Шпаргалка по "Химии"

    Электролизден басқа өдістердің барлығы жоғары температурада жүреді, оларды пирометаллургия әдістері деп атайды.Кейбір кендерде керекті метадцың аздығы сондай, олар флотациямен де байымайды, ондай кендерге гидрометаллургия өдістерін қолданады. Оның мазмүны — кенді өте үсақтап түрлі реагенттермен (қышқыл, сілтілердің ерітінділері) әрекеттестіреді. Сонда ерітіндіге тұз түрінде көшкен металды көбінесе электролиздеу арқылы шығарып алады.

    Таза  металдарды алу. Қазіргі металлургияның алдында түрған басты міндеттердің бірі ^: кейбір металдарды аса таза күйінде бөліп алу. Оның себебі, олар бүгінгі техникада шектен асқан таза күйінде қолданылады. Мөселен, жартылай (шала) өткізгіштерде ядролық реакторлар мен қазіргі аса төзімді болаттың арнайы түрлерінде м-еталдардың тазалығы өте жоғары болуы талап етіледі. Осыған орай өнеркәсіп кейбір металдардың тазалығын 99,999999%-дан астам етіп отыр.Металдарды тазалаудың әр түрлі әдістері бар. Мәселен, вакуумда айдау мен қайта балқыту арқылы металдардың өртүрлі үшқыштығына сай қоспадан бөліп алады. Ал, кейбір металдар төменгі температурада аса үшкыш қосылыстар түзеді, оларды қатты қыздырса, ыдырап таза металл бөледі. Зоналап балқыту әдісі қоспаның қатты және балқыған металда әртүрлі еруіне негізделген. Өте жоғары қызуы бар зонадан өрлі-берлі баяу жылжып өтіп түратын металдың таза кристалдары ортасына шоғырланып, қоспасы шеттеріне ығысады. Осылайша көптеген қайталаулардан соң өте таза металл алынады.

     Металдардың физикалық қасиеттері. Металдарды сипатгаушы қасиеттерінің бастылары олардың электр және жылуөткізгіштігі, бүлар бүрында айтылған бос электрондардың болуынан. Металдардың бүл қасиетін электртехникада, қыздырғыш жөңе суытқыш аспаптар жасауда кең қолданады. Электрөткізгіштік пен жылуөткізгіштік пропорциялы, бір бағытта өзгереді. Жылуды да, электр тогын да жақсы өткізетін элементтер — күміс, мыс, алтын мен алюминий болып есептеледі.

    Кейбір  металдар абсолюттік нөл температурасына  жуық суығанда, асқынөткізгіштік деп аталатын қасиет көрсетеді. Бүл кезде металдар электр тогының өтуіне ешбіркедергі келтіре алмай, іс жүзінде озінің бойынан кез келген мөлшерлі токты өткізіп жіберіп отырады. Металдардың асқынөткізгіштік қасиеті температура төмендеген сайын туа бастамайтын, белгілі бір кризистік температурада бірден пайда болатын құбылыс.Металдардың барлығы жалтырайды, оның себебін былай түсіндіреді. Жарық сеулесі жолында кездескен заттан богелмей өтіп жатса, ондай зат біздің көзімізге мөлдір (шыны) болып корінеді, сәуле түгел сіңіп жатса, зат қара (күйе) болып көрінеді, шағылысып бетінен қайтып жатса-ақ, ақ жалтыр болып көрінеді. Демек, металдардың жалтырауы түскен сәуленің шағылуынан. Металдар тек кесек, түтас күйінде жалтырайды, үнтақ түрінде, алюминий мен магнийден басқасы, жалтырамайды. Металдардың өте жалтырауығы күміс, одан кейін палладий; бүлардың ол қасиеттерін айна жасауға пайдаланады.Металдардың пластикалық-созылғыш, иілгіш, созылғыш қасиеті де ішкі құрылымымен байланысты. Сырттан механикалық эсер еткенде ион қабаттары жанасқан жерлерінде ығысып, сәл ауысады. Ертедегі адам металлы балқытудан бүрын оны соғып, керекті балға, балта, садақ жебесін т.т. жасауды білген. Пластикалық жағынан металдарда бірінші орынды алтын алады — алтыннан тартқан сым қылдан жіңішке, көзге көрінер-көрінбес болады. Сурьма мен висмут морт келеді. 

    Әдетте  металдардың балқу температурасы 800°-тан кем болса, оңай балқитындар 800°-тан жоғары болса, қиын балқитындар деп бөледі. Бу күйіне ауысқанда металдар жеке-жеке атомдардан тұрады.

    Металдардың сынаптан басқасы қатты болғанымен, қаттылығы әр түрлі, мысалы, хромға алмаздан басқа еш қатты зат батпайды, ал калийді саз балшықтай саусақпен илеуге болады.

    Меншікті  салмақ жағынан да металдардың айырмашылығы үлкен; жер бетінде белгілі қатты заттардың ең ауыры осмий, ең жеңілі литий, екеуі де металл, бірінен бірі 40 есе ауыр.

',

    Металдарды  ауыр, жеңіл деп бөледі, шартты келісім бойынша 5-ке тең меншікті салмақ шекаралық меншікті салмақ деп алынады.

    Металдарды  тегіне сай, химиялық ұқсастығьша, табиғатта  таралуына қарай мынадай топтарға бөледі:

    Қара  металдар — бұған темір және оның қүймалары жатады; тусті металдар — бүған темірден басқа барлық металл кіреді; асыл металдар: Ag, Аи, Pt, Ir; сілтілік металдар: Li, Na, К, Rb, Cs, Fr. Сілтшк-жер металдар: Ca, Sr, Ba, Ra; сирек кездесетін металдар: V, Mo, Be,In, Zr, La, Nb, Re, Ge,* (Сирек металл деген үғым металдың табиғаттағы қорының молаюына қарай, әрі оларды таза күйінде алу өдісінің жеңілдеуіне сәйкес өзгеруі де мүмкін, онда ол сирек металдар қатарынан шығып қалуы ықтимал.

           38.Қүймалар жане  олардын колданылуы.  Осы кезде металдарды жеке, таза күйінде сирек қолданады, өйткені ғылым мен техниканың талабың жеке металдардың қасиеттері қанағаттандыра алмайтын болды.¹ Металдарды араластырып қүйма жасаса, қүймалардың қүрамын қажетке сөйкес өзгерту арқылы, техниканың талабына сай, арнаулы қасиеті бар қүймалар алуға болады. Сондықтан жер жүзінде өндірілетін металдардың дені түрлі қүймалар жасауға жүмсалады.

    Қазіргі кезде өнеркөсіп пен өндірісте 8000-нан астам қүймалар қолданылады. Ал олардың өрқайсысын арнайы өндеуден өткізіп, қалаған мақсатта қолданылатын түрлерін алуға болады.

    Қүйма жасау үшін керекгі металдарды тиісті мөлшерде алып араластырып, отқа төзімді қазандарда, не арнаулы пештерде балқығанша қыздырады. Металдардың көпшілігі балқыған күйде бірінің ішінде бірі жақсы ериді, араласады. Сол балқыған күйдегі металдар қайтадан қатқан кезде қүйма түзеді.

    Қүйманың  не екенін түсіну үшін металдар балқысып, қүйысып қатып қүйма болғанда, олардың арасында не қүбылыс болатындығын қаралық. Онда үш түрлі қүбылыс болуы мүмкін.

    1. Балқыған күйде араласқанмен, қатқан кезде эр металл өз жөнінде кристалданады. 

    Мүндай  жағдайда қүйма дейініміз жеке металдардың  таза кристалдарының қоспасы. Ондай қүйма біртекті болмайды. Оған мынадай металдар жүбынан шығатын қүймаларды мысалға алуға болады: Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb. Бүұлардың кристалдары Ван-дер-Ваальс күштерінің арқасында байланысып тұрады. Микроскоппен қарағанда онда әр металдың кристалдарының жеке түрғандығын байқау қиын емес.

    2. Қүйма түзуші металдар бірінің ішінде бірі ериді. Қатқан 
қүйманы қатты ерітінді деп атайды. Қатты ерітіндіде металдар, 
кристалдық қүрылымын бұзбай, бірінің орнына екіншісі тұра 
береді. Қатты ерітінді біртекті.

    Мәселен, Ag-Cu, Cu-Ni, Mn-Fe, Ag-Au, Pt-Au қүймалары қатты ерітінділер түзеді.Қатты ерітінділердің беріктігі де, қаттылығы да, серпімділігі де, электротехникалық қасиеттері де, химиялық түрақтылығы да оны қүрайтын металдардікінен әрдайым жоғары болады. Тот баспайтын болаттар осы топқа жатады.

    3. Құйма   түзуші   металдар   құрамы   кесімді   химиялық қосылыс түзеді  (AuZn, Au₂Zn5,  AuZn₃,  Na₄Sn,  NaSn,  NaSn₂).Мұндай қосылыстарды интерметалдық қосылыс дейді. Металдар ғана емес кейбір бейметалдар да балқысқан күйде металдармен химиялық қосылыстар түзеді (Ғе₃С, Ғез8І2, СІІзР, Cu2Si). Мүндай жағдайда да қүйма біртекті.

    Интерметалдық қосылыстар металдардың валенттігіне сай түзілмейді, олардың құрамы біртіндеп баяу өзгереді. Сондықтан оларды бертоллидтер деп те атайды. (Қүрам түрақтылық заңын қара).Бірақ көпшілік жағдайда қүйма біртекті болмайды, өйткені қүймалардың көпшілігі, онда түзілген интерметалдық қосылыспен қосылыспай, артық қалған металдың қоспасы болып табылады.Ғылым мен техниканың өскелең талабына сай керекті жаңа қүймалар жасау өтеқауырт дамуда. Мысалы, аса қатты қуймалар жасап шығу үшін болаттарға бор, азот және басқа элементтер қосылады. Металдардың ең жеңілі литийді негізге алып аса жеціл қуйма жасап шығаруда алыс болмас деп сенуге болады.

36.Металдардың      химиялық      қасиеттері.Металдардын  коррозиясы.Куресу жолдары.

Металдардың химиялық реакцияласу қабілетін химиялық қасиеті дейміз. Металдар химиялық реакцияласқанда әрдайым электрондарын беріп оң валенттік көрсетеді. Металдарды химиялық жағынан толығырақ сипаттаушы қасиеті -- бос жеке оң иондар түзуі. Бейметалдарда мұндай қасиет жоқ, айталық бейметалдардың кейбіреулері электрондарын беріп оң валентті болады, мысалы СОз²", N(V, 804" құрамындағы көміртек, азот жөне күкірт оң валентті, бірақ олар металл сияқты оң валентті жеке бос ион түзіп түрған жоқ, оттек атомдарымен қосылысқан күрделі ион түзіп тұр.

    Нағыз металдар еш уақыт өзіне электрон қосып алмайды, реакцияласушы екінші затқа үнемі электронын беріп отырады, демек, бүлар тотықсыздандырғыштар болады.

    Металдардың электрон бергіштік қабілеті, демек химиялық активтігі, әрине бірдей емес, электронын неғүрлым оңай беретін метаддар активті металдар болады, олар оңай реакцияласқыш болады.

    Металдардың активтігін салыстыру үшін олардың  химиялық реакцияларда бірін-бірі ығыстыруын салыстыру өте қолайлы. Мысалы, қорғасын түзының ерітіндісіне бір түйір мырыш салсақ, бүлар реакцияласа бастайды, мырыш еріп, ерітіндіден қорғасын бөлініп шығады, бүл ығыстыру реакциясының тендігі өздеріңе бүрыннан таныс:

Zn+Pb(NO₃)₂=Pb+Zn(NO₃)2

    Металдардың активтігін алғаш рет толық зерттеп салыстырған Н.Н.Бекетов (1865 ж.) болды; металдарды активтігінің төмендеу ретімен тізіп, оны "ығыстыру қатары" деп атаған.

    Қазіргі кезде Бекетовтың төжірибелері де, айтқаны да дүрыс екендігі анықталды, ол бүрын ығыстыру қатары, не активтік қатары деп аталатын қатарды қазірде металдардыц кернеу қатары деп атайды, өйткені ол қатардағы әр бір металдың орыны, осы күнгі көзқарас бойынша, оның электрлік кернеу шамасымен анықталады, яғни сол металлы өз түзының ерітіндісіне батырғанда туатын кернеу айырымымен анықталады.

    Бүл кернеу қатары металдардьщ ерітінділердегі реакцияларда химиялық қандай өзгерістерге үшырайтындығын көрсетеді:

1. Бүл қатардағы өрбір металл (және қысымға алынғансутек) өзінен кейін орналасқан металдардьщ барлығын, 
   олардың     түздарының     ерітінділерінен     ығыстырып (тотықсыздандырып) шығарады. Ал, оның өзін алдындатүрған металдың кез-келгені ығыстырып шығарады.
2. Сутек те сол сияқты, оның алдында түрған метаддароны       қышқылдардың       сүйытылған       ерітіндісіненығыстырып шығарады. Сутектен кейін келетін металдарсутекті қышқылдардан ығыстырып шығара алмайды.
3. Қатар   бойында   сол   жақта   түрған   металл   активтеуболады. Реакцияласушы екі металдың арасы неғүрлымқашығырақ    болса,    бірінен    біріне    электрон    кошуоңайырақ болады.

Коррозия. Қоршаған ортаның әсерінен металдың жаңа химиялық қосылыс түзе күйреуін коррозия ("жемірілу")

дейді.Коррозияның   күнде    кездесетін    мысалы темірдің

таттануы  — темір  ауадағы оттекпен тотығып,  беті таттанады( Fe₂О₃-Н₂О не FeO(OH)).Коррозия — металдарды қоршаушы ортаның әсерінен,оздігінен тотығу процесі; былайша айтқанда, коррозия металдарды кеннен (оксид-кендерден) алу процесіне кері процес.  Xалық шаруашылығының түрлі салаларына өте көп зиян келтіретін электрхимиялық коррозия.Электрохимиялық коррозия болу үшін электрхимиялық процесс өту керек; ондай процесс үшін екі электрод жөне электродтар батырылып түратын электролит болуы шарт.Металл таза болса коррозияланбайды. Тіпті темір сияқты металдың өзі де таза болса таттанбайды. Бірақ техникада алынатын металдар еш уақыт таза болмайды, оларда аралас көбіне басқа металдар қоспалары болады, міне, осыдан коррозияға қолайлы жағдай туады.Металдар өзінің сыртына ылғал     адсорбциялайды,   сондықтан  олардың сырты   судың   жүқа   қабыршағымен қапталады,ауадан    көшкен  көмір қышқыл газ ол судың ішінде еріп көмір қышқылына айналады.

         

      Коррозиямен күресудің қазіргі кезде көп  адістері бар. Олардың маңыздылары: 1)сыртын қаптау, 2)түрақты құйма жасау, 3)қоршаушы ортаны өзгерту, 4) электрохимиялық қорғау. Металдардың ішінде көп өндірілетіні де, тез бүлінетіні де темір болғандықтан бұл өдістердің көбі темірге арналған.

I. Сыртын қаптаудыц өзі үш түрлі болады:

      A) металмен қаптау -- ол үшін коррозияға беріктігі бар 
Zn,    Al,     Pb,     Sn,     Cd,    Ni,     Cr    т.б.металдарды    алып,коррозияланатын   металдың   сыртын   мынадай   түрлі   өдіспен қаптайды.

1. Балқытып батыру — оңай балқитын Zn (te 419°), Sn (te 
   232°),   Pb   (Іб   237°)  сиякты металдарды   балқытып,   сыртын 
   қорғаймыз деген затты батырып алады.
2. Металл бурку — Zn, Al, Pb, Cu - сияқты металдарды 
   балқыған   күйде,   қысылған   ауаның   жәрдемімен   қорғайтын заттың бетіне бүркеді.
3. Плакирлау — екі металды қабаттап жаю, созу (іші темір, 
   сырты мыс не никель сымдар).
4. Гальваникалъщ әдіс ~ Zn, Cd, Sn, Pb, Ni, Cr, Au, Ag 
   жэне   мысты   электролиз   арқылы   коррозияланушы   металдың сыртына жалату.

Б) Бейметалмен  қаптауда түрлі заттар қолданылады:

1.   Сырлау және бояу. 2. Эмаль жалату (эмальдаған темір