46. Практическое применение электролизных процессов в современной промышленности

1. Электросинтез

2. Электроанализ

3. Разделение и анализ металлов при электролизе растворов, которые содержат катионы различных металлов

4. Для получения наиболее активных металлов

5. Для электролитической очистки металлов от примесей (рафинирование)

6. Гальваностегия – это метод нанесения одного металла на другой посредством электролиза для защиты от коррозии

7. Гальванопластика – это метод получения точных копий с рельефных поверхностей

8. Извлечение металлов из руд, например:

CaCl2 -> Ca ZnS -> Zn…

9. Электрофорез применяют в специальных установках для удаления твёрдых частиц из дымовых газов

10. Электродиализ – это отделение коллоидных частиц от среды, в которой они растворены (применяется в медицине)

47.

Металлургия – область промышленности, охватывающие процессы получения металлов из руд или других материалов.

Металлы и сплавы классифицируют следующим образом:

- Черные: железо и его сплавы (марганец, хром).

- Цветные: Основные тяжелые (Медь, свинец, цинк.); Малые тяжелые (висмут, мышьяк, ртуть.); Легкие (алюминий, магний, натрий, калий.); Благородные (золото, серебро, платина.).

• классификация металлов и сплавов по применению такова:

  • антифрикционные (сплавы с низким коэффициентом трения и высоким уровнем износостойкости);

  • коррозионно-стойкие (сплавы на основе железа, никеля, меди, алюминия, титана и других элементов, отличающиеся повышенной коррозионной стойкостью в различных агрессивных средах);

  • криогенные (прецизионные сплавы на основе железа, никеля, алюминия, характеризующиеся комплексом тепловых, электрических, магнитных, механических свойств и предназначенные для работы при низких температурах (от -269 до +20°С);

  • магнитные (сплавы, обладающие ферромагнетизмом);

  • немагнитные (сплавы на основе меди, алюминия, железа, магнитная проницаемость которых близка к единице);

пружинные (сплавы на железной, медной, никелевой, кобальтовой и других основах с высоким пределом упругости и релаксационной стойкостью) и т.д.

48.

Основные процессы извлечения металлов из руд.

1)Гидрометаллургические процессы- их проводят в водных растворах. Восстановление металлов осуществляют хим. восстановителями. CuSO4+Zn->Cu+ZnSO4.

2)Пирометаллургическое восстановление- это восстановление металлов из расплавов или твердой фазой хим. восстанов. при высоких температурах. FeO+CO2->Fe+CO2.

3)Электрогидрометаллургический - это восстановление металлов из расплавов электрическим током. CuSO4+2e ->Cu+SO4.

4)Электропирометаллургический метод - это восстановление металлов из сплавов электрических токов при высоких температурах.

49. К черным металлам относятся:

− железные металлы – железо, кобальт, никель, марганец;

− тугоплавкие металлы; имеют температуру плавления выше чем у железа, т.е. более 15390С

- титан, ванадий, хром, цирконий, ниобий, молибден, вольфрам, технеций, гафний, рений;

− урановые металлы (актиноиды) – торий, актиний, уран, нептуний, плутоний и др. (с 89 до 103 элемента);

− редкоземельные металлы (с 57 -71 элементы), лантан, церий, ниодим и д.р.;

− щелочноземельные металлы- литий, натрий, кальций, калий, рубидий, стронций, цезий, барий, франций, родий, скандий.

Основными современными способами выплавки стали являются: кислородно-конвертерный, мартеновский и электросталеплавильный способы производства (или плавления) стали. В основе всех этих способов лежит окислительный процесс, направленный на снижение в чугуне некоторых веществ.

Различаются следующие промышленные типы железных руд:

- Титано-магнетитовые и ильменит-титаномагнетитовые в базитах и ультрабазитах

- Апатит-магнетитовые в карбонатитах

- Магнетитовые и магно-магнетитовые в скарнах

- Магнетит-гематитовые в железных кварцитах

- Мартитовые и мартит-гидрогематитовые (богатые руды, образуются по железным кварцитам)

- Гётит-гидрогётитовые в корах выветривания.

50.Модель строения атома бора. Энергия электрона зависит от радиуса его орбиты. Минимальная энергия у электрона, который находится на ближайшей к ядру орбите. При поглощении кванта энергии электрон переходит на орбиту с более высокой энергией (возбужденное состояние). И наоборот, при переходе с высокого энергетического уровня на более низкий - электрон отдает (излучает) квант энергии.

Квантово-механическая модель атома Современная модель атома является развитием планетарной модели. Согласно этой модели, ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов и окружено отрицательно заряженными электронами. Однако представления квантовой механики не позволяют считать, что электроны движутся вокруг ядра по сколько-нибудь определённым траекториям (неопределённость координаты электрона в атоме может быть сравнима с размерами самого атома).Химические свойства атомов определяются конфигурацией электронной оболочки и описываются квантовой механикой. Положение атома в таблице Менделеева определяется электрическим зарядом его ядра (то есть количеством протонов), в то время как количество нейтронов принципиально не влияет на химические свойства; при этом нейтронов в ядре, как правило, больше, чем протонов. Если атом находится в нейтральном состоянии, то количество электронов в нём равно количеству протонов. Основная масса атома сосредоточена в ядре, а массовая доля электронов в общей массе атома незначительна (несколько сотых процента массы ядра).Массу атома принято измерять в атомных единицах массы, равных 1⁄12 от массы атома стабильного изотопа углерода 12C.

Принцип неопределенности Гейзенберга. Гейзенберг сформулировал принцип неопределенности, в соответствии с которым координаты и импульс не могут одновременно принимать точные значения. Для предсказания положения и скорости частицы важно иметь возможность точно измерять ее положение и скорость.

математическое выражение которого называется соотношением неопределенностей Гейзенберга:Δx х Δv > h/m

где Δx — неопределенность (погрешность измерения) пространственной координаты микрочастицы, Δv — неопределенность скорости частицы, m — масса частицы, а h — постоянная Планка, которая равняется примерно 6,626 x 10–34 Дж·с,

Понятие о волновой функции.Волнова́я фу́нкция, или пси-функция — комплекснозначная функция, используемая в квантовой механике для описания чистого состояния системы. Является коэффициентом разложения вектора состояния по базису (обычно координатному):

где - координатный базисный вектор, а - волновая функция в координатном представлении.

51.

Атомные Орбиталь – область пространства, где наиболее вероятно нахождение электрона.

Главное квантовое число (n) – характеризует энергетический уровень. Определяет энергию и размеры электронных орбиталей.

Орбитальное квантовое число (l) – определяет форму атомной орбитали. Характеризует энергетические подуровни в электронной оболочке атома. (s – 0; p – 1; d – 2; f – 3).

Магнитное квантовое число (m) – характеризует ориентацию орбитали в пространстве. (от –l до +l)

Спиновое квантовое число (s) – спин электрона. (+1/2 - ; -1/2 - )

Строение многоэлектронных атомов.

52.Принцип минимальной энергии. Электроны в основном состоянии заполняют орбитали в порядке повышения уровня энергии орбиталей.

Принцип запрета Паули. В атоме не может быть двух электронов , обладающих одинаковым набором квантовых чисел.

Правило Хунда. Заполнение орбитали одной подоболочки в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами.