uabooks.top

E téma tananyaga segít nektek:

felidézni egyes nemfémes anyagok fizikai tulajdonságát;

megismerni az adszorpció jelenségét; ismeretet szerezni az adszorbensekről és alkalmazási körükről.

A nemfémek fizikai tulajdonságai. A nemfémek fizikai tulajdonságaikban jobban különböznek egymástól, mint a fémek. Ez érthető, mivel a nemfémek némelyikének molekuláris a szerkezete, másokat atomok alkotnak, amelyek kovalens kötéssel kapcsolódnak; míg a fémek mindegyikének szerkezete fémkötésen alapul.

A nemfémekre jellemző az alacsony olvadás- és forráspont (kivétel a bőr, a szilícium, a grafit, a gyémánt¹).

¹A grafitnak és a gyémántnak olyan magas az olvadáspontja, hogy ennél a hőmérsékletnél oxigénhiányos környezetben a gyémánt grafittá alakul, (amely több mint 3700 ⁰C hőmérsékleten szilárd halmazállapotból gázzá válik), illetve magas nyomásnál a grafit gyémánttá.

A nemfémek közül normál körülmények között gáz halmazállapotúak a nemesgázok, a nitrogén, az oxigén, az ózon, a hidrogén, a fluor és a klór; a bróm cseppfolyós, a többi nemfém szilárd halmazállapotú.

Mivel magyarázható, hogy a bróm olvadáspontja magasabb, mint a klóré, és a klór olvadáspontja felülmúlja a fluorét?

A nemfémek nem vezetik az elektromos áramot (nevezzétek meg a kivételt), gyakorlatilag nem oldódnak vagy rosszul oldódnak vízben. A klór, a bróm és a jód vízben való oldódásánál részleges kölcsönhatásba lépnek vele, a fluor pedig rendkívül aktívan reagál a vízzel.

Az adszorpció. Ismert az aktív szénnek az a tulajdonsága, hogy felületén képes megkötni a gázok vagy az oldott anyagok molekuláit, ionjait. Ezek a részecskék a szén pórusos felületébe hatolnak és ottmaradnak.

A gáz, gőz vagy folyadékok szilárd felületen való megkötődésének folyamatát adszorpciónak¹ nevezik, a megkötő anyagot adszorbensnek.

Egyes esetekben a megkötött részecskék változatlanok maradnak (ez a fizikai adszorpció), míg másokban az adszorbens a részecskékkel kölcsönhatásba lép (kémiai adszorpció). Fizikai adszorpció esetén az anyagok molekulája eltávolítható az adszorbensből, például melegítéssel (regeneráció).

A pórusok mennyiségének növelése érdekében a fa pirolízise során kapott szenet forró gőzzel kezelik. Az így kapott anyagot aktív szénnek nevezzük. Aktív szenet használnak víz vagy más folyadékok tisztítására, szagelszívó és légkondicionáló berendezésekben, gyógyszerkészítményként gyomormérgezésnél (32. ábra).

¹A szó latin eredetű: ad jelentése - hozzá, magához; sorbeo - elnyel, magába szív.

32. ábra

Aktív szén (gyógyszer)

Az első világháború alatt a német csapatok harci gázként klórgázt használtak a brit csapatok ellen. A klór és más veszélyes gázok elleni védelem érdekében M. D. Zelinszkij orosz kémikus 1915-ben újtípusú gázmaszkot (33. ábra) dolgozott ki. A levegő, amelyet a személy egy gázálarcban belélegez, áthalad egy speciális dobozban lévő aktív-szénrétegen és megtisztul.

Békeidőben is használnak gázálarcot: mint például tűzoltásnál, ipari létesítményekben kialakuló rendkívüli helyzetek elhárításánál, veszélyes anyagok szállításánál.

2. SZÁMÚ LABORATÓRIUMI KÍSÉRLET

Az aktív szén és hasonló gyógyszerek adszorpciós képességének vizsgálata

Helyezzetek három kémcsőbe egy-egy széntablettát. Öntsetek vizet két kémcsőbe. Az egyik kémcsőbe adjatok hozzá néhány csepp jódtinktúrát, a másikba 1-2 csepp briliáns-zöld alkoholos oldatát (zeljonka nevű fertőtlenítő

szert). A harmadik kémcsőbe öntsetek erősen felhígított kálium-permanganát oldatot (34. ábra).

A vizsgálati kémcsövek tartalmát időnként keverjétek meg.

Változik-e az oldatok színe? Ha igen, milyen gyorsan?

Hasonló kísérlet végezhető olyan adszorbenseket tartalmazó gyógyszerekkel is, mint amilyen a lignin, az ente-rosgel.

Az iparban az aktív szén mellett adszorbens-ként szilikagélt (ez a szilícium-(IV)-oxid hidrájának polimerje SiO₂^nH₂O), néhány ásványi anyagot alkalmaznak, melyek a kovasav-savak sóihoz tartoznak. A nagy adszorpciós képességű anyagokat különböző szűrőkben használják a víztározók kőolajtermékek által okozott szennyezésének megszüntetésére.

Érdekes

tudnivaló

Az adszorpció segítségével tisztítják meg a vért a mérgező anyagoktól. Ennek a folyamatnak a neve hemoszorpció.

Adszorbenseket a háztartásban is használnak az ivóvíz tisztítására, a hűtőben a szag eltávolítására (35. ábra). A műszerek csomagolásá-

ba is szilikagél granulátumokat helyeznek, ami a levegő páratartalmának megkötésére szolgál.

Az adszorpciós folyamatokat számos laboratóriumban vizsgálják a kémikusok. Ezen a területen a vezető hazai intézmény az Ukrán Nemzeti Tudományos Akadémia O. Csujka nevét viselő Felszíni Kémiai Intézet. A tudósok megállapították, hogy az ionokat az ionos adszorbensek (zeolitok) nyelik el jobban, a molekulák megkötéséhez a molekuláris vagy atomszerkezetű adszorbensek felelnek meg inkább.

ÖSSZEFOGLALÁS

A nemfémek fizikai tulajdonságaikkal nagyban különböznek egymástól. Nem vezetik az elektromos áramot, alacsony olvadás-és forráspont jellemző rájuk.

Az adszorpció gáz, gőz vagy folyadékok megkötődése szilárd felületen. A legfontosabb adszorbensek az aktív szén, a szilikagél, néhány szilikát tartalmú ásványi anyag.

114. Mivel magyarázható, hogy a bornak és a szilíciumnak magas az olvadáspontja?

115. Internetforrások alapján készítsetek rövid ismertetőt a szilícium fizikai tulajdonságairól, kitérve azokra a jellegzetességekre, amiért ezt a nemfémet használják az elektronikában.

116. Miért van az, hogy minden szénnel kapcsolatos reakcióegyenletekben a C szimbólumot használjuk, holott a szén mint anyag nem csak szénatomokból áll?

117. Mivel magyarázható, hogy némely természetes szilikát jobban megköti az ionokat, mint az aktív szén?

118. A hidrogén és a nitrogén azonos tömegeit keverték össze. Milyen lesz a gázok térfogatszázaléka a keverékben?

119. 100 g etanolban 20 ⁰C hőmérsékleten 27,1 g jód oldódik. Határozzátok meg a jód tömegszázalékát a telített oldatában.

Ez a tankönyv anyaga Kémia a 11. osztály számára Pavlo Popéi