Užití chemie v praxi

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:1) úprava rud 2) vlastní redukce 3) 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

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Au

· 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.

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

(butadienstyrenový kaučuk)

Základní postupy při výrobě plastů

Polymerace

· Reakce nenasycených monomerů za vzniku polymerů, bez vzniku vedlejších produktů.

· Polymerace: 1) radikálová 2) iontová – iniciátorem je iont.

Radikálová polymerace (3 fáze)

1) Iniciace – látkou zahajující reakci jsou peroxidy, které se rozpadnou na radikály

2) Propagace – radikál napadá monomer a řetězec se postupně prodlužuje

3) 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

1) Iniciace – katalyzátor se disociuje na ionty Začíná-li reakci kationt ® kationtová polymerace aniont ® aniontová polymerace

2) Propagace – prodlužování řetězce

3) 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 postupném přemisťování vodíkových atomů.

· Nevzniká vedlejší produkt

· Reakce má stupňovitý charakter

Zástupci

Plasty vzniklé polymerací

Polyethylen (PE):

Vlastnosti: pevný, odolný vůči vodě, chemikáliím, mrazu…

Použití: obalová technika, skleníky, potrubí, lahve na chemikálie, kelímky, mikrotenové sáčky

Polypropylen (PP):

Vlastnosti: lehký, odolný vůči teplotě do 120°C.

Použití: fólie pro obalovou techniku, zdravotnické potřeby (lze je sterilizovat), stříž, elektroizolační materiál, textilní vlákna.

Polyvinylchlorid (PVC):

Vlastnosti: málo odolný proti teplotám a mrazu

Použití: a) NOVODUR (neměkčený) – tyče, odpadní trubky

b) NOVOPLAST (měkčený) – podlahové krytiny, hadice, pláště do deště, igelit

Polytetrafluorethylen (PTFE) – teflon:

Vlastnosti: odolný vyšším teplotám

Použití: skluznice lyží, nádobí

Polystyren (PS):

Vlastnosti: tvrdý, tepelný a zvukový izolátor, výborný vzhled

Použití: misky, skříňky televizorů, věšáky Pěnový polystyren: obalový a izolační materiál.

Polyvinylacetát (PVAC):

Vlastnosti: nehořlavý, stálý na světle, výborná přilnavost k materiálu

Použití: impregnace textilu, emulzní nátěrové látky (latex), hygienicky nezávadné.

Polymethylmathakrylát (PMMA):

Vlastnosti: průhledný, velká propustnost světla, pevný v tahu, nárazu vzdorný

Použití: zubní protézy, klouby, kontaktní čočky, kabiny dopravních prostředků (plexisklo)

Plasty vzniklé polykondenzací

Polyamidy:

Vznik: polykondenzace diaminů a dikarboxylových kyselin.

Vlastnosti: pevné, pružné, odolné proti povětrnostním vlivům

Použití: hnací řemeny, výroba tkanin, rybářské vlasce, výplety raket, fólie

n H2N – (CH2)6 – NH2 + n HOOC – (CH2)4 – COOH

1,6-hexamethylendiamin kyselina haxandiová

[– H – NH – (CH2)6 – NH – CO – (CH2)4 – CO – ] + (2n-1) H2O

nylon 66

Polyestery (PES):

Vznik: polykondenzace dikarboxylových kyselin a dvojsytného alkoholu

Vlastnosti: pevné, odolné proti oděru, nekrčivé Použití: výroba textilních vláken, sítí, lan , plachet, filmy Polyesterové skelní lamináty: přilby

Fenolformaldehydové pryskyřice:

Vznik: polykondenzace fenolu a formaldehydu Vlastnosti: nejdéle známé plasty v kyselém prostředí vzniká lineární novolak v zásaditém prostředí vzniká hustě zesíťovaný, nerozpustný rezit

Použití: elektroinstalační materiál, bakelit, (novolak – nátěrové hmoty)

Aminoplasty:

Vznik: polykondenzace močoviny a formaldehydu Vlastnosti: bezbarvé nebo bílé látky libovolně barvitelné

Použití: nátěrové hmoty, umakart, obklady, tmely

Silikony:

Vznik: plastické hmoty ve kterých se střídá křemík s kyslíkem

Vlastnosti: tepelně odolné, hydrofóbní

Použití: mazací oleje, impregnační nátěrové hmoty, izolační materiál, silikonové kaučuky

Plasty vzniklé polyadicí

Polyuretany

Vznik: polyadice diizokyanátů a dvojsytných alkoholů

Vlastnosti: lehké, pevné

Použití: výroba lepidel, textilních vláken, montážní pěny, umělá kůže (barex)

Molitan: po přidání malého množství vody se uvolní CO2 za vzniku molitanu.

Syntetické kaučuky

· Odvozují se z buta-1,3-dienu H2C ═ CH – CH ═ CH2

· Jeho polymerací vzniká butadienový kaučuk

Butadienový kaučuk:

· Vzniká polymerací buta-1,3-dienu

· Přidáním síry dochází k vulkanizaci kaučuku

· Dnes se již nevyrábí ve velkém množství

Butadienstyrenový kaučuk (bunas):

· Vzniká kopolymerací buta-1,3-dienu se styrenem

Chloroprenový kaučuk:

· Vzniká polymerací 2-chlorbuta-1,3-dienu

· Má lepší vlastnosti než butadienový kaučuk

· Těžko zápalný

· Už se nevulkanizuje

Barviva

Charakteristika

· Barviva jsou barevné organické sloučeniny, které mají schopnost vybarvovat určité materiály

· Barevnost je způsobena schopností absorbovat z viditelného části spektra elektromagnetického záření složky o určité vlnové délce

· Příčinou této schopnosti jsou funkční skupiny zvané chromofory

· Sloučenina obsahující chromofor se nazývá chromogen

· Barviva jsou nerozpustné ve vodě (pigmenty ve vodě rozpustné nejsou!)

Rozdělení

1. Podle vzniku: a) přírodní b) syntetická

2. Podle způsobu použití: a) přímá – přímo obarví danou látku (barvy na vajíčka) b) reaktivní – barvivo reaguje s obarvovanou látkou c) mořidlová – barvivo se váže na látku pomocí mořidla d) vyvíjená – tvoří se přímo na látku

3. Podle struktury

Přírodní barviva

Karotenoidy

a) Karoteny – oranžové barvivo (mrkev)

b) Xantofyly – žluté barvivo (pampelišky, slunečnice)

Chinonová

· Nejvíce se vyskytují v kůře stromů a kořenech rostlin (alisarin)

· Způsobují zabarvení kůže, vlasů, chlupů (melanin)

Pyranová

· Obsaženy v květech a plodech rostlin

· Se změnami pH mění svojí barvu

· Antokyamin obsažen v červeném zelí, růžích, borůvkách V kyselém prostředí je červený, v zásaditém modrý

Pyrrolová

· Čtyři pyrrolová jádra svázaná dohromady vytváří porfin (červené barvivo krve a chlorofyl)

· Uprostřed porfinu je v chlorofylu vázán hořčík a v hemoglobinu železo

Ptermy

a) Leukopterm – bílé barvivo křídel bělásků

b) Xantopterm – žluté barvivo z křídel žluťásků

c) Chrysopterin – zlatožluté barvivo

d) Ichtiopterin – modré barvivo neonek

Syntetická barviva

· Je jich velké množství

· Jejich vlastnosti jsou lepší než u přírodních barviv

Azobarviva

· Používají se jako indikátory

· Mění barvu podle koncentrace oxoniových kationtů v roztoku

· methyloranž, methylčerveň

Arylmethanová barviva

· fenolftalein (v zásaditém prostředí se barví červeno-fialově)

· fluorescein, fuchsin

Antrachinonová barviva – kypová žluť

Pesticidy

Charakteristika

· Uměle připravené látky, které člověk používá k omezení života rostlin, mikroorganismů a živočichů

Insekticidy

· Přípravky proti hmyzu

· Používají se ve formě postřiků v zemědělství

· Nejvíce postřikovaným ovocem je vinná réva

· Metation, Fosfotion, Zolone, Actelic – proti žravýma savým škůdcům

Herbicidy

· Přípravky proti plevelu

· Podle účinku je dělíme na: a) selektivní – zlikviduje pouze určitý druh plevele pěstovaná rostlina bude neporušena b) neselektivní – zlikviduje vše (Rondup) rostlina přijme přípravek listy a převede jej do kořenů, kde přípravek působí letálně

Fungicidy

· Přípravky proti houbám, plísním a rzi

· Postřik broskví (proti kadeřavosti), rybízu (proti rzi)

· Kuprikol, Dithane

Léčiva

Charakteristika

· Látky nebo směsi látek, které jsou určené k léčení nebo mírnění různých zdravotních obtíží.

Rozdělení podle účinku

1) Analgetika – tlumí bolest

2) Antipyretika – snižují tělesnou teplotu (acylpyrin, paralen)

3) Spasmoanalgetika – tlumí bolest hladkého svalstva

4) Anestetika – utlumují nervovou soustavu podle rozsahu dělíme na: a) k celkové narkóze (rajský plyn) b) k lokální narkóze (prokain, mezokain, ethylchlorid)

5) Antidepresiva – k odstranění špatné nálady

6) Sedativa – v malých dávkách uklidňují, ve větších uspávají

7) Chemoterapeutika – jsou toxická vůči nějakému zdroji infekce

Základní postupy při výrobě papíru

· Základní surovinou pro výrobu papíru je polopapírovina (dřevo, sláma, hadry, starý papír)

Postup výroby

1) Polopapíroviny spolu s vodou jsou rozemlety buď na holandrech nebo na novějších kuželových mlýnech

2) Dokonale rozemletá papírovina se ve velkém holandru klíží, plní, popřípadě barví. Klížený papír je vůči vodě odolný ® čím více obsahuje klihu tím více odolává vodě. Původně se papír klížil klihem, dnes se klíží pryskyřičným mýdlem Klížené: balící papíry, fotografické papíry Poloklížené: dobře přijímají tiskařské barvy Neklížené: piják, filtrační papír

3) Plnění papíru Plněním papíroviny má být dosaženo hladkosti, neprůsvitnosti, měkkosti a váhy Plnidly jsou: prachovaný kaolín, mastek, křída…

4) Barvení papíru Barvení se provádí přidáváním minerálních barviv nebo roztoků anilinových barviv

5) Takto upravená papírovina pak prochází písečníkem a elektromagnetickým třídičem, v nichž se zadrží všechny nečistoty, které by mohly poškodit síto papírenského stroje.

6) Dokonale jemná papírovina se pak čerpá do rozdělovače, z něhož vtéká na síto papírenského stroje.

7) Mokrá část papírenského stroje: zde dochází k odstranění přebytečné vody

8) Suchá část papírenského stroje: zde dochází prostřednictvím soustavy sušících válců k vysušení a ochlazení papíru.

9) Hotový papír je navíjen na role, v nichž se dodává do tiskáren

Základní postupy při úpravě pitné vody

1) Aerace Volný CO2 je vytěsněn provzdušněním na vodních skocích a voda je zde zároveň obohacena o O2 Za vodním skokem vtéká voda do nádrže z níž je odsáván vytěsněný CO2. Sloučeniny železa a manganu, které jsou v surové vodě rozpuštěny, jsou provzdušněním okysličeny na výšemocné, které se z vody vylučují ve formě vloček.

2) Rychlé mísení V rychlo-mísičích je do vody dávkováno vápno ve formě vápenného mléka, které zvýší pH nad 8 a způsobí vločkování zbytku železa a manganu.

3) Sedimentace Z rychlomísičů voda vtéká do sedimentačních nádrží. Vločky usazené na dně nádrže jsou shrnovány ke středu nádrže, odkud jsou odčerpávány do kanalizace.

4) Filtrace Ze sedimentačních nádrží voda přepadá do ocelových žlabů a z nich je přečerpána na pískové filtry. Pomocí speciálních bakteriálních kultur jsou z vody odstraněny amonné ionty.

5) Chlorování Pro zdravotní zabezpečení je do vody, před jejím vtokem do vodojemu, dávkován vodný roztok chloru.

6) Rozvod vody Upravená voda je jímána v dvoukomorovém vodojemu a odtud je vysokotlakými čerpadly dodávána přímo do vodovodní sítě.

Základní postupy při úpravě odpadní vody

1) Hrubé předčištění Před čerpáním jsou vybudovány lapáky štěrku s mechanickým tažením zachycených drapákem. Po přečerpání vody šnekovými čerpadly voda protéká jemnými česlemi a lapákem písku.

2) Mechanické čištění Do 4 kruhových usazovacích nádrží přitéká odpadní voda z hrubého předčištění přes provzdušňovaný rozdělovací žlab. Kal, který se na šikmém dně usadí je shrabován stíracím zařízením kalu.

3) Kalové hospodářství Primární a přebytečný kal, odváděný z usazovacích nádrží, je čerpán do vyhnívacích nádrží k anaerobní stabilizaci. Tyto vyhnívací nádrže jsou nepřetržitě promíchávány a vyhřívány na teplotu 33°C.

4) Plynové hospodářství Bioplyn produkovaný při anaerobní stabilizaci kalu je uskladňován v plynojemu. Spalováním plynu v motorech se produkuje elektrická energie a teplo, které se používá k vytápění objektů čističky a k míchání kalů ve vyhnívacích nádržích.

5) Biologické čištění Biologickou linku tvoří aktivační nádrže a dosazovací nádrže. Tyto nitrifikační nádrže jsou provzdušňovány diskovými aerátory. Nádrže obsahují také aktivní bakterie, které zajistí biologické vyčištění vody. Aktivační směs se odvádí do kruhových dosazovacích nadrží. Z těchto nádrží se odvádí z 98% přečištěná voda do řeky.

Základní postupy při výrobě cukru

1) Příjem řepy – cukrová řepa je základní surovinou pro průmyslovou výrobu sacharózy

2) Plavení řepy – řepa je dopravována do budovy a zároveň očištěna od hrubých nečistot (kamení, štěrk)

3) Praní řepy – řepa je prána v řepné pračce, ve které se odděluje hlína a písek

4) Řezaní řepy – očištěná řepa se v bubnových řezačkách řeže na sladké řízky.

5) 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.

6) Čeření – Ke šťávě se přidává vápenné mléko, čímž se z roztoku odstraní organické kyseliny ve formě vápenných solí.

7) Saturace – cílem je snížit obsah vápenatých solí na minimum

8) Filtrace – slouží k oddělování suspendovaných hmot z roztoku o saturaci Vzniká lehká šťáva.

9) Zahušťování – filtrací získaný roztok se zahušťuje odpařováním vody za vzniku těžké šťávy.

10) Vaření cukru – cukr se získává z těžké šťávy vařením Vyloučené krystalky se oddělují odstředěním

11) Sušení cukru – cílem je předejít změnám, které by mohli nastat při skladování cukru (ztvrdnutí, vytvoření prachu, zvlhnutí…)

12) Třídění a balení cukru – cukr se dělí dle tvaru a velikosti na: a) krystal b) krupice c) moučka d) želírovací e) tvarovaný

13) Melasa – zbylá sirupovitá směs, ze které již nelze krystalizací získat sacharózu, se využívá jako surovina pro různé biotechnologie (výroba ethanolu, pekařského droždí, kyseliny citrónové)

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *