Природные соединения металлов

Металлы могут встречаться в природе или в виде простого вещества или в виде сложного вещества.

Металлы в природе встречаются в трёх формах:

1. Активные – в виде солей (сульфаты, нитраты, хлориды, карбонаты)

2. Средней активности – в виде оксидов, сульфидов (Fe₃O₄, FeS₂)

3. Благородные – в свободном виде (Au, Pt, Ag)

Получение металлов

Большинство металлов встречаются в природе в составе соединений, в которых металлы находятся в положительной степени окисления, значит для того, чтобы их получить, в виде простого вещества, необходимо провести процесс восстановления.

Ме⁺ⁿ + ne^- → Me⁰

Наиболее распространенные природные соединения щелочных металлов представлены следующими минералами:

· NaCl — поваренная соль, или галит (рис. 1),

· Na₂CO₃·10H₂O — натрит, или сода (именно от слова сода произошло англоязычное название натрия —Sodium),

· NaHCO₃ — питьевая сода, или накхолит,

· Na₂SO₄·10H₂O — глауберова соль, или мирабилит,

· KCl — сильвин,

· твердый раствор KCl и NaCl в мольном отношении 1:1 — сильвинит; его формулу можно записать как KCl·NaCl,

· K₂CO₃ — поташ и др.

37) Вода, физические и химические свойства.

Вода́ (оксид водорода) — химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цвета (в малом объёме), запаха и вкуса (при нормальных условиях). Химическая формула: Н₂O. В твёрдом состоянии называется льдом, снегом или инеем, а в газообразном — водяным паром.

Физические свойства
Вода обладает следующими особенностями:

· При таянии льда его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/см³). Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.

· При нагревании от 0 °C до 3,98 °C вода сжимается. Благодаря этому в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода, как менее плотная, остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

· Вода обладает высокой температурой и удельной теплотой плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100 °C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг ), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.

· Высокая теплоёмкость жидкой воды.

· Высокая вязкость.

· Высокое поверхностное натяжение.

· Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.

химические свойства:

1)Вода реагирует со многими металлами с выделением водорода:

2Na + 2H₂O = H₂ + 2NaOH(бурно)

2)Вода разлагается на водород и кислород при действии электрического тока. Это также окислительно-восстановительная реакция, где вода является одновременно и окислителем, и восстановителем:

3) Вода реагирует со многими оксидаминеметаллов. В отличие от предыдущих, эти реакции не окислительно-восстановительные, а реакции соединения:

SO2	+	H2O	=	H2SO3
				сернистая кислота

38) Водород, водородная энергетика.

Водоро́д — первый элемент периодической системы элементов; обозначается символом H. Название представляет собой кальку с латинского: лат. Hydrogenium — «порождающий воду». Широко распространён в природе. Катион (и ядро) самого распространённого изотопа водорода ¹H — протон.

ВОДОРОДНАЯЭНЕРГЕТИКА, использует водород как носитель энергии. Водородная энергетика также включает: получение Н₂ из воды и др. прир. сырья; хранение Н₂ в газообразном и сжиженном состояниях или в виде искусственно полученных хим. соед., напр. гидридов интерметаллич. соединений; транспортирование Н₂ к потребителю с небольшими потерями. Водородная энергетика пока не получила массового применения. Методы получения Н₂, способы его хранения и транспортировки, к-рые рассматриваются как перспективные для водородной энергетики, находятся на стадии опытных разработок и лаб. исследований.

39) Природные воды, водоподготовка

Водоподготовка — обработка воды, поступающей из природного водоисточника, для приведения её качества в соответствие с требованиями технологических потребителей. Может производиться на сооружениях или установках водоподготовки для нужд коммунального хозяйства, теплогенерирующих предприятий, транспорта, промышленных предприятиях. Качество подготавливаемой воды для пищевых целей описывается СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

Природные воды -воды Земли с содержащимися в них твердыми, жидкими и газообразными веществами.

40) Жесткость воды (временная, постоянная), способы ее устранения.

Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом,кальция и магния (так называемых «солей жёсткости»).

Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленнуюгидрокарбонатами кальция и магния (Са(НСО₃)₂; Mg(НСО₃)₂), и постоянную (некарбонатную) жёсткость, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO₄, CaCl₂, MgSO₄, MgCl₂).

Методы устранения

Термоумягчение. Основан на кипячении воды, в результате термически нестойкие гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются с образованием накипи:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O.

Реагентное умягчение. Метод основан на добавлении в воду кальцинированной соды Na₂CO₃ или гашёной извести Ca(OH)₂. При этом соли кальция и магния переходят в нерастворимые соединения и, как следствие, выпадают в осадок.

Катионирование. Метод основан на использовании ионообменной гранулированной загрузки (чаще всего ионообменные смолы). Такая загрузка при контакте с водой поглощает катионы солей жёсткости (кальций и магний, железо и марганец).

Обратный осмос. Метод основан на прохождении воды через полупроницаемые мембраны (как правило, полиамидные). Вместе с солями жёсткости удаляется и большинство других солей. Эффективность очистки может достигать 99,9 %.

Электродиализ. Основан на удалении из воды солей под действием электрического поля.