Vannitoa ümberehitamise ekspertide kogukond

Vesi: elektrijuhtivus ja soojusjuhtivus. Veejuhtivuse ühikud

NAATRIUM(Naatrium) Na , keemiline element 1. ( Ia ) perioodilise süsteemi rühm, viitab leeliselistele elementidele. Aatomarv 11, suhteline aatommass 22,98977. Looduses on üks stabiilne isotoop 23 Na . Sellest elemendist on teada kuus radioaktiivset isotoopi, millest kaks pakuvad huvi teadusele ja meditsiinile. Naatrium-22, mille poolväärtusaeg on 2,58 aastat, kasutatakse positronite allikana. Naatrium-24 (selle poolväärtusaeg on umbes 15 tundi) kasutatakse meditsiinis teatud leukeemia vormide diagnoosimiseks ja raviks.

+1 oksüdatsiooniaste.

Naatriumiühendid on tuntud juba iidsetest aegadest. Naatriumkloriid on inimtoidu oluline komponent.

C loetakse, et inimene hakkas seda kasutama neoliitikumis, s.o. umbes 57 tuhat aastat tagasi.

AT vana testament mainitakse mõnda ainet "neter". Seda ainet kasutati pesuvahendina. Tõenäoliselt on neter sooda, naatriumkarbonaat, mis tekkis lubjarikka kaldaga Egiptuse soolastes järvedes. Kreeka autorid Aristoteles ja Dioscorides kirjutasid hiljem samast ainest, kuid nime all "nitron", ja Vana-Rooma ajaloolane Plinius Vanem nimetas sama ainet juba "nitrumiks".

18. sajandil keemikud teadsid juba palju erinevaid naatriumiühendeid. Naatriumsoolasid kasutati laialdaselt meditsiinis, naha riietamisel ja kangaste värvimisel.

Metallilise naatriumi sai esmakordselt inglise keemik ja füüsik Humphry Davy sula naatriumhüdroksiidi elektrolüüsi teel (kasutades 250 paari vask- ja tsinkplaatidest koosnevat voltkolonni). nimi"

naatrium ', mille Davy selle elemendi jaoks valis, peegeldab selle päritolu soodast Na2CO 3 . Elemendi ladinakeelne ja venekeelne nimetus on tuletatud araabiakeelsest sõnast "natrun" (looduslik sooda).Naatriumi levik looduses ja selle tööstuslik ekstraheerimine. Naatrium on levinuim element seitsmes ja metall viies (alumiiniumi, raua, kaltsiumi ja magneesiumi järel). Selle sisaldus maakoores on 2,27%. Suurem osa naatriumist on mitmesuguste alumosilikaatide koostises.

Suured naatriumisoolade ladestused suhteliselt puhtal kujul eksisteerivad kõigil mandritel. Need on iidsete merede aurustumise tulemus. See protsess jätkub Salt Lake'is (Utah), Surnumeres ja mujal. Naatrium esineb kloriidina

NaCl (haliit, kivisool), samuti karbonaat Na 2 CO 3 NaHCO 3 2 H 2 O (tron), nitraat NaNO 3 (soolpeeter), sulfaat Na2SO410H2O (mirabiliit), tetraboraat Na 2B 4 O 7 10 H 2 O (booraks) ja Na 2 B 4 O 7 4 H 2 O (kernit) ja muud soolad.

Looduslikes soolvees ja ookeanivetes on ammendamatud naatriumkloriidi varud (umbes 30 kg m 3). Arvatakse, et kivisoola koguses, mis on võrdne naatriumkloriidi sisaldusega ookeanides, oleks 19 miljonit kuupmeetrit. km (50% rohkem kui Põhja-Ameerika mandri kogumaht üle merepinna). Selle mahu prisma, mille aluspind on 1 ruutmeetrit. km võib Kuule jõuda 47 korda.

Nüüd on naatriumkloriidi kogutoodang mereveest jõudnud 67 miljoni tonnini aastas, mis moodustab umbes kolmandiku maailma kogutoodangust.

Elusaine sisaldab keskmiselt 0,02% naatriumi; loomadel on seda rohkem kui taimedes.

Lihtaine iseloomustus ja metallilise naatriumi tööstuslik tootmine. Naatrium on hõbevalge metall, õhukeste kihtidena violetse varjundiga, plastiline, isegi pehme (noaga kergesti lõigatav), sätendab naatriumi värske lõige. Naatriumi elektrijuhtivuse ja soojusjuhtivuse väärtused on üsna kõrged, tihedus on 0,96842 g / cm 3 (temperatuuril 19,7 ° C), sulamistemperatuur on 97,86 ° C, keemistemperatuur on 883,15 ° C.

Kolmekomponentsel sulamil, mis sisaldab 12% naatriumi, 47% kaaliumi ja 41% tseesiumi, on metallisüsteemide madalaim sulamistemperatuur, 78 °C.

Naatrium ja selle ühendid värvivad leegi erkkollaseks. Kahekordne joon naatriumi spektris vastab üleminekule 3

s 1 3 lk 1 elemendi aatomites.

Naatriumi reaktsioonivõime on kõrge. Õhus kaetakse see kiiresti peroksiidi, hüdroksiidi ja karbonaadi segu kilega. Naatrium põleb hapnikus, fluoris ja klooris. Metalli põletamisel õhus moodustub peroksiid.

Na2O 2 (oksiidilisandiga Na2O ).

Naatrium reageerib väävliga juba uhmris jahvatamisel, väävelhape redutseeritakse väävliks või isegi sulfiidiks. Tahke süsinikdioksiid ("kuiv jää") plahvatab kokkupuutel naatriumiga (süsinikdioksiidiga tulekustuteid ei saa kasutada põleva naatriumi kustutamiseks!). Lämmastikuga toimub reaktsioon ainult elektrilahenduses. Naatrium ei interakteeru ainult inertsete gaasidega.

Naatrium reageerib aktiivselt veega:

Na + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2

Reaktsiooni käigus vabanevast soojusest piisab metalli sulatamiseks. Seetõttu, kui väike tükike naatriumi vette visata, sulab see reaktsiooni termilise mõju tõttu ja veest kergem metallitilk "jookseb" reaktiivjõu toimel üle veepinna. vabanenud vesinikust. Naatrium suhtleb alkoholidega palju rahulikumalt kui veega:

Na + 2 C 2 H 5 OH \u003d 2 C 2 H 5 ONa + H 2

Naatrium lahustub kergesti vedelas ammoniaagis, moodustades ebatavaliste omadustega helesinised metastabiilsed lahused. Temperatuuril 33,8 ° C lahustatakse 1000 g ammoniaagis kuni 246 g metallilist naatriumi. Lahjendatud lahused on Sinine värv, kontsentreeritud pronksivärv. Nad võivad säilida umbes nädala. On kindlaks tehtud, et naatrium ioniseerub vedelas ammoniaagis:

Na Na + + e –

Selle reaktsiooni tasakaalukonstant on 9,9·10 3. Väljuv elektron lahustub ammoniaagi molekulide poolt ja moodustab kompleksi [

e(NH3) n ] . Saadud lahused on metallilise elektrijuhtivusega. Kui ammoniaak aurustub, jääb algne metall alles. Kui lahust hoitakse pikka aega, muutub see järk-järgult värvituks, kuna metall reageerib ammoniaagiga, moodustades amiidi. NaNH2 või imiid Na2NH ja vesiniku eraldumine.

Naatriumi hoitakse dehüdreeritud vedeliku (petrooleum, mineraalõli) kihi all, transporditakse ainult suletud metallanumates.

Elektrolüütiline meetod naatriumi tööstuslikuks tootmiseks töötati välja 1890. aastal. Seebikivi sulatise elektrolüüsiti, nagu Davy katsetes, kuid kasutati täiustatud energiaallikaid kui pingekolonn. Selles protsessis vabaneb hapnik koos naatriumiga:

katood (raud):

Na + + e = Na

anood (nikkel): 4

OH 4 e \u003d O 2 + 2 H 2 O .

Puhta naatriumkloriidi elektrolüüsi ajal tõsiseid probleeme seostatakse esiteks naatriumkloriidi lähedase sulamistemperatuuriga ja naatriumi keemistemperatuuriga ning teiseks naatriumi kõrge lahustuvusega vedelas naatriumkloriidis. Kaaliumkloriidi, naatriumfluoriidi, kaltsiumkloriidi lisamine naatriumkloriidile võimaldab alandada sulamistemperatuuri 600 ° C-ni. Naatriumi tootmine sula eutektilise segu (kahe madalaima sulamistemperatuuriga aine sulam) elektrolüüsi teel 40%.

NaCl ja 60% CaCl 2 juures ~580°C juures Ameerika inseneri G. Downsi välja töötatud kambris käivitas DuPont 1921. aastal Niagara Fallsi elektrijaama lähedal.

Elektroodidel toimuvad järgmised protsessid:

katood (raud):

Na + + e = Na Ca 2+ + 2 e = Ca

anood (grafiit): 2

Cl2e = Cl 2 .

Metalliline naatrium ja kaltsium moodustuvad silindrilisel teraskatoodil ja tõstetakse üles jahutatud toru abil, milles kaltsium tahkub ja langeb tagasi sulatisse. Keskmisel grafiidianoodil moodustunud kloor kogutakse niklikupli alla ja seejärel puhastatakse.

Nüüd on metallilise naatriumi tootmismaht mitu tuhat tonni aastas.

Metallnaatriumi tööstuslik kasutamine on seotud selle tugevate redutseerivate omadustega. Pikka aega kasutati suuremat osa toodetud metallist tetraetüülplii tootmiseks.

PbEt 4 ja tetrametüülplii PbMe 4 (bensiini dekoputusvastane) alküülkloriidide reaktsioonil naatriumi ja plii sulamiga kõrgsurve. Nüüd on see toodang keskkonnareostuse tõttu kiiresti vähenemas.

Teine kasutusvaldkond on titaani, tsirkooniumi ja teiste metallide tootmine nende kloriidide redutseerimise teel. Väiksemaid koguseid naatriumi kasutatakse selliste ühendite nagu hüdriidi, peroksiidi ja alkoholaatide valmistamiseks.

Dispergeeritud naatrium on väärtuslik katalüsaator kummi ja elastomeeride tootmisel.

Sula naatriumi kasutatakse soojusvahetusvedelikuna üha enam tuumareaktorid kiiretel neutronitel. Madal temperatuur naatriumi sulamine, madal viskoossus, madala neutronite neelduv ristlõige koos ülikõrge soojusmahtuvuse ja soojusjuhtivusega muudavad selle (ja selle kaaliumisulamite) nendel eesmärkidel asendamatuks materjaliks.

Naatrium puhastab trafoõlid, estrid ja muud orgaanilised ained usaldusväärselt vee jälgedest ning naatriumamalgaami abil saate kiiresti määrata paljude ühendite niiskusesisalduse.

naatriumiühendid. Naatrium moodustab kõigi tavaliste anioonidega tervikliku ühendite komplekti. Arvatakse, et sellistes ühendites esineb peaaegu täielik eraldumine laeng kristallvõre katioonse ja anioonse osa vahel.

naatriumoksiid

Na2O sünteesitakse reaktsiooni teel Na2O2, NaOH ja kõige eelistatavamalt NaNO 2, metallilise naatriumiga:Na 2 O 2 + 2 Na \u003d 2Na 2 O

2NaOH + 2Na \u003d 2Na2O + H2

2 NaNO2 + 6 Na = 4 Na2O + N 2

Viimases reaktsioonis võib naatriumi asendada naatriumasiidiga

NaN 3: NaN 3 + NaNO 2 = 3 Na 2 O + 8 N 2

Naatriumoksiidi säilitatakse kõige paremini veevabas bensiinis. See toimib reagendina erinevate sünteeside jaoks.

naatriumperoksiid

Na2O 2 kahvatukollase pulbri kujul moodustub naatriumi oksüdatsiooni käigus. Sel juhul moodustub kuiva hapniku (õhu) piiratud pakkumise tingimustes kõigepealt oksiid Na2O , mis seejärel muundatakse peroksiidiks Na2O 2. Hapniku puudumisel on naatriumperoksiid termiliselt stabiilne kuni ~675° C .

Naatriumperoksiidi kasutatakse tööstuses laialdaselt kiudude, paberimassi, villa jne pleegitusainena. Tegemist on tugeva oksüdeerijaga: segus alumiiniumipulbri või puusöega plahvatab, reageerib väävliga (samal ajal kuumeneb) ja süütab paljud orgaanilised vedelikud. Naatriumperoksiid reageerib süsinikmonooksiidiga, moodustades karbonaadi. Naatriumperoksiidi reaktsioon süsinikdioksiidiga vabastab hapnikku:

Na 2 O 2 + 2 CO 2 \u003d 2 Na 2 CO 3 + O 2

Sellel reaktsioonil on olulisi praktilisi rakendusi allveelaevade ja tuletõrjujate hingamisaparaatides.

Naatrium superoksiid

NaO 2 saadakse naatriumperoksiidi aeglasel kuumutamisel temperatuuril 200 450 ° C hapnikurõhul 1015 MPa. Hariduse tõendid NaO 2 saadi esmalt hapniku reaktsioonil vedelas ammoniaagis lahustatud naatriumiga.

Vee mõju naatriumsuperoksiidile põhjustab hapniku vabanemise isegi külmas:

NaO 2 + H 2 O \u003d NaOH + NaHO 2 + O 2

Temperatuuri tõusuga suureneb vabaneva hapniku hulk, kuna tekkiv naatriumvesinikperoksiid laguneb:

NaO 2 + 2 H 2 O \u003d 4 NaOH + 3 O 2

Naatriumsuperoksiid on siseõhu regenereerimissüsteemide komponent.

Naatriumosoniid

Na O 3 tekib osooni toimel veevabale naatriumhüdroksiidi pulbrile madalal temperatuuril, millele järgneb punase ekstraheerimine Na Umbes 3 vedelat ammoniaaki.

Naatriumhüdroksiid

NaOH nimetatakse sageli seebikiviks või seebikiviks. See on tugev alus, see on klassifitseeritud tüüpiliseks leeliseks. Naatriumhüdroksiidi vesilahustest on saadud arvukalt hüdraate NaOH nH2O, kus n = 1, 2, 2,5, 3,5, 4, 5,25 ja 7.

Naatriumhüdroksiid on väga agressiivne. See hävitab klaasi ja portselani, interakteerudes neis sisalduva ränidioksiidiga:

NaOH + SiO 2 \u003d Na 2 SiO 3 + H 2 O

Nimetus "seebikivi" peegeldab naatriumhüdroksiidi söövitavat toimet eluskudedele. Eriti ohtlik on selle aine sattumine silma.

Orléansi hertsogi arst Nicolas Leblanc (

Leblanc Nicholas ) (17421806) töötas 1787. aastal välja mugava meetodi naatriumhüdroksiidi saamiseks NaCl (patent 1791). See esimene suuremahuline tööstuslik keemiline protsess oli 19. sajandil Euroopas suur tehnoloogiline edasiminek. Leblanci protsess asendati hiljem elektrolüütilise protsessiga. 1874. aastal toodeti maailmas naatriumhüdroksiidi 525 tuhat tonni, millest 495 tuhat tonni saadi Leblanci meetodil; 1902. aastaks jõudis naatriumhüdroksiidi toodang 1800 tuhande tonnini, kuid Leblanci meetodil saadi vaid 150 tuhat tonni.

Tänapäeval on naatriumhüdroksiid tööstuses kõige olulisem leelis. Ainuüksi USA aastane toodang ületab 10 miljonit tonni, seda saadakse tohututes kogustes soolvee elektrolüüsil. Naatriumkloriidi lahuse elektrolüüsil tekib naatriumhüdroksiid ja eraldub kloor:

katood (raud) 2

H2O + 2 e \u003d H2 + 2OH –

anood (grafiit) 2

Cl 2 e = Cl 2

Elektrolüüsiga kaasneb leelise kontsentratsioon suurtes aurustites. Maailma suurim (tehas

PPG Industries Lake Charles ) kõrgus on 41 m ja läbimõõt 12 m. Umbes pool toodetud naatriumhüdroksiidist kasutatakse otse keemiatööstuses erinevate orgaaniliste ja anorgaanilised ained: fenool, resortsinool, b -naftool, naatriumsoolad (hüpoklorit, fosfaat, sulfiid, aluminaadid). Lisaks kasutatakse naatriumhüdroksiidi paberi ja paberimassi tootmisel, seebi ja pesuvahendid, õlid, tekstiilid. See on vajalik ka boksiidi töötlemisel. Naatriumhüdroksiidi oluline kasutusvaldkond on hapete neutraliseerimine.

Naatriumkloriid

NaCl tuntud lauasoola, kivisoola nimetuste all. See moodustab värvituid, kergelt hügroskoopseid kuubikujulisi kristalle. Naatriumkloriid sulab temperatuuril 801 ° C, keeb temperatuuril 1413 ° C. Selle lahustuvus vees sõltub temperatuurist vähe: 35,87 g lahustub 100 g vees temperatuuril 20 ° C NaCl ja 80 ° С juures 38,12 g.

Naatriumkloriid on toidule vajalik ja asendamatu maitseaine. Kaugemas minevikus võrdus sool kulla hinnaga. AT Vana-Rooma Leegionäridele maksti sageli palka mitte rahas, vaid soolas, siit ka sõna sõdur.

Kiievi-Venemaal kasutasid nad Karpaatide piirkonnast, Musta ja Aasovi mere soolajärvedest ja jõesuudmetest pärit soola. See oli nii kallis, et pidulikel pidusöökidel serveeriti seda auväärsete külaliste laudadel, ülejäänud aga hajusid "ilma soolase lörtsita".

Pärast Astrahani territooriumi liitumist Moskva riigiga muutusid Kaspia järved oluliseks soolaallikaks, kuid sellest ei piisanud, see oli kallis, mistõttu valitses elanikkonna vaesemate kihtide seas rahulolematus, mis kasvas teadaolevaks ülestõusuks. kui soolamäss (1648)

1711. aastal andis Peeter I välja määruse soolamonopoli kehtestamise kohta. Soolakaubandusest sai riigi ainuõigus. Soolamonopol eksisteeris enam kui sada viiskümmend aastat ja kaotati 1862. aastal.

Nüüd on naatriumkloriid odav toode. Koos kivisöe, lubjakivi ja väävliga on see üks nn "suure nelja" mineraalidest, keemiatööstuse jaoks kõige olulisem.

Enamik naatriumkloriidi toodetakse Euroopas (39%), Põhja-Ameerikas (34%) ja Aasias (20%), samas kui Lõuna-Ameerika ja Okeaania moodustavad ainult 3% ning Aafrika 1%. Kivisool moodustab tohutuid maa-aluseid ladestusi (sageli sadade meetrite paksus), mis sisaldab üle 90%.

NaCl . Tüüpiline Cheshire'i soolakaevandus (Ühendkuningriigi peamine naatriumkloriidi allikas) pindala on 60ґ 24 km ja soolakihi paksus on umbes 400 m. Ainuüksi selle maardla mahuks hinnatakse üle 10 11 tonni.

Maailma soolatootmine 21. sajandi alguseks. ulatus 200 miljoni tonnini, millest 60% tarbib keemiatööstus (kloori ja naatriumhüdroksiidi, aga ka paberimassi, tekstiili, metallide, kummide ja õlide tootmiseks), 30% toiduained, 10% langeb muudele valdkondadele. tegevusest. Naatriumkloriidi kasutatakse näiteks odava jäätumisvastase vahendina.

Naatriumkarbonaat

Na2CO 3 nimetatakse sageli soodaks või lihtsalt soodaks. Looduslikult esineb seda jahvatatud soolvee, järvede soolvee ja natronimineraalide kujul. Na 2 CO 3 10 H 2 O, termonaatrium Na 2 CO 3 H 2 O, troonid Na 2 CO 3 NaHCO 3 2 H 2 O . Naatrium moodustab ka mitmesuguseid muid hüdraatunud karbonaate, vesinikkarbonaate, sega- ja topeltkarbonaate Na 2CO 3 7 H 2 O, Na 2 CO 3 3 NaHCO 3, aKCO 3 nH 2 O, K 2 CO 3 NaHCO 3 2 H 2 O .

Tööstuses saadavatest leeliseliste elementide sooladest on naatriumkarbonaadil suurim tähtsus. Kõige sagedamini kasutatakse selle valmistamiseks Belgia keemiku-tehnoloogi Ernst Solvay 1863. aastal välja töötatud meetodit.

Naatriumkloriidi ja ammoniaagi kontsentreeritud vesilahus küllastatakse vähese rõhu all süsinikdioksiidiga. Sel juhul moodustub suhteliselt vähelahustuva naatriumvesinikkarbonaadi sade (lahustuvus

NaHCO 3 on 9,6 g 100 g vee kohta temperatuuril 20 °C):NaCl + NH 3 + H 2 O + CO 2 = NaHCO 3Ї + NH 4 Cl Soda saamiseks kaltsineeritakse naatriumvesinikkarbonaat: NaHCO 3 \u003d Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

Vabanenud süsinikdioksiid suunatakse tagasi esimesse protsessi. Täiendav kogus süsinikdioksiidi saadakse kaltsiumkarbonaadi (lubjakivi) kaltsineerimisel:

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

Selle reaktsiooni teist produkti kaltsiumoksiidi (lubi) kasutatakse ammoniaagi regenereerimiseks ammooniumkloriidist:

CaO + 2 NH 4 Cl \u003d CaCl 2 + 2 NH 3 + H 2 O

Seega on Solvay meetodil sooda tootmise ainus kõrvalsaadus kaltsiumkloriid.

Protsessi üldine võrrand:

NaCl + CaCO 3 \u003d Na 2 CO 3 + CaCl 2

Ilmselt toimub normaalsetes tingimustes pöördreaktsioon vesilahuses, kuna tasakaal selles süsteemis on kaltsiumkarbonaadi lahustumatuse tõttu täielikult nihkunud paremalt vasakule.

Naturaalsest toorainest saadud sooda (looduslik sooda), on parim kvaliteet võrreldes ammoniaagimeetodil saadud soodaga (kloriidisisaldus alla 0,2%). Lisaks spetsiifiline kapitaliinvesteeringud ja looduslikust toorainest saadud sooda maksumus on 4045% madalam kui sünteetiliselt saadud. Umbes kolmandik maailma soodatoodangust pärineb praegu looduslikest leiukohtadest.

Maailma toodang

Na2CO 3 1999. aastal jaotati järgmiselt:
Kokku
Sev. Ameerika
Aasia/Okeaania
Zap. Euroopa
Vost. Euroopa
Aafrika
Lat. Ameerika
Maailma suurim loodusliku sooda tootja USA, kuhu on koondunud suurimad tõestatud soodajärvede trona ja soolvee varud. Wyomingi põld moodustab kihi paksusega 3 m ja pindalaga 2300 km 2. Selle varud ületavad 10 10 tonni USA-s on soodatööstus orienteeritud looduslikule toorainele; viimane sooda sünteesi tehas suleti 1985. Soodatootmine USA-s aastal viimased aastad stabiliseerus 10,310,7 miljoni tonni tasemel.

Erinevalt USA-st sõltub enamik maailma riike peaaegu täielikult sünteetilise sooda tootmisest. Maailmas on sooda tootmisel USA järel teisel kohal Hiina. Selle kemikaali tootmine Hiinas ulatus 1999. aastal ligikaudu 7,2 miljoni tonnini.Venemaal toodeti samal aastal soodat ligikaudu 1,9 miljoni tonnini.

Paljudel juhtudel on naatriumkarbonaat asendatav naatriumhüdroksiidiga (nt paberimassis, seebis, puhastusvahendites). Umbes pool naatriumkarbonaadist kasutatakse klaasitööstuses. Üks esilekerkiv kasutusvaldkond on elektrijaamade ja suurte ahjude gaasiheitmetes väävlisisaldusega saasteainete eemaldamine. Kütusele lisatakse naatriumkarbonaadi pulbrit, mis reageerib vääveldioksiidiga, moodustades tahkeid tooteid, eelkõige naatriumsulfiti, mida saab filtreerida või sadestada.

Varem kasutati naatriumkarbonaati laialdaselt "pesusoodana", kuid nüüdseks on see kasutusala teiste majapidamises kasutatavate pesuvahendite kasutamise tõttu kadunud.

naatriumvesinikkarbonaat

NaHCO 3 (söögisoodat), kasutatakse peamiselt süsihappegaasi allikana leivaküpsetamisel, kondiitritoodetes, gaseeritud jookides ja tehislikes jookides mineraalveed, tulekustutuskompositsioonide komponendina ja ravimina. Selle põhjuseks on selle lagunemise lihtsus 50100 juures° FROM.

Naatriumsulfaat

Na2SO 4 esineb looduslikult veevabas vormis (tenardiit) ja dekahüdraadina (mirabiliit, Glauberi sool). See on osa astrahoniidist Na 2 Mg (SO 4) 2 4 H 2 O, vantofiit Na 2 Mg (SO 4) 2, glauberiit Na 2 Ca (SO 4) 2 . Suurimad naatriumsulfaadi varud on SRÜ riikides, aga ka USA-s, Tšiilis ja Hispaanias. Looduslikest ladestustest või soolajärve soolveest eraldatud mirabiliit dehüdreeritakse temperatuuril 100 ° C. Naatriumsulfaat on ka väävelhappe abil vesinikkloriidi tootmise kõrvalsaadus, samuti sadade tööstusettevõtete lõpptoode, mis kasutavad vesinikkloriidi väävelhapet. väävelhappe neutraliseerimine naatriumhüdroksiidiga.

Andmeid naatriumsulfaadi ekstraheerimise kohta ei avaldata, kuid hinnanguliselt on loodusliku tooraine maailmas umbes 4 miljonit tonni aastas. Naatriumsulfaadi ekstraheerimist kõrvalsaadusena hinnatakse maailmas tervikuna 1,5-2,0 miljonile tonnile.

Pikka aega kasutati naatriumsulfaati vähe. Nüüd on see aine paberitööstuse aluseks, sest

Na2SO 4 on peamine reaktiiv jõumassi valmistamisel pruuni pakkepaberi ja lainepapi valmistamiseks. Puidulaastu või saepuru töödeldakse naatriumsulfaadi kuumas leeliselises lahuses. See lahustab ligniini (puidu kiudu siduv komponent) ja vabastab tselluloosikiud, mis saadetakse seejärel paberitootmismasinatesse. Ülejäänud lahust aurustatakse, kuni see muutub tuleohtlikuks, andes taimele auru ja aurustumiseks soojust. Sula sulfaat ja naatriumhüdroksiid on leegikindlad ja neid saab uuesti kasutada.

Väikest osa naatriumsulfaadist kasutatakse klaasi ja pesuvahendite valmistamisel. hüdreeritud vorm

Na2SO410H2O (Glauberi sool) on lahtistav. Nüüd kasutatakse seda vähem kui varem.

naatriumnitraat

NaNO 3 nimetatakse naatrium- või Tšiili nitraadiks. Tšiilist leitud suured naatriumnitraadi ladestused näivad olevat tekkinud orgaaniliste jääkide biokeemilisel lagunemisel. Alguses eraldunud ammoniaak oksüdeerus tõenäoliselt lämmastik- ja lämmastikhappeks, mis seejärel reageeris lahustunud naatriumkloriidiga.

Naatriumnitraat saadakse lämmastikgaaside (lämmastikoksiidide segu) absorptsioonil naatriumkarbonaadi või -hüdroksiidi lahusega või kaltsiumnitraadi ja naatriumsulfaadi vahetusinteraktsioonil.

Naatriumnitraati kasutatakse väetisena. See on vedelate soolade külmutusagensite, metallitöötlemistööstuse kõvendusvannide, soojust salvestavate ühendite komponent. Kolmekordne 40% segu

NaNO 2, 7% NaNO 3 ja 53% KNO 3 saab kasutada alates sulamistemperatuurist (142 ° C) kuni ~ 600 ° C. Naatriumnitraati kasutatakse oksüdeeriva ainena lõhkeainetes, raketikütustes ja pürotehnilistes koostistes. Seda kasutatakse klaasi- ja naatriumsoolade, sealhulgas nitriti tootmisel, mis toimib toiduainete säilitusainena.

naatriumnitrit

NaNO 2 võib saada naatriumnitraadi termilisel lagundamisel või selle redutseerimisel: NaNO 3 + Pb = NaNO 2 + PbO

Naatriumnitriti tööstuslikuks tootmiseks absorbeeritakse lämmastikoksiidid naatriumkarbonaadi vesilahusega.

naatriumnitrit

NaNO 2, lisaks sellele, et seda kasutatakse koos nitraatidega soojusjuhtivate sulanditena, kasutatakse laialdaselt asovärvide tootmisel, korrosiooni tõkestamiseks ja liha säilitamiseks.

Elena

Savinkina KIRJANDUS Populaarne keemiliste elementide raamatukogu. M., Nauka, 1977
Greenwood N.N., Earnshaw A. Elementide keemia, Oxford: Butterworth, 1997

Kes teab vee valemit juba kooliajast? Muidugi kõike. Tõenäoliselt on kogu keemiakursusest paljudel, kes seda siis erialaselt ei õpi, alles vaid teadmine, mida tähendab valem H 2 O. Kuid nüüd püüame aru saada võimalikult üksikasjalikult ja põhjalikult. võimalik, millised on selle peamised omadused ja miks pole elu ilma selleta planeedil Maa võimalik.

Vesi kui aine

Nagu me teame, koosneb veemolekul ühest hapnikuaatomist ja kahest vesinikuaatomist. Selle valem on kirjutatud järgmiselt: H 2 O. Sellel ainel võib olla kolm olekut: tahke - jää kujul, gaasiline - auru kujul ja vedel - värvi, maitse ja lõhnata ainena. Muide, see on ainus aine planeedil, mis võib looduslikes tingimustes eksisteerida samaaegselt kõigis kolmes olekus. Näiteks: Maa poolustel - jää, ookeanides - vesi ja aurustumine päikesekiirte all on aur. Selles mõttes on vesi anomaalne.

Vesi on ka kõige levinum aine meie planeedil. See katab planeedi Maa pinna peaaegu seitsekümmend protsenti - need on ookeanid ja arvukad järvedega jõed ja liustikud. Suurem osa planeedi veest on soolane. See ei sobi joomiseks ega tegemiseks Põllumajandus. Värske vesi moodustab vaid kaks ja pool protsenti kogu planeedi veekogusest.

Vesi on väga tugev ja kvaliteetne lahusti. Seeläbi keemilised reaktsioonid liikuda läbi vee suure kiirusega. See sama omadus mõjutab ainevahetust Inimkeha. et täiskasvanud inimese kehas on seitsekümmend protsenti vett. Lapse puhul on see protsent veelgi suurem. Vanaduseks langeb see näitaja seitsmekümnelt 60 protsendile. Muide, see vee omadus näitab selgelt, et see on inimelu alus. Mida rohkem vett kehas on – seda tervem, aktiivsem ja noorem see on. Seetõttu kordavad kõigi riikide teadlased ja arstid väsimatult, et peate palju jooma. See on vesi puhtal kujul, mitte tee, kohvi või muude jookide kujul.

Vesi moodustab planeedi kliima ja see pole liialdus. Soojad hoovused ookeanis soojendavad terveid mandreid. See on tingitud asjaolust, et vesi neelab palju päikesesoojust ja annab selle siis ära, kui see jahtuma hakkab. Nii et see reguleerib temperatuuri planeedil. Paljud teadlased ütlevad, et Maa oleks juba ammu jahtunud ja kiviks muutunud, kui rohelisel planeedil poleks nii palju vett.

Vee omadused

Veel on palju väga huvitavaid omadusi.

Näiteks vesi on õhu järel kõige liikuvam aine. Alates koolikursus Paljud kindlasti mäletavad sellist asja nagu veeringe looduses. Näiteks: oja aurustub otsese päikesevalguse mõjul, muutub veeauruks. Lisaks kannab tuul seda auru kuhugi, koguneb pilvedesse ja langeb isegi mägedesse lume, rahe või vihmana. Edasi, mägedest, jookseb oja osaliselt aurustudes jälle alla. Ja nii - ringis - korratakse tsüklit miljoneid kordi.

Vesi on ka väga suure soojusmahtuvusega. Just seetõttu jahtuvad veekogud, eriti ookeanid, üleminekul soojalt aastaajalt või kellaajalt külmale väga aeglaselt. Ja vastupidi, kui õhutemperatuur tõuseb, soojeneb vesi väga aeglaselt. Tänu sellele, nagu eespool mainitud, stabiliseerib vesi õhutemperatuuri kogu meie planeedil.

Elavhõbeda järel on vee pindpinevus suurim. Seda on võimatu mitte märgata, mis kogemata peale voolas tasane pind tilk muutub mõnikord muljetavaldavaks täpiks. See näitab vee elastsust. Teine omadus avaldub siis, kui temperatuur langeb nelja kraadini. Niipea, kui vesi jahtub selle märgini, muutub see heledamaks. Seetõttu hõljub jää alati veepinnal ja külmub maakoorena, kattes jõgesid ja järvi. Tänu sellele talvel külmutavates tiikides kala välja ei külmu.

Vesi kui elektrijuht

Esiteks peaksite õppima, mis on elektrijuhtivus (sealhulgas vesi). Elektrijuhtivus on aine võime juhtida enda kaudu elektrivoolu. Vastavalt sellele on vee elektrijuhtivus vee võime juhtida voolu. See võime sõltub otseselt soolade ja muude lisandite hulgast vedelikus. Näiteks destilleeritud vee elektrijuhtivus on peaaegu minimaalne tänu sellele, et selline vesi on puhastatud erinevatest lisanditest, mis on nii vajalikud hea elektrijuhtivuse jaoks. Suurepärane voolujuht on merevesi, kus soolade kontsentratsioon on väga kõrge. Elektrijuhtivus sõltub ka vee temperatuurist. Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on vee elektrijuhtivus. See seaduspärasus ilmnes tänu füüsikute mitmetele katsetele.

Veejuhtivuse mõõtmine

On olemas selline termin - konduktomeetria. See on ühe elektrokeemilise analüüsi meetodi nimi, mis põhineb lahuste elektrijuhtivusel. Seda meetodit kasutatakse soolade või hapete lahuste kontsentratsiooni määramiseks, samuti mõnede tööstuslike lahuste koostise kontrollimiseks. Veel on amfoteersed omadused. See tähendab, et olenevalt tingimustest on see võimeline avaldama nii happelisi kui ka aluselisi omadusi - toimima nii happe kui ka alusena.

Selle analüüsi jaoks kasutatud instrumendil on väga sarnane nimi - konduktomeeter. Konduktomeetri abil mõõdetakse elektrolüütide elektrijuhtivust lahuses, mille analüüs viiakse läbi. Võib-olla tasub selgitada teist terminit - elektrolüüt. See on aine, mis lahustumisel või sulamisel laguneb ioonideks, mille tõttu juhitakse seejärel elektrivoolu. Ioon on elektriliselt laetud osake. Tegelikult määrab konduktomeeter, võttes aluseks teatud vee elektrijuhtivuse ühikud, selle elektrijuhtivuse. See tähendab, et see määrab kindlaks konkreetse veekoguse elektrijuhtivuse, võttes aluseks algühiku.

Veel enne eelmise sajandi seitsmekümnendate algust kasutati elektrijuhtivuse märkimiseks mõõtühikut "mo", see oli teise suuruse tuletis - Ohm, mis on takistuse põhiühik. Elektrijuhtivus on suurus, mis on pöördvõrdeline takistusega. Nüüd mõõdetakse seda Siemensis. See väärtus sai oma nime Saksamaalt pärit füüsiku Werner von Siemensi auks.

Siemens

Siemens (seda saab tähistada nii Cm kui ka S-ga) on oomi pöördväärtus, mis on elektrijuhtivuse mõõtühik. Üks cm võrdub mis tahes juhiga, mille takistus on 1 oomi. Siemensi väljendatakse järgmise valemiga:

  • 1 Sm \u003d 1: Ohm \u003d A: B \u003d kg −1 m −2 s³A², kus
    A - amper,
    V - volt.

Vee soojusjuhtivus

Nüüd räägime sellest - see on aine võime üle kanda soojusenergia. Nähtuse olemus seisneb selles, et aatomite ja molekulide kineetiline energia, mis määrab antud keha või aine temperatuuri, kandub nende vastasmõju käigus üle teisele kehale või ainele. Teisisõnu, soojusjuhtivus on soojusvahetus kehade, ainete, samuti keha ja aine vahel.

Ka vee soojusjuhtivus on väga kõrge. Inimesed kasutavad seda vee omadust igapäevaselt, märkamatult. Näiteks külma vee valamine anumasse ja jookide või toiduainete jahutamine selles. Külm vesi võtab pudelist, anumast soojust, külma andmise asemel on võimalik ka vastupidine reaktsioon.

Nüüd on sama nähtust lihtne ette kujutada ka planeedi mastaabis. Ookean soojeneb suvel ja seejärel - külma ilmaga - jahtub aeglaselt ja annab oma soojuse õhku, soojendades seeläbi mandreid. Talvisel ajal jahtununa hakkab ookean maaga võrreldes väga aeglaselt soojenema ning loovutab oma jaheduse suvepäikese käest virelevatele mandritele.

Vee tihedus

Eespool öeldi, et kalad elavad talvel veehoidlas, kuna vesi külmub kogu nende pinna ulatuses koorikuga. Teame, et vesi hakkab jääks muutuma juba null kraadi juures. Tänu sellele, et vee tihedus on tihedusest suurem, ujub ja külmub pinnal.

vee omadused

Samuti vesi kl erinevad tingimused võib olla nii oksüdeerija kui ka redutseerija. See tähendab, et vesi, loobudes oma elektronidest, on positiivselt laetud ja oksüdeerunud. Või omandab elektronid ja laetakse negatiivselt, mis tähendab, et see taastub. Esimesel juhul vesi oksüdeerub ja seda nimetatakse surnuks. Sellel on väga võimsad bakteritsiidsed omadused, kuid te ei pea seda jooma. Teisel juhul on vesi elus. See kosutab, stimuleerib keha taastuma, toob rakkudesse energiat. Nende kahe vee omaduse erinevust väljendatakse terminis "redokspotentsiaal".

Millega võib vesi reageerida?

Vesi on võimeline reageerima peaaegu kõigi Maal eksisteerivate ainetega. Ainus asi on see, et nende reaktsioonide toimumiseks on vaja tagada sobiv temperatuur ja mikrokliima.

Näiteks toatemperatuuril reageerib vesi hästi metallidega nagu naatrium, kaalium, baarium – neid nimetatakse aktiivseteks. Halogeenid on fluor ja kloor. Kuumutamisel reageerib vesi hästi raua, magneesiumi, kivisöe, metaaniga.

Erinevate katalüsaatorite abil reageerib vesi amiidide, karboksüülhapete estritega. Katalüsaator on aine, mis näib suruvat komponendid vastastikusele reaktsioonile, kiirendades seda.

Kas vett on mujal kui Maal?

Siiani ühelgi planeedil Päikesesüsteem, välja arvatud Maa, pole vett leitud. Jah, nad eeldavad selle olemasolu selliste hiiglaslike planeetide nagu Jupiter, Saturn, Neptuun ja Uraan satelliitidel, kuid seni pole teadlastel täpseid andmeid. Selle kohta on veel üks hüpotees, mida pole veel täielikult kontrollitud põhjavesi planeedil Marss ja Maa satelliidil – Kuul. Marsi kohta on välja pakutud mitmeid teooriaid, et kunagi oli sellel planeedil ookean ja selle võimaliku mudeli kavandasid isegi teadlased.

Väljaspool päikesesüsteemi on palju suuri ja väikeseid planeete, kus teadlaste hinnangul võib olla vett. Kuid siiani pole vähimatki võimalust selles kindel olla.

Kuidas kasutada vee soojus- ja elektrijuhtivust praktilistel eesmärkidel

Tänu sellele, et vesi on suure soojusmahutavusega, kasutatakse seda soojustrassides soojuskandjana. See tagab soojusülekande tootjalt tarbijale. Paljud tuumaelektrijaamad kasutavad vett ka suurepärase jahutusvedelikuna.

Meditsiinis kasutatakse jääd jahutamiseks ja auru desinfitseerimiseks. Jääd kasutatakse ka toitlustussüsteemis.

Paljudes tuumareaktorites kasutatakse vett tuuma ahelreaktsiooni õnnestumise moderaatorina.

Survevett kasutatakse kivide lõhestamiseks, läbimurdmiseks ja isegi lõikamiseks. Seda kasutatakse aktiivselt tunnelite, maa-aluste rajatiste, ladude, metroode ehitamisel.

Järeldus

Artiklist järeldub, et vesi on oma omaduste ja funktsioonide poolest kõige asendamatum ja hämmastavam aine Maal. Kas inimese või mõne muu elusolendi elu Maal sõltub veest? Kindlasti jah. Kas see aine aitab kaasa juhtimisele teaduslik tegevus inimene? Jah. Kas veel on elektrijuhtivus, soojusjuhtivus ja muud kasulikud omadused? Vastus on samuti jah. Teine asi on see, et vett on Maal järjest vähem ja veel enam puhast vett. Ja meie ülesanne on säilitada ja kaitsta seda (ja seega ka meid kõiki) väljasuremise eest.

Ja võib-olla isegi varem. See kaevandati soodajärvedest ja kaevandati mõnest maardlast mineraalide kujul. Esimene teave sooda saamiseks soodajärvede vee aurustamise teel pärineb aastast 64 pKr. Kuni 18. sajandini tundusid kõigi maade alkeemikud omamoodi ainena, mis tolleks ajaks tuntud hapete - äädik- ja väävelhappe - toimel eraldusid mingisuguse gaasi eraldumisega. Rooma arsti Dioscorides Pedaniuse ajal polnud kellelgi sooda koostisest õrna aimugi. 1736. aastal suutis prantsuse keemik, arst ja botaanik Henri Louis Duhamel de Monceau esimest korda saada soodajärvede veest väga puhast soodat. Tal õnnestus kindlaks teha, et sooda sisaldab keemilist elementi "Natr". Venemaal nimetati Peeter Suure ajal soodat "zoda" või "sügelus" ja kuni 1860. aastani imporditi seda välismaalt. 1864. aastal ilmus Venemaal prantslase Leblanci tehnoloogial esimene soodatehas. Just tänu oma tehaste ilmumisele muutus sooda kättesaadavamaks ja alustas oma võidukat teed keemia-, kulinaarse ja isegi ravimtoode.

Tööstuses, kaubanduses ja igapäevaelus on sooda nime all mitmeid tooteid: sooda - veevaba naatriumkarbonaat Na 2 CO 3, bikarbonaatsooda - naatriumvesinikkarbonaat NaHCO 3, sageli nimetatakse ka söögisoodat, kristalne sooda Na 2 CO 3 10H 2 O ja Na 2 CO 3 H 2 O ja seebikivi ehk naatriumhüdroksiid, NaOH.
Kaasaegne söögisooda on tüüpiline tööstustoode

Praegu toodab maailm aastas mitu miljonit tonni soodat erinevateks otstarveteks.

Soda on mitmekülgne aine, selle kasutamine on erinev. Kasutatakse soodat Toidutööstus metallurgiasse. Tundsin huvi selle aine vastu, mis kõigil majas on, ja otsustasin uurida, kuidas erinevad omadused avalduvad vesilahus sooda sõltuvalt lahuse temperatuurist ja kontsentratsioonist.

Seega oli meie eesmärk:

Uurida joogisooda vesilahuse elektrijuhtivuse sõltuvust vesilahuse temperatuurist ja kontsentratsioonist.

Ülesanded:


  • Tutvuge uurimisteemalise kirjandusega.

  • Viia läbi rakendusteadmiste küsitlus erinevate rakenduste kohta söögisooda.

  • Siit saate teada, kuidas valmistada erineva kontsentratsiooniga söögisoodat.

  • Uurida elektrijuhtivuse sõltuvust lahuse kontsentratsioonist ja temperatuurist.
Uuringu asjakohasus:

Soda on mitmekülgne aine, selle kasutamine on erinev. Soodat kasutatakse toiduainetööstusest metallurgiani. Selle omaduste tundmine on alati asjakohane.

Slaidil on näidatud söögisooda peamised kasutusalad.


  • keemiatööstus

  • kergetööstus

  • tekstiilitööstus

  • toidutööstus

  • meditsiinitööstus

  • metallurgia
Niisiis, keemiatööstuses - värvainete, vahtude ja muude orgaaniliste toodete, fluorireaktiivide, kodukeemia tootmiseks.

  • Metallurgias - haruldaste muldmetallide sadestamisel ja maakide flotatsioonil.

  • Tekstiilitööstuses (siid- ja puuvillariide viimistlemine).

  • Kergetööstuses - tallakummi ja kunstnaha tootmisel, naha tootmisel (naha parkimine ja neutraliseerimine).

  • Toiduainetööstuses - küpsetamine, kondiitritooted, joogid.

  • Meditsiinitööstuses - süstelahuste, tuberkuloosivastaste ravimite ja antibiootikumide valmistamiseks
Pärast teoreetilise materjaliga tutvumist otsustasin oma klassikaaslastelt küsida, kas nad teavad, millistes tööstusharudes söögisoodat kasutatakse:

  • Kodus

  • toidutööstus

  • Ravim

  • Keemiatööstus

  • Metallurgia

  • Kergetööstus
Siin on küsitluse tulemused: suurim arv vastajad vastasid:

  • Kodus -63%

  • Toiduainetööstus -71%

  • Keemiatööstus - 57%, kõige vähem vastajaid märkis sooda kasutamist metallurgias ja kergetööstuses.
Edasiseks uurimiseks oli mul vaja valmistada erineva kontsentratsiooniga vesilahus.

Hüpotees

Seega, kui suurendate söögisooda vesilahuse kontsentratsiooni, suureneb selle elektrijuhtivus.

II. eksperimentaalne osa

"Söögisooda vesilahuse elektrijuhtivuse uurimine"

Sihtmärk: veenduge, et sooda vesilahuses oleks elektri kandjaid - ioonid, mis juhivad elektrit.

Varustus: söögisoodat, kuumakindlast klaasist keemilised klaasid, elektroodid, ühendusjuhtmed, toiteplokk, ampermeeter, voltmeeter, võti, laborikaalud, kaalud, termomeeter, elektripliit.

Kogemus 1. "Söögisooda vesilahuse valmistamine"

Sihtmärk: Siit saate teada, kuidas valmistada erineva kontsentratsiooniga söögisooda vesilahust.

Varustus: kuumakindlast klaasist keemilised klaasid, filtreeritud vesi, kaalud, raskused, söögisooda.

Teostuse kogemus:


  1. Kaaluge kaalule 4 g söögisoodat;

  2. Valage keeduklaasi 96 ml. filtreeritud vesi;

  3. Valage sooda klaasi vette ja segage hoolikalt;

  4. 8% ja 12% lahuse valmistamiseks korrake katset

Järeldus:Õppis katseliselt valmistama erineva kontsentratsiooniga söögisooda vesilahust.

Kogemus 2. "Söögisooda lahuse elektrijuhtivuse uuring"

Sihtmärk: tõestada, et soodalahuse kontsentratsiooni suurenemisega suureneb selle elektrijuhtivus.

Varustus: kolm klaasi erineva kontsentratsiooniga söögisooda lahusega, toiteallikas, ampermeeter, voltmeeter, ühendusjuhtmed, võti, elektroodid.

Takistus on skalaarsuurus, mis on arvuliselt võrdne ühikupikkuse ja pindalaühikuga homogeense silindrilise juhi takistusega. Mida suurem on juhi materjali eritakistus, seda suurem on selle elektritakistus.

Eritakistuse ühikuks on oommeeter (1 Ohm m).

Teostuse kogemus:


  1. Koguge elektriahel vastavalt skeemile;

  2. Asetage elektroodid keeduklaasi, mille kontsentratsioon on 4%, 8% ja 12% söögisoodat;

  3. Mõõtke ampermeetri ja voltmeetri näidud;

  4. Arvutage lahuse takistus;

  5. Arvutage lahuse elektrijuhtivus.

Tabel 2.




Soda kontsentratsioon

I(A)

U(B)

R (ohm)

1

4

1,0

6

6

0,17

2

8

1,4

6

4,9

0,23

3

12

1,7

6

3,53

0,28

Katse jaoks koostati skeemi järgi elektriahel. Vesilahuse kontsentratsiooni muutmisega registreerime ampermeetri ja voltmeetri näidud.

Mõõtmised viidi läbi temperatuuril 18 0 C ja atmosfäärirõhul 757 mm Hg.

Järeldus: Katseliselt õppisin määrama söögisooda elektrijuhtivust ja veendusin, et mida suurem on lahuse kontsentratsioon, seda suurem on söögisooda lahuse elektrijuhtivus. Ja lahuse vastupidavus kontsentratsiooni suurenemisega väheneb. Seetõttu on 12% söögisooda lahusega elektrijuhtivus suurim ja takistus madalaim.

Kogemus 3. "Elektrijuhtivuse sõltuvuse uurimine lahuse temperatuurist"

Sihtmärk: Veenduge, et elektrijuhtivus muutub koos temperatuuriga.

Varustus: kolm klaasi erineva kontsentratsiooniga söögisooda lahusega, toiteallikas, ampermeeter, voltmeeter, ühendusjuhtmed, võti, elektroodid, termomeeter, elektripliit.

Teostuse kogemus:


  1. Paigaldage paigaldus vastavalt skeemile;

  2. Pange plaadile 4% söögisooda lahus;

  3. Luba plaat;

  4. Registreerige lahuse temperatuur;

  5. Mõõtke ampermeetri ja voltmeetri näidud läbi iga lahustumisastme;

  6. Arvutage valemite abil takistus ja elektrijuhtivus.
Selle sõltuvuse uurimiseks 4% protsentuaalne lahus söögisoodat kuumutati termomeetriga temperatuuri fikseerides.

Tabel 3


% lahus

t C-lahuse kohta

I(A)

U(B)

R (ohm)

λ (cm)

4

18

1

6

6

0,17

19

1,03

6

5,83

0,172

20

1,05

6

5,71

0,175

21

1,08

6

5,56

0,180

22

1,1

6

5,45

0,183

Järeldus: Kogemuste põhjal on ilmne, et elektrijuhtivus suureneb temperatuuri tõustes. Kuumutamisel ioonide kiirus suureneb, kiirendades seeläbi laengute ülekandmist ühest punktist teise.

Graafik 1. Lahuse takistuse sõltuvus temperatuurist.

Graafik 2. Elektrijuhtivuse sõltuvus temperatuurist

Järeldus

Olles uurinud kirjandust söögisooda omaduste, selle kasutamise kohta meditsiinis, toiduainetööstuses ja igapäevaelus ning teinud mitmeid katseid, veendusime, et:


  • Soda on mitmetahuline, erinevate omadustega aine.

  • Sodalahuse vastupidavus sõltub selle kontsentratsioonist.

  • Kontsentratsioonist sõltub ka lahuse elektrijuhtivus.

  • Elektrijuhtivus suureneb temperatuuri tõustes.
Kirjandus

  • Üldine keemiatehnoloogia. Ed. I. P. Mukhlenova. Õpik ülikoolide keemiatehnoloogilistele erialadele. -M.: lõpetanud kool.

  • Üldkeemia alused, v. 3, B. V. Nekrasov. - M.: Keemia, 1970.

  • Üldine keemiatehnoloogia. Furmer I. E., Zaitsev V. N. - M .: Kõrgkool, 1978.

  • Üldine keemiatehnoloogia, toim. I. Volfkovich, 1. kd, Soda M. - L., 1953, lk. 512-54;

  • Benkovsky V., Soodatoodete tehnoloogia, M, 1972;

  • Shokin I. N., Krasheninnikov Soda A., Sooda tehnoloogia, M., 1975.

Vesi on ainulaadne aine, millel on keeruline molekulaarstruktuur, mida pole veel täielikult uuritud. Olenemata agregatsiooniseisundist on H2O molekulid üksteisega tugevalt seotud, mis määrab ära paljud vee ja selle lahuste füüsikalised omadused. Uurime, kas on puhas vesi soojus- ja elektrijuhtivus.

H2O peamised füüsikalised omadused on järgmised:

  • tihedus;
  • läbipaistvus;
  • värv;
  • lõhn;
  • maitse;
  • temperatuur;
  • kokkusurutavus;
  • radioaktiivsus;
  • soojus- ja elektrijuhtivus.

Viimased vee soojusjuhtivuse ja elektrijuhtivuse omadused on väga ebastabiilsed ja sõltuvad paljudest teguritest. Vaatleme neid üksikasjalikumalt.

Elektrijuhtivus

Elektrivool on negatiivselt laetud osakeste – elektronide – ühesuunaline liikumine. Mõned ained võivad neid osakesi kanda ja mõned mitte. Seda võimet väljendatakse numbrilisel kujul ja see tähistab elektrijuhtivuse väärtust.

Endiselt arutletakse selle üle, kas puhtal veel on elektrijuhtivus, see on küll võimeline voolu juhtima, kuid väga halvasti. Destillaadi elektrijuhtivus on seletatav sellega, et H2O molekulid lagunevad osaliselt H+ ja OH- ioonideks. Elektroosakesed liiguvad positiivselt laetud vesinikuioonide abil, mis on võimelised veesambas liikuma.

Mis määrab vedeliku elektrijuhtivuse

H2O elektrijuhtivus sõltub sellistest teguritest nagu:

  • ioonsete lisandite olemasolu ja kontsentratsioon (mineraliseerumine);
  • ioonide olemus;
  • vedeliku temperatuur;
  • vee viskoossus.

Esimesed kaks tegurit on määravad. Seetõttu saame vedeliku elektrijuhtivuse väärtuse arvutamisel hinnata selle mineraliseerumise astet.

Puhast vett looduses ei eksisteeri. Isegi allikavesi on omamoodi soolade, metallide ja muude elektrolüütide lisandite lahus. Esiteks on need Na+, K+, Ca2+, Cl-, SO4 2-, HCO3 - ioonid. Samuti võib selle koostis sisaldada nõrku elektrolüüte, mis ei suuda voolu juhtivust oluliselt muuta. Nende hulka kuuluvad Fe3 +, Fe2 +, Mn2 +, Al3 +, NO3 -, HPO4 - ja teised. Neil võib olla tugev mõju elektrijuhtivusele ainult juhul kõrge kontsentratsioon, nagu see näiteks juhtub kanalisatsioon tootmisjäätmetega. Huvitaval kombel ei mõjuta lisandite olemasolu jääseisundis vees selle võimet juhtida elektrit.

Merevee elektrijuhtivus

Merevesi on parem elektrijuht kui magevesi. Selle põhjuseks on lahustunud NaCl soola olemasolu, mis on hea elektrolüüt. Juhtivuse suurendamise mehhanismi saab kirjeldada järgmiselt:

  1. Naatriumkloriid laguneb vees lahustumisel Na + ja Cl- ioonideks, millel on erinevad laengud.
  2. Na+ ioonid tõmbavad elektrone ligi, kuna neil on vastupidine laeng.
  3. Naatriumioonide liikumine veesambas viib elektronide liikumiseni, mis omakorda viib elektrivoolu ilmnemiseni.

Seega määrab vee elektrijuhtivuse soolade ja muude lisandite olemasolu selles. Mida väiksemad need on, seda väiksem on elektrivoolu juhtimise võime. Destilleeritud veega on see praktiliselt null.

Juhtivuse mõõtmine

Lahuste elektrijuhtivuse mõõtmine toimub konduktomeetrite abil. Tegemist on spetsiaalsete seadmetega, mille tööpõhimõte põhineb elektrijuhtivuse ja elektrolüütide lisandite kontsentratsiooni suhte analüüsil. Praeguseks on palju mudeleid, mis suudavad mõõta mitte ainult väga kontsentreeritud lahuste, vaid ka puhta destilleeritud vee elektrijuhtivust.

Soojusjuhtivus

Soojusjuhtivus on füüsikalise aine võime juhtida soojust kuumutatud osadelt külmematesse osadesse. Vesi, nagu ka teised ained, omab seda omadust. Soojusülekanne toimub kas molekulilt H2O molekulile, mis on molekulaarset tüüpi soojusjuhtivus, või liikuva vedeliku voolamisel - turbulentne tüüp.

Vee soojusjuhtivus on mitu korda kõrgem kui teistel vedelad ained, välja arvatud sulametallid - neil on see näitaja veelgi suurem.

Vee võime soojust juhtida sõltub kahest tegurist: rõhust ja temperatuurist. Rõhu tõusuga suureneb juhtivuse indeks, temperatuuri tõusuga kuni 150 °C see suureneb, seejärel hakkab langema.

Miks tundub basseinivesi meile külm?

Vee soojusjuhtivus on mitukümmend korda suurem kui õhul. Kui inimene kastetakse vette või lihtsalt sellega üle kastetakse, suureneb soojuskadu, mistõttu ta muutub palju külmemaks kui sama temperatuuriga õhus. Seda võib näha tabelis toodud näidetes:

Kõige huvitavamad faktid vee kohta: Video

Sarnased postitused