М О Д У Л Ь 2


М О Д У Л Ь 2

Алюмінати та гідроксоалюмінати. Отримання.
Алюминий - самый распостраненный в земной коре металл. На его долю приходится 5,5-6,6 мол. доли % или 8 масс. %. Главная масса его сосредоточена в алюмосиликатах. Чрезвычайно распространенным продуктом разрушения образованных ими горных пород является глина, основной состав которой отвечает формуле Al 2 O 3 . 2SiO 2 . 2H 2 O. Из других природных форм нахождения алюминия наибольшее значение имеют боксит Al 2 O 3 . xH 2 O и минералы корунд Al 2 O 3 и криолит AlF 3 . 3NaF.
Впервые алюминий был получен Велером в 1827 году действием металлического калия на хлорид алюминия. Однако, несмотря на широкую распространенность в природе, алюминий до конца XIX века принадлежал к числу редких металлов.
В настоящее время в промышленности алюминий получают электролизом раствора глинозема Al 2 O 3 в расплавленнном криолите. Al 2 O 3 должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Температура плавления Al 2 O 3 около 2050 о С, а криолита - 1100 о С. Электролизу подвергают расплавленную смесь криолита и Al 2 O 3 , содержащую около 10 масс.% Al 2 O 3 , которая плавится при 960 о С и обладает электрической проводимостью, плотностью и вязкостью, наиболее благоприятствующими проведению процесса. При добавлении AlF 3 , CaF 2 и MgF 2 проведение электролиза оказывается возможным при 950 о С.
Электролизер для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Его дно (под), собранное из блоков спрессованного угля, служит катодом. Аноды располагаются сверху: это - алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами.
Al 2 O 3 = Al 3+ + AlO 3 3-
На катоде выделяется жидкий алюминий:
Al 3+ + 3 е - = Al
Алюминий собирается на дне печи, откуда периодически выпускается. На аноде выделяется кислород:
4AlO 3 3- - 12 е - = 2Al 2 O 3 + 3O 2
Кислород окисляет графит до оксидов углерода. По мере сгорания углерода анод наращивают.
В периодической системе алюминий находится в третьем периоде, в главной подгруппе третьей группы. Заряд ядра +13. Электронное строение атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Металлический атомный радиус 0,143 нм, ковалентный - 0,126 нм, условный радиус иона Al 3+ - 0,057 нм. Энергия ионизации Al - Al + 5,99 эВ.
Наиболее характерная степень окисления атома алюминия +3.Отрицательная степень окисления проявляется редко. Во внешнем электронном слое атома существуют свободные d -подуровни. Благодаря этому его координационное число в соединениях может равняться не только 4 (AlCl 4- , AlH 4- , алюмосиликаты), но и 6 (Al 2 O 3 ,[Al(OH 2 ) 6 ] 3+ ).
Алюминий - типичный амфотерный элемент. Для него характерны не только анионные, но и катионные комплексы. Так, в кислой среде существует катионный аквакомплекс [Al(OH 2 ) 6 ] 3+ , а в щелочной - анионный гидрокомплекс и [Al(OH) 6 ] 3- .
В виде простого вещества алюминий - серебристо-белый, довольно твердый металл с плотностью 2,7 г/см 3 (т.пл. 660 о С, т. кип. ~2500 о С). Кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке. Характеризуется высокой тягучестью, теплопроводностью и электропроводностью (составляющей 0,6 электропроводности меди). С этим связано его использование в производстве электрических проводов. При одинаковой электрической проводимости алюминмевый провод весит вдвое меньше медного.
На воздухе алюминий покрывается тончайшей (0,00001 мм), но очень плотной пленкой оксида, предохраняющей металл от дальнейшего окисления и придающей ему матовый вид. При обработке поверхности алюминия сильными окислителями (конц. HNO 3 , K 2 Cr 2 O 7 ) или анодным окислением толщина защитной пленки возрастает. Устойчивость алюминмя позволяет изготавливать из него химическую аппаратуру и емкости для хранения и транспортировки азотной кислоты.
Алюминий легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы. Алюминиевая фольга (толщиной 0,005 мм) применяется в пищевой и фармацевтической промышленности для упаковки продуктов и препаратов.
Основную массу алюминия используют для получения различных сплавов, наряду с хорошими механическими качествами характеризующихся своей легкостью. Важнейшие из них - дуралюминий (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумин (85 - 90% Al, 10 - 14% Sk, 0,1% Na) и др. Алюминиевые сплавы применяются в ракетной технике, в авиа-, авто-, судо- и приборостроении, в производстве посуды и во многих других отраслях промышленности. По широте применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна.
Алюминий, кроме того, применяется как легирующая добавка ко многим сплавам для придания им жаростойкости.
При накаливании мелко раздробленного алюминия он энергично сгорает на воздухе. Аналогично протекает и взаимодействие его с серой. С хлором и бромом соединение происходит уже при обычной температуре, с иодом - при нагревании. При очень высоких температурах алюминий непосредственно соединяется также с азотом и углеродом. Напротив, с водородом он не взаимодействует.
По отношению к воде алюминий вполне устойчив. Но если механическим путем или амальгамированием снять предохраняющее действие оксидной пленки, то происходит энергичная реакция:
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2
Сильно разбавленные, а также очень концентрированные HNO3 и H2SO4 на алюминий почти не действуют (на холоду), тогда как при средних концентрациях этих кислот он постепенно растворяется. Чистый алюминий довольно устойчив и по отношению к соляной кислоте, но обычный технический металл в ней растворяется.
При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты - соли, содержащие алюминий в составе аниона:
Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ]
Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействует с водой, вытесняя из нее водород:
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2
Образующийся гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи, образуя гидроксоалюминат:
Al(OH) 3 + NaOH = Na[Al(OH) 4 ]
Суммарное уравнение растворения алюминия в водном растворе щелочи:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2
Алюминий заметно растворяется в растворах солей, имеющих вследствие их гидролиза кислую или щелочную реакцию, например, в растворе Na 2 CO 3 .
В ряду напряжений он располагается между Mg и Zn. Во всех своих устойчивых соединениях алюминий трехвалентен.
Соединение алюминия с кислородом сопровождается громадным выделением тепла (1676 кДж/моль Al 2 O 3 ), значительно большим, чем у многих других металлов. В виду этого при накаливании смеси оксида соответствующего металла с порошком алюминия происходит бурная реакция, ведущая к выделению из взятого оксида свободного металла. Метод восстановления при помощи Al (алюмотермия) часто применяют для получения ряда элементов (Cr, Mn, V, W и др.) в свободном состоянии.
Алюмотермией иногда пользуются для сварки отдельных стальных частей, в часности стыков трамвайных рельсов. Применяемая смесь (“термит”) состоит обычно из тонких порошков алюминия и Fe 3 O 4 . Поджигается она при помощи запала из смеси Al и BaO 2 . Основная реакция идет по уравнению:
8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 кДж
Причем развивается температура около 3000 о С.
Оксид алюминия представляет собой белую, очень тугоплавкую (т. пл. 2050 о С) и нерастворимую в воде массу. Природный Al 2 O 3 (минерал корунд), а также полученный искусственно и затем сильно прокаленный отличается большой твердостью и нерастворимостью в кислотах. В растворимое состояние Al 2 O 3 (т. н. глинозем) можно перевести сплавлением со щелочами.
Обычно загрязненный оксидом железа природный корунд вследствие своей чрезвычайной твердости применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков и т.д. В мелко раздробленном виде он под названием наждака служит для очистки металлических поверхностей и изготовления наждачной бумаги. Для тех же целей часто пользуются Al 2 O 3 , получаемым сплавлением боксита (техническое название - алунд).
Прозрачные окрашеннные кристаллы корунда - красный рубин - примесь хрома - и синий сапфир - примесь титана и железа - драгоценные камни. Их получают так же искусственно и используют для технических целей, например, для изготовления деталей точных приборов, камней в часах и т.п. Кристаллы рубинов, содержащих малую примесь Cr 2 O 3 , применяют в качестве квантовых генераторов - лазеров, создающих направленный пучок монохроматического излучения.
Ввиду нерастворимости Al 2 O 3 в воде отвечающий этому оксиду гидроксид Al(OH) 3 может быть получен лишь косвенным путем из солей. Получение гидроксида можно представить в виде следующей схемы. При действии щелочей ионами OH - постепенно замещаются в аквокомплексах [Al(OH 2 ) 6 ] 3+ молекулы воды:
[Al(OH 2 ) 6 ] 3+ + OH - = [Al(OH)(OH 2 ) 5 ] 2+ + H 2 O
[Al(OH)(OH 2 ) 5 ] 2+ + OH - = [Al(OH) 2 (OH 2 ) 4 ] + + H 2 O
[Al(OH) 2 (OH 2 ) 4 ] + + OH - = [Al(OH) 3 (OH 2 ) 3 ] 0 + H 2 O
Al(OH) 3 представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета, практически нерастворимый в воде, но легко растворяющийся в кислотах и сильных щелочах. Он имеет, следовательно, амфотерный характер. Однако и основные и особенно кислотные его свойства выражены довольно слабо. В избытке NH 4 OH гидроксид алюминия нерастворим. Одна из форм дегидратированного гидроксида - алюмогель используется в технике в качестве адсорбента.
При взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты:
NaOH + Al(OH) 3 = Na[Al(OH) 4 ]
Алюминаты наиболее активных одновалентных металлов в воде хорошо растворимы, но ввиду сильного гидролиза растворы их устойчивы лишь при наличии достаточного избытка щелочи. Алюминаты, производящиеся от более слабых оснований, гидролизованы в растворе практически нацело и поэтому могут быть получены только сухим путем (сплавлением Al 2 O 3 с оксидами соответствующих металлов). Образуются метаалюминаты, по своему составу производящиеся от метаалюминиевой кислоты HAlO 2 . Большинство из них в воде нерастворимо.
С кислотами Al(OH) 3 образует соли. Производные большинства сильных кислот хорошо растворимы в воде, но довольно значительно гидролизованы, и поэтому растворы их показывают кислую реакцию. Еще сильнее гидролизованы растворимые соли алюминия и слабых кислот. Вследствие гидролиза сульфид, карбонат, цианид и некоторые другие соли алюминия из водных растворов получить не удается.
В водной среде анион Al 3+ непосредственно окружен шестью молекулами воды. Такой гидратированный ион несколько диссоциирован по схеме:
[Al(OH 2 ) 6 ] 3+ + H 2 O = [Al(OH)(OH 2 ) 5 ] 2+ + OH 3 +
Константа его диссоциации равна 1 . 10 -5 ,т.е. он является слабой кислотой (близкой по силе к уксусной). Октаэдрическое окружение Al 3+ шестью молекулами воды сохраняется и в кристаллогидратах ряда солей алюминия.
Алюмосиликаты можно рассматривать как силикаты, в которых часть кремниекислородных тетраэдров SiO 4 4- заменена на алюмокислородные тетраэдры AlO 4 5- . Из алюмосиликатов наиболее распространены полевые шпаты, на долю которых приходится более половины массы земной коры. Главные их представители - минералы
ортоклаз K 2 Al 2 Si 6 O 16 или K 2 O . Al 2 O 3 . 6SiO 2
альбит Na 2 Al 2 Si 6 O 16 или Na 2 O . Al 2 O 3 . 6SiO 2
анортит CaAl 2 Si 2 O 8 или CaO . Al 2 O 3 . 2SiO 2
Очень распространены минералы группы слюд, например мусковит Kal 2 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 . Большое практическое значение имеет минерал нефелин (Na,K) 2 [Al 2 Si 2 O 8 ], который используется для получения глинозема содовых продуктов и цемента. Это производство складывается из следующих операций: a) нефелин и известняк спекают в трубчатых печах при 1200 о С:
(Na,K) 2 [Al 2 Si 2 O 8 ] + 2CaCO 3 = 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2
б) образовавшуюся массу выщелачивают водой - образуется раствор алюминатов натрия и калия и шлам CaSiO 3 :
NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O = Na[Al(OH) 4 ] + K[Al(OH) 4 ]
в) через раствор алюминатов пропускают образовавшийся при спекании CO 2 :
Na[Al(OH) 4 ] + K[Al(OH) 4 ] + 2CO 2 = NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al(OH) 3
г) нагреванием Al(OH) 3 получают глинозем:
2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O
д) выпариванием маточного раствора выделяют соду и потаж, а ранее полученный шлам идет на производство цемента.
При производстве 1 т Al 2 O 3 получают 1 т содопродуктов и 7.5 т цемента.
Некоторые алюмосиликаты обладают рыхлой структурой и способны к ионному обмену. Такие силикаты - природные и особенно искусственные - применяются для водоумягчения. Кроме того, благодаря своей сильно развитой поверхности, они используются в качестве носителей катализаторов, т.е. как материалы, пропитываемые катализатором.
Галогениды алюминия в обычных условиях - бесцветные кристаллические вещества. В ряду галогенидов алюминия AlF 3 сильно отличается по свойствам от своих аналогов. Он тугоплавок, мало растворяется в воде, химически неактивен. Основной способ получения AlF 3 основан на действии безводного HF на Al 2 O 3 или Al:
Al 2 O 3 + 6HF = 2AlF 3 + 3H 2 O
Соединения алюминия с хлором, бромом и иодом легкоплавки, весьма реакционноспособны и хорошо растворимы не только в воде, но и во многих органических растворителях. Взаимодействие галогенидов алюминия с водой сопровождается значительным выделением теплоты. В водном растворе все они сильно гидролизованы, но в отличие от типичных кислотных галогенидов неметаллов их гидролиз неполный и обратимый. Будучи заметно летучими уже при обычных условиях, AlCl 3 , AlBr 3 и AlI 3 дымят во влажном воздухе (вследствие гидролиза). Они могут быть получены прямым взаимодействием простых веществ.
Плотности паров AlCl 3 , AlBr 3 и AlI 3 при сравнительно невысоких температурах более или менее точно соответствуют удвоенным формулам - Al 2 Hal 6 . Пространственная структура этих молекул отвечает двум тетраэдрам с общим ребром. Каждый атом алюминия связан с четырьмя атомами галогена, а каждый из центральных атомов галогена - с обоими атомами алюминия. Из двух связей центрального атома галогена одна является донорно-акцепторной, причем алюминий функционирует в качестве акцептора.
С галогенидными солями ряда одновалентных металлов галогениды алюминия образуют комплексные соединения, главным образом типов M 3 [AlF 6 ] и M[AlHal 4 ] (где Hal - хлор, бром или иод). Склонность к реакциям присоединения вообще сильно выражена у рассматриваемых галогенидов. Именно с этим связано важнейшее техническое применение AlCl 3 в качестве катализатора (при переработке нефти и при органических синтезах).
Из фторалюминатов наибольшее применение (для получения Al, F 2 , эмалей, стекла и пр.) имеет криолит Na 3 [AlF 6 ]. Промышленное производство искусственного криолита основано на обработке гидроксида алюминия плавиковой кислотой и содой:
2Al(OH) 3 + 12HF + 3Na 2 CO 3 = 2Na 3 [AlF 6 ] + 3CO 2 + 9H 2 O
Хлоро-, бромо- и иодоалюминаты получаются при сплавлении тригалогенидов алюминия с галогенидами соответствующих металлов.
Хотя с водородом алюминий химически не взаимодействует, гидрид алюминия можно получить косвенным путем. Он представляет собой белую аморфную массу состава (AlH 3 ) n . Разлагается при нагревании выше 105 о С с выделением водорода.
При взаимодействии AlH 3 с основными гидридами в эфирном растворе образуются гидроалюминаты:
LiH + AlH 3 = Li[AlH 4 ]
Гидридоалюминаты - белые твердые вещества. Бурно разлагаются водой. Они - сильные восстановители. Применяются (в особенности Li[AlH 4 ]) в органическом синтезе.
Сульфат алюминия Al 2 (SO 4 ) 3 . 18H 2 O получается при действии горячей серной кислоты на оксид алюминия или на каолин. Применяется для очистки воды, а также при приготовлении некоторых сортов бумаги.
Алюмокалиевые квасцы KAl(SO 4 ) 2 . 12H 2 O применяются в больших количествах для дубления кож, а также в красильном деле в качестве протравы для хлопчатобумажных тканей. В последнем случае действие квасцов основано на том, что образующиеся вследствие их гидролиза гидроксид алюминия отлагается в волокнах ткани в мелкодисперсном состоянии и, адсордбируя краситель, прочно удерживает его на волокне.

Алюміній. Отримання, хімічні властивості та застосування.
Есть в первом вопросе
Алюмотермія.
Алюмотермія- це спосіб отримання металі, неметалів востановленням їх оксидів металічним алюмінієм. 2Аl + Сr2О3 = Аl2О3 + 2Сr. Процес супроводжується підвищенням(виділенням) температури до 2400 С. Окрім цього це спосіб отримання чистих металів





Виробництво портландцементу. Сировина. Мінералогічний склад цементного клінкеру.

Портландцемент - це гідравлічна в’яжуча речовина основа якої складається з силікату кальцію. При виготовленні використовують карбонатні породи, що містять СaCO3 та гіпс співвідносять як 3:1. Доцільно використовують відходи промислового виробництва такі я к: шлам, шлаки. Отримання портландцементу 1) йде зона випалу 2) зона підігріву 3) зона декарбонізації 40 зона екзотермічних реакцій 5) зона спікання 6) зона охолодження. Мінералогічний склад цементу: складається з аліту, беліту та целіту, крім цього у клінкера може міститися незначна кількість алюмінатів та алюмоферитфв кальцію іншого складу а також оксидів магнію MgO.
Аліт - 3CaOSiO2- це найбільш важливий метеріал цементу він зумовлений швидко тужавіти, якість визначається вмісто у ньому аліту.
Беліт - 2CaOSiO2- менш активно взаємодіє з водою , тужавіє повільно але продукт міцний Беліт являє собою твердий розчин 13 EMBED Equation.3 1415(бета)-форма
Циліт - 4СaOAl2O3Fe2O3- займає проміжне місце. Являє собою твердий розчин алюмоферитів кальці.

Вуглекислотна корозія бетону. Методи її усунення та запобігання.

Углекислая коррозия развивается при действии на цементный камень и бетон воды, содержащей углекислый газ СО2. При этом вначале идет реакция между Са(ОН)2 цемента и углекислотой с образованием малорастворимого СаС03 по схеме: Са(ОН)2 + С02+Н20 = = СаСОз + 2Н20. Дальнейшее воздействие H2CQ3 на цемент приводит, однако, к образованию более растворимого гидрокарбоната: СаС03 + Н2С03=Са(НС03)2.
В этой обратимой реакции следует различать углекислоту, связанную в гидрокарбонате Са(НС03)2. Для предотвращения его разложения и обратного перехода в СаСОз необходимо присутствие в растворе определенного количества так называемой «равновесной» неагрессивной углекислоты. Появление же в растворе  «сверхравновесного» количества углекислоты вызывает растворение новых порций СаСОз и образование Ca(HCQ3). Эта избыточная углекислота называется агрессивной. Углекислая коррозия воздействует на бетон тем слабее, чем больше в водном растворе гидрокарбонатов кальция и магния.

Гідравлічні в’яжучі речовини. Хімічні процеси при твердінні.

Гідравлічні в’яжучі речовини - вони є більш складними по складу ніж повітрямі. Гідравлічні в’яжучі речовини на відміну від повітряних можуть затвердів ати як на повітрі так і у воді. До гідравлічних речовин відносяться вапно та різні цементі(роман-цемент, портландцемент та інші цементи). Гідравлічні можливості цієї групи в’яжучих речовин зумовленні присутністю у їхньому складі силікатів, алюмінатів та феритів кальцію. Чим більше буде у в’яжучих речовинах буде таких зв’язків тим сильніше буде міцність та гідравлічні властивості речовини.
Гідравлічне вапно це продукт обжигу кальцієво-мігнієвих карбонатних порід при температурі 1000 С, який містить 8-20% вапняних домішок.Виготавлюється у вигляді кусків або порошку. Отриманання 2Ca(OH)2+SiO2+(n-2)H2O=2CaO*SiO2*nH2O.
Романцемент – це гідравлічна в’яжуча речовина, якщо міст глини у вапнякових та магнезіальних мергелях становить 25% і більше то після випалу за температурою близько 900 С коли завершується розкладання карбонату кальцію CaCO, одержують продукт який здебільшого містить силікати й алюмінати кальцію, вільного вапна в ньому міститься небагато( до 2-3%) це і буде роман цент.
Портландцемент- у портландцементу є такі мінерали як трикальцієвий силікат, двокальцієвий силікат, чотирикальцієвий алюмоферит та трикальцієвий алюмінат.
Трикальцієвий силікат
13 EMBED Equation.3 1415
Двокальцієвий силікат
13 EMBED Equation.3 1415.Оскільки при тепло вологій обробці процес взаємодії двокальцієвого силікату з водою різко підвищується тому тужавіння високобелітових центів ефективніше проходить в автоклавах.
Трикільцієвий алюмінат.
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415. Ця реакція відбувається занадто швидко і тому надмірно швидка взаємодія трикальцієвого алюмінату з водою призводить до раннього структуроутворення в цементному тісті, через що неможливо перемішування, укладання й ущільнення бетонної суміші. Для того зоб цього позбавитися до клінкеру додають гіпс, який реагує з трикальцієвим алюмінатом и утворює малорозчинний гідросульфоралюмінат кальцію або етрингіт.
13 EMBED Equation.3 1415
Тільки після витрати усього гіпсу стане виділятися чистий гідро алюмінат кальцію й цемент почне схоплюватися.
Чотирицальцієвий алюмоферит
13 EMBED Equation.3 1415
Глиноземистий цемент
Основний мінерал глиноземистого цементу – це моноалюмінат кальцію CaO*Al2O3. При взаємодії з водою утворюється гідраалюмінат кальцію 2CaO*Al2O3*8H2O та гідроксид алюмінію.
13 EMBED Equation.3 1415
Можна виділити дві стадії процесу .Спочатку при взаємодії CaO*Al2O3 з водою утворюється гідро алюмінат кальцію складу СaO*Al2O3*10H2O.
13 EMBED Equation.3 1415. А потім з нього виділяється 2CaO*Al2O3*8H2O і Al(OH)3
13 EMBED Equation.3 1415

Гіпс. Отримання та твердіння будівельного гіпсу. Його застосування.

Гіпс- це повітряновяжуча речовина . Одержують її звичайно з природного гіпус CaSO4*2H2O. Принагрівання відбувається його термічні зміни- ступінчасте виділення води або розкладання з виділенням СaO. При нагрівання термічного гіпсу до 110-160 градусів відбувається втратат ѕ кристалічної води й перетворення його на напівводяний гіпс
13 EMBED Equation.3 1415.Це ендотермічна реакція. Гіпсові в’яжучі речовини бувають будівельні, формувальні та висоміцні гіпс.
Будівельний гіпс виготовляють нагріваючи гіпсове каміння або отриманий з нього порошок у відкритих апаратах (печах), коли вода відділяється із сировини у вигляді пари. Температура нагрівання становить 110-160 С. Одержана речовина складається в основному із дрібних кристаликів СaSO4*2H2O у формі 13 EMBED Equation.3 1415- модифікації і частково містить нерозкладний гіпс СaSO4*2H2O і ангідритCaSO4.
Формувальний гіпс- також містить переважно 13 EMBED Equation.3 1415- модифікацію. Він тонко подрібнюється і використовується для виготовлення форм при одержанні виробів з порцеляни й фаянсу.
Високоміцний гіпс- складається в основному з 13 EMBED Equation.3 1415-модифікації у вигляді великих і щільних кристалів.Його одержують у результаті обробки високосортного природного гіпсу в середовищі насиченої водяної пари при тиску, що перевищує атмосферний, у герметичних апаратаї або кипятінні у водних розчинах деяких солей. Після цього матеріал тонко висушують і розмелюють. Високовипальний гіпс твердіє повільніше але продукти зо утворюються мають сильнішу водостійкість та міцність.
Твердіння будівельного гіпсу.
Пи взаємодії будівельного гіпсу та високовипального гіпсу з водою утворюється двоводний сульфат кальцію
13 EMBED Equation.3 1415. Для тужавіння СaSO4*2H2O потрібно 18,6% води від маси гіпсової в’яжучої речовини. Однак для одержання пластичної суміші, що легко формується потрібно додати до гіпсу 50-70% води від маси в’яжучої речовини. Тому затрведілий гіпс має високу пористість 40-60%. Для прискорення тужавіння виробів з гіпсу піддають сушінню.
Використання гіпсу
Гипс используют для изготовления вяжущих материалов, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], гипсования почвы, в медицине. Его применяют также для снятия масок, моделирования скульптуры, создания рельефных украшений (лепнины) в помещениях. С древности популярен гипс как поделочный камень. Из него вырезают ажурные вазочки, фигурки, пепельницы и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].

Процесс твердения наступает после затворения вяжущих веществ водой, когда они образуют пластичную массу, превращающуюся с течением времени в твердое камневидное тело, обладающее известной механической прочностью. Вначале пластичная масса начинает уплотняться и густеть; это состояние соответствует началу схватывания; затем по мере дальнейшего уплотнения наблюдаются окончательная потеря пластичности и постепенное превращение вещества в твердое тело, не обладающее, однако, заметной прочностью. Этот момент соответствует концу схватывания.
После окончания схватывания протекают дальнейшие химические и физические преобразования, сопровождающиеся продолжающимся уплотнением и нарастанием механической прочности, характеризующими собой процесс твердения вяжущих веществ. Схватывание является начальной стадией этого процесса; оно характеризуется превращением пластичной массы затворенного водой вяжущего вещества в твердое тело.
Процесс твердения строительного гипса по теории А. А. Байкова заключается в следующем: при затворе-нии строительного гипса водой он растворяется в ней до тех пор, пока не получится насыщенный раствор. Как в растворе, так и в нерастворенном виде под действием окружающей его воды полуводный гипс гидратируется с образованием двуводного гипса.
Та часть гипса, которая прогидратировалась в растворе, выпадает из него в виде кристаллов, так как раствор, насыщенный по отношению к полуводному гипсу, оказывается пересыщенным по отношению к двуводному (растворимость полуводного гипса составляет 7 г на 1 л воды, считая на CaSO4, а двуводного - 2 г на 1 л воды). При этом вследствие обеднения раствора сернокислым кальцием в нем могут растворяться новые порции полуводного гипса, которые в свою очередь также гидратируются и выделяются из раствора.
Однако, как указывает А. А. Байков, большая часть полугидрата подвергается гидратации не в растворе, а при непосредственном взаимодействии с водой, причем образующийся при этом двуводный гипс не может переходить в раствор, поскольку последний является по отношению к нему пересыщенным. Поэтому двуводный гипс образуется в виде коллоидальной гелеобразной массы, придающей затворенному водой строительному гипсу необходимую пластичность. Коллоидальная масса двуводного гипса переходит с течением времени в кристаллическую форму, что сопровождается потерей пластичности.
Таким образом, процесс твердения строительного гипса по А. А. Байкову можно разделить на три периода:
период растворения и образования насыщенного раствора;
период образования коллоидальной массы в виде студня;
период кристаллизации с превращением студня в кристаллический сросток.
Эти периоды не протекают последовательно один за другим, а налагаются друг на друга, так что при не закончившемся по всей массе материала процессе коллоидообразования в определенных частях твердеющей массы могут уже идти процессы кристаллизации.
Как указывалось выше, для превращения полуводного гипса в двуводный теоретически необходимо значительно меньше воды, чем то, которое приходится брать на практике (исходя из необходимости получения теста нормальной густоты, обусловливающей требуемую удобообрабатываемость массы). После окончания процесса гидратации (на что требуется примерно 20-25 мин) избыточная вода отделяет частицы двуводного гипса одну от другой и замедляет нарастание прочности, которое протекает в дальнейшем уже в результате высыхания твердеющего гипса. При испарении воды растворенный в ней гипс образует кристаллы двуводного гипса, которые сращиваются. Для ускорения этого процесса твердеющий гипс сушат при температуре не выше 60-70єС (во избежание обратного процесса - дегидратации двуводного гипса), причем сушка оказывается в данном случае полезной из-за большой скорости гидратации строительного гипса, после окончания которой вода больше не нужна. Для гидравлических вяжущих веществ, например для портландцемента, сушка изготовленных из них изделий недопустима, так как гидратация их протекает весьма медленно, и преждевременное удаление воды приостановит нарастание их прочности.
Строительный гипс отличается быстрым твердением, что является весьма положительным его свойством, используемым при заводском изготовлении гипсовых изделий.


Диоксид кремнію. Отримання та хімічні властивості.

Одержують сицилій відновлення оксиду SiO2 вуглецем або металами
13 EMBED Equation.3 1415. Із кристалічних форм найпоширенішим є кварц. Домішки зумовлюють різні назви забарвлення:
1) аметист(фіолетовий), 2) маріон(чорний) 3)раухтопаз(димчатий). Диоксид кремнія зустрічається у виді мінерального кварцу з якого складається звичайний пісок. Кристалічний діоксин кварца знаходится в основному у вигляді кварцу Він прозорий, не має коліру, має форму шестигранної призми з шістьома пірамідами які називаються горними кристаламию до дрібнокристалічних різновидів кварцу відноситься агат та яшмаю. Кварц входить до складних горних порід наприклад граніт та гнейса.
Кремния диоксид (кремнезем) SiO2, бесцветное кристаллическое, аморфное или стеклообразное вещество.
Химические свойства
Диоксид кремния SiO2  кислотный оксид, не реагирующий с водой.
Химически стоек к действию кислот, но реагирует с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]:
SiO2 + 6HF H2[SiF6] + 2H2O,
и газообразным [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] HF:
SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O.
Эти две реакции широко используют для травления стекла.
При сплавлении SiO2 с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и основными оксидами, а также с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] активных металлов образуются силикаты  соли не имеющих постоянного состава очень слабых, нерастворимых в воде кремниевых кислот общей формулы xH2O·ySiO2
Например, может быть получен ортосиликат натрия:
SiO2 + 4NaOH Na4SiO4 + 2H2O,
метасиликат кальция:
SiO2 + СаО СаО·SiO2,
или смешанный силикат кальция и натрия:
Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2.
Из силиката Na2O·CaO·6SiO2 изготовляют оконное [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Следует отметить, что большинство силикатов не имеет постоянного состава. Из всех силикатов растворимы в воде только силикаты натрия и калия. Растворы этих силикатов в воде называют растворимым стеклом. Из-за [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] эти растворы характеризуются сильно щелочной средой. Для гидролизованных силикатов характерно образование не истинных, а [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] растворов. При подкислении растворов силикатов натрия или калия выпадает студенистый белый осадок гидратированных кремниевых кислот.
Главным структурным элементом как твердого диоксида кремния, так и всех силикатов выступает группа [SiO4/2], в которой атом кремния Si окружен тетраэдром из четырёх атомов кислорода О. При этом каждый атом кислорода соединен с двумя атомами кремния. Фрагменты [SiO4/2] могут быть связаны между собой по-разному. Среди силикатов по характеру связи в них фрагментов [SiO4/2] выделяют островные, цепочечные, ленточные, слоистые, каркасные и другие.
Получение
Синтетический диоксид кремния получают нагреванием кремния до температуры 400500 °C в атмосфере [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], при этом кремний окисляется до [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. А также [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] при больших температурах.
В лабораторных условиях синтетический диоксид кремния может быть получен действием кислот на силикатные соли. Например:
Na2SiO3 + 2CH3COOH 2CH3COONa+H2SiO3,
кремниевая кислота сразу разлагается на воду и SiO2, выпадающий в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Натуральный диоксид кремния в виде [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] используется там, где не требуется высокая чистота материала.




Жорсткість води. Види жорсткості. Одиниці виміру.

Жорсткість води- обумовлена наявністю в них розчиних солей кальцію і магнію. іони 13 EMBED Equation.3 1415 вони безпечні у санітарно-гігієнічних відношення але спричинюють те що приготування їжі буде займати більше часу також погіршують сама їжі, окрім цього вони призводять сухість та подразливість шкіри. Також жорстка вода зовсім не придатна для використання у технічному застосуванні тому утворюється шар накипу на стінках парових котлів зо призводить до різкого знижування теплопровідності цих стінок и спричинює витрати енергії.Жорстка вода при взаємодії з милом не утворює піну потому що солі пальмітинової і стеаринової кислоти, які входять у склад мила переходять у нерозчинний кальцієві солі. Одиниці виміру жорсткості води- вимірюється у моль-еквівалентів іонів магнію та кальцію, які містяться у одному літрі. Один моль-еквівалента відповідає вмісту одному літрі води 20,04 мг іона Сa а іона Мg відповідає 12,16 мг.
Жорсткість ділиться на такі види
М'яка жорсткість – до 2 м-евк/л
Середня жорсткість – 2-10 м-екв/л
Жорстка – більше 10 м-екв/л
Жорсткість морської води значно вище ніж жорсткість річкової або озерної. Найм'якіша вода - дощова.
Є карбонатна жорсткість і не карбонатна.
Карбонатна зумовлена наявністю у воді гідрокарбонатів кальціюCa(HCO3) та магнію Mg(HCO3). Некарбонатна – зумовлена наявністю сильних кислот сульфатів або хлоридів магнію та кальцію. При пом’якшені води легше усунути карбонатну жорсткість. Рівновага між гідрокарбонатом, карбонатом кальцію, водою й CO2 можна подати у рівняя.
13 EMBED Equation.3 1415 .CaCO3 випадає в осад. Кальцій при нагріванні води осаджується у вигляді гідрооксиду або основного карбонату.Таким чином карбонатна жорсткість води, яка зумовлена наявністю гідрокарбонатів кальцію та магні усувається.

Загальна характеристика головної підгрупи 4 групи хімічних елементів.

Включає дві підгрупи 1) головна підгрупа карбону (С,Si,Ge,sn,Pb) та 2) побічна підгрупа титану (Ti,Zr,Hf)
a) 13 EMBED Equation.3 1415, характерний ступінь оксисненя є “+4” та “+2”. Для С і Si є ступінь +4 а для С до Pb є +2 . Кислотні властивості помірно слабшають від Si до Pb. Неметалічні властивості простих речовин сильніше виражені ніж у елементів третьої групи. Карбон-неметал. Силіцій та германій- напівпровідники, станум (олово) та плюмбум (свинец) – метали.
Група Титана-містить на зовнішньому рівні два s-елементи. Це d-елементи.. Вони мають високу температуру плавлення ступынь окиснення +4 , сполуки з оксигеном +2,+3- нестійкію TI-Zr-Hf- надзвичайно тугоплавкі використовуються для виготовлення твердих сплавів.За високих температур утворюють солі
Загальна характеристика елементів головної підгрупи 2 групи.

Складається з двох підгруп головна підгрупа берилію та підгрупа цинкую. Усі вони метали . На зовнішньому шелектроному рівні по 2 електрони. Для них характерний ступінь окиснення +2. У берилію перебуває 2 електрони на передостанньому рівні а у всіх інших по 8 електронів. Енергія іонізації у Be(берилій) вища ніж у інших металів. Be- амфотерна сполука то Mg(OH)2- слабка основа а Сa(OH) і Ba(OH)-сильна основи. Висока токсичність берилію та барі.
Підгрупа цинку (Zn-Cd-Hg) електрона формула 13 EMBED Equation.3 1415.Підрівень d цілком заповнений і стабільний, невеликі розміри радіуса атома і висока іонізація енергії зумовлюють слабкіші відновні властивості елементів. Токсичними є ртуть, цинк та кадмій.
Загальна характеристика елементів головної підгрупи 3 групи.

Ця група містить велику кількість елементів, тому зо окрім p- підрівнів бору та d- підрівнім скандію, включає 2 сімейства f-елементів (лантаноїди(58(Ce) до 71(Ln)) та актиноїди 90(Th) до 103(Lr))
Підгрупу бора утворюють (B,Al,ga,In,Tl)- вони мають на зовнішньому електроному рівні по три електрони 13 EMBED Equation.3 1415. Відповідні прості речовини крім бору у вільному стані є металами але металеві властивості у них виявлені слабкіше ніж у елементів головної підгрупи другої і особливо першої групи періодичної системи. Проявляють ступінь оксиення +3 проте у талія ступінь окиснення +1 Із збільшення порядкового номера елемента у підгрупі основні властивості підсилюються. Оксиди алюмінію Аl2O3 індіюIn2O3 галію Ga2O3 є амфотерні. З елементів третьої групи найбільш практичними є алюміній та бор. Талій, індій та галій є розсіяними елементів, що не утворюють самостійних родовищ.
Підгрупа скандію- утворюють d-елементи (Sc,Y,La,Ac) і f-елементи сімейства лантаноїдів та актиноїдів. Усі вони належать до рідких надзвичайно розсієних елментівю. Ступінь окиснення доя цієї підгрупи характерний +3. їй відповідають оксиди R2O3 і гідрооксиди R(OH)3. Іони Sc,Y,La,Ac мають електрону будову яка відповідає атомам інертних газів. У металів з f-елементами відбувається заповнення не останнього (шостого ) і не передостаннього(п’ятого ), а третього ззовні електронного рівня(n=4), підрівня 4f.
Залізо. Отримання та хімічні властивості заліза.

Fe- четвертий елемент за поширеністю після (O,Si,Al). Його вміст становить 4,65%. Основні руди:
а) Магнітний залізняк Fe3O4 (магнетип)
б) Червоний залізняк Fe2O3 (гематип)
в) Бурий залізняк 2Fe2O3*3H2O (милоніт)
г) Сипатовий залізняк FeCO3(сидерит)
Залізо одержують відновленням оксидів з руди коксом
13 EMBED Equation.3 1415
Температура плавлення=1535 С. Чисте залізо - це пластичний, ковкий метал який легко піддається прокатуванню й іншим видам механічної обробки. Чавун- це сплав який мість більше 2% карбону. Білий чавун- це графіт перебуває у вигляді цементу, характерний високою твердістю і крихкістю. Сірий чавун - перебуває у вигляді пластинок графіту, має добрі ливарні властивості . Якщо карбон виділяється у формі пластівців, то одержують ковкий чавун. Якщо частинки графіту під впливом домішок, що вводяться в чавун наприклад магнію, мають сферичну форму то поліпшуються механічні властивості, сприяє одержанню високоміцного чавуну, з якого виготовляють деталі прокатних станів. Сталі - сплави феруму, що містять менше двох відсотків карбону. Залежно від складу вони поділяються на карбнові і леговані.
а) Карбонові- містять крім карбону еще інші домішки (магнату, сіліцію, фосфору, сульфуру )
б) Леговані сталі- містять домішки легуючих елементів (найчастіше –хрому, ніколу, мангану, ванадію та молібдену). Сталі поділяються за своїм призначенням на конструкційні і сталі.
Конструкційні сталі використовуються для виготовлення деталей, споруд конструкцій мають високу міцність і пластичність

Корозія бетону, її види та шкідливий вплив.

Корозія бетону я к правило пов’язана з руйнуванням цементного каменю- адже крупний і дрібний заповнювачі мають досить високу корозійну стійкість. Крозія бетону спричинюється дією різних фізичних, хімічних та біологічних факторів. До фізичних відносяться: вібрація, стирання, удари хвіль, періодичні зміни температури. До біологічних- дія шкідливих бактерій та мікроорганізмів. До хімічних, вони спричинюється дією агрегатних середовищ(рідин, газів) на бетон. Основні види корозії:1)Розчинення складової частини цементного каменю і видалення їх з бетону. Така корозія супроводжується дією мякої води на бетон з малою тимчасовою жорсткістю.
2) Утврення в результаті хімічної взаємодії між складовими частинами цементного каменю й домішками, що містилися у воді, розчинних речовин або продуктів, що позбавлені в’яжучих властивостей, а це послаблює структуру цементного каменю
3) Утворення й кристалізація у капілярах, тріщинах, порах, які призводять до його руйнування. До таких сполук належать наприклад продукти реакції, які мають об’єм більший ніж об’єм вихідних речовин.
Перший вид корозії- це корозія вилуговування - пов’язана з поступовим розчинення і видаленням гідрооксиду кальція Сa(OH)2 бетону. При розчиненні гідроксиду кальцію і його видаленні, складові частини цементного каменю піддаються послідовному ступінчастому гідролізу, що призводить до ослаблення й руйнування бетону. Швидкість корозії залежить від щільності, хімічного і мінералогічного складу цементного каменю й від вмісту домішок у діючій на бетон воді. Підвищення гідрокарбонатної жорсткості води сповільнює вилуговування через утворення карбонату кальцію CaCO3, який, накопичуючись у капілярах і порах, сприяє ущільненню бетону.
13 EMBED Equation.3 1415
Другий вид корозії- це кислотна корозія- обумовлена дією на нього розчинів неорганічних і органічних кислот. Легкорозчинні солі, які утворилися при взаємодії кислоти і речовини, що входять до складу цементного каменю, вимиваються з бетону. Нерозчинні продукти реакції такі як гідроксиди силіцію та алюмінію залишаються у вигляді пухких мас , що послаблюють його структури. Вже при Ph=6 помітно проявляється руйнування бетону. Однопроцентні розчини соляної, нітратної, сульфурної кислоти сильно руйнують бетон за досить короткий час.
Карбокислотна корозія - це різновид кислотної корозії бетону.Вона пов’язана з підвищенням вмісту оксиду карбону CO2 у воді. При цьому відбувається розчинення карбонату кальцію з утворенням гідрокарбонату кальці.
13 EMBED Equation.3 1415
Магнезіальна корозія - обумовлена взаємодією гідроксиду кальцію Сa(OH)2, який входить до складу цементного каменю з присутніми у воді розчинними солями магнію
13 EMBED Equation.3 1415
У результаті утворюються розчинні солі кальцію наприклад СaCl2, та малорозчинний гідроксид магнію Mg(OH)2, що не має в’яжучих властивостей. Він виділяється у вигляді пухкого, пробного для води осаду. У результаті цієї взаємодії структура цементного каменю слабшає. Так як Mg(OH)2 погано розчинний, то взаємодія його з Ca(OH)2 призводить до утворення СaSO4.
13 EMBED Equation.3 1415
Третій вид корозії - це сульфатна корозія, пов’язана із присутністю природних або стічних водах сульфатів, які вступають у взаємодію з гідроксидом або гідроалюмінатом кальцію, що входять до складу цементного каменю:
13 EMBED Equation.3 1415
Продукти реакції які утворяться мають значно більший обєм ніж вихідні речовини. У результаті цього зростають внутрішні напруження, що призводять до руйнування цементного каменю.

15 Кремнієві кислоти. Отримання та хімічні властивості.

Кремневые кислоты - очень [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], малорастворимые в воде [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Известны соли метакремниевой кислоты Н2SiO3 (SiO2H2О)  силикаты, ортокремниевой кислоты H4SiO4 (SiO22H2O)  ортосиликаты и других кислот с различным числом SiO2nH2О, пиросиликаты H2*Si2*O7, дисиликаты 13 EMBED Equation.3 1415
Силикатные кислоты слабее чем карбонатные. В воде полисиликатные кислоти нерастворимы образуют коллоидные раствори(золи ) при коогуляции которих появляется гели.
Гидраты кремнезема с содержанием более 2Н2О на каждую молекулу SiO2 в индивидуальном состоянии, по-видимому, не существуют, однако известны многие их [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В воде кремниевые кислоты образуют [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Соли кремниевых кислот применяют в производстве [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], в текстильной промышленности, для обработки воды, как связующие материалы. Гели кремниевых кислот ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]) используют как [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и как отбеливающие материалы. Соли кремниевых кислот называют силикатами (силикаты широко распространены в природе).

Кремний занимает второе место после кислорода встречается также в соединениях диоксида кремния SiO2-называется кремноземом или кремний ангидрид.Является важним элементов растительного и живого царства. Кремний - главный элемент в царстве минералов и горных пород. Свободный кремний можно получить прокалыванием с магнием мелкого белого песка, который представляет собой диоксид кремения
13 EMBED Equation.3 1415. При этом получается бурый порошок амфотерного кремния. Кристаллы кремния обладают стальным блеском. Основні мінерали до складу яких входить кремній це каолін, входить до складу гранитів і різних силікатів і алюмосилікатних мінералів: найвідоміші з них це ортоплазм, альбід, анортит, серпентин, таль
Окрім цього можна отримати кремній шляхом відновлення кремнозема металами. (Вот это реально важно он наверное спросит)
13 EMBED Equation.3 1415

Кремний во многом похож на углерод. По распространенности в земной коре кремний занимает второе место после кислорода ( 28% по массе). В природе существует только в связанном виде, в основном в виде оксида кремния или кремнезема SiO2. Кремнезем известен в двух видоизменениях: кристаллическом и аморфном. Применяют кремний в основном для получения сплавов, восстановления металлов из оксидов, для изготовления полупроводниковых приборов. В небольших количествах кремний получают восстановлением из кремнезема различными металлами: SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si В промышленности кремнезем восстанавливают углем в электрических печах: SiO2 + 2C= Si + 2CO Структура свободного кремния аналогична алмазу. Кремний - типичный полупроводник. Электронная конфигурация внешнего электронного слоя атома кремния 3s23p2. Кремний, как и углерод, четырехвалентен, валентные электроны находятся на s- и р-орбиталях. Однако в отличие от углерода атомы кремния p-связей, т.е. двойных и тройных связей друг с другом образовывать не могут. Поэтому для кремния не характерна аллотропия, он образует только одну модификацию. В химическом отношении кремний, особенно кристаллический, мало активен, но активнее углерода. Во всех соединениях кремний четырехвалентен. При обычной температуре он непосредственно реагирует только с фтором: Si + 2F2 = SiF4 Реакционная способность аморфного кремния выше, чем кристаллического. Например, при высокой температуре он взаимодействует с кислородом: Si + O2 = SiO2 Кремний энергично реагирует с растворами щелочей: Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 Кремний образует также соединение с водородом - силан SiH4. Однако силан очень неустойчив и самовоспламеняется на воздухе и разлагается водой: SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O SiH4+ 2H2O = SiO2 +4H2 С углеродом кремний образует карборунд SiC. Это кристаллическое, построенное по типу алмаза вещество, уступающее по твердости лишь алмазу.

Магнезіальна корозія бетону. Методи її усунення та запобігання.

Магнезіальна корозія - обумовлена взаємодією гідроксиду кальцію Сa(OH)2, який входить до складу цементного каменю з присутніми у воді розчинними солями магнію
13 EMBED Equation.3 1415
У результаті утворюються розчинні солі кальцію наприклад СaCl2, та малорозчинний гідроксид магнію Mg(OH)2, що не має в’яжучих властивостей. Він виділяється у вигляді пухкого, пробного для води осаду. У результаті цієї взаємодії структура цементного каменю слабшає. Так як Mg(OH)2 погано розчинний, то взаємодія його з Ca(OH)2 призводить до утворення СaSO4. Магнезиальная коррозия. Чисто магнезиальная коррозия цементного камня и бетона наступает под действием на них растворимых солей магния, кроме MgS04. В этом случае между гпдроксидом кальция цементного камня и, например, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], состоящего из CaCl2 (75-80 %) и KCl или из CaCl2 и CaF2, а также [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] CaO при 11701200 °C:
4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

Отримання та хімічні властивості магнію.

Магній зустрічається у вигляді карбонату, що утворює мінерал магнезит-MgCO3 і входить до складу доломіту MgCO3*CaCO3. Хлорид і сільфат магнію входять до складу мінералів каїніту- 13 EMBED Equation.3 1415
карналіту- 13 EMBED Equation.3 1415
кізериту-13 EMBED Equation.3 1415
бішофіту-13 EMBED Equation.3 1415
Силікати теж містять магній.Через складність складу силікатів їх часто записують у вигляді оксидів
Конфигурация внешних электронов атома Магния 3s2. Во всех стабильных соединениях Магний двухвалентен. В химическом отношении Магний - весьма активный металл. Нагревание до 300-350 °С не приводит к значительному окислению компактного Магния, так как поверхность его защищена оксидной пленкой, но при 600-650 °С Магний воспламеняется и ярко горит, давая оксид магния и отчасти нитрид Mg3N2. Последний получается и при нагревании Магния около 500 °С в атмосфере азота. С холодной водой, не насыщенной воздухом, Магний почти не реагирует, из кипящей медленно вытесняет водород; реакция с водяным паром начинается при 400 °С. Расплавленный Магний во влажной атмосфере, выделяя из Н2О водород, поглощает его; при застывании металла водород почти полностью удаляется. В атмосфере водорода Магний при 400-500 °С образует MgH2.
Магний вытесняет большинство металлов из водных растворов их солей; стандартный электродный потенциал Mg при 25 °С - 2,38 в. С разбавленными минеральными кислотами Магний взаимодействует на холоду, но в плавиковой кислоте не растворяется вследствие образования защитной пленки из нерастворимого фторида MgF2. В концентрированной H2SО4 и смеси ее с НNО3 Магний практически нерастворим. С водными растворами щелочей на холоду Магний не взаимодействует, но растворяется в растворах гидрокарбонатов щелочных металлов и солей аммония. Едкие щелочи осаждают из растворов солей гидрооксид Магния Mg(OH)2, растворимость которой в воде ничтожна. Большинство солей Магния хорошо растворимо в воде, например сульфат магния, мало растворимы MgF2, MgCО3, Mg3(PO4)2 и некоторые двойные соли.
При нагревании Магний реагирует с галогенами, давая галогениды; с влажным хлором уже на холоду образуется MgCl2. При нагревании Магний до 500-600 °С с серой или с SO2 и H2S может быть получен сульфид MgS, с углеводородами - карбиды MgC2 и Mg2C3. Известны также силициды Mg2Si, Mg3Si2, фосфид Mg3P2 и других бинарные соединения. Магний - сильный восстановитель; при нагревании вытесняет другие металлы (Be, Al, щелочные) и неметаллы (В, Si, С) из их оксидов и галогенидов. Магний образует многочисленные металлоорганические соединения, определяющие его большую роль в органических синтезе. Магний сплавляется с большинством металлов и является основой многих технически важных легких сплавов.
Получения магнія:
обычный промышленный метод получения металлического магния это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl2, натрия NaCl и калия KCl. В этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:
MgCl2 (электролиз) = Mg + Cl2.
Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а в нее добавляют новые порции магнийсодержащего сырья. Так как полученный таким способом магний содержит сравнительно много около 0,1% примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке. С этой целью используют электролитическое рафинирование, переплавку в вакууме с использованием специальных добавок флюсов, которые «отнимают» примеси от магния, или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного магния достигает 99,999% и выше.
Разработан и другой способ получения магния термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре используют кокс:
MgO + C = Mg + CO
или кремний. Применение кремния позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO3·MgCO3, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:
CaCO3·MgCO3 = CaO + MgO + 2CO2,
2MgO + 2CaO + Si = Ca2SiO4 + 2Mg.
Преимущество термического способа состоит в том, что он позволяет получать магний более высокой чистоты. Для получения магния используют не только минеральное сырье, но и морскую воду.




Повітряні в’яжучі речовини. Хімічні процеси при твердінні.

1. Воздушная известь.
Воздушная известь получается путем обжига (900-1000°С) известняка,
мела, отходов ракушечника и других природных материалов, содержащих
карбонат кальция CaCO3. Главной составной частью обоженного материала
является окись кальция CaO. Продукт обжига называется негашеной известью
(кипелкой). Процесс гашения извести заключается в присоединении к окиси
кальция воды по схеме:
CaO + H2O = Ca(OH)2 - 65 кДж.
Реакция сопровождается значительным выделением тепла и увеличением
объема. Полученный продукт называется гашеной известью, или пушонкой.
Смесь гашеной извести с песком и водой называется известковым раствором.
Затвердевание извести происходит под воздействием диоксида углерода из
воздуха, в результате образуется карбонат кальция:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O.
Процесс затвердевания протекает очень медленно. При затвердевании
известкового раствора также протекает реакция:
Ca(OH)2 + SiO2 = CaSiO3 + H2O.

2. Алебастр (строительный гипс).
Природный двухводный гипс CaSO4
· 2H2O частично обезвоживается в
температурном интервале 150-170°С:
2CaSO4
· 2H2O = CaSO4
· 0,5H2O + CaSO4 + 3,5 H2O.
Образуется жженый гипс, или алебастр, который является смесью
полуводного гипса CaSO4
· 0,5H2O и высокодисперсного CaSO4.
При замешивании с водой алебастр быстро затвердевает, превращаясь в
CaSO4
· 2H2O.

3. Магнезиальный цемент.
При прокаливании природного магнезита MgCO3 в температурном
интервале 750-800°С образуется каустический магнезит MgO :
18
Mg CO3 = MgO + CO2.
Последний при измельчении в тонкий порошок и затворении растворами
солей хлорида магния MgCl2 или сульфата магния MgSO4 затвердевает в
прочное тело, называемое магнезиальным цементом (цементом Сореля).
Затвердевание можно объяснить тем, что основная соль, первоначально
образующаяся согласно уравнению:
MgO + MgCl2 + H2O = 2 MgOHCl,
затем полимеризуется в цепи типа – Mg – O – Mg – O – Mg – , на концах
которых находятся атомы хлора или гидроксильные группы.

Портландцемент. Отримання та твердіння.

Отримання:
При виготовленні портландцементу використовують карбонатні породою, що містять СaCO3(вапняк, крейду ) та глину.Співвідносять іх як 3:1. При виробництві портландцементу доцільно використовувати відходи промислового виробництва такі як шлаки (CaO, SiO2,Al2O3,Fe2O3,) нефеліновий шлам, утворений при виробництві глинозему.
Є два способи отримання портландцементу перший це сухий другий мокрий.
При сухому способі змішують й подрібнюють сухі вихідні матеріали, сировинну сіміш одержують у вигляді порошку.
При мокрому способі- змішування та подріблення вихідних матеріалів здійснюється у воді, сировинну суміш одержують у вигляді рідко текучої маси-шламу що містить 35-40% води.
Сухий спосіб буде більш економніший тому що тут витрачається менше теплоти ніж при мокрому способі.
Також випал сировинної суміші виконують у печах, які являють собою довгі цилінди.
1) Перший процес- це зона випару (відбувається висушування сировинної суміші при поступовому підігріві до 200 С )
2) Друга зона- це зона підігріву-підігрівають сировинну суміш з 200 до 700 С. Відбувається дегідратація (відділення води) глин.
3) Третя зона- це зона декарбонізації -температура підвіюється до 1100 С. Відбувається розкладання СaCO3 та MgCO3.
4) Четверта зона- це зона екзотермічних реакцій- йде підігрів до 1250 С. Тут йде утворення таких сполук як трикальцієвий алюмінат(3СaO*Al2O3 ), чотири кальцієвий алюмоферит(4CaO*Al2O3*Fe2O3) та двокальцієвий силікат(2CaOSiO2).
5) П'ята зона- це зона спікання у ній температура підвищується до 1450 С. Частина матеріалу плавится, відбувається спікання матеріалу утворюється з нього щільні гранули. Матеріал який вийде називається клінкером.
6) Шоста зона- це зона охолодження- температура знижується до 1000 С, при цьому формується його склаж та структура.
Твердіння
Портландцемент- у портландцементу є такі мінерали як трикальцієвий силікат, двокальцієвий силікат, чотирикальцієвий алюмоферит та трикальцієвий алюмінат.
Трикальцієвий силікат
13 EMBED Equation.3 1415
Двокальцієвий силікат
13 EMBED Equation.3 1415.Оскільки при тепло вологій обробці процес взаємодії двокальцієвого силікату з водою різко підвищується тому тужавіння високобелітових центів ефективніше проходить в автоклавах.
Трикільцієвий алюмінат.
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415. Ця реакція відбувається занадто швидко і тому надмірно швидка взаємодія трикальцієвого алюмінату з водою призводить до раннього структуроутворення в цементному тісті, через що неможливо перемішування, укладання й ущільнення бетонної суміші. Для того зоб цього позбавитися до клінкеру додають гіпс, який реагує з трикальцієвим алюмінатом и утворює малорозчинний гідросульфоралюмінат кальцію або етрингіт.
13 EMBED Equation.3 1415
Тільки після витрати усього гіпсу стане виділятися чистий гідро алюмінат кальцію й цемент почне схоплюватися.
Чотирицальцієвий алюмоферит
13 EMBED Equation.3 1415






Постійна жорсткість води. Утворення та методи усунення.

Постійна жорсткість води- це некарбонатнка жорсткість обумовлена вона вмістом сульфатів, хлоридів та інших солей кальція Ca(HCO3)2 та магні Mg(HCO3)2. При нагріванні або кипятінні води вони залишаються у розчині. Спосіб боротьбі з жорсткістю
Вапняний спосіб з солями жорсткості
13 EMBED Equation.3 1415
Содовий спосіб

13 EMBED Equation.3 1415
Фосфадний спосіб

13 EMBED Equation.3 1415
Пермутитний спосіб

13 EMBED Equation.3 1415


Природні сполуки кальцію. Їх застосування в будівництві.
Мел, мрамор, известняки, ракушечники – все это СаCO3 с незначительными примесями, а кальцит – чистый СаCO3.Самый важный из этих минералов – известняк. Больше всего известняка идет на нужды химической промышленности. Он незаменим в производстве цемента, карбида кальция, соды, всех видов извести (гашеной, негашеной, хлорной), белильных растворов, цианамида кальция, известковой воды и многих других полезных веществ. Значительное количество известняка расходует и металлургия – в качестве флюсов.Известняками (щебенкой) укрепляют дороги, известняками (в виде порошка) уменьшают кислотность почв. В сахарной промышленности известняк используют для очистки свекловичного сока.
Другая разновидность углекислого кальция – мел. Мел – это не только зубной порошок и школьные мелки. Его используют в бумажной и резиновой промышленности – в качестве наполнителя, в строительстве и при ремонте зданий – для побелки.
Третья разновидность карбоната кальция – мрамор – встречается реже. Считается, что мрамор образовался из известняка в давние геологические эпохи. При смещениях земной коры отдельные залежи известняка оказывались погребенными под слоями других пород. Под действием высокого давления и температуры там происходил процесс перекристаллизации, и известняк превращался в более плотную кристаллическую породу – мрамор.
Естественный цвет мрамора – белый, но чаще всего различные примеси окрашивают его в разнообразные цвета. Чистый белый мрамор встречается не часто и идет в основном в мастерские скульпторов. Из менее ценных сортов белого мрамора делают распределительные щиты и панели в электротехнике. В строительстве мрамор (всех цветов и оттенков) используют не столько как конструкционный, сколько как облицовочный материал.
И, чтобы покончить с углекислым кальцием, несколько слов о доломите – важном огнеупорном материале и сырье для производства цемента.


Рідке скло. Отримання та застосування.

Это формула жидкого стекла:
Na2O(SiO2)n (или) [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] K2O(SiO2)n

Там где стоит (n)-это зависит от валентности сицилия он может быть как двух так и четирех валентный.

Рідке скло- це водневий розчин силіката натрія, повітряна в’яжуча речовина, яка виготовляеться шляхом обжигання суміші, яка складається з кварцового піска та соди. Отримане скло після подроблення розчину в воді.У промисловості та будівництві використовується для захисту фундаментів від грунтових вод, використовується для гідроізоляції стін, підлог і перекритих підвальних приміщень, підходить для склеювання та в’язки будівельних матеріалів.Окрім цього використовується у будівництві для приготовлення водостійких, жаростійких та кислотніх бетонів. Використовується як домішка до будівельних матеріалів які підвищують довговічність, міцність, огнестійкість та атмосферостойкість. Використовується як чистящій засіб. Являється екологічно чистим антисептиком(перешкоджає утворенню глини, грибків,цвілі(плесени) ) Рідке скло добре відбілює.
Одержування силікату натрію або калію сплавленням SiO2 з лугами NaOH,KOH або карбонатами Na2CO3, K2CO3.
Мокрий спосіб(найдорожчий):
13 EMBED Equation.3 1415
Содовий спосіб:

13 EMBED Equation.3 1415
Найдешевший спосіб
13 EMBED Equation.3 1415
При добавлении растворимого стекла к воде, идущей на затворение цемента, его сроки схватывания сильно сокращаются. Обусловлено это тем, что в результате химической реакции между щелочным силикатом (жидкое стекло) и составными частями цементного клинкера (гидроалюминат кальция) образуются коллоидные гидросиликат кальция и алюминат натрия по уравнению:
3Na2O x SiO2 + 3CaO x Al2O3 x nH2O = 3CaSiO3 x nH2O + 3Na2O x Al2O3
Именно образующийся в составе бетона алюминат натрия и является очень сильным ускорителем его схватывания. Кроме того, проходит еще одна реакция, между жидким стеклом и известью, находящейся в цементе c образованием силиката кальция:
Na2O x 2SiO2 + CaO = Na2O x SiO2 + CaSiO3

Сполуки заліза +2. Основні сполуки, їх отримання та хімічні властивості.
Железо находится в VIII (8) группе ПС и имеет электронную валентную конфигурацию 3d64s2.
Степени окисления, которые железо проявляет в своих соединениях, +2, +3 и +6.
Железо растворяется в кислотах-неокислителях, окисляясь ионом H+ до Fe(II):
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2
Ион Fe(II) существует в водных растворах в виде аквакомплексов [Fe(H2O)6]2+ бледно-зелёного
цвета.
С разбавленной HNO3 (~30%) железо вступает в следующую реакцию:
Fe + 4HNO3(разб.) = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Холодная концентрированная азотная кислота пассивируют железо.
При нагревании кислоты-окислители взаимодействуют с железом с образованием железа (III) и
продуктов восстановления азотной кислоты (NO, NO2, N2O, N2, NH3 и т.д.). В химической
реакции, обычно, записывается какой-то один продукт, который образуется в наибольшем
количестве. Водные растворы железа (III) окрашены в желтый цвет, соответствующий окраске
аквакомплекса [Fe(H2O)6]3+.
2Fe + H2SO4(конц.) = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + 6HNO3(конц.) = Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Соединения железа (II).
Оксид железа (II) не растворяется в воде, поэтому соответствующий гидроксид
получают косвенным путём, например, при взаимодействии соли Мора с раствором
щёлочи:
2NaOH+(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O = Fe(OH)2+Na2SO4+(NH4)2SO4 + 6H2O
Гидроксид железа (II) соединение белого цвета. На воздухе Fe(OH)2 быстро
окисляется, превращаясь сначала в гидратированный оксид состава Fe3O4 xH2O
зелёного цвета, а затем в частично обезвоженный бурый гидроксид Fe(OH)3:
4Fe(OH)2 + O2 + H2O = 4Fe(OH)3
Для получения неокисленного гидроксида Fe(II) нужна тщательная изоляция
реагентов от их воздействия с кислородом воздуха, например, проведение реакции
получения гидроксида Fe(II) под слоем бензола.
Гидроксид железа (II) легко растворяется в кислотах с образованием солей Fe(II) и не
растворяется в растворах щелочей, т. е. проявляет исключительно основные свойства.
Железо (II) образует множество как хорошо растворимых, так и плохо растворимых солей.
Осадок карбоната железа (FeCO3) можно получить в результате обменной реакции:
(NH4)2Fe(SO4)2 + Na2CO3 = FeCO3 + Na2SO4 + (NH4)2SO4 .
При пропускании через раствор над осадком углекислого газа эта соль растворяется из-за
образования кислой соли:
FeCO3 + H2O + CO2 = Fe(HCO3)2
Сульфид железа (II) можно получить только при достаточно большой концентрации ионов S2- в
растворе. Это достигается действием растворимого сульфида (щелочных металлов или
аммония) на соли, содержащие катионы Fe(II):
FeSO4 + (NH4)2S = FeS + (NH4)2SO4
Сульфиды железа растворяются как в кислотах-окислителях, так и в кислотах-неокислителях:
3FeS + 30HNO3 = 27NO2 + 15H2O + Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 ;
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S
Фосфат железа может быть получен по реакции:
(NH4)2Fe(SO4)2 + 2Na2HPO4 + 2CH3COONa = Fe3(PO4)2 + 3Na2SO4 + 3(NH4)2SO4
+CH3COOH
Соединения железа (II) обладают восстановительными свойствами:
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
Качественной реакцией на железо (II) является реакция с K3[Fe(CN)6] (красной
кровяной солью). В данной реакции образуется синий малорастворимый осадок –
“турнбулева синь”:
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6] + K2SO4 + (NH4)2SO4 + 6H2O


Сполуки заліза +3. Основні сполуки, їх отримання та хімічні властивості.
Соединения железа (III).
Оксид железа (III) Fe2O3 – красно-коричневое кристаллическое вещество, устойчивое при
атмосферном давлении до 1445oC.
В лаборатории Fe2O3 можно получить высокотемпературным разложением некоторых солей,
например, нитрата Fe(III):
4Fe(NO3)3 = 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2
У оксида Fe(III) преобладают основные свойства. Он растворяется в кислотах,
образуя соли Fe(III):
Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
С водными растворами щелочей Fe2O3 не взаимодействует.
Бурый гидроксид Fe(III) можно получить только косвенным путём, например, по
реакциям:
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl
Гидроксид Fe(III) обладает амфотерными свойствами с преобладанием основных. Поэтому он
легко растворяется в кислотах:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O
и не растворяется в щелочах. Подтверждением наличия у Fe(OH)3 кислотных свойств является
существование гидроксокомплексов, простейшими из которых являются [Fe(OH)4]- и [Fe(OH)6]3-
. Их можно получить, добавляя по каплям раствор соли Fe(III) в избыток концентрированной
щёлочи:
Fe3+ + 4OH- [Fe(OH)4]-
Железо (III) образует большое количество солей. Многие соли обладают высокой
растворимостью. Растворимые соли железа (III) подвергаются гидролизу, их водные
растворы имеют сильнокислую реакцию среды:
[Fe(H2O)6]3+ + HOH [Fe(H2O)5OH]2+ + H3O+
В присутствии сильных восстановителей железо (III) проявляет окислительные свойства,
например:
FeCl3 + 2KI = FeCl2 + KCl + I2,
2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl.
В качественном анализе присутствие железа (III) определяют по реакции образования
роданидного комплекса железа Fe[Fe(SCN)6], имеющего кроваво-красную окраску. Это
соединение рассматривается как автокомплекс роданида железа Fe(SCN)3, который можно
получить, например, по реакциям:
FeCl3 + 3NH4(SCN) = Fe(SCN)3 + 3NH4Cl
2Fe(SCN)3 Fe[Fe(SCN)6]


Сполуки заліза +6. Основні сполуки, їх отримання та хімічні властивості.
Соединения железа (VI).
Степень окисления +6 железо проявляет в ферратах, например, K2FeO4.
Одним из способов получения ферратов (VI) является окисление соединений Fe(II)
или Fe(III) хлором или бромом. Для стабилизации высокой степени окисления железа
нужна щелочная среда:
2FeCl3 + 16KOH + 3Cl2 = 12KCl + 2K2FeO4 + 8H2


Сульфатна корозія бетону. Методи її усунення та запобігання.

К стойким против сульфатной коррозии относятся пуццолановые портландцемента с содержанием С3А (3CaOAl2O3) в клинкере не более 8 % и отношением А12О3: Fe2O3 в частности, смеси портландцемента с кремнеземистыми добавками типа опоки, трепела, а также шлакопортландцементы. В условиях сульфатно-сульфидной агрессии наиболее стойкими оказываются шлакопесчаные цементы, глиноземистые цементы и их смеси с портландскими цемента

Сульфатна та магнезіальна корозія бетону.
Это вид коррозии, который связан с образованием соединений кристаллизующихся с увеличением объема. Примером такой коррозии являются взаимодействие с сульфатами кальция и натрия. Известно, что гидроалюминаты кальция могут присоединять гипс и образовывать гидросульфоалюминат. Последний кристаллизуется с увеличением объема, что вызывает внутренние напряжения и разрушение цементного камня. (3 CaO Ч Al2O3 Ч 12H2O + 3(CaSO4 Ч 2H2O) + 13H2O = = 3CaO Ч Al2O3 Ч 3CaSO4 Ч 31H2O Однако не всегда наличие гидросульфоалюмината кальция в цементном камне говорит и сульфатной коррозии. Это вещество имеется в первичной структуре цементного камня. Только увеличение количества гидросульфатоалюмината говорит о происходящей сульфоалюминатной коррозии. Одним из методов борьбы с сульфатной коррозией является понижение содержания трехкальциевого алюмината (не более 5%). При этом содержание плавней компенсируется за счет увеличения содержания окиси железа. Наличие в пластовых водах хлоридов уменьшает отрицательное влияние сульфатов.
13 EMBED Equation.3 1415 Третій вид корозії - це сульфатна корозія, пов’язана із присутністю природних або стічних водах сульфатів, які вступають у взаємодію з гідроксидом або гідроалюмінатом кальцію, що входять до складу цементного каменю:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Продукти реакції які утворяться мають значно більший обєм ніж вихідні речовини. У результаті цього зростають внутрішні напруження, що призводять до руйнування цементного каменю.


Магнезіальна корозія - обумовлена взаємодією гідроксиду кальцію Сa(OH)2, який входить до складу цементного каменю з присутніми у воді розчинними солями магнію
13 EMBED Equation.3 1415
У результаті утворюються розчинні солі кальцію наприклад СaCl2, та малорозчинний гідроксид магнію Mg(OH)2, що не має в’яжучих властивостей. Він виділяється у вигляді пухкого, пробного для води осаду. У результаті цієї взаємодії структура цементного каменю слабшає. Так як Mg(OH)2 погано розчинний, то взаємодія його з Ca(OH)2 призводить до утворення СaSO4.

Если в окружающей цементный камень среде содержатся вещества, образующие с Са(ОН)2 малорастворимые соединения, то концентрация извести в ней будет поддерживаться на очень низком уровне. Например, если в пластовых водах есть MgSO4, то он вступая во взаимодействие с Са(ОН)2 по реакции: Са(ОН)2 + MgSO4 + 2Н2О = Mg(ОН)2 + Са SO4 Ч 2Н2О Mg(ОН)2 и гипс имеют очень низкую растворимость в воде. Mg(ОН)2 сам по себе представляет рыхлое аморфное вещество. Если подобный процесс будет продолжаться – цементный камень разрушится. Это магнезиальная коррозия. Подобное действие но более слабое, оказывает и хлористый магний. Однако, чаще всего процесс затухает по мере накопления Mg(ОН)2 и Са SO4 Ч 2Н2О в порах цементного камня кольматаций. Причем накопление этих веществ происходит тем быстрее, а уплотнение пор выше, чем выше основность цемента. Кольматация пор приводит к замедлению проникновения агрессивноного MgSO4. Следовательно, стойкость вяжущего к этому виду коррозии понижается при введении активных минеральных добавок. Отсюда в таких средахнельзя применять облегченные цементные растворы с минеральными добавками типа диатомит, опока, тремел, пемза). Шлаковые цементы по магнезиальной стойкости мало уступают портландцементу. Дело в том, что при магнезиальном разложении шлаковых гидросиликатов образуется значительное количество кремнекислоты, отличающейся благодаря особой структуре повышенной плотностью. Она оказывает существенное кольматирующее действие. Однако и в этом случае целесообразно повышать основность шлака. Добавлять глину и активные минеральные вещества к шлаку в этом случае недопустимо. Хлористый магний менее агрессивен чем сернокислый, так как при обмене [Са(ОН)2 + MgCl2 = CaCl2 + Mg(OH)2] образуется хорошо растворимое вещество CaCl2 благодаря которому сохраняется равновесная концентрация ионов Са++.


Які ступені окислення може проявляти кремній. Навести приклади сполук та рівняння їх отримання.
Нахождение в природе. Кремний после кислорода самый распространенный элемент в земной коре. В отличие от углерода в свободном состоянии кремний в природе не встречается. Наиболее распространенными его соединениями являются оксид кремния (IV) SiO2 и соли кремниевых кислот силикаты. Они образуют оболочку земной коры. Соединения кремния содержатся в организмах растений и животных.
Природные силикаты имеют сложный состав и строение. Вот состав некоторых природных силикатов: полевой шпат К2ОЧ Аl2O3Ч 6SiO2, асбест 3MgОЧ 2SiO2Ч 2H2O, cлюда К2ОЧ 3Аl2O3Ч 6SiO2Ч 2H2O, каолинит 3Аl2O3Ч 2SiO2Ч 2H2O.
Силикаты, содержащие в своем составе также оксид алюминия, называются алюмосиликатами. Из названных выше силикатов алюмосиликатами являются полевой шпат, каолинит и слюда. В природе наиболее распространены именно алюмосиликаты, например полевые шпаты. Распространены также смеси различных силикатов. Так, горные породы граниты и гнейсы состоят из кристалликов кварца, полевого шпата и слюды.
Основным продуктом разрушения является минерал каолинит главная составная часть белой глины. В результате выветривания горных пород образовались залежи глины, песка и солей.
Получение. В промышленности кремний получают восстановлением SiO2 коксом в электрических печах:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
В лаборатории в качестве восстановителей используют магний или алюминий:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Наиболее чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния парами цинка:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Применение. Кремний используют в качестве полупроводника. Из него изготовляют, так называемые, солнечные батареи, превращающие световую энергию в электрическую (питание радиоустановок космических кораблей). Кремний используют в металлургии для получения кремнистых сталей, обладающих высокой жаростойкостью и кислотоупорностью.
Физические свойства. Кристаллический кремний вещество темно-серого цвета со стальным блеском. Структура кремния аналогична структуре алмаза. В его кристалле каждый атом окружен тетраэдрически четырьмя другими и связан с ними ковалентной связью, которая значительно слабее, чем между атомами углерода в алмазе. В кристалле кремния даже при обычных условиях часть ковалентных связей разрушается. Поэтому в нем имеются свободные электроны, которые обусловливают небольшую электрическую проводимость. При освещении и нагревании увеличивается число разрушаемых связей, а значит, увеличивается число свободных электронов и возрастает электрическая проводимость. Так следует объяснять полупроводниковые свойства кремния.
Кремний очень хрупок, его плотность 2,33 г/см3. Как и уголь, относится к тугоплавким веществам.
Кремний состоит из трех стабильных изотопов: 2814Si (92,27%), 2914Si (4,68%) и 3014Si (3,05%).
Химические свойства. По химическим свойствам кремний, как и углерод, является неметаллом, но его неметалличность выражена слабее, так как он имеет больший атомный радиус. Поскольку у атомов кремния на внешнем энергетическом уровне находится 4 электрона, то для кремния характерна степень окисления как -4, так и +4 (известно соединение кремния, где его степень окисления равна +2).
Кремний при обычных условиях довольно инертен, что следует объяснить прочностью его кристаллической решетки. Непосредственно он взаимодействует только со фтором:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Кислоты (кроме смеси плавиковой HF и азотной HNO3) на кремний не действуют. Однако он растворяется в гидроксидах щелочных металлов, образуя силикат и водород:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Из двух аллотропных модификаций кремния кристаллической и аморфной химически более активным является аморфный кремний. Он реагирует с кислородом при нагревании, образуя SiO2:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
а также со всеми галогенами, например:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
При высокой температуре кремний соединяется с углеродом, образуя карборунд SiC:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Карборунд имеет алмазоподобную кристаллическую решетку, в которой каждый атом кремния окружен четырьмя атомами углерода и наоборот, а ковалентные связи очень прочны, как в алмазе. Поэтому по твердости он близок к алмазу. Из карбида кремния изготовляют точильные камни и шлифовальные круги.
Силицид магния. В реакциях с активными металлами, протекающих с образованием силицидов, кремний выступает в роли окислителя:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
При высоких температурах кремний восстанавливает многие металлы из их оксидов.
Силан. При действии на силициды соляной кислоты получают простейшее водородное соединение кремния силан SiH4:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Силан ядовитый газ с неприятным запахом, самовоспламеняется на воздухе:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Оксид кремния (IV). Оксид кремния (IV) называют также кремнеземом. Это твердое тугоплавкое вещество (температура плавления 1700°С), широко распространенное в природе в двух видах: 1) кристаллический кремнезем в виде минерала кварца и его разновидностей (горный хрусталь, халцедон, агат, яшма, кремень); кварц составляет основу кварцевых песков, широко используемых в строительстве и в силикатной промышленности; 2) аморфный кремнезем в виде минерала опала состава SiO2Ч п H2O; землистыми формами аморфного кремнезема являются диатомит, трепел (инфузорная земля); примером искусственного аморфного безводного кремнезема может служить силикагель, который получается из метасиликата натрия:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Силикагель имеет развитую поверхность, а поэтому хорошо адсорбирует влагу.
При 1710° кварц плавится. При быстром охлаждении расплавленной массы образуется кварцевое стекло. Оно имеет очень малый коэффициент расширения, благодаря чему раскаленное кварцевое стекло не трескается при быстром охлаждении водой. Из кварцевого стекла изготовляют лабораторную посуду и приборы для научных исследований.
Простейшая формула оксида кремния (IV) SO2 аналогична формуле оксида углерода (IV) СO2. Между тем физические свойства их резко отличаются (SiO2 твердое вещество, CO2 газ). Это различие объясняется строением кристаллических решеток. С02 кристаллизуется в молекулярной решетке, SiO2 в атомной. Структуру SiO2 в плоскостном изображении можно представить так:

Координационное число атома углерода в твердом СO2 равно 2, а кремния в SiO2 равно 4. Каждый атом кремния заключен в тетраэдр из 4 атомов кислорода. При этом атом кремния находится в центре, а по вершинам тетраэдра расположены атомы кислорода. Весь кусок кремнезема можно рассматривать как кристалл, формула которого (SiO2)n. Такое строение оксида кремния (IV) обусловливает его высокую твердость и тугоплавкость.
По химическим свойствам оксид кремния (IV) SiO2 относится к кислотным оксидам. При сплавлении его с твердыми щелочами, основными оксидами и карбонатами образуются соли кремниевой кислоты:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
С оксидом кремния (IV) взаимодействует только плавиковая кислота:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
С помощью этой реакции производится травление стекла.
В воде оксид кремния (IV) не растворяется и с ней химически не взаимодействует. Поэтому кремниевую кислоту получают косвенным путем, действуя кислотой на раствор силиката калия или натрия:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
При этом кремниевая кислота (в зависимости от концентрации исходных растворов соли и кислоты) может быть получена как в виде студнеобразной массы, содержащей воду, так и в виде коллоидного раствора (золя).
Кремниевые кислоты. SiO2 является ангидридом ряда кремниевых кислот
. H2SiO3 метакремниевая кислота;
. H4SiO4 ортокремниевая кислота;
H2Si2O5 двуметакремниевая кислота.
Кремниевая кислота построена из тетраэдрических структурных звеньев (в каждом таком звене атом кремния находится в центре тетраэдра, а по вершинам расположены атомы кислорода). Структурные звенья, объединяясь в цепи, образуют более устойчивые поликремниевые кислоты:

Состав такого соединения можно выразить формулой (H2SiO3)n. Однако обычно кремниевую кислоту изображают формулой H2SiO3. H2SiO3 кислота очень слабая, в воде мало растворима. При нагревании легко распадается аналогично угольной кислоте:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Все кремниевые кислоты очень слабые (слабее угольной).
Силикаты. Соли всех кремниевых кислот называют силикатами, хотя, как правило, в учебной литературе под силикатами подразумевают соли метакремниевой кислоты. Их состав обычно изображают формулой в виде соединений оксидов элементов. Например, силикат кальция CaSiO3 можно выразить так: СаОЧ SiO2.
Силикаты состава R2ОЧ nSiO2, где R2O оксиды натрия или калия, называются растворимым стеклом, а их концентрированные водные растворы жидким стеклом. Наибольшее значение имеет натриевое растворимое стекло.
При стоянии на воздухе растворы силикатов мутнеют, так как находящийся в воздухе оксид углерода (IV) вытесняет кремниевую кислоту из ее солей:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Кремниевая кислота практически нерастворима в воде это свойство используют как качественную реакцию на ион SiO32- .
Силикаты получают сплавлением оксида кремния с щелочами или карбонатами:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Применение силикатов. Наиболее широко используются силикаты натрия и калия. Концентрированные растворы этих солей называют жидким стеклом; они имеют сильнощелочную реакцию вследствие гидролиза. Жидкое стекло используют при изготовлении клея и водонепроницаемых тканей. Жидкое стекло применяется в качестве связующего при изготовлении кислотоупорных бетонов, а также для изготовления замазок, конторского клея. Им пропитывают ткани, дерево и бумагу для придания им огнестойкости и водонепроницаемости.

Получение кремния.
В промышленности кремний получают восстановлением SiO2 коксом:
SiO2 + 2C = Si + 2CO
Особо чистый кремний - восстановлением SiCl4 водородом:
SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl
или разложением SiH4 при 400-600oС:
SiH4 = Si + 2H2
В лаборатории кремний можно получить, прокаливая смесь SiO2 и магния (или алюминия):
SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO

Применение кремния.
Кремний применяют в промышленности:
а)как легирующую добавку в производстве сплавов черных и цветных металлов
б) для получения силиконов - кремнийорганических полимеров
Особо чистый монокристаллический кремний (очищают обычно зонной плавкой) применяется в электронной промышленности как полупроводниковый материал для изготовления микросхем, транзисторов и т.д.


Водородное соединение кремния
Кремний образует гидриды с общей формулой состава SinH2n+2, по строению аналогичные гомологическому ряду алканов CnH2n+2, называемые силанами, n от 1 до 6. При n = 1-2 это газы, 3-4 - жидкости, остальные - твердые вещества. Все силаны ядовиты и обладают характерным запахом. В отличие от углеводородов, силаны разлагаются на простые вещества при нагревании:
SiH4 = Si + 2H2 - при 400-600oс
На воздухе силаны самовоспламеняются:
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2O2
и сгорают с образованием белого дыма SiO2
Силаны разлагаются парами воды:
SiH4 + 2H2O = SiO2 + 4H2
и взаимодействуют с водными растворами щелочей:
SiH4 + 2KOH + H2O = H2SiO3 + 4H2
Получить силаны можно, действуя соляной кислотой на силициды, например силицид магния:
Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4
при этом также образуется Si2H6, Si3H8 и т.

Кислородсодержащие соединения кремния.
Степень окисления +2. Оксид кремния (2) - SiO - желтовато-коричневое вещество, плотность 2,2 г/см3.
SiO медленно окисляется кислородом воздуха:
SiO + O2 = 2SiO2
и взаимодействует с водными растворами щелочей:
SiO + 2KOH = K2SiO3 + H2
Оксид кремния (2) можно получить при прокаливании SiO2 c кремнием, коксом или карбидом кремния при 1500-2000oC:
SiO2 + Si = 2SiO
SiO2 + C = SiO + CO
2SiO2 + SiC = 3SiO + CO
SiO применяется как электроизоляционный материал, компонент красок и для фильтрования воздуха.
Степень окисления +4 - SiO2, кремниевая кислота и силикаты.
SiO2 - оксид кремния (4), кремнезем, кремниевый ангидрид - бесцветные кристаллы, температура плавления 1728oС, кипения 2530oС, существует в виде нескольких полиморфных модификаций - кварца, кристобалита, тридимита, аморфного (стеклообразного) SiO2.
SiO2 устойчив к действию кислот и щелочей, взаимодействует только с плавиковой кислотой или газообразным фтороводородом:
SiO2 + 4HF газ= SiF4 + 2H2O
SiO2 + 6HF водн. раствор = H2SiF6 + 2H2O

Записати хімічні реакції (в молекулярному та іонному виді) для наступних перетворень:
Ca CaO Ca(OH)2 CaCO3
CaO Ca(OH)2 CaSO4 CaSO4 2H2O

MgO MgCl2 Mg(OH)2 Mg(HCO3)2
CaCl2 Ca(OH)2 CaO CaSiO3

Mg MgCl2 Mg(OH)2 MgO
CaC2 Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 CaCO3

Fe Fe2O3 Fe(OH)3 NaFeO2
MgO Mg(OH)2 MgCl2 Mg

MgO Mg(OH)2 MgCO3 Mg(HCO3)2
Ca CaCl2 Ca(OH)2 CaO

Al Al2O3 Al(OH)3 Na3[Al(OH)6]
Fe2O3 FeCl3 Fe(OH)3 Na[Fe(OH)4]

Fe Fe(OH)3 Fe(NO3)3 Na3FeO4
Mg MgSO4 Mg(OH)2 MgOHCl

CaO CaC2Ca(OH)2 CaSiO3
SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 SiF4

Al Al2O3 Al2(SO4)3 Na[Al(OH)4]
SiH4 SiCl4 SiO2 K2SiO3

Si SiO2 SiF4 Na2SiF6
MgCO3 MgO Mg(OH)2 Mg

Si SiH4 SiO2 SiF4
Na2SiO3 H2SiO3 SiO2 Si

Si SiO2 Na2SiO3 H2SiO3
Al Al2(SO4)3 Al(OH)3 NaAlO2

Mg MgSO4 Mg(OH)2 MgSiO3
Al2(SO4)3 Al(OH)3 Al2O3 Al

Al2O3 Al(NO3)3 Al(OH)3 Ca(AlO2)2
Al2O3 Al3C4 Al(OH)3 KAlO2

Ca CaSO4 CaSO4 2H2O CaSO4 0,5H2O
Fe FeO Fe2O3 Fe(OH)3

FeO Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ca(FeO2)2
Na[Al(OH)4] AlCl3 Al(OH)3 AlOHSO4

Fe FeCl3 Fe(OH)Cl2 Fe(OH)3
Si Mg2Si SiCl4 SiO2



Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 15846023
    Размер файла: 503 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий