Kikundi kidogo cha halojeni kinajumuisha vipengele vya fluorine, klorini, bromini na iodini.
Mipangilio ya kielektroniki ya safu ya nje ya valence ya halojeni ni ya florini, klorini, bromini na iodini, mtawaliwa). Usanidi kama huo wa elektroniki huamua mali ya kawaida ya oksidi ya halojeni - halojeni zote zina uwezo wa kupata elektroni, ingawa wakati wa kuhamia iodini, uwezo wa oxidizing wa halojeni umedhoofika.
Chini ya hali ya kawaida, halojeni zipo kwa namna ya vitu rahisi vinavyojumuisha molekuli za diatomic za aina na vifungo vya ushirikiano. Tabia za kimwili za halojeni hutofautiana kwa kiasi kikubwa: kwa mfano, katika hali ya kawaida, fluorine ni gesi ambayo ni vigumu kufuta, klorini pia ni gesi, lakini hupunguza kwa urahisi, bromini ni kioevu, iodini ni imara.
Tabia za kemikali za halojeni.
Tofauti na halojeni nyingine zote, florini katika misombo yake yote inaonyesha hali moja tu ya oksidi, 1-, na haionyeshi valence ya kutofautiana. Kwa halojeni nyingine, hali ya oksidi ya tabia zaidi pia ni 1-, hata hivyo, kutokana na kuwepo kwa obiti huru katika ngazi ya nje, wanaweza pia kuonyesha hali nyingine za oxidation isiyo ya kawaida kutoka kwa kutokana na kuunganishwa kwa sehemu au kamili ya elektroni za valence.
Fluorine ina shughuli kubwa zaidi. Metali nyingi, hata kwa joto la kawaida, huwaka katika angahewa yake, ikitoa joto kubwa, kwa mfano:
Bila inapokanzwa, florini pia humenyuka na nyingi zisizo za metali (hidrojeni - tazama hapo juu), huku pia ikitoa kiasi kikubwa cha joto:
Inapokanzwa, florini huoksidisha halojeni zingine zote kulingana na mpango ufuatao:
ambapo , na katika misombo majimbo ya oxidation ya klorini, bromini na iodini ni sawa.
Hatimaye, inapowashwa, florini humenyuka hata kwa gesi ajizi:
Uingiliano wa fluorine na vitu ngumu pia hutokea kwa nguvu sana. Kwa hivyo, huongeza oksidi ya maji, na majibu ni ya kulipuka:
Klorini ya bure pia ni tendaji sana, ingawa shughuli yake ni ndogo kuliko ile ya florini. Humenyuka moja kwa moja na vitu vyote rahisi isipokuwa oksijeni, nitrojeni na gesi bora, kwa mfano:
Kwa athari hizi, kama kwa wengine wote, hali ya kutokea kwao ni muhimu sana. Hivyo, kwa joto la kawaida, klorini haifanyi na hidrojeni; inapokanzwa, majibu haya hutokea, lakini yanageuka kuwa ya kubadilika sana, na kwa mionzi yenye nguvu inaendelea bila kurekebishwa (kwa mlipuko) kupitia utaratibu wa mnyororo.
Klorini humenyuka pamoja na vitu vingi changamano, kwa mfano, uingizwaji na kuongeza na hidrokaboni:
Klorini ina uwezo inapokanzwa, ondoa bromini au iodini kutoka kwa misombo yao na hidrojeni au metali:
na pia humenyuka kwa maji:
Klorini, ikiyeyuka katika maji na kukabiliana nayo kwa sehemu, kama inavyoonyeshwa hapo juu, huunda mchanganyiko wa usawa wa vitu vinavyoitwa maji ya klorini.
Kumbuka pia kwamba klorini upande wa kushoto wa equation ya mwisho ina hali ya oxidation ya 0. Kama matokeo ya mmenyuko, hali ya oxidation ya baadhi ya atomi za klorini ikawa 1- (katika), kwa wengine (katika asidi ya hypochlorous). Mwitikio huu ni mfano wa mmenyuko wa kujipunguza oxidation-binafsi, au kutokuwa na uwiano.
Hebu tukumbuke kwamba klorini inaweza kuguswa (isiyo na uwiano) na alkali kwa njia sawa (tazama sehemu ya "Besi" katika § 8).
Shughuli ya kemikali ya bromini ni chini ya florini na klorini, lakini bado ni ya juu kabisa kutokana na ukweli kwamba bromini kawaida hutumiwa katika hali ya kioevu na kwa hiyo viwango vyake vya awali, vitu vingine kuwa sawa, ni kubwa zaidi kuliko yale ya klorini. Kuwa reagent "laini", bromini hutumiwa sana katika kemia ya kikaboni.
Kumbuka kuwa bromini, kama klorini, huyeyuka ndani ya maji na, ikiguswa nayo kwa sehemu, huunda kinachojulikana kama "maji ya bromini", wakati iodini haina mumunyifu katika maji na haina uwezo wa kuitia oksidi hata inapokanzwa; kwa sababu hii hakuna "maji ya iodini".
Uzalishaji wa halojeni.
Njia ya kiteknolojia ya kawaida ya kuzalisha florini na klorini ni electrolysis ya chumvi iliyoyeyuka (tazama § 7). Bromini na iodini katika tasnia kawaida hupatikana kwa kemikali.
Katika maabara, klorini hutolewa na hatua ya mawakala mbalimbali wa oksidi kwenye asidi hidrokloric, kwa mfano:
Oxidation inafanywa kwa ufanisi zaidi na permanganate ya potasiamu - tazama sehemu ya "Asidi" katika § 8.
Halidi za hidrojeni na asidi hidrohali.
Halidi zote za hidrojeni ni gesi chini ya hali ya kawaida. Dhamana ya kemikali inayofanywa katika molekuli zao ni polar covalent, na polarity ya dhamana hupungua katika mfululizo. Nguvu ya dhamana pia hupungua katika mfululizo huu. Kwa sababu ya polarity yao, halidi zote za hidrojeni, tofauti na halojeni, ni mumunyifu sana katika maji. Kwa hivyo, kwa joto la kawaida katika kiasi 1 cha maji unaweza kufuta kiasi cha 400 na kiasi cha 400 cha
Wakati halidi za hidrojeni zinapasuka katika maji, hutengana katika ions, na ufumbuzi wa asidi ya hidrohalide inayofanana huundwa. Zaidi ya hayo, juu ya kufutwa, HCI hutengana karibu kabisa, hivyo asidi zinazosababisha huchukuliwa kuwa kali. Kwa kulinganisha, asidi hidrofloriki ni dhaifu. Hii inaelezwa na ushirikiano wa molekuli za HF kutokana na tukio la vifungo vya hidrojeni kati yao. Kwa hivyo, nguvu ya asidi hupungua kutoka HI hadi HF.
Kwa kuwa ions hasi ya asidi hidrohalic inaweza tu kuonyesha mali ya kupunguza, wakati asidi hizi kuingiliana na metali, oxidation ya mwisho inaweza kutokea tu kutokana na ions Kwa hiyo, asidi kuguswa tu na metali ambayo ni katika mfululizo wa voltage upande wa kushoto wa hidrojeni.
Halidi zote za metali, isipokuwa chumvi za Ag na Pb, huyeyuka kwa wingi kwenye maji. Umumunyifu wa chini wa halidi za fedha huruhusu matumizi ya mmenyuko wa kubadilishana kama
kama ubora wa ugunduzi wa ioni zinazolingana. Kama matokeo ya majibu, AgCl hunyesha kama mvua nyeupe, AgBr - manjano-nyeupe, Agl - manjano angavu.
Tofauti na asidi nyingine za hidroliki, asidi hidrofloriki humenyuka pamoja na oksidi ya silicon (IV):
Kwa kuwa oksidi ya silicon ni sehemu ya kioo, asidi hidrofloriki huharibu kioo, na kwa hiyo katika maabara huhifadhiwa kwenye vyombo vilivyotengenezwa na polyethilini au Teflon.
Halojeni zote, isipokuwa fluorine, zinaweza kuunda misombo ambayo wana hali nzuri ya oxidation. Muhimu zaidi wa misombo hii ni asidi iliyo na oksijeni ya aina ya halojeni na chumvi zao zinazofanana na anhydrides.
ni pamoja na florini, klorini, bromini, iodini na astatine. Wanaunda kikundi VIIA cha Jedwali la Vipindi la Vipengele vya Kemikali.Vipengele vya kemikali - halojeni na zile rahisi zinazoundwa nao
vitu
Safu ya elektroni ya nje ya atomi za halojeni ina elektroni 7.
Fluorini ina radius ndogo zaidi ya atomiki kati ya halojeni zote, kwa hivyo ina kiwango cha juu zaidi (hata kati ya vitu vyote vya kemikali) uwezo wa jamaa wa elektroni. Kwa sababu hii, hakuna vitu ambavyo florini inaweza kuwa na hali nzuri ya oksidi, bila kutaja hali ya juu zaidi ya oxidation inayolingana na nambari ya kikundi (+7). Kwa florini, majimbo ya oksidi -1 na 0 pekee yanawezekana, halojeni zilizobaki, pamoja na oksijeni zaidi ya elektroni, zinaweza kuunda vitu ambavyo hali ya oxidation ya atomi zao ni nzuri. Kwa hivyo, Cl, Br, nina sifa ya hali ya oxidation ya -1, 0, +1, +3, +5, +7.
Maudhui ya halojeni katika ukoko wa dunia hupungua kutoka florini hadi astatine. Zaidi ya hayo, ikiwa florini, bromini na iodini vinaweza kuainishwa kama vipengele vya kawaida vya kemikali, basi maudhui ya astatine kwenye ukoko wa dunia ni ya chini sana. Halojeni hupatikana katika madini mengi. Isipokuwa ni astatine. Astatine ilipatikana katika bidhaa za kuoza kwa mionzi ya urani.
Chumvi za halojeni (halogenides) ni sehemu ya maji ya bahari.
Halojeni - vipengele vya kikundi VII - fluorine, klorini, bromini, iodini, astatine (astatine imesomwa kidogo kutokana na mionzi yake). Halojeni ni tofauti zisizo za metali. Iodini tu katika matukio machache huonyesha baadhi ya mali sawa na metali.
Katika hali isiyofurahi, atomi za halojeni zina usanidi wa kawaida wa elektroniki: ns2np5. Hii inamaanisha kuwa halojeni zina elektroni 7 za valence, isipokuwa florini.
Tabia za kimwili za halojeni: F2 - isiyo na rangi, ni ngumu kuyeyusha gesi; Cl2 ni gesi ya manjano-kijani, iliyoyeyuka kwa urahisi na harufu kali ya kuvuta hewa; Br2 - kioevu nyekundu-kahawia; I2 ni dutu ya fuwele ya urujuani.
Ufumbuzi wa maji ya halidi hidrojeni huunda asidi. HF - floridi hidrojeni (floridi); HCl - hidrokloriki (chumvi); НBr-bromidi hidrojeni; HI - iodidi ya hidrojeni. Nguvu ya asidi hupungua kutoka juu hadi chini. Asidi ya Hydrofluoric ni dhaifu zaidi katika mfululizo wa asidi ya halojeni, na asidi ya hidroiodiki ndiyo yenye nguvu zaidi. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba nishati ya kisheria ya Hg inapungua kutoka juu. Nguvu ya molekuli ya NG hupungua kwa mwelekeo huo huo, ambayo inahusishwa na ongezeko la umbali wa nyuklia. Umumunyifu wa chumvi mumunyifu kidogo katika maji pia hupungua:
Kutoka kushoto kwenda kulia, umumunyifu wa halidi hupungua. AgF ni mumunyifu sana katika maji. Halojeni zote katika hali ya bure - mawakala wa vioksidishaji . Nguvu zao kama mawakala wa vioksidishaji hupungua kutoka florini hadi iodini. Katika hali ya fuwele, kioevu na gesi, halojeni zote zipo kwa namna ya molekuli ya mtu binafsi. Kuongezeka kwa mionzi ya atomiki katika mwelekeo huo huo, ambayo inasababisha kuongezeka kwa pointi za kuyeyuka na kuchemsha. Fluorini hujitenga na kuwa atomi bora kuliko iodini. Uwezo wa elektrodi hupungua wakati wa kusonga chini ya kikundi kidogo cha halojeni. Fluorine ina uwezo wa juu wa electrode. Fluorine ni wakala wa oksidi kali zaidi . Halojeni yoyote ya juu zaidi itaondoa ile ya chini, ambayo iko katika hali ya ioni hasi iliyochajiwa katika suluhisho.
Tabia za kemikali za halojeni
1. Mwingiliano na xenon. Fluorine ina shughuli kubwa zaidi ya kemikali;
2F 2 + Xe = XeF 4.
2. Mwingiliano na metali. Halojeni zote huguswa na karibu vitu vyote rahisi; Inapokanzwa, florini humenyuka pamoja na metali zote, ikiwa ni pamoja na dhahabu na platinamu wakati wa baridi, humenyuka pamoja na metali za alkali, risasi na chuma. Klorini, bromini na iodini humenyuka pamoja na metali za alkali chini ya hali ya kawaida, na shaba, chuma na bati inapokanzwa. Kama matokeo ya mwingiliano, halidi huundwa, ambayo ni chumvi:
2M + nHal 2 = 2MHal n.
3. Mwingiliano na hidrojeni. Katika hali ya kawaida, florini humenyuka kwa mlipuko pamoja na hidrojeni gizani, mmenyuko na klorini hutokea kwenye mwanga, bromini na iodini humenyuka tu inapokanzwa, na majibu na iodini yanaweza kubadilishwa.
H 2 + Hal 2 = 2HHal.
Halojeni huonyesha sifa za oksidi katika mmenyuko huu.
4. Mwingiliano na zisizo za metali. Halojeni haziingiliani moja kwa moja na oksijeni na nitrojeni; huguswa na sulfuri, fosforasi, silicon, na kuonyesha mali ya oksidi ya bromini na iodini hutamkwa kidogo kuliko ile ya florini na klorini;
2P + 3Cl 2 = 2PCl 3;
Si + 2F 2 = SiF 4.
5. Mwingiliano na maji. Halojeni huguswa na vitu vingi ngumu. Fluorini na halojeni zingine huguswa kwa njia tofauti na maji:
F 2 + H 2 O = 2HF + O au
3F 2 + 3H 2 O = YA 2 + 4HF + H 2 O 2;
Hal + H 2 O = HHal + HHalO.
Mwitikio huu ni mmenyuko usio na uwiano, ambapo halojeni ni wakala wa vioksidishaji na wakala wa kupunguza.
6. Mwingiliano na alkali. Pia, halojeni hazina uwiano katika suluhisho za alkali:
Cl2 + KOH = KClO + KCl (baridi);
3Cl2 + 6KOH = KClO3 + 5KCl + 3H 2 O (ikiwashwa moto).
Ioni ya Hypobromide inapatikana tu kwa joto chini ya 0 ° C haipo katika suluhisho.
7. Mwingiliano na sulfidi hidrojeni. Halojeni zina uwezo wa kuondoa hidrojeni kutoka kwa vitu vingine:
H 2 S + Br 2 = S + 2HBr.
8. Mwitikio wa uingizwaji wa hidrojeni katika hidrokaboni iliyojaa:
CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl.
9. Mwitikio wa nyongeza kwa hidrokaboni isiyojaa:
C 2 H 4 + Cl 2 = C 2 H 4 Cl 2.
10. Kubadilishana kwa halojeni. Utendaji tena wa halojeni hupungua wakati wa kusonga kutoka kwa florini hadi iodini, kwa hivyo kitu kilichotangulia huondoa kinachofuata kutoka kwa asidi ya hydrohalic na chumvi zao:
2KI + Br 2 = 2KBr+ I 2;
2HBr + Cl 2 = 2HCl + Br 2.
CHLORINE
Historia ya uvumbuzi:
Klorini ilipatikana kwa mara ya kwanza mnamo 1772 na Scheele, ambaye alielezea kutolewa kwake wakati wa mwingiliano wa pyrolusite na asidi hidrokloric katika nakala yake juu ya pyrolusite:
4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Scheele alibainisha harufu ya klorini, sawa na ile ya aqua regia, uwezo wake wa kukabiliana na dhahabu na cinnabar, na sifa zake za blekning. Hata hivyo, Scheele, kwa mujibu wa nadharia ya phlogiston iliyokuwa ikitawala katika kemia wakati huo, alipendekeza kwamba klorini ni asidi hidrokloriki isiyo na maana, yaani, oksidi ya asidi hidrokloriki.
Berthollet na Lavoisier walipendekeza kwamba klorini ni oksidi ya kipengele cha muria, lakini majaribio ya kuitenga yalibaki bila mafanikio hadi kazi ya Davy, ambaye aliweza kuoza chumvi ya meza ndani ya sodiamu na klorini kwa electrolysis.
Jina la kipengele linatokana na Kigiriki clwroz- "kijani".
Kuwa katika asili, kupokea:
Klorini ya asili ni mchanganyiko wa isotopu mbili 35 Cl na 37 Cl. Katika ukoko wa dunia, klorini ni halojeni ya kawaida. Kwa kuwa klorini inafanya kazi sana, kwa asili hutokea tu kwa namna ya misombo katika madini: halite NaCl, sylvite KCl, sylvinite KCl NaCl, bischofite MgCl 2 6H 2 O, carnallite KCl MgCl 2 6H 2 O, kainite KCl · MgiSO. 3H 2 O. Hifadhi kubwa zaidi ya klorini zimo katika chumvi za maji ya bahari na bahari.
Kwa kiwango cha viwanda, klorini hutolewa pamoja na hidroksidi ya sodiamu na hidrojeni kupitia electrolysis ya suluhisho la chumvi la meza:
2NaCl + 2H 2 O => H 2 + Cl 2 + 2NaOH
Ili kurejesha klorini kutoka kwa kloridi ya hidrojeni, ambayo ni ya-bidhaa wakati wa klorini ya viwandani ya misombo ya kikaboni, mchakato wa Shemasi hutumiwa (oxidation ya kichocheo ya kloridi hidrojeni na oksijeni ya anga):
4HCl + O 2 = 2H 2 O + 2Cl 2
Taratibu zinazotumika katika maabara kwa kawaida hutokana na uoksidishaji wa kloridi hidrojeni na vioksidishaji vikali (kwa mfano, oksidi ya manganese (IV), pamanganeti ya potasiamu, dikromati ya potasiamu):
2KMnO 4 + 16HCl = 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl +8H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl = 3Cl 2 + 2CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O
Sifa za kimwili:
Katika hali ya kawaida, klorini ni gesi ya njano-kijani yenye harufu ya kutosha. Klorini ni mumunyifu katika maji ("maji ya klorini"). Kwa 20°C, ujazo 2.3 wa klorini huyeyuka katika ujazo mmoja wa maji. Kiwango cha kuchemsha = -34 ° C; kiwango myeyuko = -101 ° C, msongamano (gesi, n.s.) = 3.214 g/l.
Tabia za kemikali
Ngazi ya nje ya elektroniki ya atomi ya klorini ina elektroni 7 (s 2 p 5), hivyo inaongeza kwa urahisi elektroni, na kutengeneza Cl - anion. Kwa sababu ya uwepo wa kiwango cha d kisichojazwa, elektroni 1, 3, 5 na 7 ambazo hazijaunganishwa zinaweza kuonekana kwenye atomi ya klorini, kwa hivyo katika misombo iliyo na oksijeni inaweza kuwa na hali ya oxidation ya +1, +3, +5 na + 7.
Kutokuwepo kwa unyevu, klorini ni inert kabisa, lakini mbele ya athari hata ya unyevu shughuli zake huongezeka kwa kasi. Inaingiliana vizuri na metali:
2 Fe + 3 Cl 2 = 2 FeCl 3 (chuma (III) kloridi);
Cu + Cl 2 = CuCl 2 (copper (II) kloridi)
na nyingi zisizo za metali:
H 2 + Cl 2 = 2 HCl (kloridi hidrojeni);
2 S + Cl 2 = S 2 Cl 2 (kloridi ya sulfuri (1));
Si + 2 Cl 2 = SiCl 4 (silicon kloridi (IV));
2 P + 5 Cl 2 = 2 PCl 5 (fosforasi (V) kloridi).
Klorini haiingiliani moja kwa moja na oksijeni, kaboni na nitrojeni.
Wakati klorini inapoyeyuka katika maji, asidi 2 huundwa: hidrokloric, au hidrokloriki, na hypochlorous:
Cl 2 + H 2 O = HCl + HClO.
Wakati klorini humenyuka na suluhisho baridi za alkali, chumvi zinazolingana za asidi hizi huundwa:
Cl 2 + 2 NaOH = NaCl + NaClO + H 2 O.
Suluhisho linalotokana na hilo huitwa maji ya Javel, ambayo, kama maji ya klorini, yana sifa ya vioksidishaji vikali kwa sababu ya uwepo wa ioni ya ClO - na hutumiwa kwa vitambaa vya blekning na karatasi. Na suluhisho moto za alkali, klorini huunda chumvi zinazolingana za asidi hidrokloric na perkloric:
3 Cl 2 + 6 NaOH = 5 NaCl + NaClO 3 + 3 H 2 O;
3 Cl 2 + 6 KOH = 5 KCl + KClO 3 + 3 H 2 O.
Klorate ya potasiamu inayotokana inaitwa chumvi ya Berthollet.
Inapokanzwa, klorini huingiliana kwa urahisi na vitu vingi vya kikaboni. Katika hidrokaboni zilizojaa na kunukia hubadilisha hidrojeni, na kutengeneza kiwanja cha organochlorine na kloridi ya hidrojeni, na hujiunga na hidrokaboni zisizojaa kwenye tovuti ya dhamana mbili au tatu.
Kwa joto la juu sana, klorini huondoa kabisa hidrojeni kutoka kwa kaboni. Hii inazalisha kloridi hidrojeni na masizi. Kwa hiyo, klorini ya juu ya joto ya hidrokaboni daima hufuatana na malezi ya soti.
Klorini ni wakala wa oksidi kali, kwa hivyo inaingiliana kwa urahisi na vitu ngumu ambavyo vina vitu ambavyo vinaweza kuoksidishwa hadi hali ya juu ya valence:
2 FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3;
H 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + 2 HCl.
Viunganisho muhimu zaidi:
Kloridi ya hidrojeni HCl- gesi isiyo na rangi ambayo huvuta sigara katika hewa kutokana na kuundwa kwa matone ya ukungu na mvuke wa maji. Ina harufu kali na inakera sana njia ya kupumua. Imejumuishwa katika gesi za volkeno na maji, katika juisi ya tumbo. Sifa za kemikali hutegemea hali iko (inaweza kuwa katika hali ya gesi, kioevu au suluhisho). Suluhisho la HCl linaitwa asidi hidrokloriki. Ni asidi kali na huondoa asidi dhaifu kutoka kwa chumvi zao. Chumvi - kloridi- vitu vya fuwele vilivyo na viwango vya juu vya kuyeyuka.
Kloridi za covalent- misombo ya klorini iliyo na metali zisizo na metali, gesi, vimiminika au vitu vikali vinavyoweza fusible ambavyo vina sifa ya sifa ya asidi, kawaida hidrolisisi kwa urahisi na maji kuunda asidi hidrokloriki:
PCl 5 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 5HCl
Klorini(I) oksidi Cl 2 O., gesi ya rangi ya hudhurungi-njano na harufu kali. Inathiri viungo vya kupumua. Inayeyuka kwa urahisi katika maji, na kutengeneza asidi ya hypochlorous.
Asidi ya Hypochlorous HCLO. Inapatikana tu katika suluhisho. Ni asidi dhaifu na isiyo imara. Hutengana kwa urahisi kuwa asidi hidrokloriki na oksijeni. Wakala wa oksidi kali. Huundwa wakati klorini inayeyuka katika maji. Chumvi - hipokloriti, utulivu wa chini (NaClO*H 2 O hutengana kwa mlipuko ifikapo 70 °C), vioksidishaji vikali. Inatumika sana kwa weupe na kuua vijidudu poda ya blekning, chumvi iliyochanganywa Ca(Cl)OCl
Asidi ya kloridi HClO 2, katika fomu yake ya bure ni imara, hata katika suluhisho la maji ya kuondokana haraka hutengana. Asidi ya nguvu ya kati, chumvi - klorini, kama sheria, hazina rangi na mumunyifu sana katika maji. Tofauti na hypokloriti, klorini huonyesha mali ya oksidi iliyotamkwa tu katika mazingira ya tindikali. Matumizi makubwa zaidi (kwa vitambaa vya blekning na massa ya karatasi) ni kloriti ya sodiamu NaClO 2.
Klorini(IV) oksidi ClO 2, ni gesi ya kijani kibichi-njano yenye harufu mbaya (kavu), ...
Asidi ya klorini, HClO 3 - katika hali yake ya bure haina msimamo: haina uwiano katika ClO 2 na HClO 4. Chumvi - klorati; Kati ya hizi, muhimu zaidi ni sodiamu, potasiamu, kalsiamu na klorati ya magnesiamu. Hizi ni vioksidishaji vikali na hulipuka vikichanganywa na vinakisishaji. Klorate ya potasiamu ( Chumvi ya Berthollet) - KClO 3, ilitumika kuzalisha oksijeni katika maabara, lakini kutokana na hatari yake kubwa haikutumika tena. Suluhisho za klorate ya potasiamu zilitumika kama antiseptic dhaifu na gargle ya nje ya dawa.
Asidi ya Perkloriki HClO 4, katika miyeyusho ya maji, asidi ya perkloriki ndiyo imara zaidi ya asidi zote za klorini zenye oksijeni. Asidi ya anhydrous perchloric, ambayo hupatikana kwa kutumia asidi ya sulfuriki iliyojilimbikizia kutoka 72% ya HClO 4, sio imara sana. Ni asidi ya monoprotic yenye nguvu zaidi (katika suluhisho la maji). Chumvi - perhlorates, hutumika kama vioksidishaji (injini za roketi zenye nguvu).
Maombi:
Klorini hutumiwa katika tasnia nyingi, sayansi na mahitaji ya kaya:
- Katika uzalishaji wa kloridi ya polyvinyl, misombo ya plastiki, mpira wa synthetic;
- Kwa kitambaa cha blekning na karatasi;
- Uzalishaji wa wadudu wa organochlorine - vitu vinavyoua wadudu hatari kwa mazao, lakini ni salama kwa mimea;
- Kwa disinfection ya maji - "klorini";
- Imesajiliwa katika tasnia ya chakula kama nyongeza ya chakula E925;
- Katika uzalishaji wa kemikali ya asidi hidrokloriki, bleach, chumvi ya berthollet, kloridi za chuma, sumu, madawa ya kulevya, mbolea;
- Katika madini kwa ajili ya uzalishaji wa metali safi: titani, bati, tantalum, niobium.
Jukumu la kibaolojia na sumu:
Klorini ni mojawapo ya vipengele muhimu zaidi vya biogenic na ni sehemu ya viumbe vyote vilivyo hai. Katika wanyama na wanadamu, ioni za klorini zinahusika katika kudumisha usawa wa kiosmotiki; Ioni za klorini ni muhimu kwa mimea, kushiriki katika kimetaboliki ya nishati katika mimea, kuamsha phosphorylation ya oksidi.
Klorini kwa namna ya dutu rahisi ni sumu; ikiwa inaingia kwenye mapafu, husababisha kuchoma kwa tishu za mapafu na kutosha. Ina athari inakera juu ya njia ya upumuaji kwenye mkusanyiko katika hewa ya karibu 0.006 mg / l (yaani, mara mbili ya kizingiti cha mtazamo wa harufu ya klorini). Klorini ilikuwa moja ya mawakala wa kwanza wa kemikali kutumiwa na Ujerumani katika Vita vya Kwanza vya Kidunia.
MAZOEZI
1. Katika chombo, kuna mchanganyiko wa hidrojeni na klorini. Shinikizo katika chombo litabadilikaje wakati cheche ya umeme inapitishwa kupitia mchanganyiko?
Suluhisho:
Wakati cheche inapitishwa, gesi hujibu kulingana na equation:
H 2 + Cl 2 = 2HCl.
Kutokana na mmenyuko huu, jumla ya molekuli katika awamu ya gesi haibadilika, hivyo shinikizo katika chombo pia bado haibadilika.
2. Gesi iliyotolewa na hatua ya 2.0 g ya zinki kwa 18.7 ml ya 14.6% ya asidi hidrokloriki (wiani wa suluhisho 1.07 g/ml) ilipitishwa wakati inapokanzwa zaidi ya 4.0 g ya oksidi ya shaba (II). Je, ni wingi gani wa mchanganyiko imara unaotokana?
Suluhisho:
Wakati zinki humenyuka na asidi hidrokloriki, hidrojeni hutolewa:
Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2,
ambayo, inapokanzwa, hupunguza oksidi ya shaba(II) kuwa shaba:
CuO + H 2 = Cu + H 2 O.
Hebu tupate kiasi cha dutu katika majibu ya kwanza: m(suluhisho la HCl) = 18.7. 1.07 = 20.0 g m(HCl) = 20.0. 0.146 = 2.92 g v(HCl) = 2.92/36.5 = 0.08 mol. v(Zn) = 2.0/65 = 0.031 mol. Zinki haipatikani, hivyo kiasi cha hidrojeni iliyotolewa ni: v(H 2) = v(Zn) = 0.031 mol.
Katika mmenyuko wa pili, hidrojeni haipatikani, kwani v(CuO) = 4.0/80 = 0.05 mol. Kama matokeo ya majibu, 0.031 mol CuO itabadilika kuwa 0.031 mol Cu, na upotezaji wa wingi utakuwa:
m(СuО) - m(Сu) = 0.031. 80 - 0.031. 64 = 0.50 g.
Misa ya mchanganyiko imara wa CuO na Cu baada ya kupitisha hidrojeni itakuwa 4.0-0.5 = 3.5 g.
Jibu. 3.5 g.
__________________________________________________________________
3. Andika milinganyo ya miitikio inayoweza kutokea wakati asidi ya sulfuriki iliyokolea hutenda kwenye halidi zote za potasiamu. Je, majibu haya yanawezekana katika mmumunyo wa maji?
Suluhisho:
Wakati asidi ya sulfuriki iliyokolea hutenda kwenye floridi ya potasiamu na kloridi inapokanzwa, floridi hidrojeni na kloridi hidrojeni hutolewa, mtawaliwa:
KF + H 2 SO 4 (conc) = HF + KHSO 4,
KCl + H 2 SO 4 (conc) = HCl + KHSO 4.
Bromidi ya hidrojeni na iodidi ya hidrojeni ni vinakisishaji vikali na hutiwa oksidi kwa urahisi na asidi ya sulfuriki hadi halojeni zisizo huru, huku HBr inapunguza asidi ya sulfuriki hadi SO 2, na HI (kama kipunguza nguvu zaidi) hadi H 2 S:
2KBr + 2H 2 SO 4 (conc) = Br 2 + SO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 O,
8KI + 5H 2 SO 4 (conc) = 4I 2 + H 2 S + 4K 2 SO 4 + 4H 2 O.
Katika suluhisho la maji, asidi ya sulfuriki sio wakala wa oksidi kali tena. Kwa kuongeza, asidi zote za hidrohali ni nguvu (isipokuwa asidi hidrofloriki), na asidi ya sulfuriki haiwezi kuziondoa kutoka kwa chumvi. Katika suluhisho la maji, majibu pekee ya kubadilishana inawezekana ni:
2КF + H 2 SO 4 = 2НF + K 2 SO 4.
Ishara ya mmenyuko ni malezi ya dutu ya chini ya kutengana (asidi dhaifu ya hidrofloriki).
__________________________________________________________________
4. Andika milinganyo kwa athari zifuatazo:
1) FeSO 4 + KClO 3 + H 2 SO 4 → ...
2) FeSO 4 + KClO 3 + KOH → ...
3) I 2 + Ba(OH) 2 → …
4) KBr + KVrO 3 + H 2 SO 4 → ...
Suluhisho:
1) ClO 3 - - wakala wa oksidi kali, kupunguzwa kwa Cl -; Fe 2+ ni wakala wa kupunguza, huweka oksidi hadi Fe 3+ (Fe 2 (SO 4) 3):
6FeSO 4 + KClO 3 + 3H 2 SO 4 = 3Fe 2 (SO 4) 3 + KCl + 3H 2 O.
2) ClO 3 - - wakala wa vioksidishaji, iliyopunguzwa hadi Cl -, Fe 2+ - wakala wa kupunguza, iliyooksidishwa hadi Fe 3+ (Fe(OH) 3):
6FeSO 4 + KClO 3 + 12KOH + 3H 2 O = 6Fe(OH) 3 ↓ + KCl + 6K 2 SO 4.
3) Kama halojeni zote (isipokuwa florini), iodini katika mazingira ya alkali haina uwiano:
6I 2 + 6Ba(OH) 2 = 5BaI 2 + Ba(IO 3) 2 + 6H 2 O.
4) Ioni ya bromidi ni kinakisishaji chenye nguvu na hutiwa oksidi na ioni ya bromati katika mazingira yenye asidi hadi bromini:
5КВr + КВrО 3 + 3Н 2 SO 4 = 3Вr 2 + 3К 2 SO 4 + 3Н 2 О.
Mwitikio huu ni kinyume cha mmenyuko usio na uwiano wa halojeni katika kati ya alkali.
__________________________________________________________________
5. Baada ya kupokanzwa 22.12 g ya permanganate ya potasiamu, 21.16 g ya mchanganyiko imara iliundwa. Je! ni kiasi gani cha juu cha klorini (hapana.) ambacho kinaweza kupatikana kwa kutibu mchanganyiko unaosababishwa na asidi hidrokloric 36.5% (wiani 1.18 g / ml). Kiasi gani cha asidi kinachotumiwa?
Suluhisho:
Inapokanzwa, permanganate ya potasiamu hutengana:
0,06 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
|||
2KMnO 4 |
K2MnO4 |
MnO2 |
Wingi wa mchanganyiko hupungua kutokana na oksijeni iliyotolewa: v (O 2) = m/ M = (22.12-21.16) / 32 = 0.03 mol. Kama matokeo ya majibu, 0.03 mol K 2 MnO 4 na 0.03 mol MnO 2 pia iliundwa na 0.06 mol KMnO 4 ilitumiwa. Sio permanganate yote ya potasiamu imeoza. Baada ya majibu, ilibakia katika mchanganyiko kwa kiasi cha v(KMnO 4) = 22.12/158 - 0.06 = 0.08 mol.
Dutu zote tatu kwenye mchanganyiko wa mwisho (KMnO 4, K 2 MnO 4, MnO 2) ni mawakala wa vioksidishaji vikali na, inapokanzwa, huongeza asidi hidrokloriki hadi klorini:
0,08 |
0,64 |
|||||||||
2KMnO 4 |
16HCl |
5Kl 2 |
2KCl |
2MnCl2 |
8H2O |
0,03 |
0,24 |
0,06 |
||||||||
K2MnO4 |
8HCl |
2Kl 2 |
2KCl |
MnCl2 |
4H2O |
0,03 |
0,12 |
0,03 |
||||||
MnO2 |
4HCl |
Cl2 |
MnCl2 |
2H2O |
Jumla ya kiasi cha klorini iliyotolewa katika athari hizi tatu ni: v(Cl 2) = (0.08.5/2) + (0.03.2) + 0.03 = 0.29 mol, na kiasi ni V (Cl 2) = 0.29. 22.4 = 6.50 l.
Kiasi cha kloridi hidrojeni inayotumiwa ni sawa na: v(HCl) = (0.08.16/2) + (0.03.8) + (0.03.4) = 0.96 mol,
m(HCl) = v. M = 0.96. 36.5 = 35.04 g,
m(suluhisho la HCl) = m(HCl)/ω(HCl) = 35.04/0.365 = 96.0 g,
V (suluhisho la HCl) = t/ρ= 96.0/1.18 = 81.4 ml.
Jibu. V (Cl 2) = 6.50 l, V (suluhisho la HCl) = 81.4 ml.
________________________________________________________________
KAZI ZA SULUHISHO HURU
1. Ni halojeni gani inayofanya kazi zaidi na ambayo ni wakala wa vioksidishaji amilifu zaidi.
2. Andika fomula za oksidi za klorini zinazojulikana na uzipe jina.
3. Toa mifano ya chumvi zinazoundwa na asidi ya klorini iliyo na oksijeni. Taja chumvi hizi.
4. Klorini hutokea kwa namna gani katika asili?
5. Ambayo mmenyuko ni mmenyuko wa ubora kwa ioni ya kloridi.
6. Klorini ni nzito mara ngapi kuliko hewa?
7. Kamilisha milinganyo ya majibu:
8. Jinsi ya kufanya mabadiliko yafuatayo:
9. Imechanganywa lita 1 ya klorini na lita 2 za hidrojeni (no.). Ni gramu ngapi za kloridi ya hidrojeni zinaweza kupatikana kutoka kwa mchanganyiko kama huo. Kiasi cha mchanganyiko kitakuwa nini baada ya majibu?
10. Ni kiasi gani cha klorini kinaweza kupatikana kwa kuguswa na moles 2 za kloridi hidrojeni na moles 3 za oksidi ya manganese ( IV).
UZOEFU WA VIDEO
1. Bainisha ishara ya ioni na sifa za kupunguza zilizotamkwa zaidi: |
|
A)Br- |
b)Cl- |
V)mimi - |
G)F- |
2. Ni katika msururu gani vitu vilivyoorodheshwa kwa mpangilio wa ongezeko la mfuatano la kiwango myeyuko: |
|
a) bromini, klorini, iodini |
b) iodini, bromini, klorini |
c) klorini, iodini, bromini |
d) klorini, bromini, iodini |
3. Ni nini thamani ya juu ya klorini katika misombo: |
|
A)I |
b)V |
V)VII |
|
sifa za jumla
Halojeni ni pamoja na vitu vitano vikuu visivyo vya metali, ambavyo viko katika kikundi VII cha jedwali la upimaji. Kikundi hiki kinajumuisha vipengele vya kemikali kama vile fluorine F, klorini Cl, bromini Br, iodini I, astatine At.
Halojeni ilipata jina lao kutoka kwa neno la Kiyunani, ambalo kwa tafsiri linamaanisha kutengeneza chumvi au "kutengeneza chumvi," kwani, kimsingi, misombo mingi ambayo ina halojeni huitwa chumvi.
Halojeni huguswa na karibu vitu vyote rahisi, isipokuwa metali chache tu. Wao ni mawakala wa vioksidishaji wenye nguvu, wana harufu kali sana na yenye harufu nzuri, huingiliana vizuri na maji, na pia wana tete ya juu na elektroni ya juu. Lakini kwa asili wanaweza kupatikana tu kama misombo.
Mali ya kimwili ya halojeni
1. Kemikali rahisi kama vile halojeni hujumuisha atomi mbili;
2. Ikiwa tunazingatia halojeni chini ya hali ya kawaida, basi unapaswa kujua kwamba fluorine na klorini ziko katika hali ya gesi, wakati bromini ni dutu ya kioevu, na iodini na astatine ni vitu vikali.
3. Kwa halojeni, kiwango cha kuyeyuka, kiwango cha kuchemsha na wiani huongezeka kwa kuongezeka kwa molekuli ya atomiki. Pia, wakati huo huo, rangi yao inabadilika, inakuwa giza.
4. Kwa kila ongezeko la nambari ya serial, reactivity ya kemikali na electronegativity hupungua na mali zisizo za metali huwa dhaifu.
5. Halojeni zina uwezo wa kuunda misombo kwa kila mmoja, kama vile BrCl.
6. Kwa joto la kawaida, halojeni zinaweza kuwepo katika hali zote tatu za suala.
7. Pia ni muhimu kukumbuka kwamba halojeni ni kemikali za sumu kabisa.
Tabia za kemikali za halojeni
Wakati wa kukabiliana na kemikali na metali, halojeni hufanya kama mawakala wa vioksidishaji. Ikiwa, kwa mfano, tunachukua fluorine, basi hata chini ya hali ya kawaida humenyuka na metali nyingi. Lakini alumini na zinki huwaka hata katika anga: +2-1: ZnF2.
Uzalishaji wa halojeni
Wakati wa kuzalisha fluorine na klorini kwa kiwango cha viwanda, electrolysis au ufumbuzi wa chumvi hutumiwa.
Ukiangalia kwa makini picha hapa chini, utaona jinsi klorini inaweza kuzalishwa katika maabara kwa kutumia kitengo cha electrolysis:
Picha ya kwanza inaonyesha usakinishaji wa kloridi ya sodiamu iliyoyeyuka, na ya pili kwa kutengeneza suluhisho la kloridi ya sodiamu.
Mchakato huu wa elektrolisisi ya kloridi ya sodiamu iliyoyeyuka inaweza kuwakilishwa katika mfumo wa equation hii:
Kwa msaada wa electrolysis vile, pamoja na kuzalisha klorini, hidrojeni na hidroksidi ya sodiamu pia huundwa:
Bila shaka, hidrojeni huzalishwa kwa njia rahisi na ya bei nafuu, ambayo haiwezi kusema kuhusu hidroksidi ya sodiamu. Ni, kama klorini, karibu kila wakati hupatikana tu kupitia electrolysis ya suluhisho la chumvi la meza.
Ikiwa unatazama picha hapo juu, utaona jinsi klorini inaweza kuzalishwa katika maabara. Na hupatikana kwa kuguswa na asidi hidrokloriki na oksidi ya manganese:
Katika sekta, bromini na iodini hupatikana kwa kuchukua nafasi ya vitu hivi na klorini kutoka kwa bromidi na iodidi.
Utumiaji wa halojeni
Fluorine, au itakuwa sahihi zaidi kuita floridi ya shaba (CuF2), ina anuwai ya matumizi. Inatumika katika utengenezaji wa keramik, enamels na glazes mbalimbali. Sufuria ya kukaranga ya Teflon inayopatikana katika kila nyumba na jokofu kwenye jokofu na viyoyozi pia ilionekana shukrani kwa fluorine.
Mbali na mahitaji ya kaya, Teflon pia hutumiwa kwa madhumuni ya matibabu, kwani hutumiwa katika uzalishaji wa implants. Fluorine ni muhimu katika utengenezaji wa lenses katika optics na dawa za meno.
Klorini pia hupatikana kihalisi katika kila hatua ya maisha yetu. Matumizi yaliyoenea zaidi na yaliyoenea ya klorini ni, bila shaka, chumvi ya meza NaCl. Pia hufanya kama wakala wa kuondoa sumu na hutumiwa katika vita dhidi ya barafu.
Kwa kuongezea, klorini ni muhimu sana katika utengenezaji wa plastiki, mpira wa sintetiki na kloridi ya polyvinyl, shukrani ambayo tunapata nguo, viatu na vitu vingine vinavyohitajika katika maisha yetu ya kila siku. Inatumika katika utengenezaji wa bleachs, poda, dyes na kemikali zingine za nyumbani.
Bromini kwa ujumla inahitajika kama dutu ya picha wakati wa kuchapisha picha. Katika dawa, hutumiwa kama sedative. Bromini pia hutumiwa katika uzalishaji wa dawa za wadudu na wadudu, nk.
Kweli, iodini inayojulikana, ambayo iko kwenye baraza la mawaziri la dawa la kila mtu, hutumiwa kimsingi kama antiseptic. Mbali na mali yake ya antiseptic, iodini iko katika vyanzo vya mwanga na pia ni msaidizi wa kuchunguza alama za vidole kwenye uso wa karatasi.
Jukumu la halojeni na misombo yao kwa mwili wa binadamu
Wakati wa kuchagua dawa ya meno katika duka, labda kila mmoja wenu alizingatia ukweli kwamba maudhui ya misombo ya fluoride yanaonyeshwa kwenye lebo yake. Na hii sio bila sababu, kwani sehemu hii inahusika katika ujenzi wa enamel ya jino na mifupa, na huongeza upinzani wa meno kwa caries. Pia ina jukumu muhimu katika michakato ya kimetaboliki, inashiriki katika ujenzi wa mifupa ya mfupa na kuzuia tukio la ugonjwa hatari kama osteoporosis.
Klorini pia ina jukumu muhimu katika mwili wa binadamu, kwani inachukua sehemu kubwa katika kudumisha usawa wa chumvi-maji na kudumisha shinikizo la osmotic. Klorini inashiriki katika kimetaboliki ya mwili wa binadamu, ujenzi wa tishu, na, ambayo pia ni muhimu, katika kuondokana na uzito wa ziada. Asidi ya hidrokloriki, ambayo ni sehemu ya juisi ya tumbo, ni ya umuhimu mkubwa kwa digestion, kwani bila hiyo mchakato wa kuchimba chakula hauwezekani.
Klorini ni muhimu kwa mwili wetu na lazima ipewe kila siku kwa kipimo kinachohitajika. Lakini ikiwa ulaji wake ndani ya mwili umezidi au kupunguzwa kwa kasi, basi tutasikia mara moja kwa namna ya uvimbe, maumivu ya kichwa na dalili nyingine zisizofurahi ambazo haziwezi tu kuharibu kimetaboliki, lakini pia kusababisha magonjwa ya matumbo.
Kwa wanadamu, kiasi kidogo cha bromini kipo kwenye ubongo, figo, damu na ini. Kwa madhumuni ya matibabu, bromini hutumiwa kama sedative. Lakini overdose yake inaweza kuwa na matokeo mabaya, ambayo inaweza kusababisha hali ya huzuni ya mfumo wa neva, na katika baadhi ya matukio kwa matatizo ya akili. Na ukosefu wa bromini katika mwili husababisha usawa kati ya michakato ya uchochezi na kuzuia.
Gland yetu ya tezi haiwezi kufanya bila iodini, kwa kuwa ina uwezo wa kuua microbes zinazoingia mwili wetu. Ikiwa kuna upungufu wa iodini katika mwili wa binadamu, ugonjwa wa tezi ya tezi inayoitwa goiter inaweza kuanza. Ugonjwa huu husababisha dalili zisizofurahi kabisa. Mtu aliye na goiter anahisi udhaifu, kusinzia, homa, kuwashwa na kupoteza nguvu.
Kutoka kwa haya yote tunaweza kuhitimisha kwamba bila halojeni mtu hakuweza tu kupoteza vitu vingi muhimu katika maisha ya kila siku, lakini bila yao mwili wetu haungeweza kufanya kazi kwa kawaida.
Mbinu za kuongeza maudhui ya chuma katika nyenzo za chuma huitwa taratibu uimarishaji wa metali Bidhaa inayotokana inaitwa metalized. Chini ya shahada ya metallization kawaida hurejelea asilimia ya chuma katika bidhaa.
Kulingana na madhumuni yao yaliyokusudiwa, bidhaa za metali kawaida hugawanywa katika vikundi vitatu kulingana na kiwango cha metali:
1) hadi 85% ya bidhaa ya Fe hutumiwa kama malipo ya tanuru ya mlipuko;
2) 85-95% Fe - bidhaa hutumiwa kama malipo katika kuyeyusha chuma;
3) > 98% Fe - bidhaa hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji wa unga wa chuma.
Michakato ya metali ya vifaa vya chuma hufanywa kwa joto lisilozidi 1000-1200 ° C, i.e. chini ya hali wakati malighafi zote mbili (chuma au chuma hujilimbikizia) na bidhaa ni awamu thabiti, na hakuna laini ya laini. vifaa au kushikamana kwao pamoja na kushikamana na kuta za vitengo. Michakato hiyo ya uchimbaji wa moja kwa moja wa chuma kutoka kwa ores huitwa taratibu za kupunguza awamu imara(PTV). Kwa sababu nyenzo inayotokezwa inafanana na sifongo yenye vinyweleo, mara nyingi huitwa “chuma cha sifongo.” Kifupi cha DRI (kutoka kwa Kiingereza Direct-Reduced-Iron) au DI (Direct-Iron) kinakubaliwa nje ya nchi. Wingi wa bidhaa zinazozalishwa hutumiwa kama malipo kwa vitengo vya kuyeyusha chuma.
Ili kupunguza oksidi za chuma, ama makaa ya mawe (kinakisishaji kigumu) au gesi asilia (kinakisishaji cha gesi) kwa kawaida hutumiwa kama kikali. Katika kesi hii, ni vyema kutumia sio gesi asilia "mbichi", lakini gesi za kupunguza moto, kwani katika kesi hii joto halipotei kwa kutengana kwa hidrokaboni, na pembejeo ya joto imedhamiriwa na kupokanzwa gesi zinazopunguza.
Kupunguza gesi hupatikana kwa ubadilishaji wa hidrokaboni za gesi au gasification ya mafuta imara. Ubadilishaji wa gesi asilia unaweza kuwa:
oksijeni (hewa)
CH 4 + 1/2O 2 = CO + 2H 2 + Q,
CH 4 + N 2 0 = CO + ZN 2 - Q,
kaboni dioksidi
CH 4 + CO 2 = 2CO + 2H 2 - Q,
Katika kesi ya urekebishaji wa mvuke na dioksidi kaboni, joto huhitajika ili majibu kutokea. Uongofu unafanywa katika vifaa maalum kwa kutumia vichocheo.
Uwekaji gesi wa mafuta dhabiti unafanywa na athari zifuatazo:
C + 1/2O 2 = CO + Q,
C + H 2 O = CO + H 2 - Q,
C + C0 2 = 2CO - Q,
Hivi sasa, kuna mimea mingi ya kupunguza moja kwa moja inayofanya kazi duniani, hasa katika nchi zilizo na malighafi ya bei nafuu (India, Mexico, Venezuela, Afrika Kusini).
Kuna aina kadhaa za taratibu na mitambo ya PRP (Mchoro 7.1). Njia za kawaida ni Midrex (MIDREX, USA) na HyL (HyL, jina lake baada ya kampuni ya Hojalata-y-Lamina, Mexico). Njia ya Midrex hutoa takriban 2/3 ya jumla ya uzalishaji wa chuma wa moja kwa moja ulimwenguni, na njia ya HiL - takriban ¼.
1 Kutoka lat. ubadilishaji - mabadiliko, mabadiliko
Mchele. 7.1. Michoro ya mpangilio wa vitengo
ahueni ya moja kwa moja kutumika katika
michakato:
a-Midrex (MIDREX); 6-HiL(HyL); e-Krup-pa (Krypp-Rennverfahren). Uteuzi: pellets za O-chuma; R - madini; GZh- sifongo chuma; VG- kupunguza gesi; KUTOKA- gesi taka; T- mafuta; U-makaa ya mawe
Tofauti kuu kati ya mchakato wa Midrex (Mchoro 7.2) ni njia ya uongofu wa gesi asilia, ambayo katika mchakato huu unafanywa na dioksidi kaboni iliyo katika gesi ya kutolea nje kutoka tanuru, kulingana na majibu CH 4 + CO 2 = 2CO + 2H 2. Kabla ya kusambaza gesi ya kutolea nje kwa kitengo cha ubadilishaji, husafishwa kutoka kwa vumbi na H2O Gesi iliyobadilishwa, iliyo na -35% CO na ~ 65% H2, inalishwa ndani ya tanuru kwa joto la 750 ° C Aidha, kilichopozwa gesi inayozunguka hutolewa kwa sehemu ya chini ya gesi ya tanuru Pellets zilizopozwa zina ~ 95% Fe na ~ 1% C. Maudhui ya kaboni katika sifongo yanaweza kuongezeka ikiwa ni lazima.
Vidonge vilivyopozwa kwa metali hupakuliwa kwa mfululizo kwenye bunker yenye uwezo wa tani elfu 5, ambapo huhifadhiwa katika anga isiyo na hewa hadi kuyeyuka kwenye tanuru za arc. Matumizi ya gesi asilia kwa mchakato huo ni karibu 350 m 3 kwa tani 1 ya bidhaa. Utaratibu huu ulifanyika hapa kwenye Kiwanda cha Oskol Electrometallurgical.
Mchele. 7.2. Mchoro wa kimkakati wa mchakato wa MIDREX:
1 -mvuli; 2 - mchanganyiko wa joto; 3 - mchanganyiko wa gesi; -/-conversion mitambo-compressor; 6 - scrubber kwa gesi ya tanuru ya mlipuko; tanuru ya shimoni 7; 8- scrubber- 9- skrini ya vibrating; 10- vyombo vya habari vya briquette
Sifa kuu ya mchakato wa urejeshaji katika urejeshaji wa mara kwa mara wa HyL ni utumiaji wa mageuzi ya mvuke ya gesi asilia, inayofanywa katika vifaa ambavyo ufungaji wa matofali na kuongeza ya nikeli kama kichocheo iko. Ugeuzaji unaendelea kupitia maitikio CH 4 + H 2 0 = CO + ZH 2.
Gesi hupitia desulfurization kabla ya uongofu. Gesi iliyogeuzwa inayotokana ina takriban 14% CO, 58% H2, 21% H2O na 4-5% CO2. Gesi ya moto hupitia boiler ya joto ya taka na hutolewa kutoka kwa mvuke wa maji. Gesi kavu iliyogeuzwa ina takriban 73% H 2, 15-16% CO na 6-7% CO 2. Inapokanzwa hadi joto la 980-1240 ºС katika viboreshaji vya tubular vinavyopashwa joto na gesi inayotoka kwenye vitengo vya kurejesha. Katika vitengo hivi, pellets au ore huwashwa kwa kutumia joto la kimwili la kupunguza gesi, na kwa joto la 870-1050 ° C, chuma hupunguzwa na hidrojeni na monoxide ya kaboni. Katika usakinishaji wa kwanza, malipo yalitumiwa kama vitengo vya uokoaji. Kuna makosa manne kama haya kwenye ufungaji.
Muundo wa kurudi nyuma unaonyeshwa kwenye Mtini. 7.3. Kwa kupanga upya urejeshaji kutoka nafasi moja hadi nyingine, asili ya mzunguko wa mchakato inahakikishwa, inayojumuisha mfululizo.
Mchele. 7.3. Rejesha uchumaji kwa kutumia njia ya HyL:
1 - silinda ya majimaji; 2 - mkokoteni; 3 - endesha; 4 - casing; 5- kifuniko; 6- kupakia shingo; Jukwaa la huduma 7; 8- cutter na levers kwa kuondoa sifongo; 9- bitana; 10- utaratibu wa udhibiti wa chini wenye bawaba; 11 - kukunja chini; 12- chute ya kutokwa
shughuli za upakiaji, joto na urejeshaji wa malipo ya ore ya chuma, kupoeza na upakuaji wa chuma cha sifongo. Baada ya kupakia malipo katika malipo, gesi hutolewa kutoka juu. Ili kupakua sifongo kilichomalizika, mkataji na scrapers maalum za kupakua hutumiwa. Pasi ya sifongo huingia kwenye chute na kisha kwenye chombo cha kukusanya, ambacho husafirisha sifongo hadi kwenye duka la kutengeneza chuma. Katika kila ufungaji, retorts nne zinahusika katika mzunguko wa gesi, ambayo taratibu zifuatazo hufanyika: kwa moja, preheating ya malipo na kupunguzwa kwake na gesi inayotoka kwenye retorts nyingine, kavu (bila H 2 O) na joto; katika mbili - kupunguzwa kwa ziada ya chuma katika malipo na gesi yenye joto iliyopatikana katika kitengo cha ubadilishaji; katika mwisho - carburization.
Kiwango cha kupona chuma katika bidhaa ya kumaliza ni 75-92%. Kwa tani 1 ya bidhaa (chuma sifongo) 600 m 3 ya gesi asilia na karibu 36 MJ ya umeme hutumiwa.
Njia zingine za kupata chuma cha sifongo hazitumiwi sana. Teknolojia pekee zinazostahili kuzingatiwa ni zile zinazotoa usindikaji usio na coke wa ores tata zilizo na, pamoja na chuma, vitu muhimu kama vanadium, titanium, nickel, nk. Kwa mfano, Taasisi ya Metallurgy ya Tawi la Ural la Urusi. Chuo cha Sayansi kimeanzisha mchakato wa kupunguza mafuta ya kaboni ya pellets za ore-coal katika viwango vya juu vya joto kwenye mitambo ya wavu kwa kutumia makaa yoyote yasiyopikika kama wakala wa kupunguza kigumu.
Mpango wa kiteknolojia ni kama ifuatavyo: 1) kuchuja nyenzo za ore za chuma na mafuta madhubuti ili kutengeneza pellets za makaa ya mawe; 2) kuchoma pellets katika mitambo ya aina ya wavu ili kupata malighafi yenye metali nyingi; 3) matumizi ya pellets za metali kama kiongeza cha alloying wakati wa kutengeneza chuma kwenye tanuu za umeme.
Kiasi kuu kilichopatikana kwa njia za kupunguza moja kwa moja bidhaa ya metali kutumika kama nyenzo ya malipo. Bidhaa hii ina idadi ya tofauti kutoka kwa malipo ya kawaida kutumika (chuma chakavu na chuma cha kutupwa).
1. Bidhaa ya metali iliyopatikana kutoka kwa malipo safi haina uchafu wowote (Cr, Ni, Cu, Sn, nk) tabia ya chakavu cha chuma cha kawaida. Ubora huu wa thamani wa bidhaa hii hufanya kuwa malighafi ya lazima kwa ajili ya uzalishaji wa chuma safi sana kwa madhumuni muhimu.
2. Wakati bidhaa ina 92-95% Fe, ina 5-8% gangue (kawaida silika na baadhi ya oksidi za chuma zisizopunguzwa). Wakati wa kuyeyusha baadae, mwamba wa taka hugeuka kuwa slag, na kuongeza wingi wake na joto linalohitajika ili kuyeyuka. Kwa kuongeza, kwa slag silika iliyo kwenye mwamba wa taka, matumizi ya ziada ya chokaa yanahitajika, ambayo huongeza wingi wa slag kwa kiasi kikubwa zaidi.
3. Bidhaa iliyopatikana kwa njia za kupunguza moja kwa moja ina wiani mdogo, kwa hiyo, katika idadi ya mitambo, bidhaa ya metali ya moto inakabiliwa na briquetting ili kuongeza wiani wake wa wingi, kutumia faini za metali, na pia kuongeza upinzani wa bidhaa dhidi ya oxidation ya sekondari (passivate bidhaa).
Baadhi ya sifa za bidhaa za metali zimetolewa kwenye meza. 7.1.
Jedwali 7.1. Tabia za bidhaa za metali
4. Bidhaa ya kupunguza moja kwa moja mara nyingi huwa na kaboni (katika mchakato wa Midrex 1-2%). Hii lazima izingatiwe wakati wa kutumia nyenzo hizo kwa ajili ya uzalishaji wa chuma cha chini cha kaboni.
5. Bidhaa iliyopunguzwa moja kwa moja huwa na kiasi fulani (<2 %, а иногда и более) оксидов железа. При переплаве такого продукта эти оксиды должны быть восстановлены. Поскольку одновременно с оксидами железа продукт содержит углерод, то при более высоком содержании углерода в продукте допустима наиболее низкая степень металлизации и в связи с этим введено понятие shahada sawa ya uimarishaji wa metali". M EKV= M f kitendo + A%С, wapi M ukweli - kiwango halisi cha metallization. Ikiwa tunadhania kuwa katika bidhaa ya metali iliyooksidishwa chuma iko katika mfumo wa FeO, basi kwa mujibu wa majibu FeO + C = CO + Fe kwa 1 wt. sehemu ya Fe wakati wa kupunguza hutumia 6 wt. hisa C, i.e. a = 6 na M eq= M ukweli + 6%C. Wakati kuna ziada ya kaboni, hutumiwa kwenye carburizing ya chuma. Hoja hizi hazizingatii, hata hivyo, kwamba mchakato wa kupunguza chuma hutokea kwa matumizi ya joto. Matumizi ya bidhaa ya kupunguza moja kwa moja kwa kupoeza kwa kuyeyusha kigeuzi imeonyesha kuwa athari ya kupoeza ya bidhaa ya metali inaweza kuchukuliwa kuwa kubwa mara 1.2 kuliko ile ya chuma chakavu cha kawaida.
6. Vipande vidogo vya ukubwa wa sare ya nyenzo za metali hufanya iwezekanavyo kuandaa mitambo yenye mitambo na, ikiwa ni lazima, ugavi unaoendelea wa nyenzo hii kwa vitengo vya kuyeyusha chuma.
7. Bidhaa yenye porous, yenye metali nyingi (karibu chuma safi) imeongeza oxidability na pyrophoricity 1.
Wakati wa kuhifadhi wazi, kiwango cha metallization kinaweza kushuka hadi 70-90% kwa miezi kadhaa au hata wiki. Katika uwepo wa unyevu, oxidation inaongozana na kutolewa kwa joto. Ikiwa maji huingia kwenye chumba kilichofungwa ambacho nyenzo za pyrophoric huhifadhiwa, joto litaongezeka na moto unaweza kutokea. Pia ni lazima kuzingatia uwezekano wa mageuzi ya hidrojeni Fe + H 2 O = FeO + H 2, kwa hiyo hatua zinachukuliwa ili kupitisha vifaa vya metali. Bidhaa zilizopunguzwa moja kwa moja, kutokana na asili yao ya pyrophoric, zinahitaji tahadhari maalum wakati wa kuhifadhi na usafiri.
1 Kutoka kwa Kigiriki. ru- moto na pharo- kubeba mzigo (uwezo wa metali katika hali iliyokandamizwa kuwaka moto hewani).
7.3. "ATOMIC" ("NUCLEAR") METALLURGY
Uwezekano wa kutumia nishati ya mitambo ya nyuklia katika michakato ya metallurgiska inajaribu sana. Kuna idadi ya mapendekezo na miradi inayohusiana na utekelezaji wa wazo hili. Wengi wao huzingatia chaguzi za kutumia joto kutoka kwa vinu vya nyuklia kutekeleza shughuli za kupunguza hatua dhabiti. Pia kuna mapendekezo ya kutumia nishati ya atomiki kuoza maji na kisha kutumia hidrojeni kupunguza chuma.
Nchi yetu imeandaa mpango wa kutengeneza madini ya nyuklia (NMK). Hesabu za awali zimeonyesha kwamba kutumia joto kutoka kwa vinu vya nyuklia moja kwa moja kwa kupunguza ni bora zaidi kuliko kutumia joto hili katika hatua ya kuzalisha gesi za kupunguza.
Mpango wa NMR uliotengenezwa hutoa: tija ya juu ya kitengo, mwendelezo wa mchakato, kuchakata tena kwa gesi za kupunguza, kwani vitengo vimewekwa karibu na vinu vya nyuklia. Heliamu ilichaguliwa kama kipozezi (kutoka kwa mmea wa kiyeyusho). Wakala wa kupunguza waliochaguliwa ni gesi asilia, inayobadilishwa na joto la heliamu linalopashwa joto kutoka kwa kinu cha nyuklia.
Kulingana na mpango huo, vifaa vya chuma vya chuma vinapaswa kuingia kwenye tanuru ya shimoni, ambapo upunguzaji wa chuma utatokea kwa joto la karibu 850 ° C. Bidhaa inayotokana imekusudiwa kutumika kama nyenzo ya malipo katika tanuu za kuyeyusha chuma. Kwa mujibu wa mpango wa NMR, gesi zinazoondoka kwenye tanuru ya shimoni lazima zisafishwe kutoka kwa H 2 O na CO 2 na kutumika tena.
Wakati ujao utaonyesha ni njia gani ya kutumia nishati ya nyuklia katika metallurgy itakuwa na ufanisi zaidi.