, profesor de chimie ГБОУ СОШ № 000
Activități de cercetare în școală ca parte a implementării GEF
"OBȚINEREA METALELOR ȘI ALE METALELOR ÎN LABORATOAREA DE CAZ"
"Predarea fără reflecție este o lucrare zadarnică;
Reflecțiile fără doctrină sunt dăunătoare. " Confucius
I. Substanțe simple-metale
1. Litiu metalic, acoperit cu un strat de nitruri negri. Din metalul de litiu se fac catode de baterii de litiu (nu trebuie confundate cu bateriile Li-ion). Litiul poate fi extras din bateriile de buton și degetul litiu. În ele, electrozii sunt realizați dintr-o bandă lungă, pentru compactitate, laminate într-o rolă. Imediat după recuperare, litiul este topit sub un strat de ulei uscat pentru a obține un lingou compact și a elimina oxizii. În plus, litiul poate fi depozitat în același ulei sau în alte lichide inerte în recipiente sigilate.
2. sodiu metalic.
Sodiu poate fi obținut prin electroliza hidroxid de sodiu topit cu un curent mare. Pe suprafața topiturii deasupra becului catod apare în creștere topit sodiu atunci când atinge o dimensiune mare, scoopable lingura de fier uscat și benzină turnat (pentru a se evita oxidarea cu oxigen atmosferic). În loc de benzină poate fi utilizat uscat toluen, xilen, nafta, tetrahidrofuran, hexan și ulei lubrifiant mineral, parafină lichidă. Este de asemenea posibil să se efectueze prin electroliza topiturii de clorură de sodiu, dar acest lucru implică dificultăți mari (temperatură ridicată de topire apropiată de temperatura de fierbere a sodiului, evoluție clor). Sodiul poate fi extras din arzătoarele lămpilor ("Arc Sodium Pipe", DnT).
3. Calciu metalic acoperit cu oxizi.
Calciul poate fi obținut prin reducerea aluminotermică a oxidului său: 4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca
Sau prin electroliza unei topituri de clorură de calciu, în timp ce metalul este eliberat la catod.
Manganul metalic pur poate fi obținut din baterii cu zinc din cărbune salin în mai multe etape:
1) extracție din bateriile de oxid de mangan
2) spălarea repetată a oxidului de mangan cu apă fierbinte pentru îndepărtarea sărurilor
3) dizolvarea oxidului de mangan purificat în acid clorhidric concentrat (mai mult de 30%)
4) filtrarea soluției de clorură de mangan din reziduurile de oxid pe filtrul de vid
5) Se fierbe soluția până când se elimină complet toate resturile de acid clorhidric
6) electroliza unei soluții de clorură de mangan cu electrozii de grafit la o densitate de curent ridicată și o tensiune de aproximativ 12V. În timpul electrolizei, se produce o mulțime de căldură, iar recipientul cu soluția trebuie răcit astfel încât temperatura să nu depășească temperatura camerei, altfel reacția va merge în direcția greșită.
7) îndepărtarea pulberii de mangan din catod și spălarea cu apă rece (pentru îndepărtarea sărurilor), apoi cu acetonă absolută (pentru a îndepărta apa). După electroliză, pulberea de mangan este acoperită cu oxizi și are o culoare gri sau neagră, este necesar să se topească.
8) remodelarea pulberii electrolitice de mangan într-un tub de sticlă într-un vid pentru a elimina oxizii și a obține un lingou compact.
5. Molibden (sârmă). Din molibden, sunt fabricate suporturi de fire ale mai multor lămpi cu incandescență.
6. Nichel (plăci și pulbere). Pudra și folia de nichel pot fi extrase din catodii de acumulatori Ni-Mn.
7. Zincul metalic poate fi extras din bateriile cu sare de zinc-carbon, catodul bateriei este fabricat din zinc. De asemenea, unele piese de casetofon și magnetofoane au fost fabricate din zinc (aceste detalii pot fi recunoscute de culoarea caracteristică a zincului metalic).
8. Helixul tungsten. Tungsten poate fi extras din lămpile cu incandescență: o spirală este făcută din ea.
9. Niobiu cu film de oxid de culoare și fără el.
Niobiu metalic poate fi extras din condensatoare electrolitice de tipul K53-35 și altele asemănătoare. Anodul condensatorului este alcătuit dintr-un cilindru de niobiu, acoperit cu un oxid negru. Apoi, pentru a îndepărta oxidul, cilindrul se prepară în topitura alcalinei fără acces la aer. Pentru a păstra pelicula de oxid colorat, materialul de etanșare este realizat în acid clorhidric concentrat (peste 30%) cu puțină încălzire.
Pregătirea: Tantal de înaltă puritate poate fi extras din condensatori electrolitici de tantal de tip ETO (anod tantalic) sau de la condensatori moderni de tantal SMD (negru). Apoi, suprafața metalului este curățată cu un pansament sau lustruire. Metoda de gravare - pe pagina Niobium.
11. Fier sub formă de aliaje utilizate pentru fabricarea de piese, instrumente, unelte, ustensile, etc. Din fierul tehnic pur, faceți capse, nasturi, bretele. Fier de înaltă puritate poate fi obținut prin electroliza soluțiilor apoase de săruri de fier sau reducerea oxidului de fier pur prin hidrogen la încălzire.
12. Plumbul metalic poate fi extras din resturile de baterii plumb-acid, complet realizate din plumb în catod. Doar de la conducător fac o lovitură de vânătoare și plută de pescuit.
13. Stofă metalică
Tin din interior acoperă niște cutii de conserve. Pentru a obține staniu, este necesar să tăiați cu atenție învelișul de tablă cu o lamă ascuțită (de exemplu, o mașină de ras) și să topiți pulberea de staniu într-un tub de testare sub un strat de flux inert. După turnarea topiturii din tubul de testare, o mică cantitate de pulbere de fier va rămâne pe pereții săi.
14. crom metalic (bucăți de folie subțire)
Principala aplicație a cromului este acoperirile galvanice care sunt frumoase și rezistente la substanțele corozive. Componentele de fier cromate pot fi dizolvate în acid sulfuric 50% când sunt încălzite, dar cromul nu se dizolvă. După dizolvarea fierului, plăcile subțiri cromate sunt filtrate printr-o sită fină și spălate cu apă.
15. Bismut metalic
Din bismut și aliajele sale fuzibile, se fac niște siguranțe refolosibile, niște senzori de temperatură, o lovitură de vânătoare.
16. Cuprul poate fi scos din firele de alimentare. Cuprul de înaltă puritate poate fi obținut prin electroliza soluțiilor apoase de săruri de cupru.
17. Cadmiul metalic poate fi extras din unele baterii Ni-Cd, în care catodul este fabricat din pulbere de cadmiu compactat. După extracție, pulberea de cadmiu se spală și se reamestește pentru a obține un lingou compact.
18. Ceriu metalic
Feroceriul aliaj (50% Ce. 50% Fe) pot fi eliminate din silex aprinzator Feroceriul, dar foarte dificil de obținut din ea ceriului pur.
19. Argintul în formă pură se află în releu. Argintul metalic de înaltă puritate poate fi obținut din contactele electrice de cupru din releu, acoperite cu argint. Contactele se dizolvă în acid azotic puternic (mai mult de 70%) și după dizolvare se reduce prin cupru metalic. După câteva ore, tot argintul sub formă de cristale precipită. Pentru a accelera reacția, este posibilă încălzirea soluției într-o baie de apă. Contactele frigidere vechi releu sunt fabricate sub formă de tablete mici de argint pur.
20. Aurul se găsește în principal în părțile interne: tranzistori, microcircuite. Pentru a extrage din părți, este necesar să se prepare un amestec de acid sulfuric (1000ml.) Și soluție salină (250 ml.), Acid, se încălzește la 60-70 0C, și scufundați părții. Coborârea pieselor în amestec, adăugați acidul azotic pentru a forma vodca regală. care este solventul de aur.
II. Substanțe simple - nemetalice
1. Modificări alotropice ale carbonului
Preparare: Carbonul amorf poate fi obținut prin piroliza compușilor organici (lemn, zaharoză, celuloză, etc.). Grafitul poate fi extras din baterii sare (tija de anod), grafitul impregnat cu lubrifiant, face perii de motor, contacte. diamante sintetice mici sunt folosite ca o inserție solidă unele geamgii. Un număr mare de diamante mici pot fi extrase din discurile de tăiere, acestea fiind presate în segmentele de tăiere ale discului.
2. Clorul poate fi obținut prin reacția acidului clorhidric concentrat (peste 30%) cu oxid negru de mangan: 4HCl + MnO2 = Cl2 + MnCl2 + 2H2O
Oxidul de mangan pentru reacție poate fi extras din baterii de sare de cărbune-zinc. Tija de anod grafit a bateriei este introdusă în cilindrul de oxid de mangan presat. După îndepărtarea oxidului de mangan este necesar trebuie să fie bine spălate de mai multe ori cu apă fierbinte, deoarece oxidul de mangan al bateriei este impregnat cu o sare electrolit. De asemenea, clorul poate fi obținut prin electroliza unei soluții apoase de clorură de sodiu. Clorul este eliberat la anod.
3. Fosfor alb cu un amestec de roșu
Fosforul poate fi obținut din cutii de potrivire. Pentru a face acest lucru, părțile sunt tăiate din cutii, acoperite cu pastă de fosfor și tăiate în pătrate cu o latură de aproximativ 5 mm. Acestea sunt puse într-un tub de testare, tubul trebuie să fie umplut cu dioxid de carbon (în cazul în care nu este completat, fosforul arsurii) și capac de dop. Apoi, tubul este încălzit pe lampa de alcool până când nu se înnegrește chitul zdrobit din cutii. Pe pereții tuburilor condensați cu fosfor galben, o mare parte din ea sa topit. Fără deschiderea tubului, acesta trebuie răcit la 0 ° C. După aceea, bilele de fosfor albe sunt îndepărtate și introduse în apă sau în alt mediu inert pentru a preveni oxigenarea aerului. Roșu fosfor din alb poate fi făcut prin iradierea fosfor alb, cu un fascicul puternic de lumină (puteți utiliza un obiectiv mare).
4. Siliciul cristalin poate fi extras din dispozitivele semiconductoare (cristalele microcircuitelor și tranzistoarelor).
5. Selenul negru de puritate înaltă poate fi extras din redresoarele de seleniu sovietic, cum ar fi ABCM și alții. Redresorul constă dintr-un număr mare de plăci pătrate semiconductoare. Fiecare placă este alcătuită dintr-o bază de aluminiu, un strat de seleniu (strat intermediar) și un aliaj de metale diferite la care este acoperit seleniu. Pentru a îndepărta seleniul, stratul superior al aliajului este tăiat cu o mașină de ras, pentru a elimina minimul de seleniu. Placa de aluminiu rămasă cu seleniu este încălzită de un arzător de gaz până la punctul de topire a seleniului. Apoi topitura de seleniu este îndepărtată cu o mașină de ras din substratul de aluminiu.
6. Iodul cristalin poate fi obținut prin amestecarea unei soluții alcoolice 5% de iod cu un volum mare de apă rece. În acest caz, alcoolul este amestecat cu apă și aproape toate precipitațiile de iod. Precipitatul este apoi filtrat, uscat la temperatură scăzută cu silicagel sau clorură de calciu anhidră și purificat prin sublimare.
7. O înaltă puritate germaniu poate fi extras din tranzistoarele de tip sovietic germaniul P210 - P217. Crystal aceste tranzistoare reprezintă germaniu, indiu acoperită. Pentru a extrage un tranzistor elegant (fără a atinge viscere) capacul îndepărtat, apoi partea de jos a arzătorului de gaz încălzit tranzistor la temperatura de topire de indiu și o lovitură puternică pe suprafața solidă scuturată indiu topit și germaniu plăcii circulare. Apoi placa este păstrată în acid clorhidric concentrat (peste 30%) pentru gravarea reziduurile indiu. Rezultante indiu întâmplător prea mare puritate.
Lucrarea de extracție a metalelor și nemetalelor poate ajuta orice student interesat de chimie să-și înțeleagă problemele de extracție la domiciliu și utilizare.
2. Povestiri despre metale. M. Metallurgy, 1986.
7. Pogodin A. Metale nobile. M. Cunoaștere, 1979