Электрофорез и электродиализ.
Электрофорез – это миграция заряженных коллоидных частиц (размер 10-5 – 10-7см) к (+) или (-) электродам, соединенных с внешним источником тока.
Электрофорез находит применение в технике, медицине, биохимии. Он используется для разделения, идентификации и количественного определения белков, жиров. Явление электрофореза используется для удаления электрически заряженных частиц из различных аэрозолей (аэрозоли - оводненные твердые частицы в газообразной среде) в электрофильтрах и электроосадителях. Аэрозоль пропускают через отрицательно заряженное электрическое поле, и в результате содержащиеся в нем частицы приобретают отрицательный заряд. Затем аэрозоль пропускают через положительно заряженное поле, в котором происходит осаждение этих частиц. Такие электроосадители используются для удаления твердых частиц из дымовых газов (сажи – из дымовых труб); часто используют для получения из отходов ценных продуктов. Подобные электроосадители применяются в системах кондиционирования воздуха.
Электродиализ – отделение коллоидных или молекулярных частиц от электролита (дисперсионной среды и частицы, в которой они распределены. имеют заряд противоположных знаков).Например, процесс удаления токсичных веществ из крови называется гемодиализом. Такой процесс в нашем организме происходит в почках. Искусственная почка – это прибор, в котором осуществляется в электродиализ крови.
Металлы и сплавы.
Что вспомнить по теме «Металлы»
1. Металлы-неметаллы
2. Положение в ПТ.
3.Химическая связь в металлах.
4. Зонная теория – металлы, полупроводники и диэлектрики.
5. Физические свойства металлов.
Классификация металлов.
Классифицируют металлы по разным признакам. Все металлы, за исключением ртути при комнатной температуре – твердые вещества. По степени твердости они значительно различаются – калий, натрий – легко режутся ножом, а технический хром по твердости близок к алмазу (царапает стекло).
По плотности металлы условно подразделяют на две группы – тяжелые легкие, а по температуре плавления – на легкоплавкие и тугоплавкие.
В промышленности все металлы делят на черные ( чугун, сталь, ферросплавы) и цветные – все остальные. Цветные металлы по некоторым частным признакам объединяют в различные группы: щелочные, щелочно-земельные металлы; благородные металлы (серебро, золото, платина, родий и др.);редкие металлы(галлий, индий, таллий, скандий, иттрий, цирконий, гафний, молибден, вольфрам, тантал, рений и др.) Понятие «редкий» или «редкоземельный» - несколько условно, т.к. зависит от степени разведанности руд и трудности выделения в чистом виде.
Способность металлов сопротивляться коррозионному воздействию газов при высоких температурах называется жаростойкостью, а сохранять в этих условиях механические свойства – жаропрочностью. Металл может быть жаропрочен, но не жаростоек и наоборот. Например: алюминиевые сплавы жаростойки, но не жаропрочны уже при 400-450°С; вольфрамовая сталь – при 600-700°С жаропрочна, ноне жаростойка. Эффективное сочетание жаростойкости и жаропрочности достигается в сплавах никель-хром-алюминий.
Основные методы получения металлов.
Большинство металлов находятся в природе в виде соединений с другими элементами, и только немногие встречаются в чистом виде, например: серебро, золото, медь, свинец. Минералы (природные химические соединения) и горные породы, содержащие соединения металлов называются рудами. Руды содержат оксиды, сульфиды, карбонаты, галогениды металлов. Получение металлов из руд составляет задачу металлургии.
Металлургические процессы,протекающие при высоких температурах, называютсяпирметаллургическими. Таким путем получают чугун и сталь, используя вещества-восстановители.
Важнейшими восстановителями являются углерод и монооксид углерода. Для металлов, не восстанавливаемых ни углеродом, ни СО, используют более сильные восстановители: водород, кремний и некоторые достаточно активные металлы – магний, алюминий. Методы, в которых в качестве восстановителей используют металлы, называются металлотермией (иногда в названии присутствует металл-восстановитель, например: алюмотермия).
Примеры процессов c использованием различных восстановителей.
Fe2O3 + 3CO = 3Fe + 3CO2
Иногда, при переработке сульфидных руд, проводят первоначальный обжиг в специальных печах – окисляют руду до оксидов, и только затем восстанавливают до металла:
2ZnS + O2 = 2ZnO + 2SO2 ZnO + C = Zn + CO
Такие металлы, как хром, марганец, получают, главным образом, алюмотермией, а также восстановлением кремнием:
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3
Процесс алюмотермии протекает с большим выделением теплоты.
Процессы извлечения металлов из руд с помощью водных растворов называются гидрометаллургическими. Таким путем получают золото. Золотосодержащую породу обрабатывают раствором NaCN, и золото переходит в раствор в виде комплекса [Au(CN)2]-. Затем используют цинк в качестве восстановителя:
2[Au(CN)2]- + Zn = [Zn(CN)4]2- + Au
Третьим способом получения металлов является электролиз растворов или расплавов. Электролизом раствора оксида алюминия в расплавленном криолите получают алюминий; электролизом расплава MgCl2 получают магний.