Endotermická
reakce - reakce,
při kterých musíme dodávat teplo, teplo se spotřebovává
- příklady endotermických reakcí: CaO + 3C → CaC2 +CO
CaCO3 → CaO + CO2
- příklady endotermických reakcí: CaO + 3C → CaC2 +CO
CaCO3 → CaO + CO2
SiO2
+ 2C → SiC + 2CO
Ohřev
- pomocí :
- tavenin solí
- horké vody, vodní páry - nejvýhodnější je použít sytou páru, která
v ohřívacích trubkách zkondenzuje, uvolní se kondenzační teplo
- olejů + org. látek
- spalin - a) přímý ohřev (pece), b)
nepřímý ohřev (výměníky tepla)
Elektrotermické
procesy jsou založeny na dodávání tepla pomocí elektrické energie
- elektroohřev - oblouková, nebo odporová
pec ( ohřev pomocí el. proudu)
-
výhoda - čistota, vysoká teplota, dobrá regulace, ekologický ohřev
-
nevýhoda - elektrická energie je drahá → používá se v menších výrobách
- Druhy pecí - a) odporové, b)
obloukové
- střídavý proud 100
- 1000V
Odporové
pece - teplo
vzniká elektrickým odporem při průchodu proudu přes koks. Pec je vystavěna ze
žáruvzdorných cihel. Čela pece jsou se zazděnými elektrodami - stabilní. Boční
stěny jsou rozebíratelné.
- použití - výroba karbidu křemíku SiC
Obloukové
pece - probíhá
trvalý výboj mezi elektrodami ( obvykle se používá střídavý proud jednofázový,
nebo třífázový). Topení je:a) přímé - jedna elektroda je přímo zpracovávaná
látka (tavenina)
b) nepřímé -
oblouk je mimo vsázku, vsázka je špatně vodivá, teplo se předává sáláním
c) zakrytý oblouk
- oblouk je ve vsázce, částečně působí i odporové teplo
Materiál
elektrod - elektrody
musejí být dostatečně vodivé a odolné vůči žáru → bývají uhlíkové ( z koksu
nebo antracitu). Velmi časté jsou samo-spékací elektrody = Södebergovy elektrody - směs koksu a dehtu, hustá pasta se plní do
ocelové trubky a k vypálení dojde teprve při práci elektrody - výhoda Södebergovy
elektrody - dá se plynule doplňovat navařením další elektrody bez vypínání
oblouku.
Výroba vápna - CaO:
- vápno patří mezi tzv. vzdušná
pojiva. Aktivní složkou je CaO.
- CaO se vyrábí
rozkladem CaCO3 - CaCO3 → CaO + CO2 - silně
endotermická reakce
- teoretická
teplota rozkladu je 900°C, prakticky se vápno vypaluje při 1100 - 1200°C. Vyšší
teplota způsobuje spékání, slinování povrchu kusů vápna a tím se sníží jeho
reaktivita. Provádí se v šachtových pecích. Vápenec se dávkuje nadrcený na 8 -
10cm a množství přidaného koksu je asi 10% z celkového množství vápence.
Spalováním koksu se získává potřebná teplota výpalu. Získané vápno je o čistotě
asi 90% CaO ( původní vápenec není čistý).
-
použití - ve
stavebnictví
- Hašené vápno - CaO + H2O
→ Ca(OH)2 - exotermická reakce
- přísada do malty
( s pískem a vodou), tu pak používáme na spojování stavebního materiálu
- část vápna se
používá jako levné neutralizační činidlo
Výroba karbidu křemíku - SiC - (
karborundum):
- provádí se v odporových pecích
- zavážka - a) suroviny - SiO2 (křemičitý písek), uhlí (
koks, antracit, nebo dřevěné piliny)
- b) přísady -
dřevěné piliny (vytváří póry), sůl (NaCl) - odvádí nečistoty z písku, které
vytěkají, jako Cl-
- reakce - SiO2 + 2C → SiC + 2CO
- Pec pracuje periodicky, diskontinuálně
(přetržitě). Ohřev trvá asi 36 hod. při teplotě kolem 2000°C, pak následuje asi
24 hod. chlazení. Pak se rozebírají boční stěny.
- vlastnosti - křehký, lze drtit, velmi tvrdý (9,5 podle Mohsovy
stupnice tvrdosti, kdy materiálem s vyšším číslem lze udělat vryp do materiálu
s nižším číslem. Určení tvrdosti podle Mohsovy stupnice tvrdosti se provádí
vrypem do zkouškového materiálu).
-
použití - brusné
materiály, žáruvzdorné materiály
Výroba karbidu vápníku - CaC2:
- vyrábí se v obloukové peci se
zakrytým obloukem, u dna jsou odpichové otvory.
-
reakce - CaO + 3C → CaC2 +CO - endotermická
reakce
- CO lze dále spalovat.
Endotermická reakce, je potřeba pracovat za vysokých teplot - 2000°C
- suroviny - obvykle vápenec, C - ( rozdrcený koks, antracit)
- Do pece se přivádí vápenec a
koks. Vzniká tavenina CaC2 , která se vypouští odpichovými otvory.
Nechá se zchladnout a drtí se.
- elektrody - Södebergovy samospékací elektrody - hmota se pravidelně
doplňuje
-
vlastnosti - CaC2
- b.t. = 2300°C, vyrobený karbid není zcela čistý ( obsahuje příměs CaO, kt.
snižuje bod tání) a kvalita karbidu se posuzuje podle toho, jaké množství
acetylenu vznikne reakcí 1kg CaC2 + H2O reakce →
(CaC2 + H2O
→ C2H2 + Ca(OH)2). Z kvalitního karbidu vyrobíme
250 - 300 litrů acetylenu.
Výroba fosforu - P:
- suroviny - apatit (fosfát), křemičitý písek, koks
-
sumární děj -
2Ca3(PO4)3 + 6SiO2 + 10C → P4
+ 10CO + 6 CaSiO3
- v žáru se SiO2 chová
jako kyselina a vytěsní P2O5. Vzniklý P2O5
se redukuje.
-
výroba - probíhá
v elektrických obloukových pecích s obloukem ve vsádce. Pec je utěsněná, v peci
bývá nepatrný přetlak. Suroviny jsou kontinuálně dávkovány. Výroba probíhá při
t = 1200 - 1500°C. Provádí se odpich taveniny, strusky - CaSiO3. P4
odchází jako páry. Páry přechází přes elektrofiltr a odvádí se ke kondenzaci
pomocí rozstřikování vodou.
- Bílý fosfor - se uskladňuje asi 30cm pod vodou, protože je
samozápalný (jedovatý, světélkuje)
-
Červený fosfor -
vzniká dlouhodobým působením teploty 200°C na fosfor bílý, není jedovatý
-
použití -
krabičky od zápalek
- význam fosforu - použití na výrobu termické H3PO4 ↓
Výroba termické kyseliny fosforečné
- H3PO4:
- Používá se tam,
kde potřebujeme čistou H3PO4 - pro výrobu přísad do
krmných směsí a změkčovadel ( což jsou obecně fosforečnany, zpravidla je
změkčovadlem fosfát, například tripolyfosfát Na5P3O10
)
-
výroba - spočívá
ve spalování roztaveného bílého fosforu (P4 ) se vzduchem ve
spalovací věži na P2O5 a jeho převedení na H3PO4
hydratací. Odcházející plyny se zbavují stržených kapek elektrofiltru.
Hydratuje se skrápěním zředěnou H3PO4 , za věží je na
ukončení hydratace zařazena chladící adsorpční věž. Přes obě tyto věže
nepřetržitě cirkuluje asi 75% H3PO4 , která se neustále
chladí vodou, takže se koncentrace udržuje na této úrovni. Výslednou
koncentraci H3PO4 lze měnit.
-
reakce - P4
+ 5O2 → 2P2O5 - exotermická reakce
- 2P2O5
+ 6H2O → 4H3PO4 - exotermická reakce
- H3PO4 -
patří k nejdůležitějším anorganickým kyselinám
- kys. superfosforečná obsahuje
až 80% P2O5 , viskózní kapalina, lze ji získat hlubší
dehydratací
Žádné komentáře:
Okomentovat