Задача 1
Как получают титан, никель, бериллий, хром? Где и почему применяют эти металлы?
Решение
Титан. Оксид \(\mathrm{TiO_2}\) при нагревании с углём хлорируют до \(\mathrm{TiCl_4}\), затем восстанавливают магнием (магниетермия):
Титан лёгкий, прочный, не корродирует — его применяют в авиации и ракетостроении, судостроении, химических аппаратах, медицинских имплантатах.
Никель. Из сульфидных медно-никелевых руд: обжиг до оксида, восстановление, очистка электролизом. Упрощённо: \(\mathrm{NiO + C \xrightarrow{t} Ni + CO}\). Применяют в нержавеющей стали и жаропрочных сплавах, для никелирования (защита от коррозии), в аккумуляторах.
Бериллий. Восстанавливают магнием из фторида или электролизом расплава хлорида: \(\mathrm{BeF_2 + Mg \xrightarrow{t} Be + MgF_2}\). Бериллий очень лёгкий и жёсткий; его добавляют в бронзы (пружины, не дающие искры инструменты), используют в авиакосмической технике и атомной энергетике.
Хром. Алюминотермией: \(\mathrm{Cr_2O_3 + 2Al \xrightarrow{t} 2Cr + Al_2O_3}\); для сталей — сразу сплав феррохром из хромистого железняка, восстанавливая его коксом. Хром — твёрдый, коррозионностойкий; его вводят в нержавеющие и инструментальные стали, используют для хромирования.
Ответ
Способ получения выбирают так, чтобы восстановитель был активнее получаемого металла; применение определяется лёгкостью, прочностью и коррозионной стойкостью.
Подробнее — в теме «Металлы в природе. Металлургия».