Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Временная жесткость устраняется предварительным нагреванием питьевой воды или ее кипячением. Гидро-карбонаты выпадают в осадок и отфильтровываются до поступления воды в паровой котел, в радиаторы или водяные рубашки двигателей. Устранение временной жесткости нейтрализацией гидрокарбонатов гашеной известью применяется крайне редко:
Са(НСОя)а + Са(ОН)2-*2СаС03| + 2Н20
Постоянная жесткость у с т р а н я е т с я переводом сульфатов и галидов s-металлов ПА-группы в практически нерастворимые карбонаты или фосфаты с их последующей фильтрацией:
CaS04 + Na2C08-*-CaC03J + Na2S04 3CaS04 + 2Na3P04->-Ca3(P04)2| + 3Na2S04
Наиболее удобный метод удаления солей, образующих накипь, — это катионный обмен, впервые изученный на некоторых алюмосиликатах (Na20-AI203-nSi02), которые получили название «пермутитов». Реакция обмена может быть схематично записана так:
Na2n + Са2+ Call +• 2Na +
306
где II — остаток пермутита. Пермутит готовят в виде гранул, из которых делают фильтры и через них пропускают воду. После насыщения пермутита ионами Са2+ его регенерируют, пропуская через него раствор поваренной соли, как это показано на рис. 161.
Наиболее совершенным методом очистки воды является катион-ный и анионный обмен на полимерных смолах — в воде не остается вообще минеральных веществ (солей). Смолы, сорбирующие катионы, называются катионитами. Они представляют собой весьма сложные полимерные радикалы, содержащие карбоксильные группы Н(СООН)ЛГ или И^ОзН)*, которые могут вступать в реакции обмена с катионами:
I? (СООН), + </Са-+ ^К(СООН),1^,.,/(СОО).,,/Са,/+ 2уН + К(С:ООН)д. -|- ^ан-->К(СООН)х_„(СООЫа)„ + уН+
Смолы, сорбирующие анионы, называются анионитами. Они представляют собой полимерные радикалы, содержащие аминогруппы, связанные с водой, ионы гидроксила которых вступают в реакцию обмена с анионами:
1? (N11,011), 4-//СГ--»-к(1ЧН30НЬ(ЫНЯС1Ь + .'/011 К (N41,011), -I- f/SO!|--н-R(NH3OH)J[_aЛ (NH:^)aS04lff + 2//0Н ~
Последовательно фильтруя воду через аниониты и катиониты, можно снизить содержание ионов в воде почти до нуля. Регенерация ионообменных смол производится промывкой кислыми и щелочными растворами соответственно.
Для определения жесткости воды необходимо сделать ее анализ и затем рассчитать ее жесткость в единицах ГОСТ, используя понятие эквивалент.
Вопросы и задачи
1. Изобразите схематически структуру супероксида калия К204. Напишите уравнение реакции взаимодействия К204 и НуБ.
2. Один грамм пероксида натрия (Ыа202) при разложении водой выделяет при нормальных условиях 108 см3 кислорода. Определите содержание Ыа20,, в препарате.
Ответ, 75% (мае).
3. Избытком гидрида кальция (СаН2) обработали 100 г моторного топлива. При этом выделилось 22,4 см3 водорода при н. у. Определите содержание влаги в топливе.
Ответ-. 0,018% (мае).
4. Вода содержит 0,12 г М^ЭО,, и 0,234 г Са(НС03)2 на 1 литр. Определите жесткость воды в единицах ГОСТ.
Ответ. 5 единиц ГОСТ.
5. Каким образом можно непрерывно определять степень чистоты воды?
Ответ. Измерением электрической проводимости.
307
Глава двенадцатая
ОБЗОР СВОЙСТВ
И ПРИМЕНЕНИЕ ^-МЕТАЛЛОВ
12.1. ВВЕДЕНИЕ
К ^-металлам относятся элементы, в атомах которых электронами заполняется подуровень й при уже законченном подуровне я последующего электронного уровня (см. гл. 2), т. е. все элементы побочных подгрупп (групп В) периодической системы Д. И. Менделеева — всего 30 элементов, расположенных в серединах больших периодов 4, 5 и б, а также элемент 7-го периода — курчатовий (2=104), два /-элемента б-го периода — лантаноиды СИ (1 = = 64) и Ьи [Ъ = 71)'" и два /-элемента 7-го периода — актиноиды Ст (г = 96) и 1т (I = 103)*.
Особенно типичными (и важными для современной техники) являются о?-металлы, располагающиеся в серединах 4, 5 и 6-го периодов.
Заполнение электронами подуровня а1 вместо внешнего подуровня обусловило ряд специфических свойств, закономерно изменяющихся в пределах каждого периода. Между отдельными периодами в пределах электронных аналогий существует различие, вызванное наличием свободных подуровней. Так, например, в четвертом периоде заполняется подуровень За1, а в пятом — подуровень Ы при свободном подуровне 4/. В 6-м периоде может появиться еще один свободный подуровень 5?. Таким образом, при общем порядке заполнения электронами свободного подуровня й свойства металлов изменяются сложно, в зависимости от того, какие электронные подуровни вакантны.
Рассмотрим для примера распределение электронов у.атомов железа и его электронных аналогов — рутения и осмия (табл. 12.1).
Таблица 12.1. Распределение электронов по уровням и подуровням у атомов железа, рутения и осмия
Ме- г п Электронные уровни а поду|КИ!IIII
талл
За Зр Ар 5.4' 5(1 (і.ч-
Ие 24 4 2 6 6 2
К-и 44 5 2 6 10 2 6 6 0 2 —, — — .— — — ___
05 76 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 6 0 0 2 —
* По последним данным, к ^-металлам можно отмести еще ТЬ (2 =6,5); 1"Ь (X == = 90); Ра (I = 91); У (I = 92); Ыр(2 = 93); Вк(2 = 97).
308
Как видно из табл. 12.1, у атома железа нет вакантных подуровней, что ограничивает возможность возбуждения его электронов; у атома Ии весь подуровень 4/ свободен, у атома Оз два свободных подуровня: 5/" н 5g. Поэтому высшее окислительное, число железа -(-6, а рутения и осмия +8. Достройкой электрон-пых уровней у атомов ^-металлов в конечном итоге определяются физические и химические свойства. ^-Металлы широко используются в качестве конструкционных материалов. Медь, железо, золото и серебро были известны еще в глубокой древности. Давно используются в технике такие металлы, как 2п, Ы\ , Со, Мп, Сг и V/. Но в последние десятилетня вовлечены в сферу применения "П , 7л, V, N5, Та, Мо, Г& и платиновые металлы. Современные методы металлургии позволили получать эти металлы высокой степени чистоты. Большинство ^./-металлов было открыто еще в прошлом веке. И только технеций и рений открыты в нашем столетии (Ие —-в 1924 г. Идой и Вальтером Ноддак; Тс — в 1937 г. получен из молибдена в результате ядерной реакции). Использование с?-металлов в качестве конструкционных материалов в современной технике позволило решить ряд сложных технических проблем.
