Способи усунення твердості води
Докладніше: Пом'якшення води
Для зниження твердості води застосовують різні способи. Серед них найпоширенішим є так званий содово-вапняний спосіб. Суть його полягає в тому, що до води додають розраховану кількість розчину гідроксиду кальцію Са(ОН)2 (вапняна вода) і соди Na2CO3. Розрахунок кількості розчинів Са(ОН)2 та Na2CO3 проводять за такими формулами:
VСа(ОН)2 = (Твкарб*VH2O)/(1000*CСа(ОН)2) та VNa2CO3 = (Твнекарб*VH2O)/(1000*CNa2CO3) де CСа(ОН)2 та CNa2CO3 - концентраціїї Са(ОН)2 та Na2CO3 відповідно у моль/дм3,V - об'єми води та розчинів реагентів у см3; Твкарб та Твнекарб - карбонатна та некарбонатна твердості пом'якшуваної води у моль/дм3. Гідроксид кальцію знижує карбонатну (тимчасову) твердість:
Ca(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 ↓ + 2Н2О
Mg(НСО3)2 + Са(ОН)2 = MgCO3 ↓ +CaCO3 ↓ +2Н2О
Сода знижує сталу твердість води:
СаСl2 + Na2СО3 = СаСО3 ↓ +2NaCl
MgSO4 + Na2СО3 = MgCO3 ↓ + Na2SO4
Утворені осади карбонатів кальцію і магнію відфільтровують. Карбонатну твердість можна усунути також шляхом нагрівання води до кипіння. При цьому кислі карбонати розкладаються з утворенням нормальних карбонатів кальцію і магнію, які виділяються в осад:
Са(НСО3)2 = СаСО3 ↓ + Н2О + СО2 ↑
Mg(НСО3)2 = MgСО3 ↓ + Н2О + СО2 ↑
Тому карбонатну твердість називають також тимчасовою.
Також дієвим та економічно вигідним є використання іонітів(іоннообмінних смол) які за рахунок заміщення металу солей твердості на натрій, при повному насиченні смоли, її регенерують.
74
Алюмі́ній (Al) (рос. алюминий, англ. aluminium, нім. Aluminium) — хімічний елемент III групи періодичної системи, його атомний номер 13, відносна атомна маса 26,9815. В природі існує єдиний стабільний ізотоп27Al. Третій за вмістом елемент (і найпоширеніший метал) земної кори (після кисню і кремнію), що становить приблизно 8% від її маси
Добування алюмінію хімічним способом не могло забезпечити промисловість дешевим металом, тому дослідникам довелось шукати інших способів виробництва алюмінію.
Ще в 1854 році Бунзену вдалось отримати алюміній електролітичним шляхом, а саме електролізом подвійного хлориду натрію і алюмінію.
В 1886 році Пауль Еру в Франції і Чарльз Холл в США майже одночасно, незалежно один від одного запропонували добувати алюміній електролізом глинозему, розплавленного в кріоліті, чим започаткували сучасний спосіб добування алюмінію. Світове виробництво алюмінію швидко росло і в 1893 році перевищило 1 тис. тон в рік. Подальші зміни цін на нього показано в таблиці.
У Росії перші 8 кг алюмінію були отримані 27 березня 1929 р. у Ленінграді на заводі «Червоний виборець». У 1932 р. вступив до ладу перший у СРСР Волховський алюмінієвий завод, а на наступний рік — Дніпровський у Запорожжі (перший алюмінієвий завод в Україні)[5].
75
Підгрупа хрому — елементи побічної підгрупи шостої групи періодичної періодичної системи елементів Менделєєва. До підгрупи хрому відноситься Хром (Cr), Молібден (Mo), Вольфрам (W), та у 1974 році синтетично отриманий Сіборгій (Sg).
Хром, молібден і вольфрам мають ступінь окислення +2, +3, +6. Хром легко утворює сполуки, в яких він тривалентний або шестивалентний. Молібден найлегше проявляє валентність 6. Вольфрам стійкий до кислот. Хром, молібден і вольфрам здатні безпосередньо сполучатися з киснем при сильному нагріванні металів.
Сполуки молібдену і вольфраму з нижчими валентностями менш скійкі, ніж солі двовалентного хрому. Жовтий MoCl2 та сірий WCl2 мають дуже низькі редокс-потенціали. Через це як триоксиди, так і відповідні солі шестивалентних молібдену і вольфраму значно гірше відновлюються, ніж сполуки хрому.
Хром, молібден і вольфрам дещо легше ніж з киснем, сполучаються з галогенами. Краще за інші метали взаємодіє хром. Із сіркою метали цієї підгрупи також сполучаються безпосередньо.
Метали підгрупи хрому при високій температурі здатні сполучатись з вуглецем і утворювати карбіди.
Елементи підгрупи хрому
ХромМолібден Вольфрам
76
Підгрупа заліза — позначення хімічних елементів 8 групи періодичної системи елементів за номенклатурою IUPAC.
До підгрупи належать хімічні елементи Залізо, Рутеній, Осмій та Гасій. Всі вони належать до важких металів.
Ще одне дещо старіше визначення групи заліза охоплює хімічні елементи Залізо, Кобальт та Нікель (група VIIIA (IUPAC 1970) чи VIIIB (Demming 1923). Зараз це визначення виходить з ужитку.
Разом із платиноїдами ці три метали — залізо, кобальт та нікель зараховують до залізо-платинової групи.
Метали
Залізо, електролітичне, 99,97%+ Рутеній, злиток, 99,99% Осмій, кристали, ≈99,99%
У промисловості залізо отримують із залізної руди, в основному з гематиту, також з піриту та магнетиту (Fe2O3) і магнетиту (FeO · Fe2O3).
Існують різні способи отримання заліза з руд. Найпоширенішим є доменний процес.
Перший етап виробництва — відновлення заліза вуглецем у доменній печі за температури 2000 °C. У доменну піч вуглець (у вигляді коксу), залізна руда (у вигляді агломерату або окатишів) і флюс (наприклад, вапняк) подаються зверху, а знизу нагнітається гаряче повітря.
У печі вуглець у вигляді коксу окислюється до монооксиду вуглецю. Цей оксид утворюється під час горіння в умовах нестачі кисню:
У свою чергу, монооксид вуглецю відновлює залізо з руди. Щоб реакція йшла швидше, нагрітий чадний газ пропускають через оксид заліза(III):
Флюс додається для позбавлення від небажаних домішок (в першу чергу від силікатів, наприклад, кварцу) у видобутій руді. Типовий флюс містить вапняк (карбонат кальцію) і доломіт (карбонат магнію). Для усунення інших домішок використовують інші флюси.
Дія флюсу (у наведеному випадку — карбонат кальцію) полягає в тому, що під час нагрівання він розкладається до його оксиду:
Оксид кальцію з'єднується з діоксидом кремнію, утворюючи шлак — метасилікат кальцію:
Шлак, на відміну від діоксиду кремнію, плавиться в печі. Легший, ніж залізо, шлак плаває на поверхні — ця властивість дозволяє відділяти шлак від металу. Шлаки потім можуть застосовуватися у будівництві та сільському господарстві. Розплав заліза, отриманий у доменній печі (чавун), містить досить багато вуглецю . Крім тих випадків, коли чавун використовується безпосередньо, він вимагає подальшої переробки.
Надлишки вуглецю та інші домішки (сірка, фосфор) видаляють з чавуну окисленням у мартенівських печах або в конвертерах. Електричні печі застосовуються для виплавки легованих сталей.
Крім доменного процесу, поширений процес прямого отримання заліза. У цьому випадку попередньо подрібнену руду змішують з особливою глиною, формуючи окатиші. Окатиші обпалюють і обробляють в шахтній печі гарячими продуктами конверсії метану, які містять водень. Водень легко відновлює залізо:
при цьому не відбувається забруднення заліза такими домішками, як сірка і фосфор, які є звичайними для кам'яного вугілля. Залізо утворюється в твердому вигляді і надалі переплавляється в електричних печах.
Хімічно чисте залізо добувають електролізом розчинів його солей.