8.მე-8 ჯგუფის ელემენტები
8.1.რკინა
კითხვა:
როგორ მიიღება რკინა მრეწველობასა და ლაბორატორიაში? დაწერეთ შესაბამისი ქიმიური რეაქციების განტოლებები.
პასუხი:
ლაბორატორიაში რკინა შეიძლება მივიღოთ შემდეგი მეთოდებით.
- Fe2O3 ოქსიდიდან რკინის აღდგენით წყალბადით, 1000°C-ზე:
Fe2O3 + 3 H2 → 2 Fe + 3 H2O
- Fe2O3 ოქსიდიდან რკინის აღდგენით ალუმინით (გახურებით):
Fe2O3 + 2 Al→ 2 Fe + 3 Al2O3
- რკინის პენტაკარბონილის თერმული დაშლით უჰაეროდ. მიიღება განსაკუთრებით სუფთა რკინა
Fe(CO3)5 → Fe + 5 CO
- რკინის ხსნადი მარილების წყალხსნარების ელექტროლიზით.
რკინის მიღების სამრეწველო მეთოდი მოიცავს სამ საფეხურს:
მადნიდან რკინის აღდგენა (თუჯის წარმოება).
თუჯის წარმოებას ახდენენ ბრძმედებში, რომელშიც ზემოდან მორიგეობით იყრება რკინის მადანი, კოქსი, ფლუსი (CaCO3). სამივეს ერთად კაზმი ეწოდება. ქვემოდან ბრძმედში დაუბერავენ ჟანგბადით გამდიდრებულ ჰაერს. კოქსი იწვის:
C + O2 → CO2 + 402 კჯ/მოლი
ეს რეაქცია ეგზოთერმულია, რის ხარჯზეც ტემპერატურა 1850°C-მდე იზრდება. CO2 ეხება გავარვარებულ კოქსს და ზედა ფენებში წარმოიქმნება CO:
CO2 + C → 2 CO
ლაბორატორიაში რკინა შეიძლება მივიღოთ შემდეგი მეთოდებით.
- Fe2O3 ოქსიდიდან რკინის აღდგენით წყალბადით, 1000°C-ზე:
Fe2O3 + 3 H2 → 2 Fe + 3 H2O
- Fe2O3 ოქსიდიდან რკინის აღდგენით ალუმინით (გახურებით):
Fe2O3 + 2 Al→ 2 Fe + 3 Al2O3
- რკინის პენტაკარბონილის თერმული დაშლით უჰაეროდ. მიიღება განსაკუთრებით სუფთა რკინა
Fe(CO3)5 → Fe + 5 CO
- რკინის ხსნადი მარილების წყალხსნარების ელექტროლიზით.
რკინის მიღების სამრეწველო მეთოდი მოიცავს სამ საფეხურს:
მადნიდან რკინის აღდგენა (თუჯის წარმოება).
თუჯის წარმოებას ახდენენ ბრძმედებში, რომელშიც ზემოდან მორიგეობით იყრება რკინის მადანი, კოქსი, ფლუსი (CaCO3). სამივეს ერთად კაზმი ეწოდება. ქვემოდან ბრძმედში დაუბერავენ ჟანგბადით გამდიდრებულ ჰაერს. კოქსი იწვის:
C + O2 → CO2 + 402 კჯ/მოლი
ეს რეაქცია ეგზოთერმულია, რის ხარჯზეც ტემპერატურა 1850°C-მდე იზრდება. CO2 ეხება გავარვარებულ კოქსს და ზედა ფენებში წარმოიქმნება CO:
CO2 + C → 2 CO
შემდეგ მიმდინარეობს რკინის თანდათანობითი აღდგენა CO-თი, რომელიც ძირითადი აღმდგენია. თუ მადანი წითელი რკინაქვაა, ეს თანმიმდევრული პროცესი შემდეგი რეაქციებით გამოისახება:
2Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2
2Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
ამ სამი რეაქციის შეჯამებული ტოლობაა:
2 Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2
ნაწილობრივ აღდგება მადანში არსებული მინარევები:
2 SiO2 + C → Si + CO
MnO + C → Mn + CO
Ca3(PO4)2 + 5 C → 2 P + 5 CO + 3 CaO
გამდნარი რკინა დაბლა ჩამოედინება და კოქსთან წარმოქმნის:
Fe + 3C → Fe3C
3 Fe + CO → Fe3C + CO2
Fe3C იხსნება გალღობილ რკინაში და ნახშირთან წარმოქმნის თუჯს.
შემდეგ მიმდინარეობს რკინის თანდათანობითი აღდგენა CO-თი, რომელიც ძირითადი აღმდგენია. თუ მადანი წითელი რკინაქვაა, ეს თანმიმდევრული პროცესი შემდეგი რეაქციებით გამოისახება:
2Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2
2Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
ამ სამი რეაქციის შეჯამებული ტოლობაა:
2 Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2
ნაწილობრივ აღდგება მადანში არსებული მინარევები:
2 SiO2 + C → Si + CO
MnO + C → Mn + CO
Ca3(PO4)2 + 5 C → 2 P + 5 CO + 3 CaO
გამდნარი რკინა დაბლა ჩამოედინება და კოქსთან წარმოქმნის:
Fe + 3C → Fe3C
3 Fe + CO → Fe3C + CO2
Fe3C იხსნება გალღობილ რკინაში და ნახშირთან წარმოქმნის თუჯს.
