L'aluminium a été placé dans du mercure liquide. Test de physique "Force archimédienne et conditions des corps flottants" (7e année). Chimie de l'interaction entre l'aluminium et le mercure

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles vous ne devriez en aucun cas manipuler le mercure. Non seulement il est toxique et peut entraîner des troubles émotionnels et mentaux chez une personne, mais il peut également entraîner la destruction de la structure en aluminium de l'avion et un crash d'avion ! Comment se peut-il?

Oxyde d'aluminium et rouille du fer

De nos jours, l’aluminium est utilisé partout, des canettes de bière aux avions. Le fait est que l’aluminium constitue un bon choix parmi d’autres matériaux dans de nombreuses situations. Il est léger, durable et possède un revêtement dont la dureté ne peut être égalée que par le diamant. Le fer – ou plutôt l’acier – possède une grande résistance et n’est pas encore remplaçable, par exemple dans la construction. Cependant, si vous forcez chaque jour ce fer-acier à voler sur la mer, il rouillera rapidement. Lorsque le fer rouille, il se combine à l’oxygène. Dans ce cas, le fer se transforme en légers flocons rouges qui se décollent facilement de la surface du fer. Contrairement au fer, l’aluminium réagit avec l’oxygène pour former de l’oxyde d’aluminium, une substance incroyablement dure et très difficile à rayer.

La nette différence dans le comportement du fer et de l’aluminium lorsqu’ils interagissent avec l’oxygène ne fait que confirmer cette idée selon laquelle « la chimie est de la sorcellerie ». L'oxyde d'aluminium ne s'écaille pas de l'aluminium comme le fait la rouille du fer. Au lieu de cela, le film d'oxyde d'aluminium scelle l'aluminium restant et empêche toute rouille supplémentaire. C’est ce qu’il faut pour qu’une structure en aluminium vole dans les airs et, souvent, au-dessus des mers et des océans.

Mercure et aluminium frais

Mercure brise toute cette belle perfection de l'aluminium. Ou, du moins, il peut se briser s'il heurte une pièce en aluminium avec une nouvelle égratignure. Si cela se produit, le mercure se combine activement avec l’aluminium, l’arrachant de la structure en aluminium. Bien entendu, lorsque l’amalgame d’aluminium et de mercure est exposé à l’air, l’aluminium se combine immédiatement avec l’oxygène pour former le même oxyde d’aluminium ultra-résistant. C’est juste que tout cela se produit au mauvais endroit, sous la forme de plumes et de piliers qui s’élèvent du mercure liquide.

Cette libération d'oxyde d'aluminium dès la rayure initiale permet au mercure de traverser l'aluminium jusqu'à ce que tout le mercure se soit évaporé dans l'air. Par conséquent, même de petites quantités de mercure peuvent causer de graves dommages.

Comment le mercure mange l'aluminium

Eh bien pas vraiment! Le mercure pénètre dans la couche d'oxyde protectrice de l'aluminium, permettant à l'aluminium de s'oxyder à un rythme très élevé. Le mercure permet à la surface de l'aluminium d'être en contact constant avec l'air et assure le processus continu de formation d'oxyde d'aluminium. Il semble que le mercure mange l’aluminium.

Bien entendu, dans des conditions normales, cela ne se produit pas, car un film d'oxyde d'aluminium se forme instantanément sur la surface exposée de l'aluminium, ce qui protège l'aluminium d'une oxydation ultérieure. Le mercure inhibe la formation d'un film d'oxyde et donne cette image effrayante de l'aluminium mangé par le mercure, qui est montrée.

Mécanisme de réaction

Le mécanisme de réaction de l’aluminium avec le mercure est très complexe. Une réaction spontanée se produit entre le film de mercure, l'aluminium, l'humidité et l'oxygène de l'air (figure). Bien que le mercure soit insoluble dans l'aluminium, l'aluminium est légèrement soluble dans le mercure (0,002 % à température ambiante). Lorsque le mercure mouille la surface de l’aluminium, il maintient la surface dans un état activé afin qu’une couche d’oxyde ne puisse pas se former dessus. L'aluminium se dissout dans le mercure et s'oxyde au contact de l'air.

Il n’y a pas de consommation de mercure au cours de cette réaction, donc une fois qu’elle démarre, elle ne s’arrêtera en principe jamais.

Figure - Effet du mercure sur l'aluminium

Chimie de l'interaction entre l'aluminium et le mercure

S'il n'y a pas de couche d'oxyde sur l'aluminium, le mercure forme avec lui un amalgame - un alliage d'aluminium avec du mercure. L'aluminium frais avec de l'amalgame à sa surface réagit violemment avec l'humidité de l'air - il réagit très activement, surtout les jours où l'humidité est élevée :

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

Le test est compilé en trois versions. Les réponses sont jointes. À la fin du travail, les élèves doivent recevoir un tableau des densités. Lors de l'élaboration du test, les devoirs du livre « Tester les connaissances des étudiants en physique » édité par V.G., Razumovsky et R.F. ont été utilisés. Krivoshapova.

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"Vérification en physique "Force archimédienne et conditions des corps flottants" (7e année)"

Test de physique pour les élèves de 7e année

Force d'Archimède et conditions de flottaison des corps

jeoption

1. Déterminer la poussée d'Archimède agissant sur une pierre d'un volume de 0,5 m 3 située dans l'eau.

2. Quelle force faut-il appliquer pour maintenir un rail en acier d'un volume de 0,7 m 3 dans l'eau ?

3. Trois liquides non miscibles sont versés dans un récipient : eau, alcool, mercure. Dans quel ordre sont-ils disposés ? Justifiez votre réponse.

IIoption

1. Un morceau de granit d'un volume de 10 dm2 est immergé dans l'eau. Quelle force faut-il appliquer pour le maintenir dans l’eau ?

2. Un bloc en forme de parallélépipède rectangle a été plongé dans de l'essence. Ses dimensions sont de 4x5x10 cm Déterminez la force de poussée agissant sur le bloc.

3. Des billes d'aluminium 1, d'acier 2 et de platine 3 de même volume ont été placées dans du mercure liquide. Comment les billes vont-elles s’organiser dans le liquide ?

IIIoption

1. Un bloc de bois d'un volume de 80 cm 3 flotte à la surface du kérosène, à moitié immergé dedans. Quelle est la force d'Archimède qui agit sur lui ?

2. Une pierre de granit fixée à un ressort dynamométrique est immergée dans l'eau. Le volume du pavé est de 0,004 m3. Quelle force le dynamomètre indique-t-il ?

3. Dans quelle eau est-il plus facile de nager : la mer ou la rivière ? Pourquoi?

№ Tâches
Option 1			haut – alcool puis de l'eau en bas - mercure
Option 2			presque tout flottera – 1 à moitié immergé – 2 va se noyer - 3
option 3			Il est plus facile de nager dans l'eau de mer parce que... il est salé et sa densité est plus grande, donc F A est plus grande.

Mercure était autrefois considéré comme une panacée contre toutes les maladies et comme un élixir d’immortalité, mais il était aussi la cause de la « maladie du vieux chapelier ». Mercure ruiné Ivan le Terrible et a mis l'avion hors service pour toujours.

Si lourd que je ne peux pas le soulever

Le mercure est une substance avec une densité et une densité élevées. Si vous essayez ne serait-ce que de soulever un seau de 10 litres rempli de mercure, vous n’y parviendrez pas. Pour la première fois, le poids du mercure a été mesuré par Robert Boyle en 1627, mais ses chiffres sont toujours corrects : 1 litre de mercure correspond à environ 13,6 kilogrammes, du même nombre la densité du mercure est supérieure à la densité de l'eau. Notre corps est également « chargé » de mercure, mais sa quantité est négligeable - 13 milligrammes.

Mascotte

Il y a seulement quelques siècles, les gens croyaient que si le mercure purifié était transformé en solide, il pourrait être transformé en or. Mais ils comptaient encore plus sur les propriétés magiques de cette substance. Par exemple, les prêtres de l'Égypte ancienne mettaient plusieurs grammes de mercure dans un récipient en bois ou en granit et le plaçaient dans la gorge de la momie du pharaon - ils croyaient qu'après la mort, cela protégerait leur souverain. Les Égyptiens ordinaires comptaient également sur l’aide du mercure, dont ils portaient une bouteille comme amulette. Beaucoup croyaient et croient encore que le mercure porte chance, c'est pourquoi les talismans au mercure ne sont pas rares de nos jours. Ils sont utilisés par les amateurs de courses de chevaux et de jeux de cartes. Pour garantir que les propriétés toxiques du mercure ne nuisent pas à la santé, la substance est placée dans un trou fait dans de la muscade et scellé avec de la cire. Et parmi les magiciens modernes, vous pouvez voir des anneaux de verre dans lesquels le mercure est enfermé.

Médecine

En raison de sa forte toxicité, le mercure n'est désormais pratiquement plus utilisé dans les préparations médicales, à l'exception peut-être d'un thermomètre, qui contient environ 2 grammes de ce métal. Le mercure peut également agir comme conservateur pour les vaccins. Cependant, dans les années 1970, le mercure était largement utilisé en médecine. Par exemple, le mercusal, contenant des ions mercure, agissait comme un diurétique puissant, le chlorure mercurique était utilisé comme laxatif et le cyanure mercurique faisait partie des antiseptiques et des onguents. L'amalgame d'argent, composé de mercure, a été récemment utilisé en dentisterie comme matériau d'obturation. Le voyageur François Bernier (1620-1688), lors de sa visite en Inde, a noté que les yogis locaux vivent étonnamment longtemps - jusqu'à 200 ans. Bernier a écrit que les yogis boivent une boisson contenant du mercure et du soufre. Les yogis ont confirmé que quelques gouttes par jour de ce médicament aident à maintenir le corps en bonne forme, mais surtout, contribuent à la longévité. On sait également que dans l’Antiquité, les Chinois fabriquaient des « pilules d’immortalité » à base de mercure.

Victime de traitement

Lors de l’exhumation du corps d’Ivan le Terrible, les scientifiques ont déterminé que la teneur en mercure du corps du roi était 5 fois supérieure aux normes autorisées. On sait qu'en Russie, le mercure était utilisé pour traiter la syphilis aux XVe et XVIe siècles. Certains chercheurs ont suggéré qu’Ivan le Terrible, qui souffrait de cette maladie dangereuse, avait été traité avec « de l’argent liquide ». N.M. Karamzin a écrit que le tsar « a tellement changé qu'il était impossible de le reconnaître : une férocité sombre était représentée sur son visage, tous ses traits étaient déformés, son regard s'est estompé, il ne restait presque plus un seul cheveu sur sa tête et sa barbe ». La chute soudaine des cheveux est l'un des signes évidents d'une intoxication au mercure, tout comme les crises d'épilepsie qui tourmentaient le roi. L'intoxication au mercure est la cause de la mort d'Ivan le Terrible, selon les experts modernes.

Poisson "Mercure"

On sait que le mercure est contenu dans l’eau de mer. On a récemment découvert que les petits poissons sont capables d'accumuler cette substance. Dans le même temps, les prédateurs, poissons et oiseaux qui chassent les petits poissons, peuvent retenir le mercure dans leur corps à des concentrations encore plus élevées. Par exemple, si un hareng contient 0,01 ppm de mercure, alors un requin a un indicateur supérieur à 1 ppm. Des scientifiques américains qui ont examiné la teneur en mercure des poissons ont découvert cette substance dans chaque poisson ! Dans le même temps, 25 % des poissons ont des niveaux de mercure supérieurs au niveau autorisé. Le thon et le homard sont en danger. Les écologistes ont déjà commencé à tirer la sonnette d’alarme, mettant en garde contre les dangers de la consommation de poisson et d’autres fruits de mer, mais les entreprises de pêche, pour des raisons évidentes, qualifient cela d’« histoires d’horreur ».

Toxique, mais pas toujours dangereux

"Plus nous étudions le mercure, plus il devient toxique", explique David Evers du Biodiversity Institute. "La menace posée par les traces de mercure est plus grande qu'on ne le pensait auparavant." En effet, auparavant, les gens sous-estimaient clairement les propriétés toxiques du mercure. Par exemple, cela faisait partie du feutre à partir duquel les chapeaux étaient fabriqués. Ceux qui portaient des chapeaux ont progressivement miné leur santé en accumulant des substances toxiques dans leur corps. Encore plus ont été empoisonnés lors de la production de chapeaux - l'expression « maladie du vieux chapelier » le démontre clairement. Aujourd'hui, les personnes qui souffrent principalement d'une intoxication au mercure sont celles qui vivent de la pêche et mangent activement du poisson (le traitement thermique, comme on le sait, n'élimine pas le mercure des aliments). Un grand nombre de ces personnes vivent au Canada, au Brésil, en Colombie et en Chine. Selon les statistiques, en moyenne 8 enfants sur mille originaires d'une région dangereuse souffrent de troubles chroniques, se manifestant par une mémoire affaiblie et un retard mental. Mais le danger d'empoisonnement aux vapeurs de mercure, selon certains experts, est grandement exagéré, car la limite de densité des vapeurs de mercure est bien inférieure à celle de l'air et leur concentration à des niveaux dangereux n'est donc possible qu'avec une grande quantité de cette substance. Le mercure liquide n'est pas si dangereux. Si vous avalez des boules métalliques de mercure provenant d'un thermomètre, elles traverseront tout l'intestin sans causer de dommages. Cela s'explique par la consistance du mercure, que le tractus gastro-intestinal n'est pas capable d'absorber.

Interdit pour le transport !

Il est intéressant de noter qu’il est interdit de transporter du mercure à bord des avions, mais pas parce que les passagers et les membres d’équipage peuvent en être empoisonnés. Lorsque le mercure pénètre dans les alliages d'aluminium, il détruit le film superficiel d'oxyde d'aluminium, sans lequel le métal devient fragile et se décompose rapidement dans l'air. Ce problème était pertinent pour l'aviation dans les années 1970. Les avions présentant à bord de grandes quantités de mercure fuyant n’étaient plus aptes à fonctionner. Selon le degré de dommage, ils étaient soit envoyés pour de grosses réparations, soit complètement radiés.