Байланыстырғыш заттарды алу кезіндегі химиялық процестер

Тақырып 5. Байланыстырғыш заттарды алу кезіндегі химиялық процестер

Кейс 1

Табиғи гипс тасын (CaSO4· 2Н2О) 120-1700С  температурада қыздыру арқылы құрылыс гипсі (CaSO4· 0,5H2O) алынатыны белгілі. Бұл процесс метастабильді материал алуға, яғни байланыстырғыш қасиеті бар материал алуға мүмкіндік береді.

Тапсырма:     

- Көрсетілген процесс нәтижесінде метастабильді жүйе түзілу мүмкіндігін химиялық термодинамика теориясы тұрғысынан түсіндіріңдер;

- Неліктен құрылыс гипсін өндіру процесі қосымша энергетикалық шығындарды қажет етеді?

 Жауап:

 120-170 градуста жүргізгенде құрылыс гипсі алынады.Аса қаныққан ерітінділердің жарықты сындыру көрсеткіштерін зерттеу, критикалық нүктеге жақын аса қанығу дәрежесі кезінде, зерттелетін ерітіндінің оптикалық қасиеттері жылдам өзгеретіндігін көрсетті. Бұл осы жағдайларда өздігінен түзілетін жаңа фаза бастамаларының пайда болғандығын көрсетеді. Бұл жағдайда ерітінді тұрақсыз, метастабильді күйде болады.Термодинамикалық жағынан ұзақ уақыт болуы мүмкін жағдай.Тұрақты күйден метастабильді күйге өткізуді салқындату немесе ерітіндіні буландыру арқылы, сонымен бірге оған еріген заттың қосымша мөлшерін ендіру арқылы жүзеге асыруға болады. 

Гипсті өндіруде көп энергетикалық шығыннын жұмсалу себебі гипстің беріктігі мен суға төзімділігі төмен.Тағыда  гипс тасының кристалдық торындағы су әлсіз болғандықтан ол 60 градус температурада бөліне бастайды.

Кейс 3

Жалпы құрылыс әгі заманауи құрылыста байланыстырғыш зат және әрлеу материалы ретінде кеңінен қолданылады. 20 ғасырда әкті экологиялық тұрғыдан ең тиімді әрлеу материалы ретінде қолданған.

Тапсырма:

- Неліктен әкті экологиялық тұрғыдан тиімді әрлеу материалы деп атайды?

- Оның тиімділігін теориялық негіздеңдер?

- Әктің гидратациялық қатаю реакциясының теңдеулерін жазыңдар.

Жауап:

Әк кальций мен магнийдің бос оксидтеріне негізделген материал. Ол карбонатты тау жыныстарына жоғары температураның әсер ету процесінде минималды құмды және сазды қоспалармен өндіріледі: олар балқымай күйдіріледі. Әк құрылыс пен жөндеуде, қағаз және химия өнеркәсібінде, ауыл шаруашылығында және қара металлургияда қолданылады. Оның көмегімен ағынды сулар мен түтін газдары бейтараптандырылады, осылайша экологияның жағдайына оң әсер етеді. Сонымен қатар, әктеу топырақтың микроэлементтермен байытылуына ықпал етеді, оның құрылымын жақсартады, пайдалы микроорганизмдердің белсенділігін арттырады.

Әктің гдратациялық қатаю реакциясы:

лайдың кебуі мен Са(ОН)2 криталдануы есебінен;

карбонизация процесінің есебінен (көмір қышқыл газының әсерінен) қатаяды.

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О

Са(ОН)2 + SiО2 = CaO·SiО2·H2О

Кейс 4

Мәрмәр (CaCO3) - ең әдемі сәндік материалдардың бірі, ол жоғары беріктік пен төмен қаттылықты үйлестіретін материалдардың бірі. Бұл оның сәулет өнерінде және сарайлар салуда, мүсін жасауда қолданылуына мүмкіндік берді. Қазіргі заманғы өндірістердің қарқынды дамуы атмосфераға көп мөлшерде зиянды газдардың шығарылуына себеп болып отыр. Газдар су тамшыларында ериді де, қышқыл жаңбыр түрінде қайтадан жерге түседі. Мәрмәр (CaCO3) қышқыл жаңбырдың әсерінен күйрейді. Римдегі, Венециядағы және басқа қалалардағы көптеген мүсіндер мен ғимараттар, сәулет ескерткіштері - Афинадағы Акрополь, Кельн соборы және т.б. соңғы бірнеше онжылдықта барлық алдыңғы кезеңдерге қарағанда айтарлықтай көп зиян шекті.

Тапсырма:

- Мәрмәрдің күйреуіне не әсер етті?

- Тұз қышқылының (HCl) әсерінен мәрмәрдің (CaCO3) күйреу реакциясын жазыңыз.

- Реакция түрін көрсетіңіз (қосылу, айырлу, орын басу, алмасу)

Жауап:

Қазіргі заманғы өндірістердің қарқынды дамуы атмосфераға көп мөлшерде зиянды газдардың шығарылуына себеп болып отыр. Газдар су тамшыларында ериді де, қышқыл жаңбыр түрінде қайтадан жерге түседі. Мәрмәр (CaCO3) қышқыл жаңбырдың әсерінен күйрейді.

СaCO₃ + 2HCl =CaCl₂ + H₂O + CO₂

1)CaCO3 + 2HCl= CaCl2 + CO2↑ + H2O