|
|
| Властивості s-металів та їх сполук |
|
g (NO3) 2 + H2O - (MgOH) NO3 + HNO3,Mg2+ H2O- MgOH+ + H+.Галіди (або галогеніди) мають загальну формулу МеHal2, де Hal - F, Cl, Br, I. Це білі кристалічні сполуки, які одержують при безпосередній взаємодії елементів чи хлоруванням оксидів за наявності розжареного вугілля:MgO + Cl2 + C MgCl2 + CO.Деякі галіди (MgCl2·6H2O) добувають з морської води при її випаровуванні.Фториди різко відрізняються від інших галідів своєю малою розчинністю, наприклад, плавиковий шпат CaF2 має добуток розчинності усього ДР =10-11, що пояснюється дуже малими розмірами аніона F - порівняно з катіоном Ме2+. Інші галіди добре розчинні у воді (так, у 100г води при кімнатній температурі розчиняється близько 130г СаCl2). При випаровуванні вони виділяються з розчинів у формі кристалогідратів (наприклад, MgCl2·6H2O), які при нагріванні поводять себе по-різному:BaCl2·2H2O BaCl2 + 2H2O,CaCl2·6H2O BaCl2 + 6H2O,MgCl2·6H2O MgO + 2HCl + 5H2O. Завдяки схильності утворювати кристалогідрати галогеніди є дуже гігроскопічними, на повітрі вони розпливаються, витягуючи атмосферну вологість.Нітрати у кристалічному стані теж існують у формі кристалогідратів, крім нітрату барію, який частіше утворюється безводним, але можна виділити і кристалогідрати Ba (NO3) 2·nH2O (де n=2,4). За високих температур нітрати розкладаються за схемою:2Ме (NO3) 2 2MeO + 4NO2 + O2.Cульфати MeSO4 - білі кристалічні речовини, розчинність яких зменшується у міру зростання порядкового номера металу. BeSO4 і MgSO4 добре розчиняються у воді, а розчинність СаSO4, SrSO4 і BаSO4 на 100г води становить відповідно 0, 202г; 0,014г; 0,0002г. Сульфати SrSO4 і BaSO4 кристалізуються без кристалізаційної води, а сульфати кальцію і магнію - у формі кристалогідратів СаSO4·2H2O і MgSO4·7H2O. Останню формулу іноді записують у вигляді комплексної сполуки, яка містить у зовнішній сфері тільку одну молекулу води: [Mg (H2O) 6] SO4·H2O.Карбонати МеСО3 - білі кристалічні речовини, важкорозчинні у воді, причому розчинність, як і у сульфатів, зменшується по підгрупі згори вниз. Розчинити карбонат металу ІІА-підгрупи вдається тільки хімічним шляхом, пропускаючи вуглекислий газ через їх завіси (взбовтані у воді роздрібнені частинки кристалічного осаду), чи, використовуючи амоній хлорид:MgCO3 (кр) + CO2 + H2O Mg (HCO3) 2 (р),CaCO3 (кр) + 2NH4Cl CaCl2 (р) + 2NH3 + H2O + CO2.2.1.5 Застосування S-металівIIА-ПІДГРУПИ ТА ЇХ СПОЛУКБерилій використовують для виготовлення інтерметалічних сполук - берилідів складу МеВе12 (де Ме - Ti, Nb, Ta, Mo) чи MeBe11 (де Me - Nb, Ta), які мають високу температуру плавлення і не окиснюються навіть при нагріванні до 1200-1600оС. Крім того, берилій застосовують як легуючий компонент у багатьох сплавах, який надає їм підвищену корозійну стійкість, велику міцність і твердість. Найціннішими сплавами є берилієві бронзи, які використовують у літакобудівництві, електротехніці тощо. В атомних реакторах берилій і оксид берилію ВеО використовують як сповільнювачі і відбивачі (ОТРАЖАТЕЛИ) нейтронів. У суміші з препаратами радію Ве є джерелом нейтронів, що утворюються при дії альфа-частинок:94Be + 42He 126C + 10n.Оксид берилію застосовують як хімічно стійкий вогнестікий матеріал для виготовлення тиглів і спеціальної кераміки, ВеО входить до складу деяких склоутворюючих сумішей. Сполуки берилію отруйні!Магній в основному використовується для виробництва "надлегких" сплавів (таких як дюралімін, електрон, магналій, гідроналій, необхідних у машинобудівництві та авіації); в металургії - як розкислювач і десульфуючий агент, оскільки він відновлює оксиди і сульфіди з утворенням важкорозчинних у розплавлених металах сполук; у металотермії - для виробництва Ti, Zr, V, U та ін. Суміші порошку магнію з окисниками використовують для освітлювальних і запалювальних ракет, снарядів, у фото - і освітлювальній техніці.Оксид магнію, або палену магнезію MgO застосовують при виробництві чистого магнію як наповнювач гуми для очищення нафтопродуктів при виготовленні вогнестійкої цегли, будівельних матеріалів.Хлорид магнію MgCl2 використовують для одержання чистого магнію, а також у великих кількостях для виробництва магнезіального цементу, який виробляють, змішуючи попередньо прожарений MgO з 30% розчином MgCl2. При поступовому висиханні утворюються полімерні ланцюги - біла тверда маса, стійка відносно до кислот і лугів.Кальцій вводять у сплави заліза для видалення з них вуглецю та сірки, а також використовують для добування гідриду і карбіду кальцію. Гідроксид кальцію Са (ОН) 2 (вапняне молоко, або гашене вапно) застосувють як дешева розчинна основа. Хлорид кальцію завдяки його високій гігроскопічності застосовують як зневоджуючий засіб. Нітрат кальцію - мінеральне добриво.Сульфат кальцію поряд з іншими сполуками широко використовують для виробноцтва в'яжучих матеріалів.Застосування природних різновидів карбонату кальцію дуже поширене. Вапняк СаСО3 є вихідною сировиною для одержання важливих будівельних матеріалів - вапна і цементу, крейда використовується як мінеральний барвник і основа для полірувальних засобів, мармур - для скульптурних робіт, виготовлення електротехнічних щитів.Стронцій та його сполуки застосовуються менше, ніж кальцій. Амальгама стронцію застосовується для добування двохвалентних сполук рідкоземельних елементів. Металевий стронцій додають до сплавів магнію, алюмінію, свинця, нікелю та міді. Сплави на основі Sr і Mg використовують для створення вакууму в термоіонних перетворювачах. Нітрати стронцію використовують у піротехниці для виготовлення сумішей, що згоряють червоним полум'ям.Барій використовують в антифрикційних сплавах на основі свинцю у вакуумній техніці, а в останній час - у поліграфії, де сплави на основі Ba-Pb майже зoвсім витіснили сплави Pb-Sb. Розчин Ва (ОН) 2 - баритова вода - лабораторний реактив для відкриття СО2. Нітрат барію Ba (NO3) 2 застовується у виробництві сигнальних ракет для забарвлення вогнів зеленим кольором. Солі барію на відміну від солей Са і Sr отруйні! 3. В'яжучі матеріалиВ'яжучими матеріалами (або просто в'яжучими) називаються порошкоподібні речовини, що при контакті з водою перетворюються у пластичну масу, яка загустіває і переходить у твердий міцний стан. В'яжучі використовуються у будівельних розчинах (для скріплення цегли та інших елементів споруд), для виготовлення бетону, будівельних деталей і конструкцій.До в'яжучих належать: вапно, гіпси, цементи.Вапно одержують при випалюванні в шахтних пічах вапняка, який піддається термічній дисоціації із значним поглинанням теплотиCaCO3 (to) CaO + CO2.Вапняк застосовують у багатьох галузях промисловості, а також у сільскому господарстві для нейтралізації закислених грунтів. Однак найчастіше вапно змішують у певній пропорції з піском і водою, отримуючи так званий вапняний розчинСаO + H2O Ca (OH) 2,який поступово твердіє внаслідок кристалізації малорозчинного гідроксиду кальцію, утворення кристалічного СаСО3 (за рахунок повітряної вуглекислоти) і одночасного утворення силікатів кальціюCa (OH) 2 + CO2 CaCO3 + H2O,2Ca (OH) 2 + SiO2 Ca2SiO4 + 2H2O. Завдяки виділенню досить великої кількості води при твердінні вапняного розчину в побудованих спорудах довгий час зберігається вологість.Цемент має помітну перевагу над вапняком. Крім того, що він усуває довгочасну вологість споруд, цемент характеризується здатністю затвердівати не тільки на повітрі, але й під водою.Цемент - зеленувато-сірий порошок, що складається з суміші різних силікатів і алюмінатів кальцію - переважно складу Ca3SiO5, Ca2SiO4, Ca3 (AlO3) 2. Атоми Al і Si схильні до утворення гетероланцюгових полімерів, в основі яких містяться зв'язки Si-O-Si і Al-O-Al. Залежно від масового співвідношення у цементі Al і Si, він поділяється на портландцемент (силікатний) і глиноземний (алюмінатний). Цементи одержують при випалюванні тонкоподрібненої суміші вапняку і глини, багатою вмістом алюмінію. При цьому утворюються силікати і алюмінати кальцію і виділяєтся вуглекислий газ. Ретельно розмолоту після випалювання масу (клінкер) змішують з водою, внаслідок чого утворюється тістоподібна суміш, яка поступово твердіє - відбувається "тужавіння" цементу згідно із схемами:Ca3SiO5 + 5H2O Ca2SiO4·4H2O + Ca (OH) 2,Ca2SiO4 + 4H2O Ca2SiO4·4H2O, Ca3 (AlO3) 2 + 6H2O Ca3 (AlO3) 2·6H2O.Як видно при "тужавінні" проходять процеси гідратації, яка завершується поступовою поліконденсацією складових частин клінкеру і утворенням високомолекулярних полімерних сполук - алюмінатів і силікатів кальцію. Причому, твердість цементу продовжує зростати протягом тривалого часу, оскільки відбувається поширення процесів гідратації у глибину цементних зерен.Гіпси - палений гіпс, або алебастр CaSO4·1/2H2O (іноді його формулу записують у подвоєній формі: 2CaSO4·H2O) і гіпсовий камінь CaSO4·2H2O, який зневоджують нагріванням до 150-180оС до складу CaSO4·1/2H2O. При змішуванні напівгідрату сульфату кальцію з водою відбувається гідратація, внаслідок чого маса твердіє та кристалізуєтьсяCaSO4·1/2H2O +H2O CaSO4·2H2O.На цій властивості базується застосування гіпсу для виготовлення панелей, будівельних плит, барельєфів, зліпків з різних предметів тощо. 4. Жорсткість водиВажливою обставиною є те, що на відміну від карбонату кальцію СаСО3 кисла сіль - гідрокарбонат кальцію Ca (HCO3) 2 - розчиняється у воді. Завдяки цьому у природі протікають цікаві процеси. Коли холодна дощова чи річкова вода, насичена вуглекислим газом, проникає під землю і попадає на вапняки, то відбувається їх поступове розчиненняСа СО3 (кр) + СО2 + Н2О Ca (HCO3) 2 (р-н).А в тих місцях, де насичена гідрокарбонатом вода виходить на поверхню землі і нагрівається соняшними промінями, проходить зворотна реакціяCa (HCO3) 2 (р-н) Са СО3 (кр) v + СО2 + Н2О.Так, у природі відбувається перенесення великих мас речовини. У результаті під землею можуть утворюватися величезні провалля та перечери із сталактитами.Природна вода, яка містить розчинені гідрокарбонати кальцію та магнію, називається жорсткою. І відповідно жорсткість - це наявність у природній воді розчиненних солей кальцію та магнію.Присутність у воді значних кількостей солей кальцію та магнію шкодить безпечному використанню води для технічних потреб. Так, при тривалій роботі парових котлів з жорсткою водою їх стінки поступово покриваються щільною плівкою накипу, який погано проводить тепло і робота котла стає неекономічною: так, шар накипу товщиною 1мм підвищує витрата палива приблизно на 5%. З іншого боку, ізольовані від води шаром накипу стінки котла нагріваються до високих температур, покриваються тріщинами і вздуттями. При цьому вони втрачають міцність, що може призвести до вибуху. Жорсткість набагато збільшує витрачання миючих засобів при пранні і погіршує якість тканин, оскільки катіони Са2+ і Mg2+ утворюють з милами (загальний склад мил СnH2n+1COONa) нерозчинні солі вищих карбонових кислот (пластівці складу Ca (СnH2n+1COO) 2v), які осідають на випраних речах. У воді з високою жорсткістю погано розварюються овочі та м'ясо, тому що катіони кальцію утворюють з білками харчових продуктів нерозчинні сполуки. Солі магнію надають питній воді гіркого присмаку. Для запобігання зниженню органолептичних властивостей води її загальна жорсткість не повинна перебільшувати 7ммоль-екв. /л.З цих причин проблеми, пов'язані з усуненням жорсткості води, набувають практичного значення.4.1 Види жорсткості та її вимірюванняРозрізняють тимчасову і постійну жорсткість.Тимчасова жорсткість води зумовлюється наявністю в ній Ca (HCO3) 2, Mg (HCO3) 2, а іноді - ще й Fe (HCO3) 2, тому таку жорсткість називають ще гідрокарбонатною. Її усувають простим кип'ятінням води, внаслідок чого розчинні гідрокарбонати розкладаються і випадають в осад у вигляді карбонатів чи гідроксидів - залежно від того, яка сполука має меншу розчинністьCa (HCO3) 2 Са СО3v + СО2 + Н2О,Mg (HCO3) 2 Mg (ОH) 2v + 2СО2,Fe (HCO3) 2 Fe (ОH) 2v + 2СО2.Нерозчинні продукти розкладання гідрокарбонатів осідають на стінках посудини у вигляді накипу, по забарвленню якого можна оцінити наявність заліза у воді: якщо воно відсутнє, то накип має білий колір, а при значній кількості Fe (HCO3) 2 - бурий.Постійна, або некарбонатна жорсткість пов'язана з присутністю у воді кальцієвих і магнієвих солей сильних кислот - переважно сульфатів і хлоридів. Таку жорсткість не вдається усунути кип'ятінням, для цього необхідні спеціальні методи.Сумарна кількість тимчасової і постійної жорсткості називається загальною жорсткістю води.Будь-який тип жорсткості оцінюється кількістю мілімоль-еквівалентів солі в 1л води:Ж = m/mекв. ·V·1000Ж - жорсткість, ммоль-екв. /л; m - маса солі, що зумовлює жорсткість, г; m - еквівалента маса солі, г/моль-екв; V - об'єм, л. (У старих підручниках ще можна зустріти замість розмірності ммоль-екв. /л іншу назву цієї одиниці вимірювання - мг-екв/л).Залежно від кількості розчиненої солі вода поділяються на типи: дуже м'яка (< 1,5мг-екв. /л), м'яка (1,5-3,0мг-екв. /л), середньожорстка (3-6мг-екв. /л), жорстка (6-9мг-екв. /л), дуже жорстка (<9мг-екв. /л). Останнім часом цей поділ дещо спростився і згідно з ним розрізнюють воду м'яку (до 2 ммоль-екв. /л), сереньожорстку (2-10 ммоль-екв. /л) і жорстку (більше 10 ммоль-екв. /л). За кордоном користуються умовними "градусами жорсткості", величини яких у різних країнах різні (1мг-екв. /л відповідає 2,8 німецьким, 3,5 англійським, 5 французьким і 50 американським "градусам жорсткості"). Жорсткість окремих природних вод коливається у широких межах. Для відкритих водоймищ вона залежить від сезону року і навіть від погоди. Найбільш м'якою природною водою є атмосферна (дощ, сніг), яка містить дуже мало розчинених солей.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|
|
|
|
© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент. |
|
|
