- •Контролируемая самостоятельная работа
- •Содержание
- •Структура простых веществ в подгруппе, периоде
- •2. Закономерности изменения химических свойств веществ по группе, периоду.
- •3. Структура и физические свойства кадмия.
- •4. Взаимодействие кадмия с простыми окислителями. Кадмий взаимодействует с кислородом при горении:
- •5. Взаимодействие кадмия со сложными окислителями.
- •6. Двухэлементные соединения кадмия.
- •7. Трехэлементные соединения кадмия. Цианид кадмия,Cd(cn)2, получают в виде белого осадка обработкой растворов солей кадмия стехиометрически необходимым количеством цианида щелочного металла:
- •8. Комплексные соединения кадмия.
- •9. Список использованной литературы.
- •Дж. Эмсли. Элементы. М.: 1990.
3. Структура и физические свойства кадмия.
Атомные характеристики. Атомный номер 48, атомная масса 112,41 а. е. м., атомный объем 13,01·10 –6 м3 /моль, атомный радиус 0,156 нм, ионный радиус Cd2+ 0,099 нм.
Потенциалы ионизации J (эВ): 8,991; 16,904; 44,5. Кристаллическая решетка гексагональная с периодами а = 0,296 нм, с = 0,563 нм, отношение с/а = 1,882; энергия кристаллической решетки 116 мкДж/кмоль. Координационное число 6. Электронная конфигурация 4d 10 5s2.
Природный кадмий состоит из смеси восьми стабильных изотопов с массовыми числами: 106 (1,21 5%), 108 (0,875 %), 110 (12,39 %), 111 (12,75 %), 112 (24,07 %), 113 (12,26 %), 114 (28,86 %), 116 (7,58 %). Эффективное поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 2450–2900–28 м². Работа выхода электронов φ = 4,1 эВ. Электроотрицательность 1,7.
Плотность. Плотность кадмия при 292 К ρ = 8,650 Мг/м³. Плотность в зависимости от температуры:
Т, К ………. 293 603 673 873
ρ, Мг/м³ ….. 8,650 8,010 7,930 7,720
Электрические и магнитные характеристики. Удельное электрическое сопротивление ρ и удельная электрическая проводимость σ в зависимости от температуры:
Т, К |
ρ, мкОм·м |
σ, МСм/м |
Т, К |
ρ, мкОм·м |
σ, МСм/м |
20 73 113 173 293 |
0,0017 0,0166 0,0272 0,948 0,0757 |
– – 36,8 – 13,3 |
673 773 973 1273 |
0,337 0,341 0,358 0,358 |
– 2,93 2,8 2,8 |
Температурный коэффициент электросопротивлиния при 273 К = 4,24·10–3 К–1. Абсолютный коэффициент т. э. д. с. при 298 К e = +2,8 мкВ/К. Температура перехода в сверхпроводящее состояние Тс = 0,54 К, критическое магнитное поле 35,97 А/м. Максимальное значение коэффициента вторичной электронной эмиссии σmax= 1,1 при ускоряющем напряжении первичных электронов 0,400 кэВ.
Постоянная Холла при комнатной температуре R = 10,531·10-10 м 3/Кл, при 593–873 К R = –0,76±0,3·10–10 м3/Кл. Магнитная восприимчивость при 14 Кχ = –0,310·10–9, при 293 Кχ = –0,176·10–9.
Тепловые и термодинамические характеристики. Температура плавления tпл = 321 ˚С, температура кипения tкип = 766 ˚С. Характеристическая температура θD по упругим постоянным 213,4 К, по теплоемкости 219,5 К. Удельная теплота плавления ΔНпл = 57кДж/кг, удельная теплота сублимации ΔНсубл = 992 кДж/кг.
Удельная теплоемкость сp в зависимости от температуры:
Т, К ……………293 373 573 594 873
сp, Дж/(кг·К) …230 239 260 264 265
Удельная теплоемкость сp поликристаллического кадмия чистотой 99,9999 % при низких температурах:
Т, К ……………4 10 70 100 200 250
сp, Дж/(кг·К) …0,21 8 172 196 222 227
Удельная электронная теплоемкость срэл = [0,688 мДж/(моль·К²)]·Т.
Теплопроводность λ в зависимости от температуры:
Т, К…………293 373 473 573 673
λ, Вт/(м·К)… 92,8 87,9 90,7 104,7 43,9
Температурный коэффициент линейного расширения α в зависимости от температуры:
Т, К…………10 20 50 70 100 223
α·106, К-1……1,1 6,2 19,0 23,2 26,4 28,3
Т, К…………273 293 373 473 523 573
α·106, К-1……29,0 31,0 31,8 31,8 32,5 38,0
Молярная энтропия s˚ в зависимости от температуры:
Т, К………………298 500 1000 1500
s˚, Дж/(моль·К)….51,79 65,77 94,46 201,34
Т, К………………2000 2500 3000
s˚, Дж/(моль·К)….207,33 211,97 255,78
Поверхностное натяжение жидкого кадмия при температуре плавления σ = 558 мН/м. Энергия дефекта упаковки 150мДж/м².
Давление пара в зависимости от температуры:
-
Т, К
р, Па
Т, К
р, Па
Т, К
р, Па
460
480
21,36·10-3
72,81·10-3
500
520
22,44·10-2
63,7·10-2
540
560
16,76·10-1
40,96·10-1
Давление пара при температуре плавления р = 14,8 Па.
Оптические характеристики. Отражательная способность (коэффициент отражения nD)полированного кадмия:
λ, мкм…………1,0 2,0 4,0 7,0 10,0 12,0
nD, %…………. 67 72 81 93 97 97
Показатель преломления:
λ, нм………….436,0 (ж) 546,0 (ж) 579,0 (ж) 589,0 (тв) 630,0 (тв)
n………………0,39 0,546 0,82 1,13 1,31