Upload
ori-bridges
View
57
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Химия - автомобилю. Содержание. Проблемы безопасности. Подушки безопасности Автомобильное стекло Автомобильные фары Шины Алюминий в автомобиле Проблемы выхлопных газов Немного об электромобиле. Проблемы безопасности. Способы защиты: Ремни безопасности Подушки безопасности. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
1
Химия - автомобилю
2
Содержание
1. Проблемы безопасности. Подушки безопасности
2. Автомобильное стекло3. Автомобильные фары4. Шины5. Алюминий в автомобиле6. Проблемы выхлопных газов7. Немного об электромобиле
3
Проблемы безопасности
Способы защиты:• Ремни безопасности• Подушки
безопасности
При лобовом столкновении даже
на скорости 60 км/часвелика вероятность смертельного исхода
0102030405060708090
100
1980 1995 2005
Рост оснащенности подушками безопасности
4
1. Подушки безопасности
• Изготовлены из легкого винилового полотна
• Взрывное разложение вещества с выделением большого объема газа
• Азиды
• – соли HN3 H-N=N≡N
– Слабая кислота Кдисс = 1,8*10-5
5
Азотистоводородная кислота HN3
6
Азотистоводородная кислота HN3
• Сильный окислитель – HN3 + HCl + Pt – 2HN3 +8HCl + Pt = H2[PtCl6] + 2N2 + 2NH4Cll
• Азиды тяжелых металлов очень неустойчивы
Pb(N3)2 Pb + 3 N2
• Pb(N3)2 сильнее нитроглицерина, скорость распростанения взрывной волны в 10 выше, чем у тротила
• Достаточно 0,02 г для инициации работы взрывчатки
• Взрыв может произойти даже под слоем воды
7
Азиды
• Азид натрия более устойчив, разлагается при нагреве до 300оС– Запишем уравнение реакции разложения азида натрия
2NaN3 = 2Na + 3N2
– Рассчитайте объем газа выделяющегося при разложении 65 г азида натрия при н.у.
– Как связать натрий – он ведь очень реакционноспособен?– Na + KNO3
10Na +2KNO3 = 5Na2O + K2O + N2
Но ведь и оксиды натрия и калия очень реакционноспособныС какими веществами из окружающей среды они
взаимодействуют экзотермично?Как подавить эти процессы?
Na2O + SiO2 = Na2SiO3
8
«Взрывная» история
• Медики используют разбавленные растворы NaN3 как консервант биохимических препаратов
• Отходы сливали в раковину, раздавались звуки типа пистолетных выстрелов
• Однажды произошел неожиданный ВЗРЫВ сливной трубы
• !!! ???
9
• Причины взрыва:
NaN3 + Cu + H2O
3NaN3 + Cu +3H2O = Cu(N3)2 + N2 +3NaOH + NH3
• Какие следует принять меры?– Поменять материал сливных труб – ни
медь, ни ее сплавы, ни какие либо иные металлы – не пригодны!
– Спасли пластиковые трубы!
10
Эффектный химический фокус
• При взаимодействием водного раствора аммиака и спиртового раствора иода в соотношении 1:2 выпадает черный или бурый осадок,
• 3I2 + 5NH4OH → 3NH4I + NH3•NI3↓ + 5H2O• 8NI3·NH3 → 5N2 + 6NH4I + 9I2
• 2NI3(тв.) → N2↑ + 3I2↑ ΔHo = −290 кДж/моль
• Что можно сказать о термодинамической возможности существования этого соединения?
• Каковы знаки ΔHo, ΔSo, ΔGo процесса?• Каковы степени окисления элементов в нем? χN = 3,1 χJ = 2,2
11
Иодистый азот (нитрид трииода)
12
2. Cтекла автомобиля
• Какие можно выделить признаки стекла?
• Когда люди впервые получили стекло?• Первые попытки варки стекла: Сода + песок + известняк
Na2CO3 + SiO2 + CaCO3
Na2SiO3 + CO2↑ + CaSiO3
13
Химиколаборатор
ное
Термометрическое
Тарное
Гибкое
Хрусталь
Медицинское
Светотехничес
кое
Электровакуум
ное
Виды стекла
SiO2 -80%,B2O3 10-12%All2O3 1-3%, Na2O,CaO,MgO,
PbO, CeO2,As2O3, Sb2O3Стекло «Пирекс»
выдерживает перепады t в
300o
Для изменениянаправления и спектр.состава
светопотокаДобавки фтора,
фосфатов
Красный – Cd, Au,Розовый – Si,
Синий – Co, зеленый CuФиолетовый – Mn,
Гллубовато-зеленый FeЖелтовато-зеленый – UТравянисто-зеленый –CrЖелто-коричневый - Mn
14
Стекло в автомобиле
• Закаленное стекло
• Использование силоксановых слоев
• Тонированные стекла
15
3. Автомобильные фарыИстория вопроса
• Первое освещение карет и авто – парафиновые свечи
• Карбидные фары – поярче, но газовый реактор в автомобиле
CaC2 + H2O Ca(OH)2 + C2H2
• С 1910-ых г.г. – лампы накаливания– W – спираль tплW = 3422oC tкипW =
5555oC– W + 2H2O WO2 + H2
16
Как замедлить испарение W?1. Понизить температуру спирали – понижается
накал, свечение • Лампа Эдисона 1879 г – 40 часов
2. Заполнить сосуд инертным газом
N2, инертные газы
• Аргоновая лампа – 800 часов AAr = 40 г/м
• Криптоновые лампы – 3000 ч AKr = 83 г/м
3. Введение небольшого количества
галогена (J2) –галогеновые лампы
W + 2J2 + H2O WOJ2 + 2HJ (CVD)
1949 г – патент
1962 г – в автомобилях
17
Без нити накаливания
• Ксеноновые лампы – яркий бело-голубоватый свет в них нет нити накаливания, – 1992 г.ксеноновые лампы использовались для
освещения съемочных площадок на киностудиях, а также для освещения стадионов и улиц
– Достоинства – яркость горения, длительный срок работы, меньшее потребление энергии
– Недостатки - медленное включение – «не помигаешь»
• Светодиоды - полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающим оптическое излучение при пропускании через них электрического тока
18
Светодиоды
19
Светодиоды
• AIIIBV (напр., GaAs или InP) и AIIBVI
(напр., ZnSe или CdTe). Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).
• Стоимость вплоть до 1968 года (около $200 за штуку).
• Сейчас ($1 за штуку) – экономичны, удобны
20
21
4. Шины - каучук
22
4. Шины - каучук
23
Природный каучук
(С6H8)n Цис-полимер
изопренаОткрыт в
1751 г
В промышл.масштабахИндонезия,Таиланд, Вьетнам
1 дерево гевеидает
5 кг/год
24
Потребление каучука
• Вулканизация каучука – Чарльз Гудьир (США) – получение резины натур.каучук +PbO + S Мировое потребление каучука 1890 г – 27 000 тонн 1910 г – 96 500 тонн 1920 г – 340 000 тонн1950 ые годы – миллионы тоннНа производство 4 автом. шин требуется 100 кг
нагрев
25
Полибутадиеновый каучук
• Работы С.В.Лебедева
• 2C2H5OH CH2=CH-CH=CH2+ 2H2O +H2
• CH2=CH-CH=CH2+ CH2=CH-CH=CH2+ (- CH2-CH=CH-CH2- )n
• 1932 г запущен завод в Ярославле «Молодцы, ярославцы, научились из картошки делать калоши»
• 50-60-ые годы ХХ века. Катализаторы Циглера-Натта – удешевление процесса синтеза каучука
1874-1934
26
Катализаторы Циглера-Натта
• 1954 г. немецкий химик Циглер открыл комплексные (смешанные) катализаторы, состоящие из триэтилалюминия и галогенидов титана
• В результате модификации катализаторов Натта в том же году на этой основе разработал способы полимеризации других простых ненасыщенных углеводородов и осуществил синтез стереорегулярных полимеров.
27
Катализаторы Циглера-Натта
Карл Циглер1898- 1973
Джулио Натта1903-1979
Нобелевская премия по химии 1963
Нобелевская премия по химии 1963г«за открытия в области химии и
технологии высокомолекулярных полимеров»
2828
Катализаторы Циглера-Натта
•LiH, LiAlH4. сочетание RnMX (R – алкил, М – металл III группы ПС, Х – Н, галоген, –OR, –OCOR и др.) c галогенидами металлов IV, V и VI групп;•(CH3)2Mg или (C3H7)MgCl или фенилмагнийбромид с TiCl4 или ZrCl4
29
5. Алюминий в автомобиле
• Кузов из Al на 240 кг легче кузова из стали• Содержание Al в земной коре – 8%• Способ получения Al 1886 г Чарльз Мартин
Холл; и француз Поль Эру • Электролиз боксита (tпл>2053oC)в криолите
Al2O3 Na3AlF6 C 1855 по 1890 г получено 200 т AlС 1890 по 1900 г по методу Холла - 28000 т Сейчас ежегодно получают более 10000000 т• Легкость и химическая устойчивость
30
Сказка «Красавец Алюминий»
В Периодическом царстве, Химическом государстве жил – был красавец Алюминий: очень легкий, серебристо – белый металл, но характер у него был вспыльчивый, он очень быстро реагировал со старушками кислотами, щелочами и даже водой. И страдал наш герой, потому что был он очень общителен, разговорчив, он мог бы быть душой любой компании, но никто не хотел дружить с ним.
И тогда решил Алюминий уйти из царства. И пошел куда глаза глядят. Долго ли, коротко ли бродил Алюминий, но встретил по дороге дом, восьмерка на доме том, а в окно выглядывает очень веселый газообразный Кислород.
Кислород пригласил в гости Алюминий, но тот долго не соглашался, а потом рассказал про свою беду.
- Да, страшно жить одному. Я даже не представляю, как бы я жил без своего друга Водорода и без своей сестрички Серы. Но из каждого положения есть выход. Нужна тебе необыкновенная одежда, чтобы она не растворялась ни в кислоте, ни в щелочи, а уж в воде и подавно. Вот тогда –то ты сможешь жить, как все другие вещества. А одежду мы с тобой вместе сошьем.
Кислород взял у Алюминия 12 электронов, и тут же произошла реакция. Обрадовался Алюминий, примерил одежду оксидную.
С тех пор Алюминий всегда покрыт оксидной пленкой. И пусть одежда не такая блестящая, как была. Но она действительно не растворяется ни в кислоте, ни в щелочи, ни в воде.
• О каких свойствах алюминия говорилось в сказке? Запишите уравнения реакций, характеризующие химические свойства алюминия
31
6. Экологические проблемы выхлопных газов
32
Состав выхлопных газов
33
Трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы
КатализаторPt,Rh,Ir,Pd
35
7.Думаем об экологии - электромобиль
• 27.10.2010 г электромобиль «lekker Mobil» Audi A2 совершил рекордный пробег на одной зарядке из Мюнхена в Берлин длиной 605 км в условиях реального движения по дорогам общего пользования, при этом были сохранены и действовали все вспомогательные системы, включая отопление.
36
Санкт-Петербургскиедостижения
• В 2009 году в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете сконструировали первый в России солнечный электромобиль (СЭМ). За ночь его можно зарядить от обычной электророзетки, а днём он питается от солнечных батарей, расположенных на капоте. Скорость СЭМа — 40 км/час, а запас хода на одной зарядке аккумуляторной батареи — 60 км. Электродвигатель мощностью 3 кВт
37
Электромобиль
• В июне 2013 г с небольшим интервалом гоночными электромобилями ZEOD RC японской компании Nissan и B12/69EV британской компании Drayson Racing Technologies были установлены очередные мировые рекорды скорости среди электромобилей - 300 км/час и 330 км/час соответственно.
38
Аккумулятор электромобиля
39
Леенсон И.А.
40
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!