Соединения титана.

1. Оксид титана (рутил, анатаз, брукит).

Свойства :

TiO₂ - белый порошок. Не растворим в разбавленных кислотах (кроме плавиковой) и разбавленных щелочах. Пыль титана обладает раздражающим действием, может вызвать бронхит, пневмосклероз и другие поражения легких.

Получение :

Для получения оксида титана необходимо иметь его соли, а их найти непросто.

Поэтому воспользуемся краской, а именно "титановыми белилами". Для извлечения из них оксида титана, краску разведем бензином, дадим отстояться несколько дней. Затем приготовим раствор гидроксида натрия (его можно получить обменной реакцией между карбонатом натрия (содой) и гидроксидом кальция (гашенной известью или негашеной известью "пушонкой" и отфильтровыванием нерастворимого осадка карбоната кальция)), добавим туда стирального порошка, бензина и этот раствор смешаем с приготовленной краской. Водного раствора необходимо в 2 раза больше брать чем краски. Изредка перемешивая смесь, выдержим ее несколько дней. Потом, когда она отстоится, верхний бензольный слой сливают, а водный слой содержащий на дне осадок промываем водой декантацией. Затем осадок отфильтровываем, сушим и прокаливаем на открытом воздухе разложив его тонким слоем, периодически перемешивая, для удаления органических примесей. Прокаленный оксид титана промываем бензином, а затем водным горячим раствором карбоната натрия и следом водой до удаления карбонат ионов. Остаток отфильтровываем и сушим при 100-120^оС.

Соединения цинка.

1. Оксид цинка.

Свойства :

ZnO - белый порошок. Растворяется в кислотах и крепких щелочах.

Получение :

ZnSO₄ + 2 NH₄OH = Zn(OH)_2Ї + (NH₄)₂SO₄

Zn(OH)₂ = ZnO + H₂O­

Растворяют 96,5г сульфата цинка (цинкового купороса) в 300мл. воды, дают отстоятся сутки и если появляется муть её отфильтровывают. Затем при перемешивании приливают раствор аммиака (10%-ного) до полного осаждения гидроксида цинка (около 115мл.). осадок отсасывают на воронке Бюхнера, промывают 8-10 раз горячей водой порциями по 50-60мл. и сильно отжимают. Влажный гидроксид цинка помещают тонким слоем в фарфоровую (можно металлическую) чашку и сушат при 100-120^оС, часто перемешивая, затем прокаливают 3-4 часа при 500-600^оС.

Выход около 20г. (70%)

2. Сульфат цинка.

Свойства :

ZnSO₄ - белые кристаллы. Существует гептагидрат ZnSO₄*7H₂O или цинковый купорос, при 250-280^оС обезвоживается.

Получение :

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H_2­

В 1150г. 20%-ной серной кислоты (можно взять аккумуляторную кислоту) потепенно прибавляют 170г. нарезанного цинка (можно взять из батареек (Российских лучше), корпуса, элементы 373, 343 и пальчиковые. В конце реакции (прекращение бурного выделения водорода) смесь нагревают; небольшое количество цинка должно остаться нерастворенным.

К раствору добавляют 2г. карбоната натрия в 15мл. воды, и фильтруют. Фильтрат упаривают до образования плотной кристаллической пленки, затем охлаждают, при перемешивании. Кристаллы отсасывают на воронке Бюхнера и сушат на плотной бумаге при комнатной температуре.

Выход 500г. (66%).

3. Цинк металлический.

Свойства :

Zn - серебристо белый металл. T.пл. 419,505^оС

Получение :

В раствор 290мл. серной кислоты (пл. 1,84) в 3050мл. воды постепенно вносят 360г. металлического цинка. Смесь нагревают до 70^оС и после окончания выделения водорода раствор сливают и разбавляют его 1200мл. воды. Раствор наливают в стеклянную банку ёмкостью около 5л., в качестве катода опускают пластинку из алюминия или цинка площадью 75см² с каждой стороны. На расстоянии 2-3см. от катода помещают два анода - пластины технического цинка такого же размера. Электролиз проводят, при механическом перемешивании электролита, при напряжении тока 6В. плотность тока устанавливают в зависимости от температуры электролита:

Большое значение имеет кислотность среды: электролит должен вызывать слабое посинение бумаги конго.

В течение 1 часа выделяется 8г. цинка. Выход по току 75-85%.

Другие составы электролитов для электролитического получения цинка.

1.) Губчатый цинк получают из аммиачных растворов сульфата цинка ,при плотности тока 0,05-0,2 А/дм².

2.) Губка цинка быстро появляется на катоде при недостаточной кислотности электролита рН» 6 и при низкой плотности тока. Например раствор сульфата цинка содержащий 0,016% серной кислоты при плотности тока = 0,072-0,179 А/дм². Получается очень объёмная губка, при плотности тока = 0,374 А/дм², получается более компактная губка.

Порошок цинка получается при добавлении к электролиту дисперсного обугленного сахара, глюкозы.

3.) Рыхлый цинк получается из щелочных электролитов. Для этого гидроксид цинка растворяют в 4-5 Н NaOH. Электролиз проводят с железными катодами и анодами. Плотность катодного тока 0,5-10 А/дм².

Соединения алюминия.

1. Алюминий металлический.

Свойства :

AI - серебристо белый металл.

 Получение :

Алюминий получается электролизом расплава его соли, это довольно сложный и высокотемпературный процесс, поэтому лучше использовать алюминиевую пудру, которую вполне можно использовать в большинстве составов.

Соединения магния.

1. Магний металлический.

Свойства :

Mg - серебристо белый металл.

 Получение :

Магний получают электролизом расплава его соли. Если вы не смогли купить порошок магния, то можете получить его сами.

В качестве электролита для получения магния используем карналлит, смешанный хлорид калия - магния состава KCI*MgCI₂*6H₂O. Безводная соль пригодна для электролитического получения магния благодаря относительно низкой точке плавления.

В фарфоровой чашке при постоянном перемешивании и нагревании в минимальном количестве воды растворим 15г. хлорида магния (горькой соли), 5г. хлорида калия и 2г. хлорида аммония; продолжая перемешивать, выпарим раствор досуха, нагреем остаток при температуре 300^оС, чтобы удалить из соли воду. После охлаждения разотрем соль в порошок и поместим в маленький фарфоровый тигель, который будет служить электролизной ячейкой. В качестве электродов используем угольный стержень и расплющенный гвоздь или, лучше, тонкую стальную полоску шириной примерно 10мм.. Чтобы избежать соединения магния с хлором, надо поставить между электродами разделительную стенку из асбестового картона; в нижней части ее гвоздем проделаем много маленьких отверстий. Картон перед опытом надо многократно нагреть над пламенем, чтобы удалить органические примеси.

После сборки ячейки подсоединим угольный стержень к положительному полюсу, а стальной электрод - к отрицательному. Между источником тока и ячейкой подключим в качестве сопротивления стальную проволоку длиной 2м. и диаметром 0,5мм..

Тигель надо нагревать самым сильным пламенем до тех пор, пока содержимое не расплавиться. При этом будем перемешивать смесь стальным гвоздем или вязальной спицей. После этого уменьшим пламя и замкнем электроцепь. Через 20-30 минут прекратим опыт, выльем расплав из тигля, охладим и раздробим ножом. Мы обнаружим шарики магния. Соберем их, погрузим на короткое время на фарфоровой или пластмассовой ложке в сильную соляную кислоту и бросим их тотчас в чистый этиловый спирт.

Источником тока можно выбрать свинцовый аккумулятор или выпрямитель, работающий от сети переменного тока (220В) и дающий на выходе ток напряжением 12В и как можно более сильным током.

ПАМ.

Свойства :

ПАМ - порошок алюмо-магниевый. Соответствует примерно составу Mg₄AI₃ (54%- Mg) имеет теплоту образования + 49ккал/моль. Плотность 2,15, температура плавления 463^оС.

Органические вещества в пиротехнике.

Антрацен.

Свойства :

С₁₄Н₁₀ - бесцветные кристаллы.

Антрацен содержится в антраценовом масле, откуда его и выделяют.