Kémia érettségi tételek kidolgozva

Az acélgyártás

A nyersvas rideg, kemény, törékeny anyag. A rugalmas, szívós, teherbíró acélt úgy készítik belôle, hogy széntartalmát 1,7% alá csökkentik. Az acél tehát vas-szén ötvözet, amelynek a széntartalma kisebb, mint 1,7%. Az acél széntartalmát úgy lehet a kívánt mértékre lecsökkenteni, hogy a szén egy részét kiégetik a nyersvasból.

Kemia_szervetlen_24_Az_acelgyartas.mp3

Az acélgyártás egyik módja a Siemens és martin eljárás. Ennek lényege: hogy a szén oxidálására a korrodált, rozsdásodott ócskavasat használják fel. A korrózióvédelem eredményeként az ócskavas mennyisége csökkent, így más módszert dolgoztak ki. Ez az Ld eljárás. Az Ld eljárás során az Ld konverterben a nyersvas széntartalmát oxigénnel égetik ki.

Ez az eljárás gyors és olcsó.
 

A vas gyártása

A vasércek fôleg vörös vasoxidot, FE2O3-mat tartalmaznak, vagy olyan vasvegyületet, amely a kohó hômérsékletén vasoxiddá alakul. A legismertebb vasércek: a magnetit, a hematit, a limonit és a sziderit. A vasércekbôl a nyersvasat a nagyolvasztóban állítják elő.

Kemia_szervetlen_23_A_vas_gyartasa.mp3

A vasoxid redukálásához kokszot használnak fel. A koksz nemcsak redukálószerként fontos, hanem égésével állítják elô a kohósításhoz szügséges 2000 fok hômérsékletet. A vasoxid redukálásában a szénen kívül a szénmonoxid is részt vesz,  ami a koksz tökéletlen égésekor keletkezik.

   A vasgyártás legfontosabb kémiai reakciói a következôk:

   1. A szén égése (fľtés): C +O2 = CO2

   2. a szénmonoxid keletkezése:        CO2 +C = 2CO

   3. a vasoxid redukciója szénnel: FE2O3 +3C = 2FE +3CO

   4. A vasoxid redukciója szénmonoxiddal: FE2O3 +3CO = 2FE +3CO2

A vas olvadt állapotban a kohó alján gyľlik össze, ahonnan lecsapolják. A lecsapolt vas a nyersvas, ami 3-4% szenet tartalmaz. A nyersvasból nagyrészt acélt készítenek. A vaskohóba, ami 30 méter magas építmény, folyamatosan adagolják a vasércet, a kokszot, a salakképzô mészkövet és a forró levegôt. Az olvadt salak a megolvadt nyersvas fölött helyezkedik el, így megvédi az oxidációtól, vagyis a visszaalakulástól. Idônként külön-külön lecsapolják a nyersvasat és a salakot. A kohóból nagy mennyiségľforró gáz, a torokgáz távozik a kohó tetején. Ezzel melegítik elô a kohóba fúvatott levegôt. A nagyolvasztó több évig mľködik, csak akkor állítják le, ha tľzálló bélését cserélni kell.
 

Az alumínium gyártása

Az alumínium érce a bauxit, ami fôként alumíniumoxidot és vasoxidot tartalmaz. A bauxitból elôször a tiszta alumíniumoxidot, vagy másnéven timföldet állítják elô,  a bauxit alumínium tartalmát nátriumhidroxiddal oldják ki.

Kemia_szervetlen_22_Az_aluminium_gyartasa.mp3

Az oldatot vízzel hígítják és ennek hatására kiválik az alumínium-hidroxid, amibôl izzítással tiszta timföldet, azaz alumíniumoxidot állítanak elô. A timföldbôl a tiszta alumíniumot elektrolízissel nyerik ki. Mivel a timföld nem oldódik vízben, kriolitban oldják.

A kriolit olvadékában az alumíniumoxid oldódik és ionokra válik szét: AL2O3 = 2AL+++ +3O–. Az elektrolizáló kádba áramot vezetnek és ott az elektródokon az ionok semleges atomokká alakulnak.Az elektrolízis eredménye tehát: Az AL2O3-ból elektrolízis hatására 2AL +3O
lesz.

A kivált alumínium az elektrolizáló kád alján gyűlik össze, amit idônként lecsapolnak. A felszabadult oxigén az anódot égeti, ami szénbôl van. A kohóalumíniumot tisztítják és 99.99%-os nagy tisztaságú alumíniumot állítanak elô.
 

A legfontosabb ipari fémek előállítása

A fémek többsége a természetben csak vegyületeiben fordul elô. Csupán a nemes fémek találhatók meg elemi állapotban. A fémeket érceikbôl
állítják elő.

Kemia_szervetlen_21_A_legfontosabb_ipari_femek_eloallitasa.mp3

A kohászat foglalkozik a fémek elôállításával. A különbözô fémek gyártására eltérô eljárásokat dolgoztak ki.

A két legfontosabb ipari fém, a vas és az alumínium gyártásának vázlata:
Érceikbôl elôször fémoxidokat állítanak elô és abból a fémet.