Алуминият беше поставен в течен живак. Тест по физика "Архимедова сила и условия на плаващи тела" (7 клас). Химия на взаимодействие между алуминий и живак

Има много причини, поради които при никакви обстоятелства не трябва да се занимавате с живак. Той не само е токсичен и може да доведе до емоционални и психически разстройства у човек, но може да доведе и до разрушаване на алуминиевата конструкция на самолета и самолетна катастрофа! Как е възможно това?

Алуминиев оксид и желязна ръжда

Алуминият се използва навсякъде в наши дни, от бирени кутии до самолети. Въпросът е, че алуминият е добър избор между други материали за много ситуации. Той е лек, издръжлив и има покритие, което може да се сравни по твърдост само с диамант. Желязото – или по-скоро стоманата – има голяма здравина и все още не може да се замени, например в строителството. Ако обаче принуждавате това желязо да лети всеки ден по морето, бързо ще ръждясва. Когато желязото ръждясва, то се свързва с кислорода. В този случай ютията се превръща в леки, червени люспи, които лесно се отлепват от повърхността на ютията. За разлика от желязото, алуминият реагира с кислорода, за да образува алуминиев оксид, невероятно твърдо вещество, което е много трудно за надраскване.

Рязката разлика в поведението на желязото и алуминия при взаимодействие с кислорода само потвърждава идеята, че „химията е магьосничество“. Алуминиевият оксид не се отлепва от алуминия, както ръждата от желязото. Вместо това филмът от алуминиев оксид запечатва останалия алуминий и предотвратява по-нататъшното ръждясване. Това е необходимо за една алуминиева конструкция, която лети във въздуха, а често и над морета и океани.

Живак и пресен алуминий

Меркурий нарушава цялото това красиво съвършенство на алуминия. Или най-малкото може да се счупи, ако удари алуминиева част с прясна драскотина. Ако това се случи, живакът активно се свързва с алуминия, изтръгвайки го от алуминиевата структура. Разбира се, когато алуминият и живачната амалгама са изложени на въздух, алуминият незабавно се свързва с кислорода, за да образува същия ултрасилен алуминиев оксид. Просто всичко това се случва на грешното място под формата на растящи пера и стълбове, които се издигат от течния живак.

Това освобождаване на алуминиев оксид от първоначалното надраскване позволява на живака да пробие алуминия, докато целият живак се изпари във въздуха. Следователно дори малки количества живак могат да причинят големи щети.

Как живакът разяжда алуминия

Е, не наистина! Това, което живакът прави, е да проникне в защитния оксиден слой на алуминия, позволявайки на алуминия да се окисли с много висока скорост. Живакът позволява повърхността на алуминия да бъде в постоянен контакт с въздуха и осигурява непрекъснат процес на образуване на алуминиев оксид. Изглежда, че живакът всъщност изяжда алуминия.

Разбира се, при нормални условия това не се случва, тъй като върху откритата повърхност на алуминия моментално се образува филм от алуминиев оксид, който предпазва алуминия от по-нататъшно окисление. Живакът възпрепятства образуването на оксиден филм и дава тази страховита картина на алуминий, изяден от живак, която е показана.

Механизъм на реакцията

Механизмът на реакцията на алуминия с живака е много сложен. Възниква спонтанна реакция между живачния филм, алуминия, влагата и кислорода от въздуха (фигура). Докато живакът е неразтворим в алуминий, алуминият е слабо разтворим в живак (0,002% при стайна температура). Когато живакът намокри повърхността на алуминия, той поддържа повърхността в активирано състояние, така че върху нея да не може да се образува оксиден слой. Алуминият ще се разтвори в живак и ще се окисли при контакт с въздуха.

Няма изразходване на живак по време на тази реакция, така че след като започне, тя по принцип никога няма да спре.

Фигура - Ефект на живака върху алуминия

Химия на взаимодействие между алуминий и живак

Ако върху алуминия няма оксиден слой, тогава живакът образува с него амалгама - сплав на алуминий с живак. Пресният алуминий с амалгама на повърхността си реагира бурно с влагата във въздуха - реагира много активно, особено в дни с висока влажност:

Al(s) + 3H 2 O(l) => Al(OH 3) (s) + 3 / 2 H 2 (g)
з= -418 kJ/mol.

Тестът е съставен в три варианта. Отговорите са приложени. При завършване на работата студентите трябва да получат таблица с плътности. При съставянето на теста са използвани задачи от книгата „Тестване на знанията на учениците по физика“, редактирана от V.G., Razumovsky и R.F. Кривошапова.

Вижте съдържанието на документа
„Проверка по физика „Архимедова сила и условия на плаващи тела” (7 клас)”

Тест по физика за ученици от 7 клас

Архимедова сила и условия на плаване на телата

азопция

1. Определете плаващата сила, действаща върху камък с обем 0,5 m 3, разположен във вода.

2. Каква сила трябва да се приложи, за да се задържи стоманена релса с обем 0,7 m 3 във вода?

3. В съд се наливат три несмесващи се течности: вода, спирт, живак. В какъв ред са подредени? Обосновете отговора си.

IIопция

1. Парче гранит с обем 10 dm2 се потапя във вода. Колко сила трябва да се приложи, за да се задържи във водата?

2. Блокче с формата на правоъгълен паралелепипед беше потопено в бензин. Размерите му са 4х5х10 см. Определете подемната сила, действаща върху блокчето.

3. Алуминиеви 1, стоманени 2 и платинени 3 топки с еднакъв обем бяха поставени в течен живак. Как ще се подредят топките в течността?

IIIопция

1. Дървено блокче с обем 80 cm 3 плува върху повърхността на керосин, наполовина потопен в него. Каква е Архимедовата сила, действаща върху него?

2. Гранитен камък, прикрепен към пружина на динамометър, се потапя във вода. Обемът на калдъръма е 0,004 m3. Каква сила показва динамометърът?

3. В коя вода се плува по-лесно: в морето или в реката? Защо?

№ задачи
Опция 1			отгоре – алкохол след това вода на дъното - живак
вариант 2			почти цялото ще изплува – 1 полупотопен – 2 ще се удави - 3
вариант 3			В морска вода се плува по-лесно, защото... солено е и плътността му е по-голяма, следователно F A е по-голяма.

Някога живакът е смятан за панацея за всички болести и еликсир на безсмъртието, но също така е причината за „болестта на стария шапкар“. Меркурий съсипан Иван Грознии извади самолета от експлоатация завинаги.

Толкова тежък, че не мога да го вдигна

Живакът е вещество с високо специфично тегло и висока плътност. Ако се опитате дори да вдигнете 10-литрова кофа, пълна с живак, няма да успеете. Теглото на живака е измерено за първи път от Робърт Бойл през 1627 г., но неговите цифри все още са верни: 1 литър живак съответства на приблизително 13,6 килограма, със същото число плътността на живака е по-висока от плътността на водата. Тялото ни също е „натоварено“ с живак, но количеството му е нищожно – 13 милиграма.

Талисман

Само преди няколко века хората вярваха, че ако пречистеният живак се превърне в твърдо вещество, той може да се превърне в злато. Но още повече разчитаха на магическите свойства на това вещество. Например жреците на Древен Египет слагали няколко грама живак в дървен или гранитен съд и го поставяли в гърлото на мумията на фараона – те вярвали, че след смъртта това ще защити техния владетел. Обикновените египтяни също разчитаха на помощта на живака, носейки бутилка от него като амулет. Мнозина вярваха и все още вярват, че живакът носи късмет, поради което талисманите с живак не са рядкост в наши дни. Използват се от феновете на конните надбягвания и игрите с карти. За да се гарантира, че токсичните свойства на живака не влияят неблагоприятно на здравето, веществото се поставя в дупка, направена в индийско орехче и запечатана с восък. И сред съвременните магьосници можете да видите стъклени пръстени, в които е запечатан живак.

Лекарство

Поради високата си токсичност живакът вече практически не се използва в медицински препарати, с изключение може би на термометър, който съдържа около 2 грама от този метал. Живакът може да действа и като консервант за ваксини. Въпреки това през 70-те години на миналия век живакът се използва лесно в медицината. Например меркузалът, съдържащ живачни йони, действаше като силен диуретик, живачният хлорид се използваше като слабително средство, а живачният цианид беше част от антисептици и мехлеми. Сребърната амалгама, състояща се от живак, наскоро се използва в стоматологията като материал за пломбиране. Пътешественикът Франсоа Берние (1620-1688) по време на посещението си в Индия отбелязва, че местните йоги живеят изненадващо дълго - до 200 години. Берние пише, че йогите пият напитка, която съдържа живак и сяра. Йогите са потвърдили, че няколко капки на ден от това лекарство помагат да се поддържа тялото в добра форма, но най-важното е, че допринася за дълголетието. Известно е също, че в древността китайците са правили „хапчета за безсмъртие“ на базата на живак.

Жертва на лечение

При ексхумация на тялото на Иван Грозни учените установиха, че съдържанието на живак в тялото на царя е 5 пъти по-високо от допустимите норми. Известно е, че в Русия живакът е бил използван за лечение на сифилис още през 15-16 век. Някои изследователи предполагат, че Иван Грозни, който е страдал от това опасно заболяване, е бил лекуван с "течно сребро". Н. М. Карамзин пише, че царят „се промени толкова много, че беше невъзможно да го разпознаем: на лицето му беше изобразена мрачна свирепост, всичките му черти бяха изкривени, погледът му избледня, почти нито един косъм не остана на главата и брадата му“. Внезапната загуба на коса е един от очевидните признаци на отравяне с живак, както и епилептичните припадъци, измъчвали краля. Интоксикацията с живак е причината за смъртта на Иван Грозни, според съвременни експерти.

Риба "живак".

Известно е, че живакът се съдържа в морската вода. Наскоро беше открито, че малките риби са способни да натрупват това вещество. В същото време хищници, както риби, така и птици, които ловуват малки риби, могат да задържат живак в телата си в дори по-високи концентрации. Например, ако херинга съдържа 0,01 ppm живак, тогава акула има показател над 1 ppm. Американски учени, които изследваха рибата за съдържание на живак, откриха това вещество във всяка риба! В същото време 25% от рибите имат нива на живак над допустимото. Рибата тон и омарите са изложени на риск. Еколозите вече започнаха да алармират, предупреждавайки за опасностите от яденето на риба и други морски дарове, но риболовните компании по очевидни причини наричат ​​това „истории на ужасите“.

Отровни, но не винаги опасни

„Колкото повече изучаваме живака, толкова по-токсичен става той“, казва Дейвид Евърс от Института по биоразнообразие. „Заплахата от следи от живак е по-голяма, отколкото се смяташе досега.“ Наистина, хората преди това явно са подценявали токсичните свойства на живака. Например, това беше част от филца, от който се правеха шапките. Тези, които носеха шапки, постепенно подкопаваха здравето си, натрупвайки токсични вещества в тялото си. Още повече бяха отровени по време на производството на шапки - изразът „болест на стария шапкар“ ясно показва това. Днес хората, които страдат предимно от отравяне с живак, са тези, които живеят с риболов и активно ядат риба (термичната обработка, както е известно, не премахва живака от храната). Голям брой такива хора живеят в Канада, Бразилия, Колумбия и Китай. Според статистиката средно 8 деца на хиляда от опасен регион имат хронични заболявания, изразяващи се в отслабена памет и умствена изостаналост. Но опасността от отравяне с живачни пари, според някои експерти, е силно преувеличена, тъй като границата на плътност на живачните пари е много по-ниска от тази на въздуха и следователно тяхната концентрация в опасни нива е възможна само при голямо количество от това вещество. Течният живак не е толкова опасен. Ако погълнете метални топчета живак от термометър, те ще преминат през цялото черво, без да причинят вреда. Това се обяснява с консистенцията на живака, който стомашно-чревният тракт не може да абсорбира.

Забранено за транспортиране!

Интересното е, че живакът е забранен за пренасяне в самолетите, но не защото пътниците и членовете на екипажа могат да бъдат отровени от него. Когато живакът попадне върху алуминиеви сплави, той разрушава повърхностния филм от алуминиев оксид, без който металът става крехък и бързо се разпада във въздуха. Този проблем беше актуален за авиацията през 70-те години. Самолети с голямо количество изтекъл живак на борда вече не бяха годни за експлоатация. В зависимост от степента на повреда те са били изпращани за основен ремонт или напълно отписани.