25

1.Характеристика оксидів та двокомпонентних систем, що складають систему .

1.1 Оксид кальцію (CaO)

Оксид кальцію - це кристалічне з'єднання білого кольору. Інщі назви цієї речовини - негашене вапно, окис кальцію, «кірабіт», «кипелка». Оксид кальцію і його продукт взаємодії з ( ) водою - Ca («пушонка», або гашене вапно) знайшли широке застосування в будівельній справі.

Методи отримання оксиду кальція:

1) Промисловий спосіб отримання даної речовини полягає в термічному (під впливом температури) розкладанні вапняку (кальцію карбонату):

(вапняк) = CaO (кальцію оксид) + (вуглекислий газ).

2) Також кальцію оксид можна отримати за допомогою взаємодії простих речовин: 2Ca (кальцій) + (кисень) = 2CaO (кальцію оксид).

3) Третій спосіб отримання оксиду кальцію полягає в термічному розкладанні кальцію гідроксиду (Ca ) та кальцієвих солей декількох кисневмісних кислот:

2Ca (нітрат кальцію ) = 2CaO (одержуване речовина) + 4 (оксид азоту) + (кисень).

Фізичні властивості оксиду кальцію:

1) Кристалізується по типу хлориду натрію (NaCl) в кубічній кристалічній гранецентрированній решітці.

2) Молярна маса становить 55,07 грам / моль.

3) Щільність дорівнює 3,3 г/ .

Термічні властивості оксиду кальцію:

1) Температура плавлення дорівнює 2570 °С.

2) Температура кипіння становить 2850°С.

3) Питома теплоємність (при с.у.) дорівнює 42.06 Дж/(моль· К)

4) Ентальпія отримання (при с.у.) становить -635 кДж/моль.

Хімічні властивості оксиду кальцію - це основний оксид. Тому він може: - розчинятися у воді з виділенням енергії. При цьому утворюється гідроксид кальцію. CaO (оксид кальцію) + = Ca (кальцієвий гідроксид) + 63,7 кДж / моль;

- Реагувати з кислотами і кислотними оксидами. При цьому утворюються солі. CaO (кальцієвий оксид) + (сірчастий ангідрид) = Ca (сульфіт кальцію)

Застосування оксиду кальцію:

1. Використовуються при виробництві силікатної цегли в будівництві. Раніше негашене вапно використовували як вапняний цемент. Його отримували при його змішуванні з водою. В результаті оксид кальцію переходив в гідроксид, який потім, поглинаючи з атмосфери вуглекислий газ, сильно твердів, перетворюючись на кальцію карбонат. Незважаючи на недорогу ціну цього методу, в даний час вапняний цемент практично не застосовується в будівництві, так як він має здатність добре вбирати і накопичувати в собі вологу.

2. В якості вогнетривкого матеріалу оксид кальцію підходить як недорогий і доступний матеріал. Плавлений кальцієвий оксид має стійкість до впливу води , що дозволило його застосовувати як вогнетрива там, де використання дорогих матеріалів недоцільно. 3. У промисловості кальцієвий оксид використовують для видалення сірчистого ангідриду ( ) з димових газів. Застосовують, як правило, 15% водяний розчин. В результаті реакції, в якій взаємодіють гашене вапно і двуокис сірки, виходить гіпс Ca і Ca .

1.2 Алюмінію оксид (

Алюмінію оксид зустрічається в природному середовищі у вигляді самого звичайного глинозему.

На вигляд це кристали, що не мають кольору, які при температурі 2044°С починають плавитися, а при досягненні позначки в 3530°С закипають.

У природному оточенні єдиною стійкою модифікацією речовини є корунд, що має густину 3,99 г/ . Це дуже твердий зразок, что належить до дев'ятого рівня за таблицею Мооса. У природному оточенні оксид алюмінію часто містіть в собі різні оксиди металів, тому, мінерал корунд може набувати різних відтінків. У такому вігляді оксид алюмінію может буті отриманий и лабораторно-хімічнім способом. Для цього Використовують метастабільна формула и розкладають їх термічнім способом.

Алюмінію оксид абсолютно розчиняється у воді, але може добре розчинятися в криолите, розігрітому до високої температури. Речовини амфотерна. Характерно така властивість сінтезованого алюмінію оксиду, як зворотна залежність температури його утворення і хімічної актівності. Як штучний (тобто отриманий при температурі понад 1200°С), так и природний корунд в звічайному середовищі проявляють практично стовідсоткову хімічну інертність и повну відсутність гігроскопічності.

Оксид алюмінію хімічні властивості починає активно проявляти при температурах близько 1000 °С, коли він починає інтенсивно взаємодіяти з такими речовинами, як різні луги, карбонати лужних металів. При цьому взаємодії утворюються алюмінати. Більш повільно з’єднання вступає в реакції з , а також різного роду шлаками кислими. У результаті цих взаємодій виходять алюмосилікати.

Алюмогель та оксид алюмінію, які отримані шляхом випалу будь-якого з гідроксидів алюмінію при температурі не менш 550 °С, володіють дуже високою гігроскопічністю, відмінно вступають в хімічні реакції і активно взаємодіють з кислотними і лужними розчинами.

Як правило, в якості сировини для отримання алюмінію оксиду служать боксити, алуніти, а також нефеліни. При вмісті в них даної речовини більше 6-7% виробництво ведеться основним способом – методом Байєра, а при меншому вмісті речовини використовують метод спікання руди з вапном або содою. Метод Байєра являє собою обробку подрібненої породи в кульових млинах, потім боксити обробляють лужними розчинами при температурі 225-250°С. Отриманий таким чином склад алюмінату натрію розбавляють водним розчином і фільтрують. У процесі фільтрації шлам, що містить оксид алюмінію, властивості якого відповідають стандартним, піддають розкладанню на центрифугах. Така технологія дає можливість отримувати 50%-ний вихід речовини. Крім того, застосування даного методу дозволяє зберегти матковий розчин для використання в наступний операціях з вилуговування бокситів.

Як правило, отриманий синтетичним методом алюмінію оксид використовують в якості проміжного матеріалу для отримання чистого алюмінію. У промисловості він застосовується в якості сировини для виготовлення вогнетривких матеріалів, абразивних і керамічних ріжучих інструментів. Сучасні технології активно застосовують монокристали оксиду алюмінію у виробництві годинників, друкованих плат, ювелірних виробів.

1.3 Діоксид кремнію

Діоксид кремнію ( кремнезем) – це безбарвна кристалічна, склообразна або аморфна речовина. Цей мінерал у вигляді кварцового піску широко застосовують у будівництві, у виробництві хімічної продукції та радіотехніки, в авіаційному будівництві та багатьох інших галузях.

Поширення кремнезему в природі.

Діоксид кремнію міститься в земній корі у вигляді сумішей з деякими іншими мінералами (їх називають граніти) і у вигляді силікатів, входить до складу гірських порід. Найбільш поширений в природі мінерал – кварц, набагато рідше зустрічаються кристобалит, халцедони, трідіміт, опали, лешательеріт (кварцове скло). Дрібні кристали кварцу утворюють так званий «жильний» кварц. При поступовому руйнуванні гірських порід утворюються кварцові піски, які, ущільнюючи, призводять до появи кварцитів і пісковиків.

Гірський кришталь – це найбільш чистий кварц, безбарвний. Його кристали можуть важити десятки тонн і досягати довжини в кілька метрів. Також кварц може бути пофарбований різними домішками у фіолетовий колір (аметист), жовтий (цитрин), чорний (моріон), димчастий (раухтопаз). У природі зустрічаються і скритокрісталліческіе форми кварцу: це червоно-рожевий сердолік, зелено-яблучний хризопраз, синюватий сапфір, тонко-забарвлена яшма, онікси і агати піщані, роговики і кремені.

Унікальний «благородний» опал, який складається з колоїдних однорідних частинок діаметром приблизно 0,2 мкм. Ці частинки щільно упаковані в впорядковані агломерати, води в них міститься менше одного відсотка (в більшості опалів – близько семи відсотків). Природні родовища діоксиду кремнію можуть також утворювати діатоміт, трепел. З цього мінералу побудовані панцирі діатомових водоростей, скелети деяких губок. Він входить до складу стебел рослин – таких, як очерет, хвощ, бамбук.

Отримання діоксиду кремнію.

Синтетичний можна отримати:

– шляхом впливу соляної (HCl) або сірчаної ( ) кислот на силікат натрію , рідше – на інші розчинні силікати (цей спосіб є основним у розвинених країнах);

– використовуючи кремнію діоксид колоїдний (шляхом його заморожування або коагуляції під дією іонів F-, Na +);

– шляхом гідролізу фтористого кремнію Si , чотирихлористого кремнію Si , а також у водно-аміачних і водних розчинах (іноді з додаванням органічних підстав або етанолу).

Діоксид кремнію аморфний отримують:

– прокалюванням рисового лушпиння;

– розмелюванням плавленого кварцового піску.

Безводні порошки кремнезему отримують:

– використовуючи хімічне осадження з газової фази;

– шляхом гідролізу та окислення парів складних ефірів пірогенного кремнезему і фтористого кремнію;

– шляхом спалювання парів чотирихлористого кремнію в суміші Si і .

Використання .

– кремнезем природний використовують у виробництві виробів з фарфору , бетону, абразивів, цегли силікатної, кераміки, фаянсу, динасу, силікатних стекол;

– кремнезем синтетичний («сажу білу») використовують в якості наповнювача у виробництві гум;

– монокристали кварцу знайшли застосування в радіотехніці (фільтри, стабілізатори частоти, резонатори), в акустоелектроніці і акустооптиці, в ювелірній справі, в оптичному приладобудуванні;

– гірський кришталь і синтетичний діоксид кремнію використовуються як сировина для виробництва кварцового скла, монокристалів кварцу, кварцових волокон і кераміки. У свою чергу, кераміку і кварцове скло застосовують в авіаційній промисловості, оптиці, електроніці та інших галузях. Кварцову тканину використовують як матеріал, що утримує тепло, а кварцові волокна – для створення волоконно-оптичних систем передачі інформації і ліній зв’язку.