18Билет

11. Железо: положение элемента в периодической системе, строение атома, физические и химические свойства, его роль в современной технике.

Химический элемент железо Fe в периодической таб­лице находится в VIIIB-группе 4 периода и относится к d-элементам. Железо относится к d-элементам, т.е. к тем, у которых идет запол­нение d-орбиталей предыдущего энергетического уровня. Его элек­тронная формула

Особенности d-элементов заключаются в том, что в качестве ва­лентных электронов у них могут выступать не только электроны по­следнего энергетического уровня, но и некоторое число электронов с d-орбиталей предыдущего электронного слоя. Так, для атома железа ха­рактерны степени окисления +2 и +3.

Железо – ковкий металл, серебристо-белого цвета. Чистое железо мягче золота и серебра. К особенностям железа относится его способность намагничиваться под действием внешнего магнитного поля.в виде тонкого порошка железо – пирофорно, т.е. способно самовозгораться на воздухе.

Химические свойства.

Железо реагирует с неметаллами:

2Fe + О₂ =2FeО

4Fe + 3О₂ =2Fe₂О₃

Fe + S = FeS

При нагревании до 200-250 градусов цельсия реагирует с хлором

Fe+Cl₂=FeCl₃

Железо реагирует с кислотами.

Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂

В концентрированных азотной и серной кислотах железо не растворяется, так как происходит пассивация металла.

Fe + HCl = FeCl₂ + H₂

Реагирует с растворами солей металла согласно электрохимическому ряду напряжений металлов.

Fe + CuSO₄ = Fe SO₄ + Cu

Железо как в прошлом, так и в настоящем играет важнейшую роль в жизни человечества. Оно известно людям уже несколько тысяч лет. Большинство металлических изделий, используемых человеком (маши­ны, станки, вооружение, различные металлоконструкции и др.) изго­товлены из сплавов, основным компонентом которых является железо. Этот металл широко распространен на Земле (2 место среди металлов после алюминия).

Железо принадлежит к металлам средней активности. Поэтому под влиянием внешних воздействий (кислорода и влаги воздуха) постепен­но окисляется, т.е. подвергается коррозии (около 20% всего выплавляе­мого железа разрушается от этого процесса). По этой причине изделия из железных сплавов различными способами защищают от воздействия веществ окружающей среды, например покрывают красками или тон­кими пленками других более коррозионностойких металлов (никелем или хромом).

В промышленности железо выплавляют из руд путем восстановления железа из руд путем восста­новления коксом при высоких температурах. При этом получается чугун. Чугун используют в автомобилестроении, производстве станков.

Выжигая из чугуна примеси, получают сталь.

Сталь — сплав железа, содержащий 0,1-2% углерода и примеси Si, Mn, P, S.

Легированные стали — железные сплавы, содержащие в различных сочетаниях и количествах добавки металлов Cr, Ni, Mo, Co, W, V, Мо, которые придают этим материалам улучшенные свойства (твердость, коррозионную стойкость, пластичность и др.).

2

19Билет

1

БИЛЕТ 19.

1. Алюминий: положение элемента в периодической системе, строение атома, физические и химические свойства, его роль в современной технике. Где этот металл применяется в вашей профессии.

Алюминий является самым распространенным в природе металлом. Содержание его в земной коре составляет 8,05 %. Важнейшие природные соединения алюминия — алюмосиликаты, бокситы, корунды.

Химический элемент алюминий Al в периодической таб­лице находится в IIIA-группе 3 периода. Его элек­тронная формула

Физические свойства. Алюминий — серебристо-белый легкий металл, плавящийся при 660°С. Очень пластичный, легко вытягивается в проволоку и раскатывается в листы: из него можно изготовить фольгу толщиной менее 0,01 мм. Алюминий обладает очень большой тепло- и электропроводностью. Его сплавы с различными металлами прочны и легки.

Химические свойства. Алюминий — очень активный металл. В ряду напряжений он стоит после щелочных и щелочноземельных металлов. Однако на воздухе он довольно устойчив, так как его поверхность покрывается очень плотной пленкой оксида, предохраняющей металл от контакта с воздухом.

4 Аl + 3 O₂ = 2 Аl₂О₃ (проявляет амфотерные свойства)

Порошкообразный алюминий при нагревании легко взаимодействует с галогенами и всеми неметаллами.

2 Аl + 3 Вr₂ = 2 АlВr₃ (бромид алюминия)

2 Аl + N₂ = 2 АlN (нитрид алюминия)

4 Аl + 3 С = Аl₄С₃ (карбид алюминия)

Алюминий хорошо растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах:

2 Аl + 6 НСl = 2 AlСl₃ + 3 Н₂

2 Аl + 3 Н₂SO₄ = Аl₂(SO₄)₃ +3 Н₂

Разбавленная азотная кислота на холоду пассивирует алюминий, концентрированная азотная кислота также пассивирует алюминий.

Алюминий легко отнимает кислород и галогены у оксидов и солей других металлов. Реакция сопровождается выделением большого количества теплоты:

8 Al + 3 Fе₃О₄ = 9 Fе + 4 Аl₂O₃

Процесс восстановления металлов из их оксидов алюминием называется алюмотермией. Алюмотермией пользуются при получении некоторых редких металлов, которые образуют прочную связь с кислородом (ниобий, тантал, молибден, вольфрам и др.), а также для сваривания рельсов.

Получение.

В настоящее время его получают электролизом расплавленных солей в электролитических ваннах.

Применение. Алюминий используется очень широко. Из него изготовляют фольгу, применяемую в радиотехнике и для упаковки пищевых продуктов. Алюминием покрывают стальные и чугунные изделия в целях предохранения их от коррозии: изделия нагревают до 1000 °С в смеси алюминиевого порошка (49 %), оксида алюминия (49 %) и хлорида алюминия (2 %). Этот процесс называется алитированием.

2 Многоатомные спирты – органические соединения, в молекулах которых содержится несколько гидроксильных групп (-ОН), соединённых с углеводородным радикалом

 

Гликоли (диолы)

 

CH₂-CH₂

│      │

OH   OH

 

Этиленгликоль

(1,2-этандиол)

 

Этиленгликоль (этандиол)
Формула	Модели молекулы
	шаростержневая	полусферическая
HO-CH2CH2-OH

 

•  Сиропообразная, вязкая бесцветная жидкость, имеет спиртовой запах, хорошо смешивается с водой, сильно понижает температуру замерзания воды          (60%-ый раствор замерзает при -49 ˚С) –это используется в системах охлаждения двигателей – антифризы.

• Этиленгликоль токсичен – сильный Яд! Угнетает ЦНС и поражает почки.

 

Триолы

 

CH₂-OH

│

CH –OH

│

CH₂-OH

 

Глицерин

(1,2,3 – пропантриол)

 

Глицерин (пропантриол-1,2,3)
Формула	Модели молекулы
	шаростержневая	полусферическая
HOCH2-СH(OH)-CH2OH

 

• Бесцветная, вязкая сиропообразная жидкость, сладкая на вкус. Не ядовит. Без запаха. Хорошо смешивается с водой.

• Распространён в живой природе. Играет важную роль в обменных процессах, так как входит в состав жиров (липидов) животных и растительных тканей.