Хімія 10-А клас

Амфотерні властивості алюміній оксиду і алюміній гідроксиду

Найважливішими сполуками Алюмінію є алюміній оксид і алюміній гідроксид.

Алюміній оксид Al₂O₃ — біла тугоплавка кристалічна речовина, нерозчинна у воді. У лабораторних умовах алюміній оксид добувають спалюванням алюмінію або термічним розкладанням алюміній гідроксиду:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

2Al(OH)₃  Al₂O₃  + 3H₂O.

За хімічними властивостями алюміній оксид є амфотерним. Він реагує з кислотами, проявляючи властивості основних оксидів:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O.

Реагуючи з лугами, він проявляє властивості кислотних оксидів. У розчинах лугів утворюються комплексні сполуки:

Al₂O₃ + 2KOH + 3H₂O = 2K[Al(OH)₄].

При сплавленні утворюються солі метаалюмінієвої кислоти, наприклад, метаалюмінат калію:

Al₂O₃ + 2KOH  2KAlO₂+ H₂O.

Природну кристалічну модифікацію алюміній оксиду (корунд) застосовують у різних галузях науки і виробництва. Рубіни, наприклад, є матеріалом для виготовлення робочих каменів точних механізмів. Кристали корунду — робочі тіла лазерів. Рубіни і сапфіри використовують для оздоблення ювелірних виробів. Алюміній оксид є головною складовою наждаку — абразивного матеріалу. Тугоплавкість і корозійна стійкість алюміній оксиду зумовлює його застосування для виготовлення термостійкого хімічного посуду, цегли для мурування скловарних печей.

Алюміній гідроксид Al(OH)₃ — це нерозчинна у воді кристалічна речовина білого кольору. У лабораторії алюміній гідроксид добувають із розчинних солей Алюмінію при їх взаємодії з розчинами лугів, наприклад:

AlCl₃ + 3КOH = Al(OH)₃↓ + 3КCl.

Отриманий алюміній гідроксид має вигляд драглистого осаду.

Алюміній гідроксид виявляє амфотерні властивості і розчиняється як в кислотах, так і в лугах:

Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O

Al(OH)₃+ NaOH → Na[Al(OH)₄].

При сплавленні алюміній гідроксиду з натрій гідроксидом утворюється натрій метаалюмінат:

Al(OH)₃+ NaOH  NaAlO₂+ 2H₂O.

Здатність алюміній гідроксиду реагувати з кислотами використовують у терапії. Він входить до складу лікарських препаратів, які використовують для зниження кислотності та зменшення печії.

Отже, головними особливостями алюміній оксиду і алюміній гідроксиду є їх амфотерні властивості.

Ферум як представник металічних елементів побічних підгруп

Наукова назва елемента Ферум походить від лат. ферум — залізо, а назва простої речовини «залізо» — від санскритського слова жалжа, що означає метал, руда.

Ферум — один з найважливіших і найпоширеніших хімічних елементів у природі, його атомна частка становить 1,8 %, а масова частка — 4,65 %. За поширеністю в земній корі Ферум займає четверте місце після Оксигену, Силіцію й Алюмінію.

Ферум належить до d-елементів, міститься в VIIIБ групі періодичної системи. Схарактеризуємо деякі особливості d-елементів. Спільним для них є те, що електрони заповнюють у їх атомах не зовнішній, а перед зовнішній підрівень енергетичного рівня. Так, у атомах Феруму після заповнення 4в-підрівня заповнюється не зовнішній 4р-підрівень, а третій (передостанній) — 3й-підрівень. Електронна формула атома Феруму 1s22s22p63s23p63d64s2.

Отже, у d-елементів валентними в їх атомах є s-електрони зовнішнього і d-електрони передзовнішнього енергетичного рівнів. Це зумовлює такі особливості d-елементів:

1. У періодичній системі d-елементи містяться між s- та р-елементами і належить до Б груп.

2. d-Елементи — це металічні елементи, а їх прості речовини — метали.

3. Більшість d-елементів мають змінні ступені окиснення й утворюють оксиди та гідроксиди кислотно-основного характеру (чим більше значення ступеня окиснення, тим сильніше виражені кислотні властивості).

4. Хімічна активність металічних елементів у Б групах послаблюється зі збільшенням атомного номера.

- Проаналізуйте дані табл. 21 і поясніть, чому Ферум належить до металічних елементів.

Т а б л и ц я 21

Характеристика елемента Феруму

Ферум порівняно легко втрачає два електрони і перетворюється на йон Fe2+, може втратити ще один електрон із 3d-підрівня і перетворитися в йон Fe3+.

Електронно-графічні формули зовнішнього енергетичного рівня Феруму та йонів Fe2+ і Fe3+ такі:

Отже, можливі ступені окиснення Феруму +2 і +3, рідше +6, наприклад у фератах (Me2FeO4). Сполук Феруму зі ступенем окиснення +8, що відповідає номеру групи і числу валентних електронів, поки не виявлено.

Ферум достатньо активний металічний елемент, що й зумовило його поширеність у природі переважно у вигляді сполук.

Поширеність у природі. Ферум існує як самородне залізо та у вигляді оксидів і сульфідів (мал. 123).

Самородне залізо — це мінерал Феруму з домішками нікелю (мал. 123, а). Міститься в основному в метеоритах. Ферум зосереджений переважно у залізних рудах.

Мал. 123. Природні сполуки Феруму: а — самородне залізо; б — магнетит; в — гематит; г — лимоніт; ґ — пірит; д — сидерит

Мал. 124. Сполуки Фєруму на берегах водойм

Залізні руди — це природне мінеральне утворення, що містить Ферум та його сполуки в такій кількості, що промислове добування металу економічно доцільне.

Серед них найважливішими є: магнетит Fe3O4 (магнітний залізняк) — містить 72 % Феруму (мал. 123, б); гематит Fe2O3 (червоний залізняк) — 70 % Феруму (123, в), є родовища в Україні (Криворізький, Білозерський, Кременчуцький залізорудні басейни); лимоніт 2Fe2O3 • 3H2O (бурий залізняк) — до 60 %

Феруму (мал. 123, г); в Україні — Керченський залізорудний басейн; пірит FeS2 — містить приблизно 47 % Феруму (мал. 123, ґ); сидерит FeCO3 (залізний шпат) — до 48 % Феруму (мал. 123, д).

У природній воді Ферум міститься у вигляді йонів Fe2+. Вони, як сильні відновники, окиснюються киснем повітря, перетворюються на йони Fe3+, що осаджуються з води у складі нерозчинного ферум(ІІІ) гідроксиду бурого кольору (мал. 124).

Біологічне значення. Ферум є скрізь — у живій природі, морській воді, ґрунті та в космосі. В організмі людини є в складі гемоглобіну крові й зумовлює її червоне забарвлення.

- Пригадайте, яку функцію в організмі людини виконує гемоглобін. Добова норма Феруму в організмі дорослої людини становить 11 — 30 мг і значно зростає при інтенсивних м’язових навантаженнях. В організмі людини масою 70 кг міститься 4 — 7 г Феруму. Найбільше його в тканинах печінки і селезінки. Нестача Феруму в крові призводить до недокрів’я, безсилля. Достатньо зв’язаного Феруму міститься в таких продуктах харчування, як печінка, яловичина, гречка, яблука, абрикоси. Слід пам’ятати про токсичний вплив пилу заліза і ферум оксидів: уражаються легені, слизова оболонка рота, зуби.

Коротко про головне

Ферум — d-елемент VIIIБ групи, валентні електрони 3d64s2, тому це металічний елемент. Ступені окиснення +2 і +3, рідше +6. Утворює йони Fe2+ і Fe3+ у складі оксидів, гідроксидів і солей. У природі існує у вигляді залізних руд. Самородне залізо трапляється рідко, переважно в метеоритах. Ферум має біологічне значення, входить до гемоглобіну крові та міоглобіну м’язів.

Металічні руди

Природні сполуки металів називають мінералами. Природні мінеральні утворення, з яких технологічно можливо й економічно доцільно добувати метали, називають рудами. До складу руди крім корисних мінералів входить пуста порода (слово «руда» колись означало «кров»). Здебільшого вміст металів у рудах невисокий, тому руду попередньо збагачують (обробкою руди видаляють пусту породу, тому вміст корисної сполуки збільшується). Добутий після збагачення продукт називають концентратом

Загальні способи добування металів

Добуванням металів з руд займається металургія. Метали добувають з їхніх сполук на металургійних заводах.

Металургія – наука про промислові способи добування металів з природної сировини.

Залежно від способів добування металів розрізняють такі види металургії:

Металургія
пірометалургія (відновлення оксидів вуглецем, воднем, CO при нагріванні) Cu2O + C = 2Cu + CO2	металотермія відновлення оксидів іншими металами: Al, Mg, Ca, Na, Si. Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3.	гідрометалургія добування із розчинів солей: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O; CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4.	електрометалургія електроліз MexRy, MexOy, Me(OH)y. 2Al2O3  4Al + 3O2.

Пірометалургія посідає провідне місце в металургії. Цим способом добувають метали з руд за допомогою реакцій відновлення, які проводять при високих температурах. Як відновники застосовують вугілля, водень, карбон(II) оксид, активні метали.

Добування металів

1. Випалювання сульфідів та відновлення металів з їх оксидів 2. Електроліз розчинів і розплавів

а) Сульфідні руди спочатку випалюють: 2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂, а потім добутий основний оксид відновлюють вугіллям (коксом): ZnO + C → Zn + CO.

б) Оксидні руди найчастіше відновлюють коксом або карбон(II) оксидом, рідше воднем:
2ZnO + C → 2Zn + CO₂
Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
MoO₃ + 3H₂ → Mo + 3H₂O

Відновлення металів з їх сполук іншими металами, хімічно більш активними, називають металотермією, або неметалами (силікотермія):
3MnO₂ + 4Al  3Mn + 2Al₂O₃ (алюмотермія) 2MgO + Si → 2Mg + SiO₂.

Гідрометалургія охоплює способи добування металів з розчинів їх солей. При цьому метал, що входить до складу руди, спочатку переводять у розчин за допомогою відповідних реагентів, а потім добувають його з цього розчину. Так, наприклад, під час обробки мідної руди розбавленою сульфатною кислотою, наявний у руді CuO переходить у розчин у вигляді сульфату. Мідь із солі добувають електролізом або відновленням за допомогою порошку заліза.

Електрометалургія охоплює способи добування металів за допомогою електролізу. Електролізом добувають чисті метали. Найактивніші метали (наприклад, Na, K, Ca, Mg) добувають електролізом розплавів солей. Менш активні метали – електролізом розчинів солей.

Метали і сплави в сучасній техніці

У техніці використовують переважно не чисті метали, а сплави, бо чисті метали здебільшого не мають усіх властивостей, необхідних для практичного застосування. Алюміній – легкий, але неміцний метал, який не має достатньої твердості. Щоб підвищити твердість і міцність алюмінію, добувають його сплав з такими металами, як мідь, магній, марганець. Золото гарне, але дуже пластичне. Вироби з чистого золота легко деформуються, стираються, тому для виготовлення ювелірних виробів застосовують сплав золота з міддю.

Метали в розплавленому стані розчиняються один в одному і при охолодженні утворюється твердий розчин – або сплав.

Сплави – це системи із двох або більше металів, а також металів і неметалів.

Основою сплавів служать такі метали як залізо, мідь, алюміній, магній, титан. Із неметалів важливими компонентами є вуглець, бор, кремній та ін.

Метали у сплавах можуть:
а) розчинятися один в одному, якщо сплавляються близькі за властивостями метали, то у вузлах їхніх кристалічних ґраток містяться атоми різних металів, такий сплав називають твердим розчином;
б) утворювати механічні суміші, якщо сплавляються метали, які відрізняються за хімічними властивостями, то при твердінні утворюється маса, що складається з найдрібніших кристаликів кожного з металів;
в) реагувати один з одним з утворенням сполук – інтерметалідів. Здатність металів у розплавленому стані не тільки механічно змішуватися, а й утворювати між собою і з атомами неметалів різні сполуки – одна з причин, яка пояснює, чому фізичні властивості сплавів різко відрізняються від фізичних властивостей металів, що утворюють сплав.

Нині деякі сплави готують методом порошкової металургії. Беруть суміш металів у вигляді порошків, пресують її під великим тиском і спікають при високій температурі у відновлювальному середовищі. Таким способом отримують надтверді сплави.

Сплави за фізичними властивостями відрізняються від вихідних металів: вони тверді, гірше проводять електричний струм і теплоту. Як правило домішки знижують температуру плавлення твердих тіл, тому сплави плавляться при нижчій температурі, як чисті метали. Температура плавлення свинцю 328°C, олова 232°C, а сплав свинцю (1 частина) і олова (2 частини) плавиться при 181°C, тобто значно нижчій температурі, як чисті метали.
Сплав, що складається з Міді (99%) і берилію (1%) твердіший за мідь у сім разів. Відомо, що цинк, мідь і алюміній за звичайних умов не взаємодіють з водою.

Сплав, який містить мідь (50%), алюміній (45%) і цинк (5%), за таких умов вступає в реакцію з водою з виділенням водню.

Домішки металів затрудняють переміщення вільних електронів внаслідок чого знижується електропровідність металів.

Сплави бувають тверді та м’які, тугоплавкі, легкоплавкі, жаростійкі, кислотостійкі, стійкі до дій лугів.

Сучасна техніка використовує більше 5000 сплавів. Особливо виділяються алюмінієві сплави:
1) дюралюміни (від французького слова dur – твердий і aluminium – твердий алюміній). Дюралюміни в своєму складі можуть містити: а) 1,4-13% Cu; б) 0,4-2,8% Mg; в) 0,2-1% Mn; г) 5-7% Zn; д) 0,8-1,8%Fe; е) 0,02-0,35% Ti, іноді 0,5-6% Si. Дюралюміни міцні і легкі, теплопровідні, корозійно стійкі використовують в авіабудуванні для виготовлення деталей турбореактивних двигунів;
2) магналії – сплави алюмінію з великим вмістом магнію (5-13%), Mn (0,2-1,6%), Ni (1,75-2,25%), Be (до 0,15%), Ti (до 0,2%), Zr (0,2%) іноді Zn (3,5-4,5%). Магналій відрізняються високою міцністю і стійкістю до корозії в прісній і навіть в морській воді, стійкі до кислот. Застосовують для виготовлення арматури будівельних споруд, деталей холодильних установок, декоративних побутових предметів, в авіа-, судно- і машинобудуванні;
3) силуміни – сплави на основі алюмінію з високим вмістом Si. До складу силумінів входять: Si (3-26%), Cu (1-4%), Mg (0,2-1,5%), Mn (0,2-0,9%), Ni (0,8-2%) іноді Zn (2-4%), Cr (0,1-0,4%), Ti (0,05-1,5%) та ін. Силуміни використовують в авіабудуванні, вагонобудуванні, автомобілебудуванні, будівництві сільськогосподарських машин, деталі коліс, корпусів і деталей приладів;
4) САП – сплав Al і Al₂O₃ (20-22%) володіє підвищеною стійкістю до окиснення, незмінний там, де температура експлуатації перевищує 400°C.

Широко застосовуються сплави на основі міді – латуні і бронзи. Латунь містить до 45% цинку (проста латунь). Спеціальні латуні крім міді і цинку містять залізо, алюміній, олово, кремній. З неї виготовляють труби для конденсаторів і радіаторів, деталі механізмів, в суднобудуванні завдяки високій корозійній стійкості. Латунь з високим вмістом міді через свою подібність до золота використовують для ювелірних і декоративних виробів.

Бронза – це сплави міді з іншими речовинами: Cu–Sn, Cu–Al (5-10%), Cu–Pb (33%), Cu–Si (4%) використовують для виготовлення деталей машин, посуду. Для виготовлення електронагрівальних приладів використовують сплав ніхром (Ni (67%), Cr (15%), Fe (16%), Mn (1,5%)).

Для авіації застосовують легкі сплави за основі магнію, титану, алюмінію. Для металообробної промисловості з використанням вольфраму, кобальту, нікелю. В електротехніці – сплави на основі міді. Потужні магніти – продукти взаємодії Кобальту, Самарію та інших рідкоземельних елементів. Для машинобудування необхідні сплави легкі, нерозчинні в кислотах, стійкі в агресивних газових середовищах, теплопровідні, магнітні або немагнітні. Для медицини, зокрема хірургії і протезування, крім стійкості до мікроорганізмів, окиснення, сплави повинні «зростатися» з людським організмом.

Застосування сплавів

• Літако–, ракето–, авто–, суднобудування.
• Виготовлення швидкоріжучих інструментів, конструкційні матеріали стійкі до агресивних середовищ, феромагнітні вироби.
• Виготовлення дробильних установок, залізничних рейок, автомобільних осей.
• Виготовлення монет, предметів домашнього вжитку, золочення, виробництво дзеркал, ювелірні вироби, зубні протези.
•  Виготовлення трансформаторів, хімічної апаратури, лабораторного посуду, декоративно-прикладні вироби, скульптури.
• Виготовлення ниток електроламп, деталей електронагрівачів.

Чавун і сталь

Найбільше значення у сучасній техніці мають сплави заліза з вуглецем, а не чисте залізо. Залежно від кількісного вмісту вуглецю сплавам дали назви чавун або сталь.

Чавун – це сплав заліза, в якому міститься більше 1,7% Карбону, а також домішки Силіцію, Мангану, Сульфуру, Фосфору. Він твердіший за залізо, крихкий, не піддається куванню і прокатуванню і розбивається внаслідок удару.

Розрізняють два види чавуну: сірий і білий.

Сірий чавун (ливарний) містить Карбон у вигляді графіту і на зломі має сірий колір. У техніці він застосовується для відливання важких частин машин, маховиків, плит, труб, ґрати для мостів, хімічної апаратури.

Білий чавун (переробний) містить Карбон у складі цементиту Fe₃C світліший за сірий. Цей чавун переробляють на сталь.

Домішки Сульфуру надають чавуну червоноломкість (виникнення тріщин при гарячій механічній обробці), а Фосфору – холодноломкість (крихкість при обробці за звичайних умов).

Сталь – це сплав залізо, вміст Карбону в якому від 0,3 до 1,7%.

Сталь на відміну від чавуну легко піддається куванню і прокатуванню. При швидкому охолодженні вона виходить дуже твердою, при повільному – м’якою. М’яку сталь легко обробляти. Конструкційні сталі мають високу міцність і пластичність, добре обробляються тиском, різанням, зварюються. Інструментальні сталі мають високу міцність, твердість, стійкі до корозії. З них виготовлять деталі газових турбін, реактивних двигунів, ракетних установок. З магнітних сталей роблять магнітне обладнання.

Для добування легованих сталей, до них додають легуючі елементи, які надають сталі певних властивостей, підвищують твердість і температуростійкість. Так, хромомолібденові і хромованадієві сталі застосовують для виготовлення трубопроводів і деталей компресорів у реактивних двигунах, що працюють при високому тиску і температурі. З хромовольфрамових сталей виготовляють інструменти, які працюють при великих швидкостях і високих температурах. Марганцевисті сталі дуже стійкі до тертя та удару. Хромонікелеві сталі мають високу механічну міцність, жаростійкі та стійкі проти корозії, з них виготовляють деталі машин та предмети домашнього вжитку.

Лабораторний дослід 15. Ознайомлення зі зразками сплавів металів

Ознайомтеся із зовнішнім виглядом, кольором, ковкістю, пластичністю виданих вам зразків сплавів металів. Назвіть галузі їх застосування.

Завдання для самоконтролю

▲● 329. Твердий розчин одного металу в іншому називають:
а) сплавом;
б) сумішшю.

330. Чавун – це сплав:
а) заліза з міддю;
б) заліза з вуглецем.

331. Вміст Карбону в чавуні:
а) менше 1,7%;
б) більше 1,7%.

332. Вміст Карбону в сталі:
а) більше 1,7%;
б) менше 1,7%.

333. Укажіть сплав на основі алюмінію:
а) сталь; 
б) силумін; 
в) бронза; 
г) латунь.

●●  334. Розплавлені метали здатні реагувати між собою з утворенням хімічних сполук, які називають:
а) механічними сумішами;
б) твердими розчинами;
в) інтерметалідами.

335. Чи можна розчинити без залишку чавун у хлорид ній кислоті? Відповідь поясніть.

336. Яку кислоту – нітратну чи хлоридну – слід узяти для розчинення мідно-срібного сплаву?

●●● 337. Сплав вольфраму і алюмінію застосовують для виготовлення автомобільних і авіаційних моторів. Які властивості повинен мати цей сплав?

338. Виберіть формули легуючих елементів: Al, Cr, Ni, Zn, K, W, V, Na.

Розвиток металургійних виробництв в Україні

http://www.myshared.ru/slide/822580/

https://dt.ua/promyshliennost/metalurgiya-ukrayini-306344_.html

Охорона навколишнього середовища під час виробництва і використання металів

Не зважаючи на те, що залізо добувати важко, варіння його для наших пращурів було звичайною справою, так стверджують археологи.

Виробництво заліза на території України відоме з VII–V ст. до н.е. За часів Київської Русі набув поширення так званий сиродутий процес добування заліза способом безпосереднього відновлення залізних руд деревним вугіллям у горнах. Одну з найбільших домн XIII століття розкопали поблизу Бердичева. У XIV–XVIII ст. на Поліссі, Київщині, у Прикарпатті й Галичині здійснювалось виробництво у горнах і примітивних домницях. На Поліссі наприкінці XVIII ст. з’явилися перші невеликі доменні печі, в яких із місцевих болотних руд виплавляли ливарний чавун.

Заводське виробництво чорних металів в Україні набуло розвитку наприкінці XIX ст. одночасно з промисловою розробкою покладів кам’яного вугілля у Донбасі і залізних руд у Криворізькому і Керченському басейнах. Перша доменна піч, що працювала на кам’яному вугіллі, була споруджена на початку XIX ст. в Луганську, а перший металургійний завод став до ладу у 1872 р. в Юзівці (Донецьк). На Україні діяло 42 доменні і 72 мартенівські печі, 28 конвертерів.

Видобутком з надр землі корисних копалин займається гірничодобувна промисловість. На металургійних заводах з руд добувають метали або сплави у вигляді, зручному для дальшого використання. Швидкий ріст металургії почався після промислового перевороту. Розвиток машинного виробництва викликав підвищений попит на метали, насамперед на чавун і сталь.

Сучасний транспорт, особливо повітряний, хімічна промисловість, електротехнічні споруди, радіо, зв’язок, електроніка, автомашина, ядерна техніка, які характеризують нашу епоху, потребують різноманітних металів. Тепер використовують майже всі метали, які зустрічаються в природі.

Однак, металургійні заводи забруднюють навколишнє середовище відходами, пилом, отруйними газами (оксидами Сульфуру, Нітрогену. Карбону), шлаками, стічними водами. Найбільшої шкоди ці підприємства завдають повітряному басейну, спричиняючи кислотні дощі, а також земельним ресурсам, утворюючи кар’єри, відвали, шлаконакопичувачі, а також сильне теплове забруднення (1 га відвалів отруює біля 5га сусідніх земель), недаремно список найбільш забруднених міст очолюють такі металургійні центри, як Дніпропетровськ, Маріуполь, Запоріжжя, Макіївка, Дніпропетровськ, Комунарськ. Підприємства металургії щорічно викидають у повітря 35% усіх забруднень.

Чорна металургія – основний забруднювач води фенолами, нафтопродуктами, сульфатами. Головними забруднювачами довкілля важкими металами, особливо миш’яком і свинцем, є підприємства кольорової металургії.

На сучасних заводах встановлюють фільтри, пило- і газовловлювачі та інші очисні споруди. Деякі відхідні гази використовують як цінне паливо, SO₂ – для виробництва сульфатної кислоти, шлак з високим вмістом Фосфору – для виробництва добрива.

У зв’язку з вичерпуванням багатьох родовищ, розроблені нові технології переробки руд, з низьким вмістом корисних компонентів, які раніше йшли у відвали. Так, до другої світової війни в Криворізькому залізорудному районі залізо добували з руд, що містили не менше 50% цього елемента. Після війни кондиційними стали вважати руди які містили 46% Феруму. У наш час економічно вигідним стало переробляти відвали, в яких міститься цей елемент.

Важливим в економії мінеральної сировини є використання вторинних ресурсів. Наприклад, скло, добуте шляхом переплавки битих скляних виробів вимагає в чотири рази менших затрат, ніж скло отримане з первинних ресурсів (піску, поташу та ін.). Нині в Німеччині з металобрухту виплавляється близько 75% сталі. Така сталь у 7–12 разів дешевша, за ту, яку отримували із первинної сировини – залізної руди. Кількість металобрухту в Україні вистачило б на роботу підприємств чорної металургії на десятків років. Все ширше в господарстві починають використовуватися замінники дефіцитних ресурсів. Так, в машинобудуванні 1 т полімерних матеріалів може замінити 3 т бронзи, свинцю. Важкі багатотонні опори, які раніш виготовляли з чавуну, сьогодні з успіхом замінюють бетонними.

Зменшення обсягів видобування мінеральних ресурсів досягається їх комплексним використанням. Практично всі родовища твердих корисних копалин, крім основного компоненту містять цілий ряд супутніх. Наприклад, залізні руди Криворіжжя, крім Fe, містять також V, Cu, Co, Ni, P, S, B, Ta, Zr, Nb. Інколи цінність супутніх корисних компонентів вища ніж основних.

Головним напрямком повинно стати впровадження безвідходних технологій. Суть її полягає в тому, щоб із земних надр треба брати якомога менше, а з того що взято, вилучати якомога більше корисних компонентів. Так, при кар’єрному методі добування корисних копалин накопичується багато «пустих» порід (пісок, глина, крейда). Використання цих порід для виготовлення будівельних матеріалів, вапна, цегли, тощо, дозволяє різко скоротити обсяги відвалів. Їх можна також використати для засипання боліт, ярів і отримувати нові площі корисних земель.

Спосіб прямого без коксового відновлення заліза з руд є прикладом безвідходного процесу в чорній металургії. Цей спосіб передбачає зменшення кількості використаної води, а отже, зменшення кількості стічних вод, припинення надходження твердих відходів і викидів в атмосферу. Залізо добувають з руд, минаючи чавун, замість коксу як відновник використовують водень або природний газ. Одержують залізо дуже чисте.

Завдання для самоконтролю

■ 339. Сплав міді з магнієм масою 36 г розчинимо у хлоридній кислоті. При цьому виділився водень об’ємом 5,6 л. Визначте масові частки металів у сплаві.

340. При розчиненні в хлоридній кислоті 1,82 г суміші алюмінію з невідомим металом, який в ряду напруг стоїть після водню, виділилось 0,672 л водню. Для окиснення суміші витратили 0,56 л кисню. Який метал був у суміші? Визначте масову частку металів у суміші.

▲● 345. А) бронза – це сплав таких металів: а) мідь-олово; б) залізо і вуглець; в) алюміній і цинк.
Б) перший металургійний завод був побудований: а) на поліссі; б) в Донецьку; в) в Прикарпатті.
В) для виготовлення ювелірних прикрас використовують метали: а) мідь; б) цинк;    в) срібло.

346. Серед перерахованих сплавів виберіть сплав кольорових металів, наведіть приклади їх застосування:
а) латунь;
б) чавун;
в) бронза;
г) вольфрам.

●● 347. Складіть рівняння реакцій між речовинами:
а) залізом і киснем;
б) цинком і хлоридною кислотою;
в) купрум(ІІ) оксидом і воднем.

348. Який метал є металом сучасної техніки, чому:
а) залізо;
б) алюміній;
в) цинк?
Чому?

349. Яких заходів вживають для посилення охорони природи:
а) комплексне використання ресурсів;
б) встановлення фільтрів;
в) будівництво очисних споруд.