1. Металдарды алу әдістері

Құрамында металл қосылыстары бар минералдар мен тау жыныстарынан металды өнеркөсіптік жолмен беліп алу экономикалық тиімді болса, олар кен деп аталады.

Металдар табиғи кендерден алынады. Кендегі металды бос жынысынан айыру арқылы байыту жүргізіледі — олардың бірі флотацияәдісі. Алу әдістері металдардың химиялық белсенділіктеріне негізделген.

Билет18

1. Cудың кермектігі— құрамында кальций (Са2+) мен магний (Мg2+) иондарының (негізінен карбонат түрінде) болуынан қалыптасатын судың қасиеті. Cудың кермектігі көрсеткіші 1 литр судағы миллиграм-эквивалентпен (мг-экв/л), кей елдерде градуспен өлшенеді. Табиғи сулардың кермектігі өте кең ауқымда ауытқиды: тайга мен тундра белдеміндегі өзен, көлдерде 0,1-0,2 мг-экв/л-ден кейбір жер асты сулары мен мұхит, теңіз суларында 80-100 мг-экв/л-ге дейін. Кермек су тұщы болса да, нашар сабындалады, бу қазандықтарының қабырғаларына тат түзеді, қант, былғары және басқа да көптеген өнеркәсіп салаларында пайдалануға жарамайды. Cудың кермектігі анықтамасы бойынша: жалпы, уақытша (жойылатын), тұрақты, карбонаттық, қалдық болып бөлінеді. Жалпы кермектік суда кальций мен магнийдің барлық тұздарының болуынан қалыптасады. Уақытша және карбонаттық кермектік онда кальций мен магнийдің тек гидрокарбонаттық (HCO3)және карбонаттық (СО32~) тұздарының болуымен байланысты. Мұндай кермектілікті суды қайнату арқылы кетіруге болады. Тұрақты (жойылмайтын) кермектік жалпы және жойылатын кермектіктердің айырымына тең. Қалдық (бейкарбонаттық) кермектік жалпы және карбонаттық кермектіктердің айырымына тең. Біздің елімізде судың кермектігі 1 дм3 судағы Са2+ мен иондарының миллиграмм-эквиваленттік мелшерімен көрсетіледі. Кермектіктің бір мг-экв-ті 20,04 мг/дм3 кальций мен 12,16 мг/дм3 магнийдің косындысына тең. Шетелдерде cудың кермектігі неміс (H°), француз (F°), ағылшын және американ (А°) градусымен өлшенеді. Осы өлшемдермен салыстырғанда 1 мг-экв - 2,8 Н°, 5,0 F°, 3,5 А° ағылшын, 50,0 А° американ градусына тең. Табиғи сулар кермектік дәрежесіне қарай бес топқа бөлінеді: өте жұмсақ су (1,5 мг-экв-ке дейін), жұмсақ су (1,5—3,0 мг-экв), орташа кермек су (3,0—6,0 мг-экв), кермек су (6,0—9,0 мг-экв) және өте кермек су (9,0 мг-экв-тен жоғары). Қазақстанда ауыз су ретінде жалпы кермектігі 7—20 мг-экв болатын жер асты сулары пайдаланылады.[1] Табиғи сулар кермектік дәрежесіне қарай:

өте жұмсақ су (1,5 миллиграм-эквивлентке дейін)

жұмсақ су (1,5-3,0 миллиграм-эквивлентті)

орташа кермек су (3,0-6,0 миллиграм-эквивлентті)

кермек су (6,0-9,0 миллиграм-эквивлентті)

өте кермек су (9,0 миллиграм-эквивленттен жоғары)

болып бес топқа бөлінеді. Қазақстанда ауыз су ретінде жалпы кермектігі 7-20 миллиграм-эквивлентті табиғи сулар пайдаланылады.

Билет19

1. Алюминий

Алюминий (лат. Aluminium),– ашудас, Al – элементтердің периодтық жүйесінің ІІІ тобындағы химиялық элемент, рет нөмірі 13, атомдық массасы 26,9815. Бір тұрақты изотопы бар. Жер қыртысында таралуы бойынша элементтер арасында 4, металдар арасында 1-ші орында. Табиғатта жүздеген минералдары кездеседі, оның көпшілігі – алюмосиликаттар болып келеді. Алюминий латынша Alumіnіum; алюминий алу үшін пайдаланылатын негізгі шикізат – боксит. Алюминийді бос күйінде алғаш рет 1825 жылы даниялық физик Ханс Кристиан Эрстед алған. Алюминий – күміс түсті ақ металл, жылуды және электр тогын жақсы өткізеді, созуға, соғуға икемді, меншікті салмағы 2,7 г/см3; балқу температурасы 660ӘС, қайнау температурасы 2500ӘС; коррозияға берік, қалыпты температурада тұрақты, себебі бетіндегі алминий оксидінен тұратын жұқа қабыршақ оны тотығудан қорғайды. Сондай-ақ ол амфотерлі элемент, сондықтан қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттеседі. Алюминий – практикалық маңызы зор металл. Ол негізінен жеңіл құймалар өндіру үшін пайдаланылады. Алюминий құймалары авиа, авто, кеме, ядролық реактор, химиялық аппараттар жасауда, құрылыста, т.б. салаларда, таза металл түрінде электртехникасында ток өткізгіш сымдар, тұрмысқа қажетті бұйымдар дайындау үшін қолданылады. Техникалық қасиеттері жағынан өте бағалы құймасы – дюралюминий. Оның құрамында 94% алюминий, 4% мыс және аздаған магний, марганец, темір, кремний болады.

Алюминий оксиді , глинозем, Al2O3 – алюминийдің оттекпен қосылысы. Ол түссіз, суда ерімейтін кристалдық зат, тығыздығы 3,96 г/см3, балқу t 2050°С. Табиғатта жақұт (корунд), лағыл (рубин), көк жақұт (сапфир) деп аталатын минерал түрінде кездеседі. Корунд – қаттылығы бойынша алмастан кейінгі екінші минерал. Лағыл мен сапфир асыл тастар қатарына жатады. Олар дәл кескіш аспаптарда, т.б. қолданылады. Алюминий оксидінің гидратталған түрі белгілі. Алюминий гидроксидіне көптеген бокситтердің құрамына енетін гидраргиллит және жасанды түрде алынатын байерит жатады. Алюминий оксиді боксит, нефелин, каолин, алунит сияқты табиғи заттардан алынады. Ол алюминий өндіруге, сондай-ақ катализатор және адсорбент ретінде қолданылады.

Билет20

1. Темір (лат. Ferrum) Fe. Темір екі жағдайда кездеседі. Оның бірі — жердің өзінен пайда болған жерлік (теллурлық ) темір, екіншісі — аспаннаң метеорит түрінде жерге түскен космостық темір. Химиялық құрамы. Теллурлық темірдің қоспалары кебінесе Ni, Co, Cu; аздаған Mn, С, S, Р, Pt, As т. б. болады. Табиғатта химиялық құрамы өте күрделі болып кездесетін элементтердің бірі — темір. Бірақ кейін жүргізілген химиялық анализге қарағанда теллурлық темір көбінесе таза болып шыққан. Оның қоспасында орта есеппен 0,6%-ке дейін Ni, 0,4%-ке дейін Cu, 0,3%-ке дейін Co болған.

Темірдің қаттылығы 4—5; меншікті салмағы 7—8. Куб формасы бойынша жымдастығы бар. Сынығы созылыңқы. Жылтырлығы металл типтес. Түсі қара-қоңыр. Магниттік қасиеті бар.

Платинадан айырмашылығы, мұны HN03 жақсы ерітеді. Сингониясы куб; гексаоктаэдр формасында. Оның түйірлері кейде уақ тұтас форма түрінде байқалады, сирегірек болса да үлкен кесектері де кездеседі. Темірдің бірнеше полиморфтық модификацияда болатыны анықталған, олардың жоғарғы температуралы модификациясы — ү-Ғе (906°-тан жоғарырақ ) . Ішкі құрылысы жақ орталықты куб. Төменгі температурасы — а-Ғе (906°-тан төменірек). Ішкі құрылысы жабайы орталықты куб.

Химиялық таңбасы - Fе. Атом құрылысы +26) 2) 8) 14) 2)

Электрондық формуласы: 1S2, 2S2, 2P6, 3S2, 3P6, 3d6, 4S2, 4P2

Табиғатта таралуы жағынан төртінші орында тұрады. Жер қыртысында массалық үлесі - 5 пайыз.

Табиғатта кездесетін минералды қосылыстары: магнетит Ғе3O4, гематит Fe2O3, лимонит Fe2O3 nH2O, пирит FeS2, сидерит ҒеСО3

Таза темір күмістей ақ түсті, иілімді металл, тығыздығы - 7, 87г/см3, 15390С балқиды, 32000С қайнайды.

Химиялық қасиеттері: Жай заттармен және күрделі заттармен реакцияға түседі.

Жай заттармен. 1. Fe + S = FeS

2. 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

3. 3Fe + 2O2 = Fe3O4

Күрделі заттармен: 1. Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

2. Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

3. 2Fe+ 6H2SO4=Fe2(SO4) 3+3SO2+6H2O

4. Fe + 4HNO3=Fe(NO3) 3+NO2+2H2O

5. 3Fe+4H2O=Fe3O4 + 4H02

Темір екі қатар қосылыстар түзеді: FeO, Fe(OH) 2, FeSO4

Fe2O3, Fe(OH) 3, Fe2(SO4) 3

Темірдің оксидтері де және гидроксидтері де суда ерімейді. Мысалы, темір (ІІ) сульфатының ерітіндісіне сілті ертіндісін құйсақ, ақ түсті тұнба түседі.

FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH) 2 + 2Na2SO4

Ауада ақ тұнба қоңыр тартады, өйткені Fe2+ ионы Fe3+ не дейін тотығады.

4Fe(OH) 2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH) 3

Темір (ІІ) гидроксиді қышқылда еріп негіздік қасиет көрсетеді

Fe(OH) 2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O

Темір (ІІІ) гидроксиді де тұзының ерітіндісіне сілтімен әсер ету арқылы алады

Fe2(SO4) 3 + NaOH = 2Fe(OH) 3 + 3Na2SO4

Темір (ІІІ) гидроксиді қышқылда ериді, негіздік қасиет береді

Fe(OH) 2 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O

Темір адам қоғамымен бірге туып, бірге жасасып, адам мүддесіне ұзақ уақыт қызмет етіп келе жатқан тарихи элемент. Ол адамды алғашқы құрал мен қару – жарақтан бастап, бүгінгі ғарыш кеңістігіне көтерген жасампаз металл.

Темір – тіршіліктің маңызды элементі. Қанның қызыл түсі болуы құрамында темір болады. Ол оттекті тасымалдайды. Адамда 4, 2 г темір болады. Темір – аспан тасы 1749 жылы Енисейден Сібір ұстасы сом темір кесегін тапқан. Ол тұңғыш метеорит деп аталған.

Темірдің дәрілік препараттары, изотоптары Fe55, Fe52, Fe59, зерттеу кезінде индикатор ретінде, қан ауруын анықтауға қолданылады.

Меккедегі қара тас темірден тұрады. Оның ауада тіреусіз қалқып тұруы – темірдің магниттік қасиетіне негізделген. Таза темірден жасалған 89, 7 пайыз, 415 жылы жасалынған.

Темір (ІІ) тұздарының судағы ерітінділерін электролиздеу арқылы алуға болады.

Темір металы Қазақстан жерінде ертеде б. з. дейінгі VІІ ғасыр мен 204 жылға дейін өмір сүрген сақтар мен б. з. дейінгі 204 жылдан біздің заманымыздағы 216 жылға дейін өмір сүрген ғұндар пайдаланған.

Темір зергерлік және кәсіптік бұйым ретінде кең қолданылады. Темірге алтын, күміс, мыс тәрізді металдарды қосып, алуан түрлі тастармен безендіріп сырға, сақина, білезік, жүзік, ер тұрман т. с. с. жасаған.

Темір кені Қарағанды, Шымкент, Павлодар зауыттарында Теміртау Қазақстан Магниткасы, Қашар, Лисаков қаласында өндіріледі.

Темір кені – бұл қара металлургияның наны болып табылады.

Темір кенінің қоры жағынан Қазақстан әлемде сегізінші, оны өндіруден он бірінші орын алады.

Ал ТМД елдері арасында Ресей мен Украинадан кейінгі үшінші орында тұр.

Билет21