Efectul mercurului asupra aluminiului. Test de fizică „Forța arhimediană și condițiile pentru corpurile plutitoare” (gradul 7) Aluminiul 1 a fost pus în mercur lichid

Test compilat în trei versiuni. Răspunsurile sunt atașate. Când lucrează, elevii trebuie să ofere un tabel de densități. La alcătuirea testului, au fost folosite sarcini din cartea „Controlul cunoștințelor elevilor în fizică”. editat de C, D, Razumovsky și R.F. Krivoshapova.

Vizualizați conținutul documentului
„Lucrul de control în fizică „Forța arhimediană și condițiile pentru corpurile plutitoare” (gradul 7)”

Test de fizică pentru elevii de clasa a VII-a

Forța arhimediană și condițiile pentru corpurile plutitoare

euopțiune

1. Determinați forța de flotabilitate care acționează asupra unei pietre cu un volum de 0,5 m 3 în apă.

2. Ce forță trebuie aplicată pentru a ține o șină de oțel cu un volum de 0,7 m 3 în apă?

3. În vas se toarnă trei lichide nemiscibile: apă, alcool, mercur. În ce ordine au fost aranjate? Justificați răspunsul.

IIopțiune

1. O bucată de granit cu volumul de 10 dm 2 se scufundă în apă. Ce forță trebuie aplicată pentru a-l menține în apă?

2. Un bloc având forma unui paralelipiped dreptunghiular a fost coborât în ​​benzină. Dimensiunile acestuia sunt de 4x5x10 cm.Determinați forța de plutire care acționează asupra barei.

3. Bile de aluminiu 1, oțel 2 și platină 3 de același volum au fost plasate în mercur lichid. Cum sunt aranjate bilele în lichid?

IIIopțiune

1. Un bloc de lemn cu un volum de 80 cm 3 plutește pe suprafața kerosenului, pe jumătate scufundat în el. Ce acționează forța arhimediană asupra ei?

2. Un pietruc de granit atașat de un arc dinamometru este scufundat în apă. Volumul pietruirii este de 0,004 m 3. Ce forță arată dinamometrul?

3. În ce apă este mai ușor să înoți: mare sau râu? De ce?

Odinioară mercurul era considerat un panaceu pentru toate bolile și un elixir al nemuririi, dar era și cauza „bolii pălărierului bătrân”. Mercur l-a ruinat pe Ivan cel Groaznic și a scos aeronavele pentru totdeauna.

Atât de greu încât nu poți ridica

Mercurul este o substanță cu o greutate specifică ridicată și o densitate ridicată. Dacă încerci să ridici chiar și o găleată de 10 litri plină cu mercur, atunci nu vei reuși. Pentru prima dată, greutatea mercurului a fost măsurată de Robert Boyle în 1627, dar cifrele sale sunt încă corecte: 1 litru de mercur corespunde aproximativ 13,6 kilograme, iar densitatea mercurului este mai mare decât densitatea apei cu același număr. . Corpul nostru este, de asemenea, „încărcat” cu mercur, dar cantitatea sa este neglijabilă - 13 miligrame.

Mascotă

Cu câteva secole în urmă, oamenii credeau că, dacă mercurul rafinat se solidifica, acesta ar putea fi transformat în aur. Dar și mai mult s-au bazat pe proprietăți magice această substanță. De exemplu, preoții Egiptului Antic au pus câteva grame de mercur într-un vas de lemn sau de granit și l-au pus în gâtul mumiei faraonului - credeau că după moarte îi va proteja domnitorul. Egiptenii obișnuiți contau și pe ajutorul mercurului, purtând o sticlă cu el ca amuletă. Mulți credeau și cred că mercurul aduce noroc, prin urmare, astăzi talismanele de mercur nu sunt neobișnuite. Sunt folosite de pasionații de curse și jocuri de cărți. Pentru a preveni ca proprietățile otrăvitoare ale mercurului să afecteze negativ sănătatea, substanța este plasată într-un orificiu făcut în nucșoară și sigilat cu ceară. Și printre magicienii moderni puteți vedea inele de sticlă în care este sigilat mercurul.

Medicament

Datorită toxicității sale ridicate, mercurul nu este acum practic utilizat în preparatele medicale, cu excepția unui termometru, care conține aproximativ 2 grame din acest metal. Mercurul poate acționa și ca un conservant pentru vaccinuri. Cu toate acestea, în anii 1970, mercurul a fost ușor utilizat în medicină. De exemplu, mercurul care conține ioni de mercur acționa ca un diuretic puternic, clorura de mercur a fost folosită ca laxativ, iar cianura de mercur a făcut parte din antiseptice și unguente. Amalgamul de argint, care constă din mercur, a fost folosit recent în stomatologie ca material de obturație. Călătorul Francois Bernier (1620-1688) în timpul vizitei sale în India a remarcat că yoghinii locali trăiesc surprinzător de mult - până la 200 de ani. Bernier a scris că yoghinii beau o băutură care conține mercur și sulf. Yoghinii au confirmat că câteva picături pe zi din acest medicament pot menține organismul în formă bună, dar cel mai important - contribuie la longevitate. De asemenea, se știe că în antichitate, chinezii făceau „pastile de nemurire” pe bază de mercur.

Victima tratamentului

În timpul exhumării corpului lui Ivan cel Groaznic, oamenii de știință au stabilit că conținutul de mercur din corpul regelui era de 5 ori mai mare decât normele permise. Se știe că în Rus mercurul a fost folosit pentru tratarea sifilisului încă din secolele XV-XVI. Unii cercetători au sugerat că Ivan cel Groaznic, care suferea de această boală periculoasă, a fost tratat cu „argint lichid”. N. M. Karamzin a scris că țarul „s-a schimbat atât de mult, încât a fost imposibil să-l recunoaștem: pe chipul lui era înfățișată o ferocitate sumbră, toate trăsăturile au fost distorsionate, ochii i s-au decolorat, aproape că nu i-a mai rămas niciun păr pe cap și pe barbă”. Căderea rapidă a părului este una dintre semne evidente otrăvirea cu mercur, precum și crizele de epilepsie care îl chinuiau pe rege. Intoxicația cu mercur este cauza morții lui Ivan cel Groaznic, potrivit experților moderni.

pește „mercur”.

Se știe că mercurul se găsește în apa de mare. S-a descoperit recent că peștii mici sunt capabili să acumuleze această substanță. În același timp, prădătorii, atât peștii, cât și păsările care pradă peștii mici, pot stoca mercur în organism în concentrații și mai mari. De exemplu, dacă un hering conține 0,01 ppm de mercur, atunci un rechin are un indicator mai mare de 1 ppm. Oamenii de știință americani care au examinat peștele pentru mercur au găsit această substanță în fiecare pește! În același timp, 25% dintre pești au mercur peste nivelul permis. Tonul și homarul erau în pericol. Ecologiștii au început deja să tragă un semnal de alarmă, avertizând despre pericolele consumului de pește și alte fructe de mare, cu toate acestea, companiile de pescuit îl numesc, în mod înțeles, „povesti de groază”.

Otrăvitor, dar nu întotdeauna periculos

„Cu cât studiem mai mult mercurul, cu atât acesta devine mai toxic”, spune David Evers de la Institutul pentru Biodiversitate. „Amenințarea nivelurilor scăzute de mercur este mai mare decât se credea anterior.” Într-adevăr, oamenii obișnuiau să subestimeze în mod clar proprietățile toxice ale mercurului. Ea, de exemplu, făcea parte din pâslă, din care se făceau pălării. Cei care purtau pălării și-au subminat treptat sănătatea acumulând o substanță otrăvitoare în corpul lor. Și mai otrăvit în fabricarea pălăriilor - expresia „boala bătrânului pălărier” indică clar acest lucru. Astăzi, otrăvirea cu mercur afectează în primul rând persoanele care trăiesc din pescuit și care mănâncă activ pește (tratamentul termic, după cum știți, nu elimină mercurul din produse). Un număr mare de astfel de oameni trăiesc în Canada, Brazilia, Columbia și China. Potrivit statisticilor, o medie de 8 copii la mie dintr-o regiune periculoasă au tulburări cronice, manifestate prin slăbirea memoriei și retardul mintal. Dar pericolul intoxicației cu vapori de mercur, potrivit unor experți, este mult exagerat, deoarece limita de densitate a vaporilor de mercur este mult mai mică decât cea a aerului și, prin urmare, concentrarea lor în niveluri periculoase este posibilă numai cu o cantitate mare din această substanță. Nici mercurul lichid nu este atât de periculos. Dacă înghiți bile metalice de mercur dintr-un termometru, acestea vor trece prin tot intestinul fără a provoca rău. Acest lucru se datorează consistenței mercurului, care nu este capabil să absoarbă tractul gastrointestinal.

Interzis transportul!

Interesant este că mercurul este interzis să fie transportat în avioane, dar nu pentru că pasagerii și membrii echipajului pot fi otrăviți de acesta. Mercurul, căzând pe aliajele de aluminiu, distruge pelicula de suprafață de oxid de aluminiu, fără de care metalul devine casant și se prăbușește rapid în aer. O astfel de problemă pentru aviație era relevantă în anii 1970. Aeronavă cu o scurgere la bord un numar mare mercurul nu mai era exploatabil. În funcție de gradul de deteriorare, acestea au fost fie trimise pentru revizie, fie în cele din urmă anulate.

Există multe motive pentru care nu ar trebui să te ocupi de mercur sub nicio formă. Nu numai că este toxic și poate duce la tulburări emoționale și mentale la oameni, dar poate duce și la distrugerea structurii de aluminiu a aeronavei și la un accident de avion! Cum poate fi aceasta?

Oxid de aluminiu și rugina de fier

Aluminiul este acum folosit peste tot: de la cutii de bere la avioane. Cert este că aluminiul este o alegere bună între alte materiale pentru multe situații. Este usoara, puternica si are o acoperire pe care numai diamantul o poate egala ca duritate. Fierul – sau mai degrabă oțelul – are o rezistență mare și nu este încă înlocuibil, de exemplu, în construcții. Cu toate acestea, dacă faceți acest fier-oțel să zboare pe mare în fiecare zi, va rugini rapid. Când fierul ruginește, se combină cu oxigenul. În acest caz, fierul de călcat se transformă în fulgi ușori, roșii, care se desprind ușor de pe suprafața fierului de călcat. Spre deosebire de fier, aluminiul reacționează cu oxigenul pentru a forma alumină, o substanță incredibil de tare care este foarte greu de zgâriat.

Acea diferență puternică în comportamentul fierului și al aluminiului atunci când interacționează cu oxigenul nu face decât să confirme această idee că „chimia este vrăjitorie”. Oxidul de aluminiu nu se desprinde de aluminiu, așa cum o face rugina pe fier. În schimb, filmul de alumină etanșează aluminiul rămas și îl împiedică să „ruginească” în continuare. Acesta este ceea ce este necesar pentru o structură din aluminiu care zboară în aer și, adesea, peste mări și oceane.

Mercur și aluminiu proaspăt

Mercurul sfărâmă toate acea bunătate fină a aluminiului. Sau, cel puțin, se poate rupe dacă lovește o piesă de aluminiu proaspăt zgâriată. Dacă se întâmplă acest lucru, atunci mercurul se combină în mod activ cu aluminiul, trăgându-l din structura de aluminiu pentru aceasta. Desigur, atunci când aluminiul și amalgamul de mercur sunt expuse la aer, aluminiul se combină imediat cu oxigenul pentru a forma același oxid de aluminiu rezistent. Doar că totul se întâmplă în locul nepotrivit sub formă de pene în creștere și stâlpi care se ridică din mercur lichid.

Această extrudare a oxidului de aluminiu de la zgârietura primară permite mercurului să spargă prin aluminiu până când tot mercurul se evaporă în aer. Prin urmare, chiar și o cantitate mică de mercur poate provoca daune mari.

Cum mănâncă mercurul aluminiul

Nu chiar! Ceea ce face mercurul este că pătrunde în stratul protector de oxid al aluminiului, permițând aluminiului să se oxideze la o viteză foarte mare. Mercurul permite ca suprafața aluminiului să fie în contact constant cu aerul și asigură procesul continuu de formare a oxidului de aluminiu. Se pare că, într-adevăr, mercurul mănâncă aluminiu.

Desigur, acest lucru nu se întâmplă în condiții normale, deoarece pe suprafața expusă a aluminiului se formează instantaneu o peliculă de oxid de aluminiu, care protejează aluminiul de oxidarea ulterioară. Mercurul inhibă formarea unei pelicule de oxid și oferă această imagine ciudată a mercurului care mănâncă aluminiu, care este prezentată.

mecanism de reacție

Mecanismul reacției aluminiului cu mercurul este foarte complex. Are loc o reacție spontană între pelicula de mercur, aluminiu, umiditate și oxigenul din aer (figura). În timp ce mercurul este insolubil în aluminiu, aluminiul este ușor solubil în mercur (0,002% la temperatura camerei). Atunci când mercurul udă o suprafață de aluminiu, menține acea suprafață într-o stare activată, astfel încât să nu se formeze un strat de oxid pe ea. Aluminiul se va dizolva în mercur și se va oxida în contact cu aerul.

În timpul acestei reacții, mercurul nu este consumat, prin urmare, odată pornit, acesta, în principiu, nu se va opri niciodată.

Figura - Efectul mercurului asupra aluminiului

Chimia interacțiunii aluminiului și mercurului

Dacă nu există un strat de oxid pe aluminiu, atunci mercurul formează un amalgam cu acesta - un aliaj de aluminiu cu mercur. Aluminiul proaspăt cu amalgam pe suprafață reacționează violent cu umiditatea din aer - reacționează foarte puternic, mai ales în zilele cu umiditate ridicată:

Al(t) + 3H2O(l) => Al(OH3)(t) + 3/2 H2 (g)
H= -418 kJ/mol.