Гидроксид калия КОН (техническое название -- едкое кали) -- белые кристаллы, расплывающиеся во влажном воз-духе и поглощающие углекислый газ (образуются К2СO3 и КНСO3). Очень хорошо растворяется в воде с высоким экзо-эффектом. Водный раствор -- сильнощелочной.

Производят гидроксид калия электролизом раствора КСl (аналогично производству NаОН). Исходный хлорид калия КСl получают из природного сырья (минералы сильвин КСlи карналлит КМgС13 * 6Н20). Используют КОН для синтеза различных солей калия, жидкого мыла, красителей, как электролит в аккумуляторах.

Нитрат калия КNO3 (минерал калийная селитра) -- белые кристаллы, очень горькие на вкус, низкоплавкие {tпл = 339 °С). Хорошо растворим в воде (гидролиз отсутству-ет). При нагревании выше температуры плавления разлагает-ся на нитрит калия КNO2 и кислород O2, проявляет сильные окислительные свойства. Сера и древесный уголь загораются при контакте с расплавом КNO3, а смесь С + S взрывается (сго-рание «черного пороха»):

2КNO3 + ЗС(уголь) + S=N2 + 3CO2 + K2S

Нитрат калия используется в производстве стекла и мине-ральных удобрений.

Карбонат калия К2СO3 (техническое название -- поташ) -- белый гигроскопичный порошок. Очень хорошо растворяется в воде, сильно гидролизуется по аниону и создает щелочную среду в растворе. Используется в изготовлении стекла и мыла.

Получение К2СO3 основано на реакциях:

К2SO4 + Са(ОН)2 + 2СO = 2К(НСОО) + СаSO4

2К(НСОО) + O2 = К2С03 + Н20 + С02

Сульфат калия из природного сырья (минералы каинит КМg(SO4)Сl * ЗН20 и шёнит К2Мg(SO4)2 * 6Н20) нагревают с гашёной известью Са(ОН)2 в атмосфере СО (под давлением 15 атм), получают формиат калия К(НСОО), который прока-ливают в токе воздуха.

Калий жизненно важный элемент для растений и живот-ных. Калийные удобрения -- это соли калия, как природные, так и продукты их переработки (КСl, К2SO4, КNO3); высоко содержание солей калия в золе растений.

Калий -- девятый по химической распространенности элемент в земной коре. Содержится только в связанном виде в минералах, морской воде (до 0,38 г ионов К+ в 1 л), растениях и живых организмах (внутри клеток). В организме человека имеется = 175 г калия, суточная потребность достигает ~4г. Радиоактивный изотоп 40К (примесь к преобладающему ста-бильному изотопу 39К) распадается очень медленно (период полураспада 1 * 109лет), он, наряду с изотопами 238U и 232Тh, вносит большой вклад в геотермический запас нашей планеты (внутренняя теплота земных недр).

Медь.

От (лат. Cuprum), Сu, химический элемент подгруппы 16 периодической системы; атомный номер 29, атомная масса 63,546 относится к переходным металлам. Природная медь представляет собой смесь нуклидов с массовыми числами 63 (69,1%) и 65 (30,9%).

Распространённость в природе. Среднее со-держание меди в земной коре 4,7-10~3% по массе.

В земной коре медь встречается как в виде самородков, так и в виде различных минералов. Самородки меди, порой значительных размеров, покрыты зелёным или голубым налётом и не-обычайно тяжелы по сравнению с камнем; самый большой самородок массой около 420 т был найден в США в районе Великих Озёр (ри-сунок). Подавляющая часть меди присутствует в горных породах в виде соединений. Известно более 250 минералов, содержащих медь. Про-мышленное значение имеют: халькопирит (мед-ный колчедан) СuFeS2, ковеллин (медный ин-диго) Сu2S, халькозин (медный блеск) Сu2S, куп-рит Сu2О, малахит СuСОз*Си(ОН)2 и азурит 2СиСОз*Си(ОН)2. Почти все минералы меди ярко и красиво окрашены, например халькопирит от-ливает золотом, медный блеск имеет синевато- стальной цвет, азурит - густо синий со стеклянным блеском, а кусочки ковеллина отливают всеми цветами радуги. Многие из медных минералов - поделочные и драгоценные камни -самоцветы; очень высоко ценятся малахит и би-рюза СuА16(РO4)4(ОН)8*5Н2O. Наиболее крупные месторождения медных руд находятся в Северной и Южной Америке (гл. обр. в США, Канаде, Чили, Перу, Мексике), Африке (Замбия, ЮАР), Азии (Иран, Филип-пины, Япония). В России залежи медных руд имеются на Урале и Алтае.

Медные руды обычно полиметаллические: по-мимо меди они содержат Fe, Zn, Рb, Sn, Ni, Мо, Аu, Аg, Sе, платиновые металлы и др.

Историческая справка. Медь известна с не-запамятных времён и входит в «великолепную семёрку» древнейших металлов, используемых человечеством, - это золото, серебро, медь, же-лезо, олово, свинец и ртуть. По археологиче-ским данным, медь была известна людям уже 6000 лет назад. Она оказалась первым метал-лом, заменившим древнему человеку камень в первобытных орудиях труда. Это было начало т.наз. медного века, который длился около двух тысячелетий. Из меди выковывали, а потом и выплавляли топоры, ножи, булавы, предме-ты домашнего обихода. По преданию, античный бог-кузнец Гефест выковал для непобедимого Ахилла щит из чистой меди. Камни для 147-метровой пирамиды Хеопса также были до-быты и отёсаны медным инструментом.

Древние римляне вывозили медную руду с ос-трова Кипр, отсюда и произошло латинское на-звание меди - «купрум». Русское название «медь», по-видимому, связано со словом «смида», что в древности означало «металл».

В рудах, добываемых на Синайском полуост-рове, иногда попадались руды с примесью олова, что привело к открытию сплава меди с оловом -бронзы. Бронза оказалась более легкоплавкой и твёрдой, чем сама медь. Открытие бронзы положило начало длительному бронзовому веку (4-1-е тысячелетия до н. э.).

Свойства. Медь - металл красного цвета. Т.пл. 1083 "С, т. кип. 2567 °С, плотность 8,92 г/см . Это пластичный ковкий металл, из него можно прокатать листочки в 5 раз тоньше папиросной бумаги. Медь хорошо отражает свет, прекрасно проводит тепло и электричество, ус-тупая только серебру.

Конфигурация внешних электронных слоев атома меди 3d104s1 (d-элемент). Хотя медь и щелочные металлы находятся в одной и той же I группе, их поведение и свойства сильно различаются. С щелочными металлами медь сближает только способность образовывать од-новалентные катионы. При образовании соеди-нений атом меди может терять не только внешний s-электрон, но один или два d-электрона предшествующего слоя, проявляя при этом бо-лее высокую степень окисления. Для меди сте-пень окисления +2 более характерна, чем +1.

Металлическая медь малоактивна, в сухом и чистом воздухе стабильна. Во влажном воздухе, содержащем СО2, на её поверхности образуется зеленоватая плёнка Сu(ОН)2*СuСОз, называемая патиной. Патина придаёт изделиям из меди и ее сплавов красивый «старинный» вид; сплош-ной налёт патины, кроме того, защищает металл от дальнейшего разрушения. При нагревании меди в чистом и сухом кислороде происходит образование чёрного оксида СиО; нагревание выше 375°С приводит к красному оксиду Сu2О. При нормальной температуре оксиды ме-ди на воздухе устойчивы.

В ряду напряжений медь стоит правее водо-рода, и поэтому она не вытесняет водород из воды и в бескислородных кислотах не. Растворяться в кислотах медь может только при её одновременном окислении, на-пример в азотной кислоте или концентрирован-ной серной кислоте:

ЗСu + 8НNO3 = ЗСu(NO3)2 + 2NО + 4Н2O

Сu + 2Н2S04 = СиSO4 + SO2 + 2Н2O

Фтор, хлор и бром реагируют с медью, образуя соответствующие дигалогениды, например:

Сu + Сl2 = СuСl2

При взаимодействии нагретого порошка меди с йодом получается иодид Сu(I), или моноиодид меди:

2Сu +I2 = 2СuI

Медь горит в парах серы, образуя моносуль-фид СиS. С водородом при нормальных условиях не взаимодействует. Однако, если образцы меди содержат микропримеси оксида Си2O, то в ат-мосфере, содержащей водород, метан или оксид углерода, происходит восстановление оксида ме-ди до металла:

Сu2O+ Н2 = 2Сu + Н2O

Сu2O+ СО = 2Сu + СO2

Выделяющиеся пары воды и СO2 вызывают по-явление трещин, что резко ухудшает механи-ческие свойства металла («водородная болезнь»). Соли одновалентной меди - хлорид СuСl, сульфит Сu2SOз, сульфид Сu2S и другие - как правило, плохо растворяются в воде. Для двух-валентной меди существуют соли практически всех известных кислот; наиболее важные из них - сульфат СuSO4, хлорид СuСl2, нитрат Сu(NОз)2.Все они хорошо растворяются в воде, а при выделении из неё образуют кристалло-гидраты, например СuСl2*2Н2O, Си(NOз)2*6Н2O, Си804-5Н20. Цвет солей - от зелёного до синего, т. к. ион Сu в воде гидратируется и находится в виде голубого аква-иона [Сu(Н2O)6]2+, который и определяет цвет растворов солей двухвалент-ной меди.

Одну из важнейших солей меди - суль-фат- получают растворением металла в на-гретой разбавленной серной кислоте при про-дувании воздуха:

2Сu + 2Н2SO4 + O2 = 2СuSO4 + 2Н2O

Безводный сульфат бесцветен; присоединяя во-ду, он превращается в медный купорос СuSO4-5Н2O - лазурно-синие прозрачные кри-сталлы. Благодаря свойству сульфата меди из-менять окраску при увлажнении его используют для обнаружения следов воды в спиртах, эфирах, бензинах и др.

При взаимодействии соли двухвалентной ме-ди с щёлочью образуется объёмный осадок го-лубого цвета - гидроксид Сu(ОН)2. Он амфотерный: в концентрированной щёлочи рас-творяется с образованием соли, в которой медь находится в виде аниона, например:

Сu(ОН)2 + 2КОН = К2[Сu(ОН)4]

В отличие от щелочных металлов, для меди характерна склонность к комплексообразованию - ионы Сu и Сu2+ в воде могут образо-вывать комплексные ионы с анионами (Сl-, СN-), нейтральными молекулами (NH3) и некоторыми органическими соединениями. Эти комплексы, как правило, ярко окрашены и хорошо раство-ряются в воде.

Получение и применение. Ещё в 19 в. медь выплавляли из руд, содержащих не менее 15% металла. В настоящее время богатые медные руды практически исчерпаны, поэтому медь гл. обр. получают из сульфидных руд, содержащих лишь 1-7% меди. Выплавка металла - длитель-ный и многоступенчатый процесс.

После флотационной обработки исходной ру-ды концентрат, содержащий сульфиды железа и меди, помещают в медеплавильные отража-тельные печи, нагреваемые до 1200 °С. Кон-центрат плавится, образуя т. наз. штейн, содер-жащий расплавленные медь, железо и серу, а также твёрдые силикатные шлаки, всплываю-щие на поверхность. В выплавленном штейне в виде СuS содержится около 30% меди, ос-тальное - сульфид железа и сера. Следующая стадия - превращение штейна в т. наз. черновую медь, которое осуществляют в горизонтальных конвертерных печах, продуваемых кислородом. Сначала окисляется FeS; для связывания полу-чающегося оксида железа в конвертер добавля-ют кварц - при этом образуется легко отделя-емый силикатный шлак. Затем окисляется СuS, превращаясь в металлическую медь, и выделяется SO2:

СuS + O2 = Сu + SO2

После удаления воздухом SO2 оставшуюся в конвертере черновую медь, содержащую 97- 99% меди, разливают в формы и затем под-вергают электролитической очистке. Для этого слитки черновой меди, имеющие форму толстых досок, подвешивают в электролизных ваннах, содержащих раствор медного купороса с добав-лением Н2SO4. В тех же ваннах подвешены и тонкие листы чистой меди. Они служат като-дами, а отливки из черновой меди - анодами. Во время прохождения тока на аноде происходи растворение меди, а на катоде - её выделение:

Сu - 2е = Сu2+

Сu2+ + 2е = Сu

Примеси, в том числе серебро, золото, платина, выпадают на дно ванны в виде илообразной массы (шлама). Выделение из шлама благород-ных металлов обычно окупает весь этот энерго-ёмкий процесс. После такого рафинирования полученный металл содержит 98-99% меди.

Медь издавна применялась в строительстве: древние египтяне строили медные водопроводы; крыши средневековых замков и церквей по-крывали листовой медью, например знамени-тый королевский замок в Эльсиноре (Дания) покрыт кровельной медью. Из меди изготовляли монеты и украшения. Благодаря малому элек-трическому сопротивлению медь является глав-ным металлом электротехники: больше полови-ны всей получаемой меди идёт на производство электрических проводов для высоковольтных передач и слаботочных кабелей. Даже ничтож-ные примеси в меди приводят к повышению её электрического сопротивления и большим по-терям электроэнергии.

Высокая теплопроводность и сопротивление коррозии позволяют изготовлять из меди детали теплообменников, холодильников, вакуумных аппаратов, трубопроводов для перекачки масел и топлив и пр. Широко используют медь и в гальванотехнике при нанесении защитных по-крытий на стальные изделия. Так, например, при никелировании или хромировании стальных предметов на них предварительно осаждают медь; в этом случае защитное покрытие служит дольше и эффективней. Медь используют также в гальванопластике (т.е. при тиражировании из-делий методом получения их зеркального ото-бражения), например при изготовлении метал-лических матриц для печатания денежных ку-пюр, воспроизведения скульптурных изделий.

Значительное количество меди расходуется на изготовление сплавов, которые она образует со многими металлами. Основные сплавы меди, как правило, делятся на три группы: бронзы (сплавы с оловом и другими металлами, кроме цинка и никеля), латуни (сплавы с цинком) и медно-никелевые сплавы. О бронзах и латунях в эн-циклопедии есть отдельные статьи. Наиболее из-вестные медно-никелевые сплавы - мельхиор, нейзильбер, константан, манганин; все они содержат до 30-40% ни-келя и разные легирующие добавки. Применяют эти сплавы в кораблестроении, для изготовления деталей, работающих при повышенной темпе-ратуре, в электротехнических приборах, а также для бытовых металлических изделий вместо се-ребра (столовые приборы).

Разнообразное применение находили и нахо-дят соединения меди. Оксид и сульфат двухва-лентной меди применяют для изготовления не-которых видов искусственного волокна и для получения других соединений меди; СuО и Сu2О используют для производства стекла и эмалей; Сu(NОз)2 - ситцепечатании; СuСl2 - компо-нент минеральных красок, катализатор. Мине-ральные краски, содержащие медь, известны издревле; так, анализ древних фресок Помпеи и настенной живописи на Руси показал, что в состав красок входил основный ацетат меди Сu(OН)2*(СНзСОО)2Сu2, он-то и служил ярко-зе-лёной краской, называемой на Руси ярь-медянкой.

Медь принадлежит к числу т. наз. биоэлемен-тов, необходимых для нормального развития растений и животных. При отсутствии или не-достатке меди в растительных тканях умень-шается содержание хлорофилла, листья желте-ют, растения перестают плодоносить и могут погибнуть. Поэтому многие соли меди входят в состав медных удобрений, например медный ку-порос, медно-калийные удобрения (медный ку-порос в смеси с КСд). Соли меди, кроме того, применяют и для борьбы с болезнями растений. Более ста лет для этого используется бордоская жидкость, содержащая основный сульфат меди [Сu(OН)2]зСuSО4; получают его по реакции:

4СuSO4 + ЗСа(ОН)2 = СuSO4 *ЗСu(ОН)2 + ЗСаSО4

Студенистый осадок этой соли хорошо покры-вает листья и долго удерживается на них, за-щищая растение. Аналогичным свойством об-ладают Сu2О, хлороксид меди ЗСu(ОН)2*СuСl2, а также фосфат, борат и арсенат меди.

В организме человека медь входит в состав некоторых ферментов и участвует в процессах кроветворения и ферментативного окисления; среднее содержание меди в крови человека -около 0,001 мг/л. В организмах низших жи-вотных меди намного больше, например гемоцианин - пигмент крови моллюсков и ракооб-разных - содержит до 0,26% меди. Среднее со-держание меди в живых организмах - 2-10-4% по массе.

Для человека соединения меди в большинстве своём токсичны. Несмотря на то, что медь вхо-дит в состав некоторых фармацевтических пре-паратов, попадание её в желудок с водой или пищей в больших количествах может вызвать тяжёлые отравления. Люди, долго работающие на выплавке меди и её сплавов, часто заболевают «медной лихорадкой» - повышается темпера-тура, возникают боли в области желудка, сни-жается жизненная активность лёгких. Если соли меди попали в желудок, до прихода врача необходимо срочно его промыть и принять моче-гонное средство.

Заключение.

Металлы служат основным конструкционным материалом в ма-шиностроении и приборостроении. Все они обладают общими так называемыми металлическими свойствами, но каждый элемент про-являет их в соответствии с его положением в периодической си-стеме Д. И. Менделеева, т. е. в соответствии с особенностями строения его атома.

Металлы активно вступают во взаимодействие с элементарными окислителями с большой электроотрицательностью (галогены, кис-лород, сера и др.) и поэтому при рассмотрении общих свойств металлических элементов необходимо учитывать их химическую активность по отношению к неметаллам, типы их соединений и формы химической связи, так как это определяет не только ме-таллургические процессы при их получении, но и работоспособность металлов в условиях эксплуатации.

Сегодня, когда развитие экономики идет большими темпами появилась потребность быстровозводимых строениях, при этом не требующих значительных капиталовложений. В основном это нужно для строительства торговых павильонов, развлекательных центров, складов. С применением металлоконструкций такие строения теперь можно не только легко и быстро возводить, но и с той же легкостью разбирать когда заканчивается арендный срок или для переезда на другое место. Более того в такие легко возводимые здания не трудно подвести коммуникации, отопление, свет. Здания из металлоконструкций выдерживают суровые условия природы не только по температурным режимам, но и что не мало важно по сейсмологической активности, там, где возводить кирпичные строения не легко и не безопасно.

Тот ассортимент металлоконструкций, который предлагается сегодня промышленностью легко транспортабелен, может подниматься любыми кранами. Соединение и монтаж таких конструкций может производиться как при помощи болтов, так и с помощью сварки. Появление легких металлоконструкций, которые изготавливаются и поставляются комплексно играют большую положительную роль при строительстве общественных зданий в сравнении со строительством зданий из железобетона, и значительно уменьшает сроки выполнения работ.

Список используемой литературы.

1. Хомченко Г.П. Пособие по химии для поступающих в вузы. - 3-е издание-М.: ООО «Издательство Новая Волна», ЗАО «Издательский Дом ОНИКС», 1999.-464 с.

2. А.С.Егорова. Химия. Пособие для поступающих в Вузы- 2-е издание - Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 1999. - 768 с.

3. Фролов В.В. Химия: Учебное пособие для машиностроительных специальных вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1986.-543 с.

4. Лидин Р.А. Химия. Для школьников старших классов и поступающих в вузы: Теоретические основы. Вопросы. Задачи. Тесты: Учеб. Пособие/2-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002. - 576 с.

5. Ю.А.Золотов. Химия. Школьная энциклопедия.М.:- Дрофа, «Большая Российская энциклопедия»., 2003. - 872 с.

Страницы: 1, 2, 3