Alumiinium - tuleohtlik metall, aatommass 26,98; tihedus 2700 kg/m 3, sulamistemperatuur 660,1 °C; keemistemperatuur 2486 °C; kütteväärtus -31087 kJ/kg. Alumiiniumlaastud ja -tolm võivad madala kalorsusega süüteallikate (tuleleek, säde jne) kohalikul toimel süttida. Alumiiniumipulbri, laastude ja fooliumi koostoimel niiskusega moodustub alumiiniumoksiid ja eraldub suur hulk soojust, mis põhjustab nende iseeneslikku süttimist, kui need kogunevad kuhjadesse. Seda protsessi hõlbustab nende materjalide saastumine õlidega. Vaba vesiniku eraldumine alumiiniumitolmu ja niiskuse vastasmõjul hõlbustab selle plahvatust. 27 mikronise dispersiooniga alumiiniumtolmu proovi isesüttimistemperatuur on 520 ° C; hõõgumistemperatuur 410 °C; leegi leviku alumine kontsentratsioonipiir 40 g/m 3; maksimaalne plahvatusrõhk 1,3 MPa; rõhu tõusu kiirus: keskmine 24,1 MPa/s, maksimaalne 68,6 MPa/s. Maksimaalne hapnikukontsentratsioon, mille juures on välistatud õhkvedrustuse süttimine elektrisädeme toimel, on 3% mahust. Setinud tolm on tuleoht. Isesüttimistemperatuur 320 °C. Alumiinium reageerib toatemperatuuril kergesti leeliste ja ammoniaagi vesilahustega, vabastades vesiniku. Alumiiniumipulbri segamine leeliselise vesilahusega võib põhjustada plahvatuse. Reageerib jõuliselt paljude metalloididega. Alumiiniumist treimaterjalid põlevad näiteks broomis, moodustades alumiiniumbromiidi. Alumiiniumi interaktsioon kloori ja broomiga toimub toatemperatuuril ja joodiga kuumutamisel. Kuumutamisel ühineb alumiinium väävliga. Kui lisate keeva väävli aurule alumiiniumipulbrit, süttib alumiinium põlema. Tugevalt jahvatatud alumiinium reageerib halogeenitud süsivesinikega; väike kogus alumiiniumkloriidi (selle reaktsiooni käigus tekkinud) toimib katalüsaatorina, kiirendades reaktsiooni, mis mõnel juhul põhjustab plahvatuse. Seda nähtust täheldatakse, kui alumiiniumpulbrit kuumutatakse metüülkloriidi, süsiniktetrakloriidi, kloroformi ja süsiniktetrakloriidi seguga temperatuurini umbes 150 °C.

Kompaktse materjali kujul olev alumiinium ei interakteeru süsiniktetrakloriidiga. Alumiiniumitolmu segamine mõne klooritud süsivesiniku ja alkoholiga põhjustab segu iseenesliku süttimise. Alumiiniumipulbri segu vaskoksiidi, hõbeoksiidi, pliioksiidi ja eriti pliidoksiidiga põleb plahvatuslikult. Ammooniumnitraadi, alumiiniumipulbri ja kivisöe või nitroühendite segu - plahvatusohtlik. Kustutusained: kuiv liiv, alumiiniumoksiid, magnesiidipulber, asbestitekk. Vee ja tulekustutite kasutamine on keelatud.

Alumiiniumi puhtal kujul looduses ei esine, sest see oksüdeerub õhuhapniku toimel väga kiiresti, moodustades tugevaid oksiidkilesid, mis kaitsevad pinda edasise vastasmõju eest.

Tavaliselt ei kasutata konstruktsioonimaterjalina mitte puhast alumiiniumi, vaid sellel põhinevaid erinevaid sulameid, mida iseloomustab rahuldava tugevuse, hea plastilisuse, väga hea keevitatavuse ja korrosioonikindluse kombinatsioon. Lisaks iseloomustab neid sulameid kõrge vibratsioonikindlus.

VAATAME KUISIDE TAHA

Käimasolevate protsesside seaduspärasuste sõnastamiseks võime piirduda katioonide arvestamisega ja välistada anioonid, kuna nad ise reaktsioonis ei osale. (Kuid sadestumise kiirust mõjutab anioonide tüüp.) Kui lihtsuse mõttes eeldada, et nii vabanenud kui ka lahustunud metallid on kahevalentsed, siis võime kirjutada:

Mina 1 + mina 2 2+ => mina 1 2+ + mina 2

Veelgi enam, esimese katse puhul Me 1 = Fe, Me 2 = Cu. Niisiis koosneb protsess laengute (elektronide) vahetamisest mõlema metalli aatomite ja ioonide vahel. Kui vaadelda eraldi (vahereaktsioonidena) raua lahustumist või vase sadestumist, saame:

Fe => Fe 2+ + 2e -
Сu 2+ + 2е - => Сu

Mõelge nüüd juhtumile, kui metall on kastetud vette või soolalahusesse, mille katiooniga on vahetus pingerea asukoha tõttu võimatu. Sellele vaatamata kipub metall iooni kujul lahustuks minema. Sel juhul annab metalli aatom ära kaks elektroni (kui metall on kahevalentne), lahusesse sukeldatud metalli pind muutub lahuse suhtes negatiivselt laetuks ja liidesele tekib kahekordne elektrikiht. See potentsiaalide erinevus takistab metalli edasist lahustumist, nii et protsess peatub peagi. Kui lahusesse on kastetud kaks erinevat metalli, laevad nad mõlemad, kuid vähemaktiivne on mõnevõrra nõrgem, kuna selle aatomid on vähem altid elektronide kaotamisele. Ühendame mõlemad metallid juhiga. Potentsiaalide erinevuse tõttu liigub elektronide voog aktiivsemast metallist vähemaktiivsesse, mis moodustab elemendi positiivse pooluse. Toimub protsess, mille käigus aktiivsem metall läheb lahusesse ja lahusest vabanevad katioonid väärismetallile.

Galvaanielemendi olemus

Illustreerigem nüüd mitme katsega ülaltoodud mõnevõrra abstraktset arutluskäiku (mis pealegi kujutab endast jämedat lihtsustamist).

Esmalt täitke 250 ml keeduklaas 10% väävelhappe lahusega ja kastke sinna mitte liiga väikesed tsingi- ja vasetükid. Mõlema elektroodi külge jootme või neetime vasktraadi, mille otsad ei tohiks lahust puutuda.

Kuni traadi otsad ei ole omavahel ühendatud, jälgime tsingi lahustumist, millega kaasneb vesiniku eraldumine. Tsink, nagu tuleneb pingereast, on aktiivsem kui vesinik, nii et metall võib vesiniku ioonsest olekust välja tõrjuda. Mõlemale metallile moodustub elektriline topeltkiht. Elektroodide potentsiaalide erinevust on kõige lihtsam tuvastada voltmeetriga. Vahetult pärast seadme ühendamist vooluringiga näitab nool umbes 1 V, kuid siis pinge langeb kiiresti. Kui ühendate elemendiga väikese lambipirni, mis tarbib 1 V, süttib see - alguses üsna tugevalt ja seejärel muutub kuma nõrgaks.

Seadme klemmide polaarsuse põhjal võime järeldada, et vaskelektrood on positiivne poolus. Seda saab tõestada ilma seadmeta, võttes arvesse protsessi elektrokeemiat. Valmistame väikeses keeduklaasis või katseklaasis lauasoola küllastunud lahuse, lisame umbes 0,5 ml fenoolftaleiini indikaatori alkoholilahust ja kastame mõlemad traadiga suletud elektroodid lahusesse. Negatiivse pooluse lähedal on näha nõrk punakas värvus, mis on põhjustatud naatriumhüdroksiidi moodustumisest katoodil.

Teistes katsetes saab rakku paigutada erinevaid metallipaare ja määrata tekkiva pinge. Näiteks annavad magneesium ja hõbe eriti suure potentsiaali erinevuse nende olulise kauguse ja pingete jada tõttu, samas kui tsink ja raud annavad vastupidi väga väikese, vähem kui kümnendiku volti. Alumiiniumi kasutamisel ei saa me passiveerimise tõttu praktiliselt mingit voolu.

Kõigil neil elementidel või, nagu elektrokeemikud ütlevad, vooluringidel on see miinus, et voolu mõõtmisel langeb nende pinge väga kiiresti. Seetõttu mõõdavad elektrokeemikud meetodi abil alati pinge tegelikku väärtust pingevabas olekus pinge kompenseerimine, see tähendab, et võrrelda seda teise vooluallika pingega.

Vaatleme vask-tsingi elemendis toimuvaid protsesse veidi üksikasjalikumalt. Katoodil läheb tsink lahusesse järgmise võrrandi kohaselt:

Zn => Zn 2+ + 2e -

Väävelhappe vesinikioonid tühjendatakse vase anoodil. Nad kinnitavad tsinkatoodilt läbi traadi tulevaid elektrone ja selle tulemusena moodustuvad vesinikumullid:

2Н + + 2е - => Н 2

Mõne aja pärast kaetakse vask õhukese vesinikumullide kihiga. Sel juhul muutub vaskelektrood vesinikuks ja potentsiaalide erinevus väheneb. Seda protsessi nimetatakse polarisatsioon elektrood. Vaskelektroodi polarisatsiooni saab kõrvaldada, lisades pärast pingelangust rakule veidi kaaliumdikromaadi lahust. Pärast seda pinge tõuseb uuesti, kuna kaaliumdikromaat oksüdeerib vesiniku veeks. Kaaliumbikromaat toimib sel juhul kui depolarisaator

Praktikas kasutatakse galvaanilisi ahelaid, mille elektroodid ei ole polariseeritud, või ahelaid, mille polarisatsiooni saab kõrvaldada depolarisaatorite lisamisega.

Mittepolariseeruva elemendi näitena vaatleme Danieli elementi, mida kasutati minevikus sageli vooluallikana. See on ka vask-tsinkelement, kuid mõlemad metallid on sellesse sukeldatud erinevaid lahendusi. Tsinkelektrood asetatakse poorsesse savikambrisse, mis on täidetud lahjendatud (umbes 20%) väävelhappega. Savirakk on riputatud suures klaasis, mis sisaldab kontsentreeritud vasksulfaadi lahust, ja selle põhjas on vasksulfaadi kristallide kiht. Selle anuma teine ​​elektrood on vasklehest valmistatud silinder.

Selle elemendi saab valmistada klaaspurgist, müügilolevast savielemendist (äärmisel juhul kasutame lillepotti, sulgedes põhjas oleva augu) ja kahest sobiva suurusega elektroodist.

Raku töötamise ajal lahustub tsink, moodustades tsinksulfaadi ja vaskelektroodil eraldub metalliline vask. Kuid samal ajal pole vaskelektrood polariseeritud ja element tekitab pinget umbes 1 V. Tegelikult on teoreetiliselt klemmide pinge 1,10 V, kuid voolu kogumisel mõõdame elektri tõttu veidi väiksemat väärtust. raku vastupidavus.

Kui me elemendist voolu ei eemalda, peame väävelhappe lahusest eemaldama tsinkelektroodi, sest vastasel juhul lahustub see vesiniku moodustamiseks.

Joonisel on kujutatud lihtsa lahtri skeem, mis ei vaja poorset vaheseina. Tsinkelektrood asub klaaspurgi ülaosas ja vaskelektrood põhja lähedal. Kogu rakk täidetakse lauasoola küllastunud lahusega. Asetage peotäis vasksulfaadi kristalle purgi põhja. Saadud kontsentreeritud vasksulfaadi lahus seguneb lauasoola lahusega väga aeglaselt. Seetõttu eraldub elemendi töötamisel vask vaskelektroodile ja tsink lahustub raku ülemises osas sulfaadi või kloriidina.

Tänapäeval kasutatakse neid peaaegu eranditult akude jaoks. kuivad elemendid, mida on mugavam kasutada. Nende esivanem on Leclanche'i element. Elektroodid on tsingi silinder ja süsinikvarras. Elektrolüüt on pasta, mis koosneb peamiselt ammooniumkloriidist. Tsink lahustub pastas ja söele eraldub vesinik. Polariseerumise vältimiseks kastetakse söepulk linasesse kotti, mis sisaldab söepulbri ja pürolusiidi segu. Süsinikupulber suurendab elektroodi pinda ja pürolusiit toimib depolarisaatorina, oksüdeerides aeglaselt vesinikku. Tõsi, pürolusiidi depolariseerimisvõime on nõrgem kui varem mainitud kaaliumbikromaadil. Seetõttu langeb kuivades elementides voolu vastuvõtmisel pinge kiiresti, need "väsivad" polarisatsiooni tõttu. Alles mõne aja pärast toimub vesiniku oksüdatsioon pürolusiidiga. Seega elemendid "puhkavad", kui mõnda aega voolu ei läbita. Kontrollime seda taskulambi aku pealt, millega ühendame lambipirni. Ühendame voltmeetri paralleelselt lambiga, see tähendab otse klemmidega. Alguses on pinge umbes 4,5 V. (Enamasti on sellistel akudel kolm järjestikku ühendatud elementi, millest igaühe teoreetiline pinge on 1,48 V.) Mõne aja pärast pinge langeb ja lambipirni kuma nõrgendada. Voltmeetri näitude põhjal saame hinnata, kui kaua aku peab puhata.

Eriline koht hõivavad regenereeruvad akud, mida tuntakse patareidena. Nad lekivad pöörduvad reaktsioonid ja neid saab laadida pärast elemendi tühjenemist, ühendades sellega väline allikas alalisvool.

Praegu on pliiakud kõige levinumad; neis elektrolüüt lahjendatakse väävelhape, kuhu on sukeldatud kaks pliiplaati. Positiivne elektrood on kaetud pliiperoksiidiga PbO 2 (tänapäevane nimetus on pliidioksiid), negatiivne elektrood on metallist plii. Pinge klemmidel on ligikaudu 2,1 V. Tühjenemisel tekib mõlemale plaadile pliisulfaat, mis laadimisel muutub taas metalliliseks pliiks ja pliiperoksiidiks.

Leegid on erinevat värvi. Vaata kaminasse. Palgidel tantsivad kollased, oranžid, punased, valged ja sinised leegid. Selle värvus sõltub põlemistemperatuurist ja põlevast materjalist. Selle visualiseerimiseks kujutage ette elektripliidi spiraali. Kui plaat on välja lülitatud, on spiraalpöörded külmad ja mustad. Oletame, et otsustate supi kuumaks ajada ja pliidi sisse lülitada. Alguses muutub spiraal tumepunaseks. Mida kõrgemale temperatuur tõuseb, seda heledam on spiraali punane värvus. Kui plaat saavutab maksimaalse temperatuuri, muutub mähis oranžikaspunaseks.

Spiraal loomulikult ei põle. Sa ei näe leeki. Ta on lihtsalt väga kuum. Kui soojendate seda veelgi, muutub värv. Esiteks muutub spiraali värvus kollaseks, seejärel valgeks ja kui see veelgi kuumeneb, eraldub sellest sinine sära.

Midagi sarnast juhtub tulega. Võtame näiteks küünla. Küünla leegi erinevatel aladel on erinev temperatuur. Tuli vajab hapnikku. Kui katad küünla klaaspurgiga, siis tuli kustub. Küünla leegi keskosa tahiga külgnev ala tarbib vähe hapnikku ja tundub tume. Leegi ülemine ja külgmised alad saavad rohkem hapnikku, seega on need alad heledamad. Kui leek liigub läbi taht, siis vaha sulab ja praguneb, lagunedes pisikesteks süsinikuosakesteks. (Süsi koosneb ka süsinikust.) Need osakesed kantakse leegi abil üles ja põlevad. Need on väga kuumad ja helendavad nagu teie plaadi spiraal. Kuid süsinikuosakesed on palju kuumemad kui kuumima plaadi mähis (süsiniku põlemistemperatuur on ligikaudu 1400 kraadi Celsiuse järgi). Seetõttu on nende sära kollane. Põleva taht lähedal on leek veelgi kuumem ja helendab siniselt.

Kamina või lõkke leegid on enamasti kirjud. Puit põleb madalamal temperatuuril kui küünlataht, seega on lõkke põhivärv pigem oranž kui kollane. Mõned süsinikuosakesed tuleleegis on üsna kõrge temperatuuriga. Neid on vähe, kuid need lisavad leegile kollaka varjundi. Kuuma süsiniku jahutatud osakesed on tahm, mis ladestub korstnatele. Puidu põlemistemperatuur on madalam kui küünla põlemistemperatuur. Kaltsium, naatrium ja vask helendavad kõrgel temperatuuril kuumutamisel erinevates värvides. Neid lisatakse raketipulbrile, et värvida pühadeilutulestiku tuled.

Leegi värvus ja keemiline koostis

Leegi värvus võib varieeruda sõltuvalt keemilistest lisanditest, mis sisalduvad palkides või muus süttivas aines. Leek võib sisaldada näiteks naatriumi lisandeid.

Isegi iidsetel aegadel püüdsid teadlased ja alkeemikud aru saada, millised ained tules põlesid, olenevalt tule värvist.

• Naatrium on lauasoola komponent. Naatriumi kuumutamisel muutub see erekollaseks.
• Kaltsium võib tulle eralduda. Me kõik teame, et piim sisaldab palju kaltsiumi. See on metallist. Kuum kaltsium muutub helepunaseks.
• Kui fosfor põleb tules, muutub leek rohekaks. Kõik need elemendid sisalduvad puidus või sisenevad tulle koos muude ainetega.
• Peaaegu kõigil kodus on gaasipliidid või boilerid, mille leegid on siniseks värvitud. Selle põhjuseks on põlev süsinik, süsinikmonooksiid, mis annab selle varju.

Leegi värvide segamine, nagu vikerkaarevärvide segamine, võib anda valge värv, seega on tule või kamina leekides nähtavad valged alad.

Leegi temperatuur teatud ainete põletamisel:

Kuidas saada ühtlast leegivärvi?

Seda kasutatakse mineraalide uurimiseks ja nende koostise määramiseks Bunseni põleti, mis annab ühtlase värvitu leegivärvi, mis ei sega katse kulgu, leiutas Bunsen 19. sajandi keskel.

Bunsen oli tuline tuleelemendi fänn ja tegeles sageli leekidega. Tema hobiks oli klaasipuhumine. Erinevaid kavalaid kujundusi ja mehhanisme klaasist välja puhudes ei suutnud Bunsen valu märgata. Oli aegu, mil ta jämedad sõrmed hakkasid kuumast, veel pehmest klaasist suitsema, kuid ta ei pööranud sellele tähelepanu. Kui valu oli juba üle tundlikkuse läve läinud, siis päästis ta omal meetodil - surus sõrmedega kõvasti kõrvanibu, katkestades ühe valu teisega.

Just tema oli leegi värvi järgi aine koostise määramise meetodi alusepanija. Muidugi püüdsid teadlased enne teda selliseid katseid läbi viia, kuid neil polnud värvitu leegiga Bunseni põletit, mis katset ei seganud. Ta tõi põleti leegi sisse plaatinatraadil erinevaid elemente, kuna plaatina ei mõjuta leegi värvi ega värvi seda.

Tundub, et meetod on hea, pole vaja keerulist keemilist analüüsi viia element leeki ja selle koostis on kohe näha. Aga seda seal polnud. Väga harva leidub looduses aineid puhtal kujul.

Bunsen proovis erinevaid meetodeid värvide ja nende varjundite eraldamiseks. Näiteks proovisin vaadata läbi värvilise klaasi. Oletame, et sinine klaas kustutab kollase värvuse, mida toodavad kõige tavalisemad naatriumsoolad, ja võib märgata natiivse elemendi karmiinpunast või lillat tooni. Kuid isegi nende nippide abil oli keerulise mineraali koostist võimalik määrata vaid kord sajast.

See on huvitav! Tulenevalt aatomite ja molekulide omadusest kiirata teatud värvi valgust, töötati välja meetod ainete koostise määramiseks, mida nn. spektraalanalüüs. Teadlased uurivad spektrit, mida aine näiteks põlemisel kiirgab, võrdlevad seda teadaolevate elementide spektritega ja määravad nii selle koostise.

Alumiiniumi põletamine

Alumiinium põleb õhus

Erinevalt magneesiumist ei sütti üksikud alumiiniumiosakesed, kui neid kuumutatakse õhus või veeaurus temperatuurini 2100 K. Alumiiniumi süütamiseks kasutati põlevaid magneesiumiosakesi. Viimased asetati küttekeha pinnale ja alumiiniumosakesed nõela otsa 10-4 m kaugusele esimesest.

Alumiiniumiosakeste süütamisel toimub süttimine aurufaasis ja osakese ümber tekkiva hõõguvööndi intensiivsus suureneb aeglaselt. Statsionaarset põlemist iseloomustab hõõgumistsooni olemasolu, mis ei muuda oma suurust enne, kui metall on peaaegu täielikult läbi põlenud. Hõõguvööndi ja osakese suuruste suhe on 1,6-1,9. Hõõguvööndis tekivad väikesed oksiidipiisad, mis kokkupõrkel ühinevad.

Pärast osakeste põlemist on jääk õõnes kest, mille sees ei ole metalli. Osakese põlemisaja sõltuvust selle suurusest väljendatakse valemiga (sümmeetriline põlemine).

Alumiiniumi põlemine veeaurus

Alumiiniumi süttimine veeaurudes toimub heterogeenselt. Reaktsiooni käigus vabanev vesinik aitab kaasa oksiidkile hävimisele; sel juhul pihustatakse vedelat alumiiniumoksiidi (või -hüdroksiidi) kuni 10-15 mikroni läbimõõduga tilkade kujul. Sellist oksiidkesta hävitamist korratakse perioodiliselt. See viitab sellele, et märkimisväärne osa metallist põleb osakese pinnal.

Põlemise alguses on suhe rsv /r 0 võrdub 1,6-1,7. Põlemisprotsessi käigus osakeste suurus väheneb ja gs/?o suhe tõuseb 2,0-3,0-ni. Alumiiniumiosakeste põlemiskiirus veeaurus on peaaegu 5 korda suurem kui õhus.

Alumiiniumi-magneesiumisulamite põletamine

Alumiiniumi-magneesiumi sulamite põletamine õhus

Erineva koostisega alumiinium-magneesiumisulamite osakeste süttimine õhus, hapniku-argooni segudes, veeaurus ja süsinikdioksiidis toimub reeglina sarnaselt magneesiumiosakeste süttimisega. Süttimise algusele eelneb oksüdatiivsed reaktsioonid pinnal voolav.

Alumiiniumi-magneesiumi sulamite põlemine erineb oluliselt nii alumiiniumi kui magneesiumi põlemisest ning sõltub tugevalt sulamis komponentide vahekorrast ja oksüdeeriva keskkonna parameetritest. Sulamiosakeste põlemise kõige olulisem tunnus on kaheetapiline protsess (joon. 2.6). Esimeses etapis ümbritseb osakest põletite komplekt, mis moodustab reaktsioonisaaduste luminestsentsi ebaühtlase tsooni. Võrreldes sulamiosakest ümbritseva helendava tsooni olemust ja suurust põlemise esimeses etapis põleva magneesiumiosakese ümber oleva helendava tsooni iseloomu ja suurusega (vt joonis 2.4), võime järeldada, et selles etapis on peamiselt magneesium. põleb osakesest välja.

Riis. 2.6. 30% Al + 70% Mg sulamiosakeste põletamine normaalsel atmosfäärirõhul segus, mis sisaldab 15 mahu% O 2ja 85% ar:

1, 2 – magneesiumi läbipõlemine; 3-6 – alumiiniumi läbipõlemine

Sulami põlemise esimese etapi tunnuseks on osakeste suuruse ja leegi tsooni püsivus. See tähendab, et sulami vedel tilk on tahkes oksiidkestas. Oksiidkiles domineerib magneesiumoksiid. Kile defektide kaudu voolab magneesium välja, põledes aurufaasi difusioonileegis.

Esimese etapi lõpus suureneb heterogeensete reaktsioonide esinemine, mida tõendab ereda luminestsentsi fookuste ilmumine osakese pinnale. Heterogeensete reaktsioonide käigus eralduv soojus aitab kaasa osakese kuumutamisele oksiidi sulamistemperatuurini ja teise põlemisetapi alguseni.

Põlemise teises etapis ümbritseb osakest ühtlane heledam hõõguv tsoon, mis metalli läbipõlemisel väheneb. Leegi tsooni homogeensus ja sfäärilisus näitavad, et osakese pinnal olev oksiidkile on sulanud. Metalli difusiooni läbi kile tagab vedela oksiidi madal difusioonitakistus. Leegi tsooni suurus ületab oluliselt osakeste suurust, mis näitab metalli põlemist aurufaasis. Põlemise teise etapi olemuse võrdlemine teadaoleva alumiiniumi põlemismustriga näitab suurt sarnasust, on tõenäoline, et alumiinium põleb protsessi selles etapis. Selle läbipõlemisel leegi suurus ja sellest tulenevalt põlemistilk väheneb. Põlenud osake helendab pikka aega.

Põleva osakese hõõgumistsooni suuruse muutmine kirjeldatud mehhanismi järgi on keeruline (joonis 2.7). Pärast süütamist väärtus r St. /r 0 jõuab kiiresti (-0,1 ms jooksul) maksimumväärtuseni (jaotis ab). Lisaks põlemise esimese etapi põhiajal suhe r St/ r 0 jääb konstantseks (jaotis bv). Kui magneesiumipõletus lõpeb, r cv/ r 0 vähendatakse miinimumini (punkt G), ja seejärel alumiiniumi põlemise alguses see suureneb (jaotis gd). Lõpuks, aga kuna alumiinium põleb läbi r St. /r 0 väheneb monotoonselt (jaotis de) lõppväärtuseni, mis vastab moodustunud oksiidi suurusele.

Riis. 2.7.:

1 – sulam 30% Al + 70% Mg, õhk; 2 – sulam 30% A1 + 70% Mg, segu 15% O2 + 85% Ar; 3 – sulam 50% A1 + 50% Mg, õhk

Alumiiniumi-magneesiumisulamite põlemisprotsessi mehhanism ja parameetrid sõltuvad oluliselt sulami koostisest. Sulami magneesiumisisalduse vähenemisega väheneb põlemistsooni suurus esimeses põlemisfaasis ja selle kestus. Kui magneesiumisisaldus sulamis on alla 30%, jääb protsess kaheetapiliseks, kuid muutub katkendlikuks. Esimese etapi lõpus vähendatakse hõõgumistsooni osakese enda suuruseni, põlemisprotsess peatub ja alumiinium põleb läbi alles pärast osakese uuesti süütamist. Osakesed, mis uuesti ei sütti, on õõnsad poorsed oksiidkestad, mille sees on põlemata alumiiniumi tilgad.

Osakeste põlemisaja sõltuvust nende esialgsest läbimõõdust väljendatakse järgmiste empiiriliste valemitega:

Alumiiniumi-magneesiumisulamite põletamine hapniku ja argooni segudes, veeaurus ja süsinikdioksiidis.

Alumiiniumi-magneesiumisulamite osakeste põlemine hapniku-argooni segudes on sama, mis õhus. Hapnikusisalduse vähenemisega väheneb magneesiumi läbipõlemise ajal hõõguvtsooni suurus märgatavalt. 50% Al + 50% Mg sulami osakeste põlemisaja sõltuvust osakeste suurusest ja hapnikusisaldusest segus mahuprotsentides väljendatakse valemiga

Sulamite põlemine veeaurus on oluliselt erinev (joon. 2.8). Esimeses etapis moodustunud oksiidkile hävitatakse vesiniku toimel ja osake omandab koralli välimuse. Korallisse jäänud alumiinium süttib alles 1-10 ms pärast esimese etapi lõppu. Selline protsessi katkestus on tüüpiline mis tahes koostisega sulamitele.

Riis. 2.8. Alumiiniumi-magneesiumisulami osakeste (50:50) põletamine sfääriliselt(A) ja vale(b) moodustub veeaurus normaalsel atmosfäärirõhul:

1 – algosake; 2 – osake enne süütamist; 3 – magneesiumi läbipõlemine; 4 – alumiiniumi läbipõlemine; 5 – osakese järel tekkinud korall

Alumiiniumi-magneesiumisulamite süsinikdioksiidis põlemisel põleb osakesest välja ainult magneesium, misjärel põlemisprotsess peatub.

Alumiiniumi-magneesiumi sulamite põletamine kõrge temperatuuriga leegis

Metalliosakeste põlemisprotsessi uurimiseks kõrgel temperatuuril põletati nõela otsa kinnitatud osakese all ammooniumperkloraadi ja heksamiini segudest pressitud tablett, mille põlemistemperatuurid olid arvutatud 2500, 2700 ja 3100 K.

Alumiiniumi-magneesiumisulamite osakeste põlemine nendes tingimustes toimub reeglina plahvatusega. Plahvatuse esinemine on tüüpiline kõikide koostiste osakestele. Plahvatuse tagajärjel tekib märkimisväärne luminestsentsvöönd, mis on märk aurufaasilise põlemise ülekaalust. Fotod põlevast osakesest põlemise alguses (joonis 2.9, A) näitavad, et heterogeensed reaktsioonid toimuvad kogu oksiidkesta pinnal. Heterogeensete reaktsioonide kuumuse tõttu toimub metalli kiire aurustamine (joon. 2.9, b), soodustades oksiidkesta purunemist ja aurustumata tilga pritsimist (joonis 2.9, V).

Riis. 2.9. 95% Al-sulami osakeste põletamine 5% Mg oksüdeerivas leegis (temperatuur 2700 K):

A– põlemise algstaadium; b– statsionaarne põlemine; V- lahkuminek

B. G. Lrabey, S. E. Salibekovi ja Yu V. Leninsky sõnul põhjustab alumiinium-magneesiumisulamite osakeste purustamine magneesiumi ja alumiiniumi keemistemperatuuride väga suurt erinevust, mille tagajärjel tekib magneesiumi keemine, kui osake. on kõrge temperatuuriga tsoonis plahvatusohtlik ja põhjustab ülejäänud alumiiniumi purustamist. Plahvatusohtlikuks põlemiseks piisab juba temperatuurist 2500 K, mis on täiesti loomulik, kuna see temperatuur ületab mõlema komponendi keemistemperatuuri.

• Arabey B. G., Salibekov S. E., Levinsky Yu. Mõned metallitolmu süttimise ja põlemise omadused // Pulbermetallurgia. 1964. nr 3. Lk 109-118.

Dyldina Julia

Leek võib olla erinevat värvi, kõik sõltub ainult sellele lisatud metallisoolast.

Lae alla:

Eelvaade:

MAOU keskkool nr 40

Teema

Leekvärvimine kui üks meetod analüütiline keemia.

Dyldina Yudiya,

9. klass, MAOU 40. Keskkool

Juhendaja:

Gurkina Svetlana Mihhailovna,

Bioloogia ja keemia õpetaja.

Perm, 2015

1. Sissejuhatus.
2. 1. peatükk Analüütiline keemia.
3. 2. peatükk Analüütilise keemia meetodid.
4. 3. peatükk Leegi värvimise reaktsioonid.
5. Järeldus.

Sissejuhatus.

Juba varasest lapsepõlvest on mind paelunud keemiateadlaste töö. Nad tundusid võluritena, kes, olles õppinud mõned varjatud loodusseadused, lõid tundmatu. Nende võlurite käes muutsid ained värvi, süttisid, kuumenesid või jahtusid ja plahvatasid. Kui ma keemiatundi tulin, hakkas eesriie tõusma ja ma hakkasin aru saama, kuidas asjad juhtuvad. keemilised protsessid. Minu jaoks ei piisanud keemiakursusest, mistõttu otsustasin ühe projekti kallal töötada. Tahtsin, et käsitletav teema oleks sisukas, aitaks mul paremini keemiaeksamiks valmistuda ning rahuldaks mu iha ilusate ja elavate reaktsioonide järele.

Leekide värvumist eri värvi metalliioonide poolt uurime keemiatundides, kui läbime leelismetallid. Kui selle teema vastu huvi hakkasin, selgus, et antud juhul jäi see täielikult avalikustamata. Otsustasin seda üksikasjalikumalt uurida.

Sihtmärk: Selle töö abil soovin õppida mõne soola kvalitatiivse koostise määramist.

Ülesanded:

1. Tutvuge analüütilise keemiaga.
2. Õppige analüütilise keemia meetodeid ja valige oma töö jaoks sobivaim.
3. Katse abil määrake, millist metalli soola sisaldab.

1. peatükk.

Analüütiline keemia.

Analüütiline keemia -keemiaõppe haru keemiline koostis ja osaliselt ainete struktuur.

Selle teaduse eesmärk on määrata aineid moodustavad keemilised elemendid või elementide rühmad.

Selle uurimise teemaks on olemasolevate analüüsimeetodite täiustamine ja uute väljatöötamine, nende võimaluste otsimine praktilise rakendamise, Uuring teoreetilised alused analüüsimeetodid.

Sõltuvalt meetodite eesmärgist eristatakse kvalitatiivset ja kvantitatiivset analüüsi.

1. Kvalitatiivne analüüs on keemiliste, füüsikalis-keemiliste ja füüsikaliste meetodite kogum, mida kasutatakse analüüsitava aine või ainete segu osaks olevate elementide, radikaalide ja ühendite tuvastamiseks. Kvalitatiivses analüüsis saab kasutada kergesti teostatavaid, iseloomulikke keemilisi reaktsioone, mille käigus vaadeldakse värvi tekkimist või kadumist, sademe eraldumist või lahustumist, gaasi teket jne. Selliseid reaktsioone nimetatakse kvalitatiivseteks ja nende abil nende abil saate hõlpsasti kontrollida aine koostist.

Kvalitatiivset analüüsi tehakse kõige sagedamini aastal vesilahused. See põhineb ioonsed reaktsioonid ja võimaldab tuvastada seal sisalduvate ainete katioone või anioone. Selle analüüsi rajajaks peetakse Robert Boyle'i. Ta tutvustas seda ideed keemilised elemendid mittelagunevate põhiosade kohta komplekssed ained, mille järel ta süstematiseeris kõik omal ajal tuntud kvalitatiivsed reaktsioonid.

1. Kvantitatiivne analüüs on keemiliste, füüsikalis-keemiliste ja füüsikaliste meetodite kogum koostises sisalduvate komponentide suhte määramiseks.

analüüt. Selle tulemuste põhjal saab määrata tasakaalukonstandid, lahustuvusproduktid, molekulaar- ja aatommassid. Sellist analüüsi on keerulisem teha, kuna see nõuab hoolikat ja vaevarikkamat lähenemist, vastasel juhul võivad tulemused olla suured ja töö väheneb nullini.

Kvantitatiivsele analüüsile eelneb tavaliselt kvalitatiivne analüüs.

2. peatükk.

meetodid keemiline analüüs.

Keemilise analüüsi meetodid jagunevad 3 rühma.

1. Keemilised meetodidpõhineb keemilised reaktsioonid.

Sel juhul saab analüüsimiseks kasutada ainult neid reaktsioone, millega kaasneb nähtav välismõju, näiteks lahuse värvuse muutus, gaaside eraldumine, sademete sadestumine või lahustumine jne. Need välismõjud toimivad sel juhul analüütiliste signaalidena. Mis toimub keemilised muutused nimetatakse analüütilisteks reaktsioonideks ja aineid, mis neid reaktsioone põhjustavad, nimetatakse keemilisteks reaktiivideks.

Kõik keemilised meetodid on jagatud kahte rühma:

1. Reaktsioon viiakse läbi lahuses, niinimetatud "märjal teel".
2. Kuidas analüüsi teha koos tahked ained ilma lahusteid kasutamata nimetatakse seda meetodit "kuivaks teeks". See jaguneb pürokeemiliseks analüüsiks ja tritureerimisanalüüsiks. Kellpürokeemiline analüüs jaTestitavat ainet kuumutatakse gaasipõleti leegis. Sel juhul annavad leegile teatud värvi mitmete metallide lenduvad soolad (kloriidid, nitraadid, karbonaadid). Teine pürotehnilise analüüsi meetod on värviliste pärlite (klaas) valmistamine. Pärlite saamiseks sulatatakse soolad ja metallioksiidid naatriumtetraboraadiga (Na2 B4O7 "10H2O) või na(NaNH4HP04 4H20) ja jälgitakse saadud klaaside (pärlite) värvi.
3. Hõõrumise meetod aastal tehti ettepanek 1898, F. M. Flavitsky. Tahke uuritav aine jahvatatakse tahke reagendiga ja jälgitakse välist mõju. Näiteks võivad koobaltisoolad ammooniumtiotsüanaadiga anda sinise värvi.

1. Kui analüüsitakse füüsikaliste meetoditegaUuring füüsikalised omadused ained, kasutades instrumente ilma keemilisi reaktsioone kasutamata. TO füüsilised meetodid See hõlmab spektraalanalüüsi, luminestsentsi, röntgendifraktsiooni ja muid analüüsimeetodeid.
2. Füüsikalis-keemiliste meetodite kasutamineUuring füüsikalised nähtused mis tekivad keemilistes reaktsioonides. Näiteks kolorimeetrilise meetodiga mõõdetakse konduktomeetrilises analüüsis värvi intensiivsust sõltuvalt aine kontsentratsioonist, mõõdetakse lahuste elektrijuhtivuse muutust;

3. peatükk.

Laboratoorsed tööd.

Leegi värvireaktsioonid.

Sihtmärk: Uurida alkoholilambi leegi värvimist metalliioonide poolt.

Oma töös otsustasin kasutada metalliioonidega leegivärvimise pürotehnilise analüüsi meetodit.

Uuritavad ained:metallisoolad (naatriumfluoriid, liitiumkloriid, vasksulfaat, baariumkloriid, kaltsiumkloriid, strontsiumsulfaat, magneesiumkloriid, pliisulfaat).

Varustus: portselantopsid, etüülalkohol, klaaspulk, kontsentreeritud soolhape.

Töö teostamiseks tegin sisse soolalahuse etüülalkohol ja pange see siis põlema. Tegin oma katset mitu korda, viimases etapis valiti välja parimad proovid, mille järel tegime video.

Järeldused:

Paljude metallide lenduvad soolad värvivad leegi nendele metallidele iseloomulikes värvides. Värvus sõltub sellest tulenevatest vabade metallide kuumadest aurudest termiline lagunemine soolad nende lisamisel põleti leegile. Minu puhul sisaldasid need soolad naatriumfluoriidi ja liitiumkloriidi, mis andsid eredad, küllastunud värvid.

Järeldus.

Inimesed kasutavad keemilist analüüsi paljudes valdkondades, kuid keemiatundides saame tuttavaks vaid väikese valdkonnaga sellest keerulisest teadusest. Pürokeemilises analüüsis kasutatavaid tehnikaid kasutatakse kvalitatiivses analüüsis eelkatsena kuivainete segu analüüsimisel või sõelumisreaktsioonidena. Kvalitatiivses analüüsis mängivad "kuivad" reaktsioonid ainult abistavat rolli, neid kasutatakse tavaliselt esmaste testide ja kontrollreaktsioonidena.

Lisaks kasutavad inimesed neid reaktsioone teistes tööstusharudes, näiteks ilutulestike valmistamisel. Nagu me teame, on ilutulestik erinevate värvide ja kujuga dekoratiivtuled, mis on saadud põletamisel pürotehnilised kompositsioonid. Niisiis lisavad pürotehnikud ilutulestike koostisesse mitmesuguseid tuleohtlikke aineid, mille hulgas on laialdaselt esindatud mittemetallilised elemendid (räni, boor, väävel). Boori ja räni oksüdeerumisel eraldub suur hulk energiat, kuid gaasiprodukte ei teki, mistõttu neid aineid kasutatakse viivitusega kaitsmete valmistamiseks (teiste ühendite süütamiseks teatud ajahetkel). Paljud segud sisaldavad orgaanilisi süsinikku sisaldavaid materjale. Näiteks süsi (kasutatakse mustas pulbris, ilutulestiku kestades) või suhkur (suitsugranaadid). Kasutatakse keemiliselt aktiivsed metallid(alumiinium, titaan, magneesium), mille põlemine kõrgel temperatuuril tekitab eredat valgust. Seda vara kasutati ilutulestiku käivitamiseks.

Töö käigus mõistsin, kui raske ja oluline on ainetega töötada, kõik ei õnnestunud nii hästi, kui oleksin soovinud. Reeglina napib keemiatundides praktilist tööd, tänu millele arenevad teoreetilised oskused. Projekt aitas mul seda oskust arendada. Lisaks tutvustasin suure rõõmuga oma töö tulemusi ka klassikaaslastele. See aitas neil teoreetilisi teadmisi kinnistada.