Arminių metalų naudojimas dokumentas
5 (100%) 1 vote

Arminių metalų naudojimas dokumentas

Šarminių metalų gamyba ir naudojimas

Litis ir natris gaminami elektrolizuojant išlydytus chloridus. Išlydyto natrio chlorido elektrolizė vykdoma maždaug 600°C temperatūroje.

elektrolizė

2 NaCl(s) 2 Na(s) + Cl2(d) (11.1)

NaCl lydymosi temperatūra yra 801°C. Elektrolizuoti tokioje aukštoje temperatūroje ekonomiškai nenaudinga. Natrio chlorido lydymosi temperatūrą galima sumažinti pridėjus kalcio chlorido. [Elektrolizuojant tokį mišinį išsiskiria ne tik natris, bet ir kalcis. Kalcis atskiriamas nuo natrio aušinant skystą metalų mišinį. Tokiu būdu gaunamas 99,95% grynumo natris.]

Laisvas kalis išskiriamas redukuojant išlydyta KCl(s) skystu natriu:

850 °C

KCl(s) + Na(s) NaCl(s) + K(d) (11.2)

Reakcija (11.2) yra grįžtamoji. Žemesnėje temperatūroje didžioji dauguma KCl(s) lieka nesureagavę. 850°C temperatūroje pusiausvyra yra perstumta į dešinę, nes dujinis kalis pasišalina iš reakcijos aplinkos (prisiminkite Le Chatelier principą).*

(*Surenkamuose garuose yra natrio priemaišų. Natrį ir kalį galima atskirti vienas nuo kito frakcinės distiliacijos būdu.)

Rubidis ir cesis gaminami panašiai kaip kalis, tik reduktoriumi naudojamas kalcis.

Natris, būdamas stiprus reduktorius, naudojamas gaminant titaną, cirkonį, hafnį ir kitus metalus. Pavyzdžiui:

t

TiCl4 + 4 Na Ti + 4 NaCl

Skystas natris naudojamas branduolinių reaktorių aušinimui ir šilumos pernešimui. Skystas natris tinka šiam tikslui, nes (1) jo lydymosi temperatūra žema (98°C), o virimo temperatūra aukšta (883°C); garų slėgis darbinėje temperatūroje (550°C) išlieka žemas; (2) lyginant su daugeliu kitų skystų metalų, natrio laidumas šilumai ir šiluminė talpa (specifinė šiluma) yra aukštesni; (3) natrio tankis ir klampis yra maži, todėl jį lengva pumpuoti. Nedideli kiekiai natrio sunaudojami natrio garų lempų gamybai. Tokios lempos naudojamos gatvių apšvietimui. Kiekvienoje natrio lempoje yra tik keli miligramai natrio.

Sulydžius litį su aliuminiu ir su magniu gaunami labai tvirti mažo tankio lydiniai, naudojami lėktuvų gamybai. Pastaruoju metu vis daugiau ličio sunaudojama galvaninių elementų gamybai, kur iš ličio gaminami labai lengvai besioksiduojantys anodai.

Li(k) Li+(aq) + e- -Eo = +3,040 V

Dar vienas tokio anodo privalumas – maža masė. 1 mol Li (tik 6,94 g) oksiduodamasis atpalaiduoja 1 mol elektronų. Ličio galvaniniai elementai ypač vertinami ten, kur reikia patikimo ir ilgai veikiančio srovės šaltinio, pavyzdžiui širdies stimuliatoriuose ir kompiuterių atminties įrenginiuose.

1A grupės elementų junginiai

Labai patogu kurio nors elemento junginių chemines savybes vaizduoti diagramomis, panašiomis į paveikslą 11-1. Pateiktoje diagramoje parodyta, kaip galima gauti įvairius natrio junginius turint tik NaCl. Panašias diagramas galima sudaryti ir kitiems elementams. Dalį paveiksle 11-1 pavaizduotų kitimų galima įvykdyti vykdant tik vieną reakcija, pvz. Na2SO4 gamyba iš NaCl, naudojant sieros rūgštį. Kiti kitimai galimi tik vykdant kelias nuoseklias reakcijas, pvz. Na2SiO3 gamyba. Svarbiausieji reagentai nurodyti ant strėlių, jungiančių pradinę medžiagą su produktu. Jeigu reakcija vyksta tik kaitinant, virš strėlės nurodytas temperatūros simbolis „t“. Susidarantys pašaliniai produktai tokiose diagramose nenurodyti.Paveikslas 11-1

Natrio junginių gaminimas. Ši diagrama labai lakoniškai perteikia natrio junginių tarpusavio virsmus. Dauguma čia pavaizduotų reakcijų detaliau nagrinėjamos tolimesniame šio skyriaus tekste. Tuos pačius junginius dažnai galima gaminti keliais alternatyviais būdais. NaOH gaminimas iš Na2CO3 pavaizduotas punktyrine strėle, nes ši reakcija prarado savo pramoninę vertę.

Halidai. Šarminiai metalai labai energingai reaguoja su halogenais. Kartais tokios reakcijos vyksta su sprogimu. Tokių reakcijų produktai – druskos, vadinamos halidais. Svarbiausiosios iš šių druskų yra NaCl ir KCl. Natrio chloridas yra svarbiausias natrio junginys. Iš visų mineralų chemijos pramonė daugiausiai sunaudoja natrio chlorido. Jungtinėse Valstijose kasmet sunaudojama apie 50 milijonų tonų natrio chlorido. NaCl naudojamas konservuojant mėsą ir žuvį; gaminant įvairius pieno produktus; regeneruojant vandenį minkštinančias medžiagas; juo tirpdomas ledas nuo kelių. Chemijois pramonėje NaCl panaudojamas daugelio cheminių medžiagų gamybai. Iš jo gaminamas metalinis natris, chloro dujos, natrio hidroksidas ir t.t. Tarp 50 didžiausiais kiekiais gaminamų cheminių medžiagų yra ir medžiagos, gaminamos iš NaCl (žr. lentelę 11-2).

Lentelė 11-2

Kai kurios cheminės medžiagos, gaminamos iš NaCl

1990 m pagaminta JAV

Medžiaga milijardai kg vieta NaOH 10,63 8

Cl2 9,95 10

Na2CO31 9,02 11

HCl1 2,13 31

Na2SO4 0,668 47

1gaminamas ne vien iš NaCl

Kalio chloridas išskiriamas iš gamtinių sūrymų – koncentruotų druskų tirpalų. Didžiausi kalio chlorido kiekiai

sunaudojami tręšti augalams, nes kalis yra vienas iš dideliais kiekiais augalų augimui reikalingų elementų, kurio dirvožemyje nepakanka. Be to iš kalio chlorido gaminamas KOH ir KNO3 ir kai kurie kiti pramonei reikalingi kalio
junginiai. Paveikslas 11-2

Diagonalionis panašumas. Poromis apvesti elementai turi daug panašumų. Karbonatai ir sulfatai. Visi šarminių metalu karbonatai, išskyrus Li2CO3, yra termiškai stabilūs junginiai, t.y. kaitinami neskyla. Litis turi ir daugiau savybių, besiskiriančių nuo likusiųjų grupės elementų savybių. Litis daug kuo panašus į magni: jis sudaro nitridą (Li3N), jo karbonatas menkai tirpsta vandenyje ir yra neatsparus kaitinimui. Toks panašumas vadinamas diagonaliniu panašumu. Jis būdingas ne tik Li ir Mg, bet ir Be su Al, B su Si (žr. paveikslą 1-2). Li ir Mg panašumo priežastis gali būti ta, kad Li ir Mg atomai bei Li+ ir Mg2+ jonai yra labai artimo dydžio. (žr. lenteles 11-1 ir 12-1).

Milžiniški kiekiai natrio karbonato, dar vadinamo soda, sunaudojami stiklo gamybai. JAV didžiuma natrio karbonato išskiriama iš gamtinių šaltinių, pavyzdžiui iš mineralo trona, Na2CO3•NaHCO3•nH2O, randamo Kalifornijoje ir Vajominge. 1863 m belgų chemikas Ernest Solvay sukūrė nartrio karbonato sintezės iš NaCl, CaCO3 ir NH3 būdą.

Šiuo metu Jūs matote 50% šio straipsnio.
Matomi 911 žodžiai iš 1817 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.