Elavhõbeda mõju alumiiniumile. Füüsikakatse "Archimedese jõud ja tingimused ujukitele" (7. klass) Alumiinium 1 pandi vedelasse elavhõbedasse

Test koostatud kolmes versioonis. Vastused on lisatud. Töö tegemisel peavad õpilased andma tiheduste tabeli. Testi koostamisel kasutati ülesandeid raamatust "Õpilaste füüsikaalaste teadmiste kontroll" all. toimetanud C, D, Razumovski ja R.F. Krivoshapova.

Vaadake dokumendi sisu
"Kontrolltöö füüsikas "Archimedese jõud ja tingimused ujuvkehadele" (7. klass)"

Füüsika kontrolltöö 7. klassi õpilastele

Archimedese jõud ja tingimused ujuvkehadele

Ivalik

1. Määrata vees 0,5 m 3 mahuga kivile mõjuv üleslükkejõud.

2. Millist jõudu tuleb rakendada 0,7 m 3 mahuga terasrööpa vees hoidmiseks?

3. Anumasse valatakse kolm segunematut vedelikku: vesi, alkohol, elavhõbe. Millises järjekorras need olid paigutatud? Põhjenda vastust.

IIvalik

1. Graniiditükk mahuga 10 dm 2 kastetakse vette. Millist jõudu tuleb rakendada, et seda vees hoida?

2. Ristkülikukujulise rööptahuka kujuga plokk lasti bensiini sisse. Selle mõõdud on 4x5x10 cm Määrake vardale mõjuv üleslükkejõud.

3. Sama mahuga alumiiniumist 1, terasest 2 ja plaatinast 3 pandi vedelasse elavhõbedasse. Kuidas on pallid vedelikus paigutatud?

IIIvalik

1. Petrooleumi pinnal hõljub puidust klots mahuga 80 cm 3, pooleldi sellesse sukeldatud. Mis Archimedese jõud sellele mõjub?

2. Dünamomeetri vedru külge kinnitatud graniidist munakivi kastetakse vette. Tänavakivi maht on 0,004 m 3. Millist jõudu näitab dünamomeeter?

3. Millises vees on kergem ujuda: meres või jões? Miks?

Kunagi peeti elavhõbedat imerohuks kõigi haiguste vastu ja surematuse eliksiiriks, kuid see oli ka "vana kübarsepa haiguse" põhjustaja. Merkuur hävitas Ivan Julma ja pani lennukid igaveseks kasutusest välja.

Nii raske, et ei jaksa tõsta

Elavhõbe on suure erikaalu ja suure tihedusega aine. Kui proovite isegi tõsta 10-liitrist elavhõbedaga täidetud ämbrit, siis see ei õnnestu. Esimest korda mõõtis elavhõbeda kaalu 1627. aastal Robert Boyle, kuid tema arvud on endiselt õiged: 1 liiter elavhõbedat vastab umbes 13,6 kilogrammile ja elavhõbeda tihedus on sama numbri võrra suurem kui vee tihedus. . Ka meie keha on elavhõbedaga "koormatud", kuid selle kogus on tühine – 13 milligrammi.

Maskott

Paar sajandit tagasi uskusid inimesed, et kui rafineeritud elavhõbe tahkuda, saab selle muuta kullaks. Kuid veelgi enam nad tuginesid maagilised omadused seda ainet. Näiteks Vana-Egiptuse preestrid panid mitu grammi elavhõbedat puust või graniidist anumasse ja asetasid vaarao muumia kurku – nad uskusid, et pärast surma kaitseb see nende valitsejat. Ka tavalised egiptlased lootsid elavhõbeda abile, kandes sellega pudelit amuletina. Paljud uskusid ja usuvad, et elavhõbe toob õnne, seetõttu pole elavhõbedatalismanid tänapäeval haruldased. Neid kasutavad võidusõiduhuvilised ja kaardimängud. Selleks, et elavhõbeda mürgised omadused tervisele halvasti ei mõjuks, asetatakse aine muskaatpähkel tehtud auku ja suletakse vahaga. Ja kaasaegsete mustkunstnike seas näete klaasrõngaid, milles elavhõbe on suletud.

Ravim

Elavhõbedat oma kõrge toksilisuse tõttu meditsiinilistes preparaatides praktiliselt ei kasutata, välja arvatud termomeeter, mis sisaldab umbes 2 grammi seda metalli. Elavhõbe võib toimida ka vaktsiinide säilitusainena. Kuid juba 1970ndatel kasutati elavhõbedat meditsiinis kergesti. Näiteks elavhõbedat sisaldav elavhõbedaioone toimis tugeva diureetikumina, elavhõbekloriidi kasutati lahtistina ning elavhõbedatsüaniid oli osa antiseptikutest ja salvidest. Elavhõbedast koosnevat hõbeamalgaami on viimasel ajal hakatud kasutama hambaravis täidismaterjalina. Rändur Francois Bernier (1620-1688) märkis oma India-visiidi ajal, et kohalikud joogid elavad üllatavalt kaua - kuni 200 aastat. Bernier kirjutas, et joogid joovad elavhõbedat ja väävlit sisaldavat jooki. Joogid on kinnitanud, et paar tilka seda ravimit päevas võib hoida keha heas vormis, kuid mis kõige tähtsam – aidata kaasa pikaealisusele. Samuti on teada, et iidsetel aegadel valmistasid hiinlased elavhõbeda baasil "surematuse tablette".

Ravi ohver

Ivan Julma surnukeha väljakaevamisel tegid teadlased kindlaks, et elavhõbeda sisaldus kuninga kehas oli 5 korda suurem kui lubatud norm. On teada, et Venemaal kasutati süüfilise raviks elavhõbedat juba 15.–16. sajandil. Mõned teadlased on väitnud, et Ivan Julma, kes seda ohtlikku haigust põdes, raviti "vedela hõbedaga". N. M. Karamzin kirjutas, et tsaar "muutus nii palju, et teda oli võimatu ära tunda: tema näol oli kujutatud sünge metsikus, kõik näojooned olid moonutatud, silmad tuhmusid, peast ja habemest ei jäänud peaaegu ühtegi juuksekarva." Kiire juuste väljalangemine on üks ilmsed märgid elavhõbedamürgitus, aga ka kuningat piinanud epilepsiahood. Elavhõbedajoove on tänapäeva ekspertide hinnangul Ivan Julma surma põhjuseks.

"elavhõbeda" kala

Teadaolevalt leidub elavhõbedat merevees. Hiljuti leiti, et väikesed kalad suudavad seda ainet koguda. Samal ajal võivad röövloomad, nii kalad kui ka linnud, kes saagivad väikesi kalu, säilitada elavhõbedat kehas veelgi suuremates kontsentratsioonides. Näiteks kui heeringas sisaldab 0,01 ppm elavhõbedat, siis hail on indikaator suurem kui 1 ppm. Ameerika teadlased, kes uurisid kalade elavhõbedat, leidsid selle aine igast kalast! Samal ajal on 25% kaladest elavhõbedat üle lubatud normi. Tuunikala ja homaar olid ohus. Ökoloogid on juba hakanud häirekella lööma, hoiatades kala ja muude mereandide söömise ohtude eest, kuid kalandusettevõtted nimetavad seda arusaadavalt "õuduslugudeks".

Mürgine, kuid mitte alati ohtlik

"Mida rohkem me elavhõbedat uurime, seda mürgisemaks see muutub," ütleb David Evers bioloogilise mitmekesisuse instituudist. "Elavhõbeda madala taseme oht on suurem, kui varem arvati." Tõepoolest, inimesed alahindasid elavhõbeda toksilisi omadusi. Ta oli näiteks osa vildist, millest valmistati mütse. Need, kes kandsid mütsi, kahjustasid järk-järgult oma tervist, kogudes kehasse mürgist ainet. Veelgi rohkem mürgitatud mütside valmistamisel - väljend "vana kübarsepa haigus" viitab sellele selgelt. Tänapäeval tabab elavhõbedamürgistus eelkõige inimesi, kes elavad kalapüügiga ja söövad aktiivselt kala (kuumtöötlemine, nagu teate, elavhõbedat toodetest ei eemalda). Suur hulk selliseid inimesi elab Kanadas, Brasiilias, Colombias ja Hiinas. Statistika järgi on ohtlikust piirkonnast pärit lapsel keskmiselt 8 tuhande kohta kroonilisi häireid, mis väljenduvad mälu nõrgenemises ja vaimses alaarengus. Kuid elavhõbedaauru mürgituse oht on mõne eksperdi sõnul tugevalt liialdatud, kuna elavhõbeda aurude tiheduse piirmäär on õhust palju madalam ja seetõttu on nende kontsentratsioon ohtlikul tasemel võimalik ainult suure koguse selle ainega. Ka vedel elavhõbe pole nii ohtlik. Kui neelata termomeetrist metallist elavhõbedakuulikesi, läbivad need kahjustamata kogu soolestiku. See on tingitud elavhõbeda konsistentsist, mis ei suuda seedetraktist imenduda.

Transpordiks keelatud!

Huvitav on see, et elavhõbedat on lennukites keelatud transportida, kuid mitte sellepärast, et reisijad ja meeskonnaliikmed võivad sellega mürgitada. Alumiiniumisulamitele langev elavhõbe hävitab alumiiniumoksiidi pinnakihi, ilma milleta metall muutub rabedaks ja variseb õhus kiiresti kokku. Selline lennunduse probleem oli aktuaalne 1970. aastatel. Lennuk, mille pardal on leke suur hulk elavhõbedat ei saanud enam kasutada. Olenevalt kahjustuse astmest saadeti need kas kapitaalremonti või lõpuks kanti maha.

Põhjuseid, miks te ei peaks elavhõbedaga mitte mingil juhul tegelema, on palju. See ei ole mitte ainult mürgine ning võib põhjustada inimestel emotsionaalseid ja vaimseid häireid, vaid võib põhjustada ka lennuki alumiiniumkonstruktsiooni hävimise ja lennuõnnetuse! Kuidas see saab olla?

Alumiiniumoksiid ja raudrooste

Alumiiniumi kasutatakse tänapäeval kõikjal: õllepurkidest lennukiteni. Fakt on see, et alumiinium on paljudes olukordades hea valik teiste materjalide vahel. See on kerge, tugev ja kattega, millele ainult teemant võib kõvaduse poolest sobida. Raud – õigemini teras – on suure tugevusega ja pole näiteks ehituses veel asendatav. Kui aga seda raudterast iga päev meritsi lendama panna, läheb see kiiresti rooste. Kui raud roostetab, ühineb see hapnikuga. Sel juhul muutub triikraud heledateks punasteks helvesteks, mis kooruvad kergesti triikraua pinnalt maha. Erinevalt rauast reageerib alumiinium hapnikuga, moodustades alumiiniumoksiidi, uskumatult kõva aine, mida on väga raske kriimustada.

See terav erinevus raua ja alumiiniumi käitumises hapnikuga suhtlemisel ainult kinnitab seda ideed, et "keemia on nõidus". Alumiiniumoksiid ei kihistu alumiiniumilt nagu rooste raual. Ja vastupidi, alumiiniumoksiidi kile tihendab ülejäänud alumiiniumi ja takistab selle edasist "roostetamist". Seda on vaja alumiiniumkonstruktsiooni jaoks, mis lendab õhus ja sageli ka merede ja ookeanide kohal.

Elavhõbe ja värske alumiinium

Elavhõbe purustab kogu selle suurepärase alumiiniumi. Või vähemalt võib see puruneda, kui see tabab värskelt kriimustatud alumiiniumosa. Kui see juhtub, ühineb elavhõbe aktiivselt alumiiniumiga, tõmmates selle selleks alumiiniumkonstruktsioonist välja. Muidugi, kui alumiinium ja elavhõbeda amalgaam puutuvad kokku õhuga, ühineb alumiinium kohe hapnikuga, moodustades sama tugeva alumiiniumoksiidi. Lihtsalt see kõik toimub vales kohas kasvavate sulgede ja vedelast elavhõbedast tõusvate sammaste näol.

See alumiiniumoksiidi ekstrusioon esmasest kriimustusest võimaldab elavhõbedal läbi alumiiniumi murda, kuni kogu elavhõbe õhku aurustub. Seetõttu võib isegi väike kogus elavhõbedat põhjustada suuri kahjusid.

Kuidas elavhõbe sööb alumiiniumi

No tegelikult mitte! Elavhõbe tõesti tungib läbi alumiiniumi kaitsva oksiidikihi, võimaldades alumiiniumil väga kiiresti oksüdeeruda. Elavhõbe võimaldab alumiiniumi pinnal olla pidevas kontaktis õhuga ja tagab pideva alumiiniumoksiidi moodustumise protsessi. Näib, et elavhõbe sööb tõepoolest alumiiniumi.

Tavatingimustes seda muidugi ei juhtu, kuna alumiiniumi paljastatud pinnale tekib hetkega alumiiniumoksiidkile, mis kaitseb alumiiniumi edasise oksüdeerumise eest. Elavhõbe pärsib oksiidkile teket ja annab selle jubeda pildi elavhõbedast alumiiniumi söömisest, mida näidatakse.

reaktsioonimehhanism

Alumiiniumi ja elavhõbeda reaktsioonimehhanism on väga keeruline. Elavhõbekile, alumiiniumi, niiskuse ja õhu hapniku vahel tekib spontaanne reaktsioon (joonis). Kui elavhõbe on alumiiniumis lahustumatu, siis alumiinium lahustub elavhõbedas vähe (toatemperatuuril 0,002%). Kui elavhõbe niisutab alumiiniumpinda, hoiab see selle pinna aktiveeritud olekus, nii et sellele ei saa tekkida oksiidikihti. Alumiinium lahustub elavhõbedas ja oksüdeerub kokkupuutel õhuga.

Selle reaktsiooni ajal elavhõbedat ei tarbita, seetõttu ei peatu see pärast käivitamist põhimõtteliselt kunagi.

Joonis – Elavhõbeda mõju alumiiniumile

Alumiiniumi ja elavhõbeda vastastikmõju keemia

Kui alumiiniumil pole oksiidikihti, moodustab elavhõbe sellega amalgaami - alumiiniumi sulami elavhõbedaga. Värske alumiinium, mille pinnal on amalgaam, reageerib ägedalt õhuniiskusega - see reageerib väga tugevalt, eriti kõrge õhuniiskusega päevadel:

Al(t) + 3H 2O(l) => Al(OH 3) (t) + 3/2 H2 (g)
H= -418 kJ/mol.