Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1."— Előadás másolata:

1 Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1

2 B Al Ga In Tl Ei cs ö k k e n A +1 oxidációs állapotra való hajlam erősödik A vegyértékelektronok általános elektronszerkezete ns2np1ns2np1 2 A +3 oxidációs állapotra való hajlam csökken Sűrűség növekszik

3 földfémek 3 B Al G a In Tl metalloid A csoport elemei földfémek néven ismertek, mert vegyületeik számottevő alkotórészei a Föld szilárd kérgét kialakító kőzeteknek.

4 4 Fontosabb adatok BAlGaInTl Elektronegativitás Pauling szerint 2,01,51,61,71,8 E i (I.) [kJ/mol] Olvadásponti hőmérséklet [°C] , Forrásponti hőmérséklet [°C] Sűrűség [g/cm 3 ]2,342,705,917,3111,83 A FÖLDFÉMEK FONTOSABB ADATAI

5 5

6 A 3. leggyakrabban előforduló elem. Nagy reakcióképessége miatt csak vegyületei (ásványai) alakjában fordul elő a természetben. 6 Az alumínium elnevezése latin eredetű: alumen magyarul timsót jelent.

7 Hans Christian Ørsted ( ) Az alumíniumot először H.C. Oersted dán fizikus és kémikus állította elő 1825-ben vízmentes alumínium-klorid redukálásával.  bauxit Al 2 O 3 ·H 2 O  kriolit Na 3 [AlF 6 ]  korund Al 2 O 3  mészpát Ca[Al 2 Si 3 O 8 ]  kaolinit Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O Fontosabb ásványai: 7

8 Ezüstfehér színű, csillogó, tiszta állapotban jól nyújtható és hengerelhető, puha könnyűfém. Köbös lapcentrált kristályok formájában kristályosodik. Elektromos vezetőképessége a rézének kb. 60%-a. 8

9  Az alumíniumnak 1 stabil ( 27 Al – 100%) és több radioaktív izotópja van. 9 Emissziós színképe a látható tartományban

10 Bauxitból történik két lépésben:  a bauxitból először lúgos feltárással timföldet (Al 2 O 3 ) állítanak elő, majd  a timföld elektrolízisével tiszta alumíniumot kapnak. 10 A timföldgyártás főleg Baeyer-féle eljárással történik. A gyártáshoz használt bauxit ásvány összetétele a következő:  Al 2 O %  Víz12-30%  Fe 2 O %  SiO %  TiO 2 3-4%  F, P 2 O 5, V 2 O 5 0,05-0,2%

11 11  A finomra őrölt bauxitot autoklávokban NaOH-oldattal főzik három órán keresztül.  A bauxitban levő alumínium-oxid, vízben oldódó nátrium-alumináttá alakul. Al 2 O 3 +2NaOH + 3H 2 O → 2Na[Al(OH) 4 ]  A feltárás befejeztével ülepítőtartályokban elválasztják az oldatot, amely tartalmazza az alumíniumot, a vörösiszaptól.  Az oldatot átszűrik és ún. kikeverőkbe vezetik, ahol kristályos alumínium- hidroxidot adnak hozzá.  Az alumínium-hidroxid apró kristályai és a keverés hatására az aluminát elbomlik: Na[Al(OH) 4 ] (aq) → Al(OH) 3(s) + NaOH (aq)

12  A NaOH-oldatot visszavezetik a bauxit lúgos feltárásának folyamatába.  Az alumínium-hidroxidot 1200°C-on forgókemencében kiizzítják (kalcinálják), vagyis timfölddé – tiszta Al 2 O 3 -dá alakítják. 2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O  A kapott Al 2 O 3 –ot kriolittal keverik, hogy az olvadáspontja 935°C-ra csökkenjen (a tiszta timföld olvadáspontja 2050°C).  A megolvasztott keveréket elektrolizáló- kádakba vezetik. 12

13 13 katód (-): anód (+): A képződő oxigén az anód anyagával (szénnel) szén- monoxiddá egyesülve távozik a cellából.

14  A megolvadt alumínium az elektrolizálókád alján gyűlik össze, ahonnan szabályos időközökben lecsapolják, majd tömbökbe öntik és így kerül feldolgozásra.  A kinyert alumínium tisztasága 99,5-99,9% között van.  Az elektrolízis bruttó folyamata: 14

15 15  Az alumíniumsók mérgező hatásúak. A szervezetbe jutva megkötik a foszfátokat és rosszul oldódó, alumínium-foszfát keletkezik. Ezáltal a vér foszfáttartalma lecsökken.  Oldott állapotban a fehérjéket irreverzibilisen kicsapja.  Az emésztésben résztvevő enzimek működését lelassítja.  A timsót (KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O), vérzéscsillapítóként és élelmiszeradalékként is használják E 440 kóddal, mint stabilizálót és sav-szabályozót.

16 16  Ötvözetek formájában repülők, autók gyártására,  csomagolóanyagként (alufólia, üdítős dobozok),  por alakban redukálószerként, fémek előállítására,  fedőfestékként megfelelő kötőanyaghoz keverve (metál festékek),  elektromos huzalok gyártása,  szerkezeti elemek gyártása,  fémek előállítása (aluminotermia),  alumíniumvegyületek előállítására.

17 17 Levegőn állva a felülete már szobahőmérsékleten vékony, tömör és kemény, a további oxidációtól védő, összefüggő oxidréteggel vonódik be. Az oxigénnel magas hőmérsékleten vakító fénnyel egyesül: 4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

18 Az oxigénnel szembeni reakciókészsége annyira nagy, hogy az ún. aluminotermiás reakciókban a nehezen redukálható fém- oxidokból is elvonja az oxigént. Króm(III)- oxiddal a következő reakció szerint reagál: Cr 2 O 3 + 2Al → Al 2 O 3 + 2Cr 18 A vizet az alábbi egyenlet szerint bontja: 2Al + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2

19 19 Híg savakkal reagálva H 2 -gázt fejleszt a következő reakció szerint: 2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 Alkáli bázisok oldataival hidrogénfejlődés közben reagál. 2Al + 6H 2 O + 2NaOH → 2Na[Al(OH) 4 ]+ 3H 2 Az alumínium amfoter tulajdonságú elem, mivel savakkal és bázisokkal egyaránt reakcióba lép. Ilyenkor megfelelő só keletkezik és hidrogén szabadul fel.

20 Halogénekkel hevesen reagál: klórral hőfejlődés közben, brómmal tűztünemény kíséretében. 2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3 2Al + 3Br 2 → 2AlBr 3 Nitrogénnel magas hőmérsékleten egyesülve alumínium-nitridet ad: 2Al + N 2 → 2AlN 20

21 21 Vegyületeiben az alumínium oxidációs száma +3. Alumínium-oxid (korund, timföld) – Al 2 O 3 : Fehér, vízben oldhatatlan, kemény, magas olvadáspontú vegyület. A természetben több változata fordul elő (korund, zafír, rubin).  A γ -Al 2 O 3 -módosulat savban és lúgban egyaránt oldódik (amfoter jellegű vegyület): Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na[Al(OH) 4 ]

22 22 Korund Zafír Rubin

23  Nagy adszorbeáló képessége következtében gyakran használják:  az adszorpciós analízisben,  a kromatográfiában,  a textiliparban, mint festék megkötőt (pácfestés). 23

24 Alumínium-hidroxid - Al(OH) 3 : Fehér színű, vízben gyengén oldódó amfoter vegyület. Alumíniumiont tartalmazó vegyületekből állítható elő bázis segítségével. 24 Al(OH) 3 + 3HCl → AlCl 3 + 3H 2 O 2Al(OH) 3 + 2NaOH → 2Na[Al(OH) 4 ] nátrium-tetrahidroxoaluminát

25 25

26 Alumínium-szulfát – Al 2 (SO 4 ) 3 ·18H 2 O: Színtelen, tű alakú kristályokat képez. Vízmentes alakban fehér porszerű vegyület. Alumínium-hidroxid meleg kénsavban való oldásával állítják elő. 26  Fontos szerepe van a víztisztításban. Ha a szennyezett vízhez alumínium-szulfátot és kalcium-hidroxidot adnak, a közöttük lejátszódó reakcióban kocsonyás alumínium-hidroxid keletkezik, amellyel együtt a vízben levő szennyezőanyagok és mikroorganizmusok is kicsapódnak.

27 27 Számos hidrátalakja létezik, leggyakrabban hexadekahidrát Al 2 (SO 4 ) 3 ·16H 2 O és oktadekahidrát Al 2 (SO 4 ) 3 ·18H 2 O formában van jelen.

28 Alumínium-klorid-hexahidrát – AlCl 3 · 6H 2 O: Színtelen, vízben jól oldódó, higroszkópos vegyület. Vizes oldata a hidrolízis következtében savas kémhatású.  Alumíniumforgácsból állítják elő száraz sósavgázban történő hevítéssel.  A kőolaj feldolgozásakor és a szerves reakcióknál katalizátorként használják elektronpár megkötő képessége miatt. 28

29 29

30 Káliumtimsó – KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O: Színtelen, oktaéderes kristályos, fanyar ízű vegyület, amely a természetben is előfordul.  Ipari előállítása a bauxit kénsavas feltárásával történik. Hideg vízben gyengén, melegben pedig jól oldódik. Vizes oldata savas kémhatású.  Víz tisztítására, a gyógyászatban pedig vérzéscsillapítóként és enyhe fertőtlenítőszerként használják. 30

31 31

32 32

33 A természetben csak ásványaiban fordul elő. Fontosabb ásványai a: nyersbórax (Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O), kernit (Na 2 B 4 O 7 ·4H 2 O) és az ulexit (Na 2 Ca 2 B 10 O 18 ·16H 2 O). Előállítása ásványaiból történik redukcióval. Az elemi bór szobahőmérsékleten nem reakcióképes. A hőmérséklet növelésével a reakcióképessége nagymértékben növekszik. 700°C-on meggyullad és bór-trioxiddá (B 2 O 3 ) ég el. A lángot zöldre festi. 33

34 Fontosabb vegyületei:  boránok: kellemetlen szagú gáz vagy cseppfolyós halmazállapotú bór-hidrogének. A diborán (BH 3 ) 2, például színtelen, mérgező gáz, amely a szerves kémiában használatos redukálószer.  bórsav (H 3 BO 3 ): Fehér, vízben könnyen oldódó kristályos vegyület. Vizes oldata gyenge sav, amely fertőtlenítő hatású.  bórax (Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O): színtelen, kristályos vegyület 34

35 35 Bór

36  Ezüstösen csillogó, lágy és jól nyújtható fém. Levegőn állva a felülete vékony oxidréteggel vonódik be.  Csak vegyületei formájában, a cinkércek és a bauxit kísérőanyagaként fordul elő.  A cink- és alumíniumgyártás melléktermékeként gallium is keletkezik.  A gallium nitrogéncsoport elemeivel alkotott vegyületei széles körben használt félvezetők. 36

37 37 Gallium

38  Részaránya a földkéregben kb %, tehát olyan gyakori, mint az ezüst.  Levegőn állva a felülete vékony oxidréteggel vonódik be, amely védi a fémet a víz és savak hatásaitól.  Csak ásványai formájában fordul elő a cink- és ólomércek kísérőanyagaként.  Előállítása a cink-, ólom- és kadmium-gyártás során keletkező melléktermék elektrolízisével történik. 38

39 39 Indiumtömb Indiumhuzal

40  Fémesen csillogó, lágy, jól nyújtható, nehézfém.  Csak ásványai formájában fordul elő a cink-, réz- és ólomércek kísérőanyagaként.  A tallium és vegyületei nagyon mérgezőek. 40


Letölteni ppt "Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1."

Hasonló előadás


Google Hirdetések