Kovy
Základní postupy při výrobě kovů
- Nejvíce kovů se vyrábí z oxidických a sulfidických rud.
- Kovy se vyrábějí redukčními procesy nebo recyklací.
- Postupy při výrobě kovů:
- Úprava rud
- Vlastní redukce
- Rafinace
Úprava rud – separační procesy
- Vede k obohacení rudy o žádoucí sloučeniny.
- Základem chemické separace je přeměna „kovonosné sloučeniny“ na sloučeninu, která je stabilní v jiné fázi než sloučeniny hlušiny.
- Zlato se separovalo kyanidovým způsobem.
Redukční procesy
- Může probíhat různými způsoby: elektrolýzou, za vysokých teplot, redukce z roztoků.
Elektrolýza:
- Elektropozitivní kovy jsou vyráběny elektrolýzou svých tavenin (chloridů).
- Tímto způsobem se vyrábí Mg a Na.
- Hliník se taktéž vyrábí elektrolýzou, ale za složitějších podmínek.
Redukce za vysokých teplot:
- Nejběžnějším způsobem je redukce uhlíkem.
- Uplatňuje se při výrobě železa.
Rafinace
- Snižování obsahu nežádoucích příměsí.
- Probíhá ocelářskými postupy (konvektory, elektrické pece).
Koroze kovů
- Cílem metalurgie je převést kovy vázané ve sloučeninách do nepřirozeného stavu s oxidačním číslem 0.
- Kovy mají tendenci přecházet zpět = koroze kovů.
- Ke korozním dějům dochází většinou ve vodném prostředí.
- Koroze = soubor procesů, kterými se postupně mění vlastnosti materiálů do té míry, že ztrácejí užitečnou hodnotu.
Standardní elektrodové potenciály
- Hodnoty elektrodového potenciálu charakterizují schopnost atomu daného kovu odštěpovat elektrony za vzniku iontů.
- Kovy za vodíkem (ušlechtilé) odštěpují elektrony méně snadno než atomy vodíku.
- Kovy před vodíkem (neušlechtilé) odštěpují elektrony snadněji než vodík.
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Au
Plasty
Charakteristika
- Uměle vyrobené látky s vysokou molekulovou hmotností tvořené makromolekulami.
Základní pojmy
- Makromolekula – částice složená z velkého počtu atomů spojených do dlouhých řetězců.
- Stavební jednotka – pravidelně se opakující část molekul, ale stejného chemického složení.
- Strukturní jednotka – je tvořena několika stavebními jednotkami (stejnými nebo různými).
- Polymer – označení jakékoliv makromolekulární látky.
- Polymerační stupeň – udává počet strukturních jednotek (merů) v řetězci.
- Monomer – nízkomolekulární látka, kterou lze polyreakcí přeměnit na polymer.
- Polyreakce (polymerace, polykondenzace, polyadice) – reakce, při nichž z monomerů vznikají polymery.
Základní postupy při výrobě plastů
Polymerace
- Reakce nenasycených monomerů za vzniku polymerů, bez vzniku vedlejších produktů.
- Polymerace:
- Radikálová
- Iontová – iniciátorem je iont.
Radikálová polymerace (3 fáze):
- Iniciace – látkou zahajující reakci jsou peroxidy, které se rozpadnou na radikály.
- Propagace – radikál napadá monomer a řetězec se postupně prodlužuje.
- Terminace – reakce se ukončí spojením dvou narůstajících řetězců.
- Iniciátor tvoří počáteční i koncovou skupinu.
- Exotermní reakce.
- Pokud se polymerace účastní dva různé monomery, jedná se o kopolymeraci.
Iontová polymerace:
- Iniciace – katalyzátor se disociuje na ionty. Začíná-li reakci kationt → kationtová polymerace, aniont → aniontová polymerace.
- Propagace – prodlužování řetězce.
- Terminace – reakce se ukončuje přidáním vody nebo alkoholu.
Polykondenzace
- Polykondenzace je poly-reakce, při které ze dvou různých monomerů, které mají nejméně dvě různé funkční skupiny, vzniká určitý produkt a odštěpuje se malá molekula (H₂O, NH₃, CH₃OH).
- Polykondenzací vznikají: polyamidy, polyestery, fenolformaldehydové pryskyřice, aminoplasty, silikony.
Polyadice
- Polyadice je reakce dvou různých monomerů, při které dochází k postupnému přemisťování vodíkových atomů.
- Nevzniká vedlejší produkt.
- Reakce má stupňovitý charakter.
Zástupci plastů:
Plasty vzniklé polymerací:
- Polyethylen (PE): pevný, odolný vůči vodě, chemikáliím, mrazu; použití: obaly, skleníky, potrubí, lahve na chemikálie, sáčky.
- Polypropylen (PP): lehký, odolný vůči teplotě do 120°C; použití: obaly, zdravotnické potřeby, elektroizolační materiály.
- Polyvinylchlorid (PVC): málo odolný proti teplotám a mrazu; použití: trubky, podlahové krytiny, hadice.
- Polytetrafluorethylen (PTFE) – teflon: odolný vyšším teplotám; použití: nádobí, skluznice lyží.
- Polystyren (PS): tvrdý, tepelný a zvukový izolátor; použití: obaly, misky, televizní skříňky, pěnový polystyren.
Plasty vzniklé polykondenzací:
- Polyamidy: pevné, pružné; použití: tkaniny, rybářské vlasce, fólie.
- Polyestery (PES): pevné, odolné proti oděru; použití: textilní vlákna, sítě, lana, plachty.
- Fenolformaldehydové pryskyřice: elektroinstalační materiály.
- Aminoplasty: bezbarvé nebo bílé látky; použití: nátěry, obklady, tmely.
- Silikony: tepelně odolné; použití: mazací oleje, izolační materiály.
Plasty vzniklé polyadicí:
- Polyuretany: lehké, pevné; použití: lepidla, montážní pěny, umělá kůže.
Syntetické kaučuky:
- Butadienový kaučuk: vzniká polymerací buta-1,3-dienu.
- Butadienstyrenový kaučuk (bunas): kopolymerace buta-1,3-dienu se styrenem.
- Chloroprenový kaučuk: polymerace 2-chlorbuta-1,3-dienu.
Barviva
Charakteristika
- Barviva jsou barevné organické sloučeniny, které mají schopnost vybarvovat určité materiály.
- Barevnost je způsobena schopností absorbovat složky viditelného spektra elektromagnetického záření.
Rozdělení barviv
- Přírodní: karotenoidy (mrkev), chinony, pyranová barviva (antokyany – borůvky).
- Syntetická: azobarviva (methyloranž), arylmethanová barviva (fenolftalein).
Pesticidy
Rozdělení
- Insekticidy: hubí hmyz (Metation, Zolone).
- Herbicidy: proti plevelu – selektivní nebo neselektivní (Rondup).
- Fungicidy: proti houbám (Kuprikol).
Léčiva
Typy podle účinku
- Analgetika: tlumí bolest.
- Antipyretika: snižují horečku (paracetamol, acylpyrin).
- Sedativa: uklidňují (v malých dávkách), ve vyšších dávkách uspávají.
Základní postupy při výrobě papíru
- Rozemletí surovin: mechanické zpracování dřeva nebo hadroviny na holandrech.
- Klížení a plnění: klížení zvyšuje odolnost vůči vodě a plnění zvyšuje hladkost a neprůsvitnost papíru.
- Sušení: vysoušení a chlazení papíru v sušícím ústrojí papírenského stroje.
Základní postupy při úpravě pitné vody
- Aerace: odstranění CO₂ a okysličení vody.
- Sedimentace a filtrace: odstranění vloček hydroxidu a zbytků železa a manganu.
- Chlorování: zdravotní zabezpečení vody.
Základní postupy při úpravě odpadní vody
- Hrubé předčištění: mechanické odstranění nečistot pomocí česlí, lapáků písku, sítek.
- Mechanické čištění: usazování kalu v usazovacích nádržích.
Základní postupy při výrobě cukru
- Příjem řepy
- Cukrová řepa je základní surovinou pro průmyslovou výrobu sacharózy.
- Plavení řepy
- Řepa je dopravována do budovy a zároveň očištěna od hrubých nečistot (kamení, štěrk).
- Praní řepy
- Řepa je prána v řepné pračce, kde se odděluje hlína a písek.
- Řezání řepy
- Očištěná řepa se v bubnových řezačkách řeže na sladké řízky.
- Extrakce cukru
- Ze řízků se mnohonásobným promýváním horkou vodou uvolňuje sacharóza. Vzniklá šťáva obsahuje kromě sacharózy i další rozpuštěné látky. Zbylé řízky se používají jako krmivo.
- Čeření
- Ke šťávě se přidává vápenné mléko, čímž se z roztoku odstraní organické kyseliny ve formě vápenných solí.
- Saturace
- Cílem je snížit obsah vápenatých solí na minimum.
- Filtrace
- Filtrace slouží k oddělování suspendovaných hmot z roztoku po saturaci. Vzniká lehká šťáva.
- Zahušťování
- Filtrací získaný roztok se zahušťuje odpařováním vody, čímž vzniká těžká šťáva.
- Vaření cukru
- Cukr se získává z těžké šťávy vařením. Vyloučené krystalky se oddělují odstředěním.
- Sušení cukru
- Cílem je předejít změnám, které by mohly nastat při skladování cukru (ztvrdnutí, vytvoření prachu, zvlhnutí).
- Třídění a balení cukru
- Cukr se dělí dle tvaru a velikosti na:
- a) krystal
- b) krupice
- c) moučka
- d) želírovací
- e) tvarovaný
- Cukr se dělí dle tvaru a velikosti na:
- Melasa
- Zbylá sirupovitá směs, ze které již nelze krystalizací získat sacharózu, se využívá jako surovina pro různé biotechnologie (výroba ethanolu, pekařského droždí, kyseliny citrónové).