khimie.ru

Моря и океаны издавна привлекали людей не только красотой необозримых просторов. Они служили и служат удобными транспортными путями, источниками ценнейших пищевых запасов. В морской воде и на дне океанов сосредоточены также огромные минеральные богатства, которые используются еще недостаточно. Например, в 1 км морской воды содержится 30 млн т хлорида натрия, I млн т сульфата калия, 72 000 т брома, 5000 т бора, 10 т серебра, 6 т золота, 7 т урана и множество других ценных химических веществ. Конечно, далеко не все эти богатства могут сейчас быть использованы, так как пока не разработаны экономически выгодные способы извлечения драгоценных металлов и урана из морской воды.

Чтобы познакомиться с некоторыми методами, лежащими в основе промышленных способов получения веществ из морской воды, проведите опыты. Для этого не обязательно ехать к морю и брать пробу воды, искусственную морскую воду можно приготовить самостоятельно. Взвесьте 26,6 г NaC1, 3,3 г МgSO₄, 2,3 г МgС1₂, 1,2 г СаСl₂, 0,7 г КС1, 0,15 г NaНСО₃ и 0,15 г NaВr и добавьте к солям воду до массы 1 кг (при использовании кристаллогидратов солей указанные количества нужно изменить с учетом содержания кристаллизационной веды). Приготовлена искусственная морская вода, состав которой приблизительно соответствует средней солености океана (соленость воды в разных точках Мирового океана различна). Можете попробовать воду на вкус — такое отступление от правил безопасности возможно для тех, кто никогда не был у моря.

А. Получение поваренной соли NaCl. Еще 2 тыс. лет до нашей эры соль добывали из морской воды, например, в Китае. И в настоящее время NaС1 чаще всего получают из воды простым выпариванием, что особенно выгодно в странах с жарким климатом. Общее количество соли, производимой таким способом во всем мире,— более 8 млн т.

Налейте в большую фарфоровую чашку 500 мл морской воды и выпаривайте на водяной бане. Последовательность выпадения в осадок солей из воды зависит от их раствори­мости и концентрации. В начале испарения выделится СаSO₄, отделите его от концентрированного раствора (рапы) фильтрованием и продолжайте выпаривать. Скоро начнет выделяться хлорид натрия. В промышленности процесс ведут до плотности рассола 1,28 г/мл. Полученный хлорид натрия чаще всего используется в промышленности, для пищевого потребления его дополнительно очищают.

Интересно, что выделять хлорид натрия из морской воды можно и вымораживанием, что делают иногда в странах с холодным климатом. Можете самостоятельно поставить такой опыт, используя морозильную камеру холодильника. При этом пресный лед отделяют, а рассол с высокой концентрацией NаС1 подвергают дальнейшему выпариванию.

В промышленности концентрированный рассол, оставшийся после отделения NаС1, используют для извлечения других веществ.

Б. Получение брома. Девяносто девять процентов брома на земле сосредоточено в океане, поэтому более половины производимого в мире брома получают из морской воды. Для его получения введите в пробирку с концентрированным рассолом, оставшимся после отделения NаС1, хлор из аппарата для получения газов. Несмотря на то что в приготовленной воде содержится немного бромида натрия, раствор окрасится в желтый цвет, что указывает на получение брома по реакции:

2NaВr + С1₂ = 2NаС1 + Вr₂.

В промышленности полученный таким способом бром поглощается щелочью, а затем соли, содержащие бром, обрабатываются концентрированной серной кислотой.

В. Получение йода. Чтобы выделить 1 г йода, нужно переработать 20 т морской воды. Такое же количество йода получается из 200 г высушенных морских водорослей, которые служат как бы аккумулятором йода.

Насыпьте в колбу 100 г толченых листьев морской капусты, которые продаются в аптеке, и нагрейте колбу на плитке. Вскоре появится белый дым (работать под тягой). Эту операцию повторите 2-3 раза с новыми порциями морской капусты. В колбе останется необходимое нам обуглившееся вещество. Налейте в стакан 70 мл воды, добавьте получившееся вещество, размешайте. Профильтруйте мутный раствор и выпарите в чашке фильтрат буроватого цвета. На дне останутся соли йода. Поместите их в тигель с крышкой. Осторожно добавьте немного раствора, приготовленного из нескольких кристалликов МnO₂, помещенных в 10%-ную серную кислоту. Тигель сразу же закройте крышкой. Через некоторое время снимите крышку — на стенках тигля вы увидите фиолетовые кристаллы йода, которые лучше всего хранить в склянке с притертой пробкой.

Описанный способ показывает общие методы извлечения ценных веществ из морских водорослей. Известны водоросли, которые служат аккумуляторами ванадия и других ценных металлов.

Г. Получение соединений магния. Смешайте концентрированный рассол с известковой водой, при этом выпадет осадок гидроксида магния. Дайте ему отстояться и отделите от раствора. После промывания осадка от растворимых примесей его используют для изготовления бумаги и других целей. Прокаливая гидроксид, получают оксид магния, применяемый для производства искусственного шелка, резины, огнеупоров.

Известковое молоко, которым в промышленности обрабатывают морскую воду, часто получают дешевым способом, прокаливая морской продукт — устричные раковины, содержащие большое количество карбоната кальция.