Slajd 1

Sód

• srebrzysty
• miękki, kowalny metal
• dostępny w formie bloków, prętów,

kawałków

• masa atomowa 22,98977 u
• gęstość 0,97 [g/cm

]

• temperatura topnienia 370,97 [K]
• temperatura wrzenia 1154,5 [K]

WŁAŚCIWOŚCI

Symbol sodu Na wywodzi się z jego łacińskiej nazwy "natrium",

wprowadzonej w 1811 r. przez Berzeliusa.

• bardzo reaktywny

• stopiony reaguje z krzemionką SiO

i krzemianami- stąd nadżera szkło i porcelanę

• przechowuje się go w nafcie

• w kontakcie z powietrzem dość szybko

pasywuje w wyniku pokrywania się

szarym nalotem tlenku sodu

• sole sodu barwią płomień na intensywny kolor żółty

• rozpuszcza się w ciekłym amoniaku tworząc niebieski roztwór

OTRZYMYWANIE SODU

Litowce to najsilniejsze reduktory – nie można ich otrzymać

przez redukcję tlenków. Otrzymuje się je na drodze redukcji

katodowej. Elektrolizy nie można przeprowadzić w roztworach

wodnych, gdyż metale te stoją w szeregu napięciowym znacznie

poniżej wodoru, który w tych warunkach jest głównym

produktem reakcji zachodzących na katodzie. Litowce powstają

w wyniku elektrolizy ich stopionych halogenków, związków

fluorowców z litowcami lub wodorotlenków.

Sód otrzymuje się na skale techniczną przez elektrolizę

stopionego NaOH (jego temp. topnienia wynosi 318˚C). Na katodzie

wydziela się metaliczny sód, a na anodzie tlen. Sód łatwo utlenia się

tlenem, aby temu zapobiec obszary katodowe oddziela się

przegrodą.

1) Metoda
Castnera

Anoda:

4 OH

(c)

→O

2 (g)

+ 2 H

+ 4 ē

Reakcja całkowita:

4 Na

(c)

+4 OH

(c)

→4 Na

(c)

+2 H

Katoda:

(c)

+ ē→Na

(c)

2) Metoda Downsa

Sole stopione, należą do klasy przewodników elektrolitycznych, dobrze

przewodzą prąd elektryczny. Podczas ich elektrolizy na anodzie i katodzie

wydzielają się produkty ich rozkładu podobnie jak w przypadku elektrolizy

roztworów wodnych. Przewodnictwo soli w stanie stopionym jest znacznie

większe niż ich roztworów wodnych.

Metoda Downsa polega na stapianiu znacznie tańszego chlorku

sodu NaCl (temp. topnienia 1074 K). Temperaturę obniża się dodając

CaCl

. Umożliwia to prowadzenie elektrolizy już w temperaturze ok.

870 K. Elektrolizę dokonuje się w wannie wyłożonej płytkami

ceramicznymi i pokrytej blachą stalową. Grafitowa anoda

umieszczona jest obok cylindrycznej katody wykonanej ze stali lub

miedzi. Anodę od katody oddziela siatka.

To metoda rtęciowa, czyli z zastosowaniem katody rtęciowej, która

wywołuje zjawiska nadnapięcia wodoru. Oznacza to, że kationy

sodu ulegają redukcji przed kationami wodoru.

Bezpośrednim produktem reakcji katodowej jest amalgamat sodu-

NaHg. Amalgamat przepompowuje się do zbiornika z czystą wodą i

następuje tam reakcja sodu z wodą w wyniku której powstaje

wodorotlenek sodu i wydziela się wodór.



 



NaCl

+ Cl

K(Hg)(-) Na

+ e

→ Na(Hg)

roztwór sodu w rtęci

(amalgamat)

A (+) Cl

- e

→ ½Cl

3) Elektroliza wodnego roztworu
NaCl

Zastosowanie sodu

• jako skuteczny środek suszący rozpuszczalniki organiczne

• silny reduktor oraz katalizator polimeryzacji np. przy produkcji kauczuku

• ciekły sód ma zastosowanie jako ciecz chłodząca w niektórych typach reaktorów jądrowych

• w lampach sodowych pary sodu dają charakterystyczne żółte światło

• sole sodu jako składniki m.in. środków bielących, detergentów, antyseptyków, fungicydów,

środków gaśniczych

• największe zastosowanie związków sodu

znajduje chlorek sodowy: do otrzymania sodu,

chloru, wodorotlenku sodu, sody, mydła,

nawozów azotowych, kwasu solnego

GLIN

WŁASCIWOŚCI GLINU



metal



barwa – srebrzystobiała



masa atomowa 26,98g/mol



temperatura topnienia 660,32 °C



temperatura wrzenia 2518,85 °C



gęstość 2,7 g/cm



glin jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych metali w skorupie

ziemskiej (7,45%

wagowego). Nie występuje w postaci wolnego metalu. Najczęściej

tworzy krzemiany

zmieszane z krzemianami innych metali, lecz trudno wyizolować go z

tych związków



czysty glin jest srebrzystobiałym, kowalnym i ciągliwym metalem



jest bardzo dobrym przewodnikiem ciepła i elektryczności



należy do bardzo reaktywnych pierwiastków; silnie ogrzewany spala sie

gwałtownie w

powietrzu czy tlenie:

2Al + 3O

→ 2Al



glin na powietrzni pokrywa się ochronną warstwą tlenków. Jest silnym

reduktorem. Tlenek

glinu jest amfoteryczny, przejawia właściwości zarówno tlenków

kwasowych jak

i zasadowych (zależy to od środowiska reakcji)



rozpuszcza się dobrze w kwasie solnym dając chlorek glinowy AlCl

słabiej w

rozcieńczonym kwasie siarkowym, tworząc siarczan (VI) glinu Al

(SO

)

2Al + 6HCl → 2AlCl

+ 3H

2Al + 3H

→ Al

(SO

)

+ 3H



podstawowymi rudami glinu są:

•

boksyty FeO(OH) ∙ Al

∙ 2H

•

nefeliny KNa

(AlSiO

)

•

ałunity KAl

(OH)

[SO

]

•

kaoliny H

∙ H

OTRZYMYWANIE GLINU

Po raz pierwszy wyizolowany został w 1825 r. przez duńskiego chemika

Hansa Christiana Oersteda w procesie ulepszonym później przez

niemieckiego chemika Fryderyka Wöhlera. Czystą postać tego metalu

uzyskał w 1855 r. francuski uczony Henri Sainte-Claire Deville.

Najbardziej znana metoda otrzymywania glinu składa się z dwóch etapów:
• otrzymywanie czystego tlenku glinu metodą Bayera
• proces Hall-Heroulta (elektroliza tlenku glinowego w ciekłym kriolicie)

PROCES BAYERA

Metoda Bayera polega na oczyszczeniu boksytu, wykorzystując

amfoteryczny charakter glinu. Surowy tlenek traktuje się roztworem

NaOH, w którym tritlenek diglinu rozpuszcza się ze względu na

tworzenie się jonu glinianowego [Al(OH)

]

. Ditlenek krzemu również

przechodzi do roztworu (tworząc jony krzemianowe), lecz tlenek

żelaza(III) pozostaje nierozpuszczony. Roztwór filtruje się w celu

usunięcia Fe

i ochładza. Po wprowadzeniu powietrza i dodaniu

krystalicznego wodorotlenku glinu jako zarodka krystalizacji strąca

się wodorotlenek glinu, a krzemian pozostaje w roztworze.

Proces ten jest metodą, w której tlenek aluminium jest rozdzielany na

metaliczny glin oraz gazowy tlen w procesie elektrolizy. Proces ten

zachodzący w sposób ciągły rozpoczyna się od etapu rozpuszczenia

w roztworze kriolitu wypełniającego wannę elektrolityczną.

Temperatura utrzymywana jest na poziomie

1000°C. Aluminium powstające w procesie

elektrolizy jest oddzielane od elektrolitu oraz

sukcesywnie usuwane z komory elektrolizera.

Anoda składa się z grafitowych prętów

zanurzonych w stopionej mieszaninie,

a katoda – z grafitowej wykładziny,

którą jest wyłożony żelazny elektrolit.

PROCES HALL-HEROULTA

Rys.3 Schemat elektrolizera do otrzymywania
glinu.
1-pręty grafitowe (anoda), 2-izolacja elektryczna, 3-
izolacja cieplna, 4-wykładzina grafitowa (katoda), 5-
doprowadzenia prądu do katody.

Na katodzie kompleksowe jony są redukowane do glinu w stanie

ciekłym. Na anodzie powstaje szereg produktów, łącznie z tlenem,

fluorem i różnymi związkami węgla z tymi pierwiastkami. Anody

węglowe zużywają się stopniowo i co pewien czas muszą być

wymieniane. Ciągłe dodawanie boksytu i powtarzające się

odprowadzanie ciekłego glinu umożliwia prowadzenie procesu w

sposób ciągły.

- Katoda:

teoretyczna: Al

+ 3 e → Al

rzeczywista: AlF

+ 3 e → Al + 6F

- Anoda:

teoretyczna: C + 2 O

→ CO

+ 4 e

rzeczywista: 2 Al

+ 2 AlF

+ C → 6AlF

+ 4 e

ZASTOSOWANIE GLINU



lekkość i wytrzymałość aluminium sprawia, że pierwiastek ten używany

jest do budowy

elementów konstrukcyjnych wszędzie tam, gdzie wymagana jest

szybkość i lekkość

(samoloty, wagony i samochody)



glin wykorzystywany jest w transmisji energii

elektrycznej. Długie, wiszące aluminiowe

kable są o wiele lżejsze od porównywalnych

pod względem przewodności, kabli miedzianych



pierwiastek ten wykorzystywany jest także w

architekturze, w przemyśle spożywczym jako

folia aluminiowa czy materiał do produkcji

opakowań (puszki)



odporność aluminium na korozyjne działanie wody

morskiej znalazła zastosowanie przy budowie

kadłubów statków oraz innych podwodnych urządzeń



ze względu na dużą przewodność cieplną jest

wykorzystywany do budowy tłoków silników

spalinowych



otrzymywania niektórych metali przez redukcję ich tlenków



w mieszaninie z tlenkiem żelaza(III) (Fe

) tworzy tzw. mieszankę

termitową znajdującą

zastosowanie do spawania konstrukcji stalowych jak i również była ona

wypełnieniem

bomb zapalających używanych podczas drugiej wojny światowej.

Podczas palenia się

mieszanki termitowej powstaje wysoka temperatura wynosząca ok.

3000

+ 2Al → Al

+ 2Fe + Q

WŁAŚCIWOŚCI

• metal półszlachetny
• barwa pomarańczowo –
czerwona

• masa atomowa 63,54 g/mol
• temperatura topnienia 1083

• temperatura wrzenia 2566,85

• gęstość 8,96 g/cm

Miedź

SUROWCE MIEDZIONOŚNE

•

rudy tlenkowe

 machalit

(OH)

 kupryt Cu

 azuryt

(CO

)

(OH)

•

rudy siarczkowe

 chalkopiryt CuFeS

 chalkozyn Cu

 bornit Cu

FeS

OTRZYMYWANIE

WYTWARZANIE KONCENTRATÓW

Wydobycie

rudy (0,5-2%

Cu)

Oddzielenie

zanieczyszczeń

Wzbogacanie

rudy

flotacja

Koncentra

t (25-30%

Cu)

Odpad
poflotacyjny

OTRZYMYWANIE

Sprężone

powietrze

pęcherzyk

powietrza

minerał

WYTWARZANIE KONCENTRATÓW

roztwór zawierający

rozdrobnioną rudę

skała płonna

odpad

koncentrat (piana)

OTRZYMYWANIE

Dwuetapowe utlenianie składników kamienia
miedziowego

I etap

(koniec przy zawartości ok. 1% Fe)

2FeS + 3O

= 2FeO + 2SO

2FeO + SiO

= 2FeOSiO

II etap

2Cu

S + 3O

= 2Cu

O + 2SO

S + 2Cu

O = 6Cu + SO

KONWERTOROWANIE KAMIENIA MIEDZIOWEGO

RAFINACJA OGNIOWA MIEDZI

Produkt konwertorowania

• miedź surowa zawierająca ok. 2% zanieczyszczeń
As, Sb, Pb, Ni, S, O

Rafinacja

- piece anodowe

- temperatura 1373-1473K
I etap: utlenianie (nośnik tlenu Cu

II etap: żerdziowanie – redukcja

- odlewanie anod (masa ~350kg)

OCZYSZCZANIE

ELEKTRORAFINACJA MIEDZI

Celem elektrolitycznej rafinacji miedzi jest usunięcie
pozostałych zanieczyszczeń i otrzymanie miedzi wysokiej
czystości

99,99%

Jako elektrolit stosuje się 15% wodny roztwór H

zawierający ok. 2-3% CuSO

. Proces prowadzi się w temp.

C. Metale bardziej elektrododatnie nie rozpuszczają się i

opadając na dno tworzą szlam. Proces przebiega w myśl
reakcji:

2CuSO

4(aq)

+ 2H

2(c)

→ 2Cu

(s)

+ O

2(g)

+ 2H

4(aq)

Katoda:

(aq)

+ 2e → Cu

(s)

Anoda:

2 H

(c)

→ 4H

(aq)

+ O

2(g)

+ 4e

OCZYSZCZANIE

ZASTOSOWANIE

• instalacje: elektryczne,

telekomunikacyjne, przeciwpożarowe,

klimatyzacyjne

•   pokrycia dachów, rynny
•   architektoniczne elementy zdobnicze
•   aparatura dla przemysłu chemicznego i

spożywczego

• obwody drukowane i części maszyn

elektrycznych

• w technologii materiałów mikro- i

optoelektronicznych (baterie słoneczne,

przekaźniki elektroakustyczne)

Document Outline