Амальгамы

АМАЛЬГАМЫ (ср.-лат. amalgama - сплав, через араб., от греч. malagma - мягкая подкладка), сплавы металлов с ртутью. В зависимости от соотношения компонентов, природы металла и т-ры представляют собой гомогенные системы (жидкие или твердые р-ры, твердые интерметаллиды) или гетерогенные. Напр., для Ga-Hg в интервале 28-204 °С существуют две несмешивающиеся жидкие фазы - р-р Ga в Hg и р-р Hg в Ga. Р-римость (ат. %) металлов в ртути при 25 С составляет: In-70,3, Tl-43,7, Cd-10,1, Zn-6,4, Pb-1,9, Bi-1,6, Sn-1,2, Ga-3,6 Mg-3,0, Au-0,13, Ag-0,078, Al-1,5*10^-2, Mn-3,7*10^-3, Cu-7,4*10^-3, Ni-1,5*10^-5, Ti-2,1*10^-5, Zr-2,3*10^-6, Co-1,1*10^-7, Fe-1,0*10^-7, Pt-3,1*10^-7. Эвтектика Hg-Tl (8,55 ат. % Tl) с т.пл. -59°С - наиб. легкоплавкий металлич. сплав. При нанесении ртути на пов-сть заметно р-римых в ней металлов и платины образуется смачивающая пленка жидкой А.; этот процесс наз. амальгамированием.

Твердые интерметаллиды (иногда наз. меркуридами) образуются в большинстве изученных систем металл -ртуть. Так, с Mg ртуть образует MgHg₂, MgHg, Mg₅Hg₃, Mg₂Hg, Mg₅Hg₂, Mg₃Hg. T-pa плавления меркуридов вьппе, чем у ртути, а иногда даже выше, чем у второго компонента. Напр., для LiHg она составляет 596 °С. Не образуют меркуридов, напр., Zn, Al, Ga, Pb, Bi, Sb.

При нагр. А. ртуть испаряется. Из А. металлов с высокой т-рой кипения ртуть можно удалить нагреванием практически полностью. Т.к. растворенный металл в жидкой А. измельчается до атомного состояния и на пов-сти сплава не образуется плотная оксидная пленка металла, большинство А. химически очень активно. Так, алюминий в А., в отличие от компактного металла, быстро реагирует с О₂ воздуха при комнатной т-ре.

А. низкоплавких металлов (Ga, In, Tl, Sn, Cd и др.) легко образуются при их нагревании с ртутью. Щелочные металлы взаимод. с Hg со значит. выделением тепла, поэтому при получении А. их добавляют к ртути небольшими порциями. Золото, на пов-сти к-рого отсутствует оксидная пленка, при соприкосновении с ртутью мгновенно образует А., к-рую можно удалить действием HNO₃.

Образованию А. большинства металлов препятствует оксидная пленка на их пов-сти. Поэтому для приготовления А. часто используют электрохим. выделение металла на ртутном катоде, снятие защитной пленки с помощью разл. реагентов, р-ции вытеснения металлами ртути из р-ров ее солей и др. Так, А. алюминия образуется при действии обработанного соляной к-той А1 на р-р Hg(NO₃)₂. Приготовление А. (кроме А. благородных металлов) целесообразно проводить в инертной атмосфере или под слоем защитной жидкости, т.к. растворенные в ртути металлы легко окисляются О₂ воздуха.

При действии А. натрия на конц. р-ры солей аммония и при электролизе этих р-ров с ртутным катодом образуется А. аммония, в к-рой нейтральная частица NH⁰₄ ведет себя как атом металла. При комнатной т-ре эта А. быстро разлагается с выделением NH₃ и Н₂.

А. - промежут. продукты при извлечении Au и др. благородных металлов из руд и концентратов. Методами амальгамной металлургии выделяют и подвергают глубокой очистке в электролизерах с ртутным катодом Ga, In, Tl, Pb, Zn, Sb, РЗЭ и др. элементы, извлекают из продуктов переработки полиметаллич. руд Cd, Cu, Ag и др., получают порошкообразные металлы и сплавы, в т.ч. сплавы компонентов с высокими т-рами плавления (Ti-Zr, W-Zr и др.) и с сильно различающимися т-рами плавления и кипения (Cd-Pd, Cd-Ti и др.). А. натрия используют при получении NaOH высокой чистоты. А. щелочных металлов и Zn-восстановители в орг. синтезе. А. используют в разл. приборах (нормальные элементы Вестона, электроды в полярографах и др.).

Лит.: Козин Л. Ф., Физико-химические основы амальгамной металлургии, А.-А., 1964; его же, Амальгамная металлургия, К., 1970; его же, Амальгамная пирометаллургия, А.-А., 1973; Козловский М. Т., Зебрева А.И., Гладышев В. П., Амальгамы и их применение, А.-А., 1971. С.И. Дракин.