Hliník bol umiestnený v tekutej ortuti. Test z fyziky „Archimedova sila a podmienky plávajúcich telies“ (7. ročník). Chémia interakcie medzi hliníkom a ortuťou

Existuje mnoho dôvodov, prečo by ste sa nemali za žiadnych okolností zaoberať ortuťou. Nielenže je toxický a môže viesť k emocionálnym a duševným poruchám u ľudí, ale môže viesť aj k zničeniu hliníkovej konštrukcie lietadla a havárii lietadla! Ako to môže byť?

Oxid hlinitý a železná hrdza

Hliník sa dnes používa všade, od plechoviek od piva až po lietadlá. Ide o to, že hliník je v mnohých situáciách dobrou voľbou medzi inými materiálmi. Je ľahký, odolný a má povlak, ktorému sa v tvrdosti vyrovná iba diamant. Železo – alebo skôr oceľ – má veľkú pevnosť a zatiaľ nie je nahraditeľné napríklad v stavebníctve. Ak však túto železnú oceľ nútite každý deň lietať po mori, rýchlo zhrdzavie. Keď železo hrdzavie, spája sa s kyslíkom. V tomto prípade sa žehlička zmení na svetlé, červené vločky, ktoré sa ľahko odlupujú od povrchu žehličky. Na rozdiel od železa hliník reaguje s kyslíkom za vzniku oxidu hlinitého, neuveriteľne tvrdej látky, ktorú je veľmi ťažké poškriabať.

Ostrý rozdiel v správaní železa a hliníka pri interakcii s kyslíkom len potvrdzuje myšlienku, že „chémia je čarodejníctvo“. Oxid hlinitý sa neodlupuje z hliníka ako hrdza zo železa. Namiesto toho film z oxidu hlinitého utesňuje zostávajúci hliník a zabraňuje ďalšej korózii. To je potrebné pre hliníkovú konštrukciu, ktorá lieta vo vzduchu a často aj nad moriami a oceánmi.

Ortuť a čerstvý hliník

Ortuť láme všetku tú krásnu dokonalosť hliníka. Alebo sa prinajmenšom môže zlomiť, ak narazí na hliníkovú časť čerstvým škrabancom. Ak k tomu dôjde, ortuť sa aktívne spojí s hliníkom a vytrhne ho z hliníkovej konštrukcie. Samozrejme, keď sú hliník a amalgám ortuti vystavené vzduchu, hliník sa okamžite spojí s kyslíkom a vytvorí ten istý ultra silný oxid hlinitý. Ide len o to, že toto všetko sa deje na nesprávnom mieste v podobe rastúceho peria a stĺpov, ktoré vznikajú z tekutej ortuti.

Toto uvoľnenie oxidu hlinitého z počiatočného poškriabania umožňuje ortuti preniknúť cez hliník, kým sa všetka ortuť neodparí do vzduchu. Preto aj malé množstvá ortuti môžu spôsobiť veľké škody.

Ako ortuť požiera hliník

No, ani nie! Ortuť preniká cez ochrannú vrstvu oxidu hliníka, čo umožňuje hliníku oxidovať veľmi vysokou rýchlosťou. Ortuť umožňuje, aby bol povrch hliníka v neustálom kontakte so vzduchom a zabezpečuje nepretržitý proces tvorby oxidu hlinitého. Vyzerá to tak, že ortuť vlastne požiera hliník.

Samozrejme, za normálnych podmienok sa to nestane, pretože na odkrytom povrchu hliníka sa okamžite vytvorí film oxidu hlinitého, ktorý chráni hliník pred ďalšou oxidáciou. Ortuť inhibuje tvorbu oxidového filmu a poskytuje tento strašidelný obraz hliníka požieraného ortuťou, čo je znázornené.

Mechanizmus reakcie

Mechanizmus reakcie hliníka s ortuťou je veľmi zložitý. Medzi ortuťovým filmom, hliníkom, vlhkosťou a kyslíkom zo vzduchu dochádza k spontánnej reakcii (obrázok). Zatiaľ čo ortuť je nerozpustná v hliníku, hliník je mierne rozpustný v ortuti (0,002 % pri izbovej teplote). Keď ortuť zmáča povrch hliníka, udržuje povrch v aktivovanom stave, takže sa na ňom nemôže vytvoriť vrstva oxidu. Hliník sa pri kontakte so vzduchom rozpúšťa v ortuti a oxiduje.

Pri tejto reakcii nedochádza k spotrebe ortuti, takže akonáhle sa spustí, v zásade sa nikdy nezastaví.

Obrázok - Vplyv ortuti na hliník

Chémia interakcie medzi hliníkom a ortuťou

Ak na hliníku nie je vrstva oxidu, ortuť s ním tvorí amalgám - zliatinu hliníka s ortuťou. Čerstvý hliník s amalgámom na povrchu prudko reaguje s vlhkosťou vo vzduchu - veľmi aktívne reaguje najmä v dňoch s vysokou vlhkosťou:

Al(s) + 3H20(l) => Al(OH3) (s) + 3/2 H2 (g)
H= -418 kJ/mol.

Test je zostavený v troch verziách. Odpovede sú priložené. Pri dokončovaní práce je potrebné, aby študenti dostali tabuľku hustôt. Pri zostavovaní testu boli použité úlohy z knihy „Testovanie vedomostí študentov z fyziky“ od autorov V.G., Razumovského a R.F. Krivošapová.

Zobraziť obsah dokumentu
„Preverte si fyziku „Archimedova sila a podmienky plávajúcich telies“ (7. ročník)“

Test z fyziky pre žiakov 7. ročníka

Archimedova sila a podmienky plávania telies

jamožnosť

1. Určte vztlakovú silu pôsobiacu na kameň s objemom 0,5 m 3 nachádzajúci sa vo vode.

2. Akou silou je potrebné vyvinúť oceľovú koľajnicu s objemom 0,7 m 3 vo vode?

3. Do nádoby sa nalejú tri nemiešateľné kvapaliny: voda, alkohol, ortuť. V akom poradí sú usporiadané? Svoju odpoveď zdôvodnite.

IImožnosť

1. Kus žuly s objemom 10 dm2 ponoríme do vody. Akou silou treba vynaložiť, aby sa udržal vo vode?

2. Blok v tvare pravouhlého rovnobežnostena bol ponorený do benzínu. Jeho rozmery sú 4x5x10 cm Určte vztlakovú silu pôsobiacu na kváder.

3. Guľôčky hliníka 1, ocele 2 a platiny 3 rovnakého objemu sa umiestnili do tekutej ortuti. Ako sa guličky usporiadajú v kvapaline?

IIImožnosť

1. Drevený blok s objemom 80 cm 3 pláva na hladine petroleja, napoly v ňom ponorený. Aká je Archimedova sila, ktorá na ňu pôsobí?

2. Žulový kameň pripevnený k pružine dynamometra je ponorený do vody. Objem dlažobnej kocky je 0,004 m3. Akú silu ukazuje dynamometer?

3. V ktorej vode je ľahšie plávať: v mori alebo v rieke? prečo?

№ úlohy
možnosť 1			vrchol – alkohol potom voda na dne - ortuť
možnosť 2			takmer všetko vypláva hore – 1 napoly ponorené – 2 utopí sa - 3
možnosť 3			V morskej vode je ľahšie plávať, pretože... je slaná a jej hustota je väčšia, preto je F A väčšia.

Ortuť bola kedysi považovaná za všeliek na všetky choroby a za elixír nesmrteľnosti, no bola aj príčinou „choroby starého klobučníka“. Merkúr zničený Ivan Hrozný a vyradili lietadlo z prevádzky navždy.

Tak ťažký, že ho nedokážem zdvihnúť

Ortuť je látka s vysokou špecifickou hmotnosťou a vysokou hustotou. Ak sa pokúsite čo i len zdvihnúť 10-litrové vedro naplnené ortuťou, nepodarí sa vám to. Prvýkrát hmotnosť ortuti zmeral Robert Boyle v roku 1627, no jeho údaje sú stále správne: 1 liter ortuti zodpovedá približne 13,6 kilogramom, o rovnaké číslo je hustota ortuti vyššia ako hustota vody. Naše telo je tiež „zaťažené“ ortuťou, no jej množstvo je zanedbateľné – 13 miligramov.

Maskot

Len pred niekoľkými storočiami ľudia verili, že ak sa vyčistená ortuť zmení na pevnú látku, môže sa zmeniť na zlato. Ešte viac sa ale spoliehali na magické vlastnosti tejto látky. Napríklad kňazi starovekého Egypta vložili niekoľko gramov ortuti do drevenej alebo žulovej nádoby a vložili ju do hrdla faraónovej múmie – verili, že po smrti to ochráni ich vládcu. S pomocou ortuti rátali aj bežní Egypťania, ktorí nosili fľaštičku z nej ako amulet. Mnohí verili a stále veria, že ortuť prináša šťastie, a preto ortuťové talizmany nie sú v dnešnej dobe ničím výnimočným. Používajú ich fanúšikovia dostihov a kartových hier. Aby sa zabezpečilo, že toxické vlastnosti ortuti nebudú mať nepriaznivý vplyv na zdravie, látka sa vloží do otvoru vyrobeného v muškátovom oriešku a zapečatí sa voskom. A medzi modernými kúzelníkmi môžete vidieť sklenené krúžky, v ktorých je zapečatená ortuť.

Liek

Ortuť sa pre svoju vysokú toxicitu v súčasnosti prakticky nepoužíva v lekárskych prípravkoch, snáď s výnimkou teplomera, ktorý obsahuje asi 2 gramy tohto kovu. Ortuť môže pôsobiť aj ako konzervačná látka pre vakcíny. Avšak ešte v 70. rokoch 20. storočia sa ortuť v medicíne ľahko používala. Napríklad merkusal, obsahujúci ióny ortuti, pôsobil ako silné diuretikum, chlorid ortutnatý sa používal ako preháňadlo, kyanid ortutnatý bol súčasťou antiseptík a mastí. Amalgám striebra, pozostávajúci z ortuti, sa nedávno používal v zubnom lekárstve ako výplňový materiál. Cestovateľ Francois Bernier (1620-1688) počas návštevy Indie poznamenal, že miestni jogíni žijú prekvapivo dlho – až 200 rokov. Bernier napísal, že jogíni pijú nápoj, ktorý obsahuje ortuť a síru. Jogíni potvrdili, že pár kvapiek tejto drogy denne pomáha udržiavať telo v dobrej kondícii, no čo je najdôležitejšie, prispieva k dlhovekosti. Je tiež známe, že v staroveku Číňania vyrábali „tabletky nesmrteľnosti“ na báze ortuti.

Obeť liečenia

Pri exhumácii tela Ivana Hrozného vedci zistili, že obsah ortuti v kráľovom tele bol 5-krát vyšší ako prípustné normy. Je známe, že v Rusku sa ortuť používala na liečbu syfilisu už v 15.-16. Niektorí vedci sa domnievajú, že Ivan Hrozný, ktorý trpel touto nebezpečnou chorobou, bol liečený „tekutým striebrom“. N.M. Karamzin napísal, že cár sa „tak veľmi zmenil, že ho nebolo možné spoznať: na jeho tvári bola zobrazená pochmúrna dravosť, všetky jeho črty boli zdeformované, jeho pohľad vybledol, na hlave a fúzoch mu nezostal takmer jediný vlas“. Náhle vypadávanie vlasov je jedným zo zjavných príznakov otravy ortuťou, rovnako ako epileptické záchvaty, ktoré potrápili kráľa. Intoxikácia ortuťou je podľa moderných odborníkov príčinou smrti Ivana Hrozného.

"ortuťové" ryby

Je známe, že ortuť je obsiahnutá v morskej vode. Nedávno sa zistilo, že malé ryby sú schopné hromadiť túto látku. Zároveň dravce, ryby aj vtáky, ktoré lovia malé rybky, dokážu zadržiavať ortuť v tele v ešte vyšších koncentráciách. Napríklad, ak sleď obsahuje 0,01 ppm ortuti, potom má žralok indikátor viac ako 1 ppm. Americkí vedci, ktorí skúmali ryby na obsah ortuti, našli túto látku v každej rybe! Zároveň 25 % rýb má hladiny ortuti nad povolenou úrovňou. Tuniaky a homáre sú ohrozené. Ekológovia už začali biť na poplach a varovali pred nebezpečenstvom jedenia rýb a iných morských plodov, avšak rybárske spoločnosti to zo zrejmých dôvodov nazývajú „hororové príbehy“.

Jedovatý, ale nie vždy nebezpečný

„Čím viac študujeme ortuť, tým je toxickejšia,“ hovorí David Evers z Inštitútu pre biodiverzitu. "Hrozba stopových množstiev ortuti je väčšia, ako sa doteraz predpokladalo." Ľudia predtým zjavne podceňovali toxické vlastnosti ortuti. Napríklad bola súčasťou plsti, z ktorej sa vyrábali klobúky. Tí, ktorí nosili klobúky, si postupne podkopávali zdravie hromadením toxických látok v tele. Pri výrobe klobúkov bolo otrávených ešte viac - výraz „choroba starého klobučníka“ to jasne dokazuje. Otravou ortuťou dnes trpia predovšetkým ľudia, ktorí sa živia rybolovom a aktívne jedia ryby (tepelným spracovaním, ako je známe, sa ortuť z potravy neodstraňuje). Veľké množstvo takýchto ľudí žije v Kanade, Brazílii, Kolumbii a Číne. Podľa štatistík má v priemere 8 detí z tisícky z nebezpečného regiónu chronické poruchy, prejavujúce sa oslabenou pamäťou a mentálnou retardáciou. Nebezpečenstvo otravy ortuťovými parami je však podľa niektorých odborníkov značne prehnané, pretože limit hustoty ortuťových pár je oveľa nižší ako limit vzduchu, a preto je ich koncentrácia v nebezpečných hladinách možná len pri veľkom množstve tejto látky. Tekutá ortuť nie je až taká nebezpečná. Ak prehltnete kovové guľôčky ortuti z teplomera, prejdú celým črevom bez toho, aby spôsobili škodu. To sa vysvetľuje konzistenciou ortuti, ktorú gastrointestinálny trakt nie je schopný absorbovať.

Zákaz prepravy!

Je zaujímavé, že ortuť je v lietadlách zakázaná, ale nie preto, že by sa ňou mohli otráviť pasažieri a členovia posádky. Keď sa ortuť dostane na hliníkové zliatiny, zničí povrchový film oxidu hlinitého, bez ktorého sa kov stáva krehkým a rýchlo sa rozkladá na vzduchu. Tento problém bol relevantný pre letectvo v 70. rokoch. Lietadlá s únikom veľkého množstva ortuti na palube už neboli vhodné na prevádzku. V závislosti od stupňa poškodenia boli buď odoslané na väčšie opravy, alebo úplne odpísané.