендіре алмайды. Карл Ауер фон Велсбах сияқты мамандар әзірлеген арнайы процестер ерігіштіктегі шамалы айырмашылықтарды пайдаланып, мишметаллды құрамдас элементтеріне бөліп шығарады, әр қадамда құрамында біртіндеп өзгерістер туындайды. Осындай процестер кейіннен Мари Кюриге жаңа элементтерді табуға көмектесті.
Mischmetal is used in the preparation of virtually all rare earth elements. This is because such elements are nearly identical in most chemical processes, meaning that ordinary extraction processes do not distinguish them. Highly specialized processes, such as those developed by Carl Auer von Welsbach, exploit subtle differences in solubility to separate mischmetal into its constituent elements, with each step producing only an incremental change in composition. Such processes later informed Marie Curie in her search for new elements.
Цинк-алюминийді цинктеу
Кейде церий мен лантан қоспасының іздері болат сымды Гальфанмен қаптау процесіне қосылады. Бұл цинк пен 5-10% алюминийден тұратын қаптама, сонымен қатар металл қоспасының аздаған мөлшері бар.
Traces of a cerium and lanthanum mischmetal are sometimes added to the Galfan galvanising process for steel wire. This is a zinc and 5 10% aluminium coating, with traces of mischmetal.