19.2: Matukio, Maandalizi, na Mali ya Madini ya Mpito na Misombo Yao

Transition metali hufafanuliwa kama mambo hayo ambayo (au kwa urahisi fomu) sehemu kujazwa d orbitals. Kama inavyoonekana katika Kielelezo 19.2, vipengele d -block katika vikundi 3—11 ni mambo ya mpito. Vipengele f -block, pia huitwa metali ya mpito ya ndani (lanthanides na actinides), pia hukutana na kigezo hiki kwa sababu d orbital ni sehemu ulichukua kabla ya f orbitals. Vipindi vya d hujaza familia ya shaba (kikundi 11); kwa sababu hii, familia inayofuata (kikundi 12) ni kitaalam si vipengele vya mpito. Hata hivyo, elementi za kikundi 12 zinaonyesha baadhi ya mali sawa za kemikali na kwa kawaida hujumuishwa katika majadiliano ya metali za mpito. Baadhi ya wanakemia hutendea elementi za kundi 12 kama metali za mpito.

Kielelezo 19.2 Metali za mpito ziko katika vikundi 3—11 vya meza ya mara kwa mara. Metali ya mpito ya ndani iko katika safu mbili chini ya mwili wa meza.

Vipengele vya d -block vinagawanywa katika mfululizo wa kwanza wa mpito (vipengele Sc kupitia Cu), mfululizo wa pili wa mpito (vipengele Y kupitia Ag), na mfululizo wa tatu wa mpito (kipengele La na vipengele Hf kupitia Au). Actinium, Ac, ni mwanachama wa kwanza wa mfululizo wa nne wa mpito, ambayo pia inajumuisha Rf kupitia Rg.

Vipengele f -block ni mambo Ce kupitia Lu, ambayo hufanya mfululizo wa lanthanide (au mfululizo wa lanthanoid), na vipengele Th kupitia Lr, ambayo hufanya mfululizo wa actinide (au mfululizo wa actinoid). Kwa sababu lanthanamu hutenda sana kama elementi za lanthanidi, inachukuliwa kama elementi ya lanthanidi, ingawa usanidi wake wa elektroni unaifanya kuwa mwanachama wa kwanza wa mfululizo wa mpito wa tatu. Vile vile, tabia ya actinium inamaanisha kuwa ni sehemu ya mfululizo wa actinide, ingawa usanidi wake wa elektroni hufanya kuwa mwanachama wa kwanza wa mfululizo wa nne wa mpito.

Mfano 19.1

Electroni za Valence katika Vyuma vya Mpito

Tathmini jinsi ya kuandika usanidi wa elektroni, umefunikwa katika sura juu ya muundo wa elektroniki na mali ya mara kwa mara ya vipengele. Kumbuka kwamba kwa metali ya mpito na ya ndani, ni muhimu kuondoa elektroni s kabla ya d au f elektroni. Kisha, kwa kila ion, fanya usanidi wa elektroni:

(a) cerium (III)

(b) risasi (II)

(c) Ti ²⁺

(d) Am ³⁺

(e) Pedi ²⁺

Kwa mifano ambayo ni metali ya mpito, onyesha ni mfululizo gani wao.

Suluhisho

Kwa ions, elektroni za s -valence zinapotea kabla ya elektroni d au f.

(a) Ce ³⁺ [Xe] 4 f ¹; Ce ³⁺ ni kipengele cha mpito ndani katika mfululizo wa lanthanide.

(b) Pb ²⁺ [Xe] 6 s ² 5 d ¹⁰ 4 f ¹⁴; elektroni zinapotea kutoka p orbital. Hii ni kipengele kikuu cha kikundi.
(c) titanium (II) [Ar] 3 d ²; mfululizo wa kwanza wa mpito

(d) Americiamu (III) [Run] 5 ya ⁶; actinide

(e) palladium (II) [Kr] 4 d ⁸; mfululizo wa pili wa mpito

Angalia Kujifunza Yako

Kutoa mfano wa ioni kutoka mfululizo wa kwanza wa mpito bila elektroni d.

Jibu:

V ⁵⁺ ni uwezekano mmoja. Mifano mingine ni pamoja na Sc ³⁺, Ti ⁴⁺, Cr ⁶⁺, na Mn ⁷⁺.

Kemia katika Maisha ya Kila siku

Matumizi ya Lanthanides katika Vifaa

Lanthanidi (elementi 57—71) zina wingi sana katika ukonde wa dunia, licha ya sifa zao za kihistoria kama elementi chache za dunia. Thulium, lanthanoid ya kawaida ya kawaida, ni ya kawaida zaidi katika ukubwa wa dunia kuliko fedha (4.5$\times$10 ^-5% dhidi ya 0.79$\times$10 ^-5% kwa wingi). Kuna mambo 17 ya nadra ya dunia, yenye lanthanoids 15 pamoja na scandium na yttrium. Wanaitwa nadra kwa sababu waliwahi kuwa vigumu kuchimba kiuchumi, hivyo ilikuwa nadra kuwa na sampuli safi; kutokana na tabia za kemikali zinazofanana, ni vigumu kutenganisha lanthanidi yoyote moja na nyingine. Hata hivyo, mbinu mpya za kujitenga, kama vile resini za kubadilishana ioni zinazofanana na zile zinazopatikana katika softeners za maji ya nyumbani, hufanya kujitenga kwa vipengele hivi iwe rahisi na zaidi ya kiuchumi. Ores nyingi ambazo zina elementi hizi zina viwango vya chini vya elementi zote za dunia nadra zilizochanganywa pamoja.

Matumizi ya kibiashara ya lanthanides yanaongezeka kwa kasi. Kwa mfano, europium ni muhimu katika maonyesho gorofa screen kupatikana katika wachunguzi wa kompyuta, simu za mkononi, na televisheni. Neodymium ni muhimu katika anatoa ngumu za mbali na katika mchakato unaobadilisha mafuta yasiyosafishwa kuwa petroli (Mchoro 19.3). Holmium hupatikana katika vifaa vya meno na matibabu. Aidha, teknolojia nyingi za nishati mbadala zinategemea sana lanthanoids. Neodymium na dysprosium ni vipengele muhimu vya inji za gari la mseto na sumaku zinazotumiwa katika mitambo ya upepo.

Kielelezo 19.3 (a) Europium hutumiwa katika skrini za kuonyesha kwa televisheni, wachunguzi wa kompyuta, na simu za mkononi. (b) sumaku za Neodymium hupatikana kwa kawaida kwenye anatoa ngumu za kompyuta. (mikopo b: mabadiliko ya kazi na “KUERT Datenrettung” /Flickr)

Kama mahitaji ya vifaa vya lanthanide yameongezeka kwa kasi zaidi kuliko ugavi, bei pia zimeongezeka. Mwaka 2008, dysprosium iligharimu $110/kg; kufikia 2014, bei iliongezeka hadi $470/kg. Kuongezeka kwa usambazaji wa vipengele vya lanthanoid ni mojawapo ya changamoto muhimu zinazokabili viwanda vinavyotegemea mali za macho na magnetic za vifaa hivi.

Mambo ya mpito yana mali nyingi zinazofanana na metali nyingine. Wao ni karibu wote magumu, yabisi ya juu-kuyeyuka ambayo hufanya joto na umeme vizuri. Wao huunda aloi kwa urahisi na kupoteza elektroni ili kuunda cations imara. Aidha, metali ya mpito huunda aina mbalimbali za misombo ya uratibu imara, ambapo atomi ya kati ya chuma au ion hufanya kama asidi ya Lewis na hukubali jozi moja au zaidi ya elektroni. Molekuli nyingi tofauti na ions zinaweza kuchangia jozi pekee kwenye kituo cha chuma, kutumikia kama besi za Lewis. Katika sura hii, tutazingatia hasa tabia ya kemikali ya mambo ya mfululizo wa kwanza wa mpito.

Mali ya Vipengele vya Mpito

Metali za mpito zinaonyesha tabia mbalimbali za kemikali. Kama inavyoonekana kutoka kwa uwezekano wao wa kupunguza (angalia Kiambatisho H), baadhi ya metali za mpito ni mawakala wa kupunguza nguvu, wakati wengine wana reactivity ya chini sana. Kwa mfano, lanthanides zote huunda cations imara 3+yenye maji. Nguvu ya kuendesha gari kwa vioksidishaji vile ni sawa na ile ya metali za alkali duniani kama vile Be au Mg, kutengeneza ^{Be 2+} na Mg ²⁺. Kwa upande mwingine, vifaa kama platinamu na dhahabu vina uwezo mkubwa wa kupunguza. Uwezo wao wa kupinga oxidation huwafanya vifaa muhimu kwa ajili ya kujenga nyaya na kujitia.

Ions ya vipengele nyepesi d -block, kama vile Cr ³⁺, Fe ³⁺, na Co ²⁺, huunda ions za hidrati za rangi ambazo zina imara katika maji. Hata hivyo, ions katika kipindi cha chini ya haya (Mo ³⁺, Ru ³⁺, na Ir ²⁺) ni imara na huguswa kwa urahisi na oksijeni kutoka hewa. Wengi wa ions rahisi, imara ya maji inayoundwa na vipengele vikali vya d -block ni oxyanions kama vile${\text{MoO}}_4{}^{\text{2}}$na${\text{ReO}}_4{}^{\text{-}}.$

Ruthenium, osmium, rhodium, iridium, palladium, na platinamu ni metali ya platinamu. Kwa shida, huunda cations rahisi ambazo ni imara katika maji, na, tofauti na mambo ya awali katika mfululizo wa pili na wa tatu wa mpito, hawana sumu oxyanions imara.

Vipengele vyote vya d - na f -block huguswa na nonmetals kuunda misombo ya binary; inapokanzwa mara nyingi inahitajika. Mambo haya huguswa na halojeni kuunda aina mbalimbali za halidi zinazoanzia hali ya oxidation kutoka 1+ hadi 6+. Wakati wa kupokanzwa, oksijeni humenyuka na vipengele vyote vya mpito isipokuwa palladium, platinamu, fedha, na dhahabu. Oksidi za metali hizi za mwisho zinaweza kuundwa kwa kutumia majibu mengine, lakini hutengana inapokanzwa. Vipengele vya kuzuia f, vipengele vya kikundi 3, na vipengele vya mfululizo wa kwanza wa mpito isipokuwa shaba huguswa na ufumbuzi wa maji ya asidi, kutengeneza gesi ya hidrojeni na ufumbuzi wa chumvi zinazofanana.

Metali za mpito zinaweza kuunda misombo na majimbo mbalimbali ya oxidation. Baadhi ya majimbo ya oxidation yaliyoonekana ya vipengele vya mfululizo wa kwanza wa mpito yanaonyeshwa kwenye Mchoro 19.4. Tunapohamia kutoka kushoto kwenda kulia katika mfululizo wa kwanza wa mpito, tunaona kwamba idadi ya majimbo ya kawaida ya oxidation huongezeka kwa mara ya kwanza hadi kiwango cha juu kuelekea katikati ya meza, kisha hupungua. Maadili katika meza ni maadili ya kawaida; kuna maadili mengine yanayojulikana, na inawezekana kuunganisha nyongeza mpya. Kwa mfano, mwaka 2014, watafiti walifanikiwa katika kuunganisha hali mpya ya oxidation ya iridium (9+).

Kielelezo 19.4 Metali za mpito za mfululizo wa kwanza wa mpito zinaweza kuunda misombo na majimbo tofauti ya oxidation.

Kwa vipengele vya scandium kupitia manganese (nusu ya kwanza ya mfululizo wa kwanza wa mpito), hali ya juu ya oxidation inalingana na kupoteza kwa elektroni zote katika orbitals s na d ya shells zao za valence. Ioni ya titani (IV), kwa mfano, hutengenezwa wakati atomi ya titani inapoteza elektroni zake mbili 3 d na mbili za 4 s. Mataifa haya ya juu ya oxidation ni aina imara zaidi ya scandium, titan, na vanadium. Hata hivyo, haiwezekani kuendelea kuondoa elektroni zote za valence kutoka metali tunapoendelea kupitia mfululizo. Iron inajulikana kuunda majimbo ya oxidation kutoka 2+hadi 6+, na chuma (II) na chuma (III) kuwa ya kawaida. Wengi wa vipengele vya mfululizo wa kwanza wa mpito huunda ions na malipo ya 2+au 3+ ambayo ni imara katika maji, ingawa wale wa wanachama wa awali wa mfululizo wanaweza kuwa rahisi oxidized na hewa.

Vipengele vya mfululizo wa pili na wa tatu wa mpito kwa ujumla ni imara zaidi katika majimbo ya juu ya oxidation kuliko vipengele vya mfululizo wa kwanza. Kwa ujumla radius atomia huongezeka chini ya kundi, ambayo inaongoza kwa ions ya mfululizo wa pili na wa tatu kuwa kubwa kuliko ilivyo katika mfululizo wa kwanza. Kuondoa elektroni kutoka kwa orbitali ambazo ziko mbali zaidi na kiini ni rahisi kuliko kuondoa elektroni karibu na kiini. Kwa mfano, molybdenum na tungsten, wanachama wa kikundi cha 6, ni mdogo zaidi kwa hali ya oxidation ya 6+katika suluhisho la maji. Chromium, mwanachama nyepesi zaidi wa kikundi, huunda ions imara ya Cr ^3+katika maji na, kwa kutokuwepo kwa hewa, chini ya imara Cr ²⁺ ions. Sulfidi yenye hali ya juu ya oxidation ya chromium ni Cr ₂ S ₃, ambayo ina ion Cr ³⁺. Molybdenum na tungsten huunda sulfidi ambazo metali zinaonyesha hali za oxidation za 4+ na 6+.

Mfano 19.2

Shughuli ya Vyuma vya Mpito

Ambayo ni nguvu zaidi oxidizing wakala katika ufumbuzi tindikali: dichromate ion, ambayo ina chromium (VI), ion permanganate, ambayo ina manganese (VII), au titanium dioksidi, ambayo ina titanium (IV)?

Suluhisho

Kwanza, tunahitaji kuangalia athari za nusu za kupunguza (katika Kiambatisho L) kwa kila oksidi katika hali maalum ya oxidation:

$${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7{}^2+14{\text{H}}^{\text{+}}+6{\text{e}}^{-}⟶2{\text{Cr}}^{\mathrm{3+}}+7{\text{H}}_2\text{O}\text{+1.33 V}$$

$${\text{Hapana}}_4{}^{-}+8{\text{H}}^{\text{+}}+5{\text{e}}^{-}⟶{\text{Mn}}^{\mathrm{2+}}+{\text{H}}_2\text{O}\text{+1.51 V}$$

$${\text{Tio}}_2+4{\text{H}}^{\text{+}}+2{\text{e}}^{-}⟶{\text{Ti}}^{\mathrm{2+}}+2{\text{H}}_2\text{O}\text{-0.50 V}$$

Uwezo mkubwa wa kupunguza ina maana kwamba ni rahisi kupunguza reactant. Permanganate, na uwezo mkubwa wa kupunguza, ni oxidizer yenye nguvu zaidi chini ya hali hizi. Dichromate ni ya pili, ikifuatiwa na dioksidi ya titan kama wakala dhaifu zaidi wa oksidi (vigumu kupunguza) ya kuweka hii.

Angalia Kujifunza Yako

Kutabiri majibu gani (kama ipo) yatatokea kati ya HCl na Co (s), na kati ya HbR na Pt (s). Utahitaji kutumia uwezekano wa kupunguza kiwango kutoka Kiambatisho L.

Jibu:

$\text{mwenzi}(s)+\text{2hCl}⟶{\text{H}}_2+{\text{CoCl}}_2(aq);$hakuna majibu kwa sababu Pt (s) haitakuwa iliyooksidishwa na H ⁺

Maandalizi ya Vipengele vya Mpito

Ustaarabu wa kale ulijua kuhusu chuma, shaba, fedha, na dhahabu. Vipindi vya muda katika historia ya binadamu vinavyojulikana kama Bronze Age na Iron Age vinaashiria maendeleo ambayo jamii zilijifunza kutenganisha metali fulani na kuzitumia kutengeneza zana na bidhaa. Ores ya kawaida ya shaba, fedha, na dhahabu inaweza kuwa na viwango vya juu vya metali hizi katika fomu ya msingi (Kielelezo 19.5). Iron, kwa upande mwingine, hutokea duniani karibu pekee katika fomu zilizooksidishwa, kama vile kutu (Fe ₂ O ₃). Vifaa vya kwanza vya chuma vinavyojulikana vilifanywa kutoka meteorites ya chuma. Kuishi mabaki ya chuma yanayotokana na takriban 4000 hadi 2500 KK ni ya kawaida, lakini mifano yote inayojulikana ina aloi maalum za chuma na nickel ambazo hutokea tu katika vitu vya nje, sio duniani. Ilichukua maelfu ya miaka ya maendeleo ya kiteknolojia kabla ya ustaarabu maendeleo ya chuma smelting, uwezo wa dondoo kipengele safi kutoka ores yake ya kawaida kutokea na kwa ajili ya zana chuma kuwa kawaida.

Kielelezo 19.5 Metali za mpito hutokea kwa asili katika aina mbalimbali. Mifano ni pamoja na (a) nugget ya shaba, (b) amana ya dhahabu, na (c) madini yenye chuma iliyooksidishwa. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na http://images-of-elements.com/copper-2.jpg; mikopo c: mabadiliko ya kazi na http://images-of-elements.com/iron-ore.jpg)

Kwa ujumla, mambo ya mpito hutolewa kwenye madini yaliyopatikana katika aina mbalimbali za ores. Hata hivyo, urahisi wa kupona kwao hutofautiana sana, kulingana na mkusanyiko wa kipengele katika madini, utambulisho wa vipengele vingine vilivyopo, na ugumu wa kupunguza kipengele kwa chuma cha bure.

Kwa ujumla, si vigumu kupunguza ions ya vipengele d -block kwa kipengele bure. Carbon ni wakala wa kutosha wa kupunguza nguvu katika hali nyingi. Hata hivyo, kama ions ya metali kuu ya kundi kubwa zaidi, ions ya vipengele f -block lazima pekee na electrolysis au kwa kupunguza kwa chuma hai kama vile kalsiamu.

Tutajadili taratibu zinazotumiwa kwa kutengwa kwa chuma, shaba, na fedha kwa sababu michakato hii mitatu inaonyesha njia kuu za kutenganisha zaidi ya metali za d -block. Kwa ujumla, kila moja ya michakato hii inahusisha hatua tatu kuu: matibabu ya awali, smelting, na kusafisha.

1. Tiba ya awali. Kwa ujumla, kuna matibabu ya awali ya ores kuwafanya yanafaa kwa ajili ya uchimbaji wa metali. Hii kwa kawaida inahusisha kusagwa au kusaga madini, kuzingatia vipengele vya kuzaa chuma, na wakati mwingine kutibu vitu hivi kwa kemikali ili kuzibadilisha kuwa misombo ambayo ni rahisi kupunguza kwa chuma.
2. Kuyeyusha. Hatua inayofuata ni uchimbaji wa chuma katika hali iliyoyeyuka, mchakato unaoitwa smelting, unaojumuisha kupunguza kiwanja cha metali kwa chuma. Uchafu unaweza kuondolewa kwa kuongezewa kwa kiwanja kinachotengeneza slag-dutu yenye kiwango cha chini cha kuyeyuka ambacho kinaweza kutengwa kwa urahisi na chuma kilichochombwa.
3. Kusafisha. Hatua ya mwisho katika kurejesha chuma ni kusafisha chuma. Metali ya chini ya kuchemsha kama zinki na zebaki inaweza kusafishwa kwa kunereka. Wakati fused juu ya meza kutega, chini ya kiwango metali kama bati mtiririko mbali na uchafu juu-kiwango. Electrolysis ni njia nyingine ya kawaida ya kusafisha metali.

Kutengwa kwa Iron

Matumizi ya awali ya chuma kwa utengenezaji wa zana na silaha iliwezekana kwa sababu ya usambazaji mkubwa wa ores za chuma na urahisi ambao misombo ya chuma katika ores inaweza kupunguzwa na kaboni. Kwa muda mrefu, mkaa ulikuwa aina ya kaboni iliyotumiwa katika mchakato wa kupunguza. Uzalishaji na matumizi ya chuma yalienea zaidi kuhusu 1620, wakati coke ilianzishwa kama wakala wa kupunguza. Coke ni aina ya kaboni inayotengenezwa na makaa ya mawe inapokanzwa kwa kutokuwepo kwa hewa ili kuondoa uchafu.

Hatua ya kwanza katika madini ya chuma ni kawaida kuchoma madini (inapokanzwa ore katika hewa) ili kuondoa maji, kuoza kabonati katika oksidi, na kubadili sulfidi kuwa oksidi. Oxides ni kisha kupunguzwa katika mlipuko tanuru ambayo ni 80—100 miguu juu na juu ya 25 miguu mduara (Kielelezo 19.6) ambapo madini kuchoma, coke, na chokaa (safi CaCO ₃) ni kuletwa kuendelea katika juu. Chuma kilichochombwa na slag huondolewa chini. Hifadhi nzima katika tanuru inaweza kupima tani mia kadhaa.

Kielelezo 19.6 Ndani ya tanuru ya mlipuko, athari tofauti hutokea katika maeneo tofauti ya joto. Monoksidi ya kaboni huzalishwa katika mikoa ya chini ya moto na kuongezeka juu ili kupunguza oksidi za chuma kwa chuma safi kupitia mfululizo wa athari zinazofanyika katika mikoa ya juu.

Karibu na chini ya tanuru ni bomba kwa njia ambayo hewa ya preheated inapigwa ndani ya tanuru. Mara tu hewa inapoingia, coke katika kanda ya bomba ni oxidized kwa dioksidi kaboni na ukombozi wa joto kubwa. Dioksidi ya kaboni ya moto hupita juu kupitia safu ya juu ya coke nyeupe-moto, ambako imepungua kwa monoxide ya kaboni:

$${\text{USHIRIKIANO}}_2(g)+\text{C}(s)⟶\text{2CO}(g)$$

Monoxide ya kaboni hutumika kama wakala wa kupunguza katika mikoa ya juu ya tanuru. Athari za mtu binafsi zinaonyeshwa kwenye Mchoro 19.6.

Oksidi za chuma zinapunguzwa katika eneo la juu la tanuru. Katika kanda ya kati, chokaa (calcium carbonate) hutengana, na oksidi ya kalsiamu inayochanganya na silika na silicates katika ore ili kuunda slag. Slag ni zaidi ya silicate ya kalsiamu na ina sehemu nyingi za kibiashara zisizo muhimu za madini:

$$\text{CaO}(s)+{\text{hivyo}}_2(s)⟶{\text{CasIO}}_3(l)$$

Chini ya katikati ya tanuru, joto ni la kutosha kuyeyuka chuma na slag. Wanakusanya katika tabaka chini ya tanuru; slag chini ya mnene hupanda juu ya chuma na kuilinda kutokana na oxidation. Mara kadhaa kwa siku, chuma cha slag na kilichochombwa huondolewa kwenye tanuru. Ya chuma huhamishiwa kwenye mashine za kutupa au mmea wa chuma (Kielelezo 19.7).

Kielelezo 19.7 chuma kilichochombwa kinaonyeshwa kutupwa kama chuma. (mikopo: Clint Budd)

Mengi ya chuma zinazozalishwa ni iliyosafishwa na kubadilishwa kuwa chuma. Steel hutengenezwa kwa chuma kwa kuondoa uchafu na kuongeza vitu kama vile manganese, chromium, nikeli, tungsten, molybdenum, na vanadium ili kuzalisha aloi na mali zinazofanya nyenzo zinazofaa kwa matumizi maalum. Vyuma vingi vina pia asilimia ndogo lakini dhahiri ya kaboni (0.04% — 2.5%). Hata hivyo, sehemu kubwa ya kaboni iliyo na chuma lazima iondolewe katika utengenezaji wa chuma; vinginevyo, kaboni ya ziada ingeweza kufanya chuma kuwa brittle.

Unganisha na Kujifunza

Unaweza kuangalia uhuishaji wa steelmaking kwamba anatembea wewe kupitia mchakato.

Kutengwa kwa Copper

Ores muhimu zaidi za shaba zina sulfidi za shaba (kama vile covellite, Cus), ingawa oksidi za shaba (kama vile tenorite, CUO) na hidroxycarbonates za shaba [kama vile malachite, Cu ₂ (OH) ₂ CO ₃] wakati mwingine hupatikana. Katika uzalishaji wa chuma cha shaba, madini ya sulfidi yaliyojilimbikizia huchujwa ili kuondoa sehemu ya sulfuri kama dioksidi ya sulfuri. Mchanganyiko uliobaki, unaojumuisha Cu ₂ S, FeS, FeO, na SiO ₂, unachanganywa na chokaa, ambacho hutumika kama flux (nyenzo zinazosaidia kuondoa uchafu), na huwaka. Aina ya slag iliyosafishwa kama chuma na silika huondolewa na athari za msingi za Lewis:

$${\text{CaCO}}_3(s)+{\text{hivyo}}_2(s)⟶{\text{CasIO}}_3(l)+{\text{USHIRIKIANO}}_2(g)$$

$$\text{FeO}(s)+{\text{hivyo}}_2(s)⟶{\text{Fesio}}_3(l)$$

Katika athari hizi, dioksidi ya silicon hufanya kama asidi ya Lewis, ambayo inakubali jozi ya elektroni kutoka msingi wa Lewis (ion ya oksidi).

Kupunguza Cu ₂ S ambayo inabaki baada ya smelting inafanywa kwa kupiga hewa kupitia nyenzo zilizoyeyuka. Hewa inabadilisha sehemu ya Cu ₂ S ndani ya Cu ₂ O. mara tu oksidi ya shaba (I) inapoundwa, imepunguzwa na sulfidi iliyobaki ya shaba (I) kwa shaba ya chuma:

$${\text{2Cu}}_2\text{S}(l)+{\text{3O}}_2(g)⟶{\text{2Cu}}_2\text{O}(l)+{\text{2HIVYO}}_2(g)$$

$${\text{2Cu}}_2\text{O}(l)+{\text{Cu}}_2\text{S}(l)⟶\text{6Cu}(l)+{\text{KWA HIVYO}}_2(g)$$

Shaba iliyopatikana kwa njia hii inaitwa shaba ya blister kwa sababu ya kuonekana kwake tabia, ambayo ni kutokana na malengelenge ya hewa ambayo ina (Mchoro 19.8). Hii shaba safi ni kutupwa katika sahani kubwa, ambayo hutumiwa kama anodes katika kusafisha electrolytic ya chuma (ambayo ni ilivyoelezwa katika sura ya electrochemistry).

Kielelezo 19.8 shaba ya Blister inapatikana wakati wa uongofu wa madini yenye shaba katika shaba safi. (mikopo: “Tortie tude” /Wikimedia Commons)

Kutengwa kwa Fedha

Fedha wakati mwingine hutokea katika nuggets kubwa (Kielelezo 19.9) lakini mara nyingi zaidi katika mishipa na amana zinazohusiana. Wakati mmoja, kupiga mbizi ilikuwa njia bora ya kutenganisha nuggets zote za fedha na dhahabu. Kutokana na reactivity yao ya chini, metali hizi, na wengine wachache, hutokea katika amana kama nuggets. Ugunduzi wa platinamu ulitokana na wapelelezi wa Kihispania huko Amerika ya Kati wakikosea nuggets za platinamu Wakati chuma si katika mfumo wa nuggets, mara nyingi ni muhimu kuajiri mchakato unaoitwa hydrometallurgy kutenganisha fedha kutoka ores yake. Hydrolojia inahusisha kutenganishwa kwa chuma kutoka mchanganyiko kwa kwanza kuigeuza kuwa ions mumunyifu na kisha kuchimba na kuzipunguza ili kuharakisha chuma safi. Katika uwepo wa hewa, cyanides za chuma za alkali huunda urahisi dicyanoargentate ya mumunyifu (I) ion,${\left[\text{Ag}{\left(\text{CN}\right)}_2\right]}^{-},$kutoka kwa chuma cha fedha au misombo yenye fedha kama Ag ₂ S na AgCl. Ulinganifu wa mwakilishi ni:

$$\text{4Ag}(s)+{\text{8CN}}^{\text{-}}(aq)+{\text{O}}_2(g)+{\text{2H}}_2\text{O}(l)⟶4{\left[\text{Ag}{\left(\text{CN}\right)}_2\right]}^{\text{-}}(aq)+{\text{4OH}}^{\text{-}}(aq)$$

$${\text{2Ag}}_2\text{S}(s)+{\text{8CN}}^{\text{-}}(aq)+{\text{O}}_2(g)+{\text{2H}}_2\text{O}(l)⟶4{\left[{\text{umri (CN)}}_2\right]}^{\text{-}}(aq)+\text{2S}(s)+{\text{4OH}}^{\text{-}}(aq)$$

$$\text{AgCl}(s)+{\text{2CN}}^{\text{-}}(aq)⟶{\left[\text{Ag}{\left(\text{CN}\right)}_2\right]}^{\text{-}}(aq)+{\text{Cl}}^{\text{-}}(aq)$$

Kielelezo 19.9 Fedha ya kawaida ya bure inaweza kupatikana kama nuggets (a) au katika mishipa (b). (mikopo a: mabadiliko ya kazi na “Teravolt” /Wikimedia Commons; mikopo b: mabadiliko ya kazi na James St John)

Fedha imetokana na suluhisho la cyanide kwa kuongeza ya zinki au chuma (II) ions, ambayo hutumika kama wakala wa kupunguza:

$$2{\left[\text{Ag}{\left(\text{CN}\right)}_2\right]}^{\text{-}}(aq)+\text{Zn}(s)⟶\text{2Ag}(s)+{\left[\text{Zn}{\left(\text{CN}\right)}_4\right]}^{\mathrm{2-}}(aq)$$

Mfano 19.3

Kusafisha Redox

Moja ya hatua za kusafisha fedha inahusisha kugeuza fedha katika ioni za dicyanoargenate (I):

$$\text{4Ag}(s)+{\text{8CN}}^{\text{-}}(aq)+{\text{O}}_2(g)+2{\text{H}}_2\text{O}(l)⟶4{\left[\text{Ag}{\left(\text{CN}\right)}_2\right]}^{\text{-}}(aq)+{\text{4OH}}^{\text{-}}(aq)$$

Eleza kwa nini oksijeni lazima iwepo ili kutekeleza majibu. Kwa nini majibu hayatokea kama:

$$\text{4Ag}(s)+{\text{8CN}}^{\text{-}}(aq)⟶4{\left[\text{Ag}{\left(\text{CN}\right)}_2\right]}^{\text{-}}(aq)\text{?}$$

Suluhisho

Mashtaka, pamoja na atomi, lazima iwe sawa katika athari. Atomi ya fedha inakabiliwa na oksidi kutoka hali ya oksidi ya 0 hadi hali ya 1+. Kila kitu kinapoteza elektroni, kitu lazima pia kupata elektroni (kupunguzwa) kusawazisha equation. Oksijeni ni wakala mzuri wa oksidi kwa athari hizi kwa sababu inaweza kupata elektroni kwenda kutoka hali ya oksidi 0 hadi hali ya 2-.

Angalia Kujifunza Yako

Wakati wa kusafisha chuma, kaboni lazima iwepo katika tanuru ya mlipuko. Kwa nini kaboni ni muhimu kubadili oksidi ya chuma ndani ya chuma?

Jibu:

Kaboni hubadilishwa kuwa CO, ambayo ni wakala wa kupunguza anayekubali elektroni ili chuma (III) kinaweza kupunguzwa kuwa chuma (0).

Transition Metal misombo

Kuunganishwa katika misombo rahisi ya vipengele vya mpito huanzia ionic hadi covalent. Katika majimbo yao ya chini ya oxidation, vipengele vya mpito huunda misombo ya ionic; katika majimbo yao ya juu ya oxidation, huunda misombo ya covalent au ions polyatomic. Tofauti katika majimbo ya oxidation yaliyoonyeshwa na vipengele vya mpito hutoa misombo hii chemistry, kemia ya kupunguza oxidation. Kemia ya madarasa kadhaa ya misombo yenye vipengele vya mfululizo wa mpito ifuatavyo.

Halidi

Halidi za anhydrous za kila kipengele cha mpito zinaweza kutayarishwa na mmenyuko wa moja kwa moja wa chuma na halojeni. Kwa mfano:

$$\text{2Fe}(s)+{\text{3Cl}}_2(g)⟶{\text{2FeCl}}_3(s)$$

Inapokanzwa halide ya chuma na chuma cha ziada inaweza kutumika kutengeneza halide ya chuma na hali ya chini ya oxidation:

$$\text{Fe}(s)+{\text{2FeCl}}_3(s)⟶{\text{3FeCl}}_2(s)$$

Stoichiometry ya halide ya chuma inayotokana na mmenyuko wa chuma na halogen, imedhamiriwa na kiasi cha jamaa cha chuma na halogen na kwa nguvu ya halogen kama wakala wa oksidi. Kwa ujumla, fluorini huunda metali zenye fluoride katika majimbo yao ya juu ya oxidation. Halojeni nyingine haziwezi kuunda misombo inayofanana.

Kwa ujumla, maandalizi ya ufumbuzi imara wa maji ya halidi ya metali ya mfululizo wa kwanza wa mpito ni kwa kuongeza asidi hidrohali kwa kabonati, hidroksidi, oksidi, au misombo mingine ambayo yana anions ya msingi. Athari za sampuli ni:

$${\text{NiCo}}_3(s)+\text{2HF}(aq)⟶{\text{If}}_2(aq)+{\text{H}}_2\text{O}(l)+{\text{USHIRIKIANO}}_2(g)$$

$$\text{mwenzi}{\left(\text{OH}\right)}_2(s)+\text{2hbr}(aq)⟶{\text{CobR}}_2(aq)+{\text{2H}}_2\text{O}(l)$$

Wengi wa metali ya kwanza ya mfululizo wa mpito pia hupasuka katika asidi, na kutengeneza suluhisho la chumvi na gesi ya hidrojeni. Kwa mfano:

$$\text{Cr}(s)+\text{2hCl}(aq)⟶{\text{CrCl}}_2(aq)+{\text{H}}_2(g)$$

Polarity ya vifungo na metali ya mpito inatofautiana kulingana na sio tu juu ya electronegativities ya atomi zinazohusika lakini pia juu ya hali ya oxidation ya chuma cha mpito. Kumbuka kwamba polarity ya dhamana ni wigo unaoendelea na elektroni zinazoshirikiwa sawasawa (vifungo vya covalent) kwa moja uliokithiri na elektroni zinahamishwa kabisa (vifungo vya ionic) kwa upande mwingine. Hakuna dhamana ni milele 100% ionic, na kiwango ambacho elektroni ni sawasawa kusambazwa huamua mali nyingi za kiwanja. Halidi za chuma za mpito na namba za chini za oxidation huunda vifungo zaidi vya ionic. Kwa mfano, titanium (II) kloridi na titanium (III) kloridi (TiCl ₂ na TiCl ₃) wana pointi ya juu ya kiwango ambayo ni tabia ya misombo ionic, lakini titanium (IV) kloridi (TiCl ₄) ni kioevu tete, sambamba na kuwa na vifungo covalent titanium-klorini. Halides zote za vipengele vikali vya d -block vina sifa muhimu za covalent.

Tabia ya covalent ya metali ya mpito na majimbo ya juu ya oxidation inaonyeshwa na mmenyuko wa tetrahalides ya chuma na maji. Kama covalent silicon tetrachloride, titanium na vanadium tetrahalides kuguswa na maji kutoa ufumbuzi zenye asidi hydrohalic sambamba na oksidi za chuma:

$${\text{SiCl}}_4(l)+2{\text{H}}_2\text{O}(l)⟶{\text{hivyo}}_2(s)+\text{4hCl}(aq)$$

$${\text{TiCl}}_4(l)+2{\text{H}}_2\text{O}(l)⟶{\text{Tio}}_2(s)+\text{4hCl}(aq)$$

Oksidi

Kama ilivyo na halides, asili ya kuunganisha katika oksidi ya vipengele vya mpito imedhamiriwa na hali ya oxidation ya chuma. Oxides na majimbo ya chini ya oxidation huwa na ionic zaidi, wakati wale walio na majimbo ya juu ya oxidation ni covalent zaidi. Tofauti hizi katika bonding ni kwa sababu electronegativities ya mambo si fasta maadili. Utoaji wa electronegativity wa kipengele huongezeka na hali ya kuongezeka kwa oxidation. Metali za mpito katika majimbo ya chini ya oxidation zina maadili ya chini ya electronegativity kuliko oksijeni; kwa hiyo, oksidi hizi za chuma ni ionic. Metali ya mpito katika majimbo ya juu sana ya oxidation yana maadili ya electronegativity karibu na ile ya oksijeni, ambayo inaongoza kwa oksidi hizi kuwa covalent.

Oksidi za mfululizo wa kwanza wa mpito zinaweza kutayarishwa kwa kupokanzwa metali katika hewa. Oksidi hizi ni Sc ₂ O ₃, TiO ₂, V ₂ O ₅, Cr ₂ O ₃, Mn ₃ O ₄, Fe ₃ O ₄, Co ₃ O ₄, NiO, na CuO.

Vinginevyo, oksidi hizi na oksidi nyingine (pamoja na metali katika majimbo tofauti ya oxidation) zinaweza kuzalishwa kwa kupokanzwa hidroksidi zinazofanana, kabonati, au oxalates katika anga ya ajizi. Iron (II) oksidi inaweza kutayarishwa na joto la chuma (II) oxalate, na oksidi ya cobalt (II) huzalishwa na joto la cobalt (II) hidroksidi:

$${\text{FeC}}_2{\text{O}}_4(s)⟶\text{FeO}(s)+\text{USHIRIKIANO}(g)+{\text{USHIRIKIANO}}_2(g)$$

$${\text{Co (OH)}}_2(s)⟶\text{CoO}(s)+{\text{H}}_2\text{O}(g)$$

Isipokuwa CrO ₃ na Mn ₂ O ₇, oksidi za chuma za mpito hazipatikani katika maji. Wanaweza kuguswa na asidi na, katika hali chache, na besi. Kwa ujumla, oksidi za metali za mpito na majimbo ya chini kabisa ya oxidation ni ya msingi (na huguswa na asidi), wale wa kati ni amphoteric, na majimbo ya juu ya oxidation ni hasa tindikali. Msingi wa oksidi za chuma katika hali ya chini ya oxidation huguswa na asidi yenye maji ili kuunda ufumbuzi wa chumvi na maji. Mifano ni pamoja na mmenyuko wa oksidi ya cobalt (II) inayokubali protoni kutoka asidi ya nitriki, na oksidi ya scandium (III) inayokubali protoni kutoka asidi hidrokloriki:

$$\text{CoO}(s)+{\text{2HAKUNA}}_3(aq)⟶\text{mwenzi}{({\text{HAPANA}}_3)}_2(aq)+{\text{H}}_2\text{O}(l)$$

$${\text{Sc}}_2{\text{O}}_3(s)+\text{6hCl}(aq)⟶{\text{2sCl}}_3(aq)+{\text{3H}}_2\text{O}(l)$$

Oxides ya metali yenye majimbo ya oxidation ya 4+ ni amphoteric, na wengi hawana mumunyifu katika asidi au besi. Vanadium (V) oksidi, oksidi ya chromium (VI), na oksidi ya manganese (VII) ni tindikali. Wao huguswa na ufumbuzi wa hidroksidi kuunda chumvi za oxyanions${\text{VO}}_4{}^{\mathrm{3-}},$ ${\text{CRO}}_4{}^{\mathrm{2-}},$na${\text{Hapana}}_4{}^{-}.$Kwa mfano, equation kamili ya ionic kwa mmenyuko wa oksidi ya chromium (VI) yenye msingi imara hutolewa na:

$${\text{CRO}}_3(s)+{\text{2Na}}^{\text{+}}(aq)+{\text{2OH}}^{\text{-}}(aq)⟶{\text{2Na}}^{\text{+}}(aq)+{\text{CRO}}_4{}^{\mathrm{2-}}(aq)+{\text{H}}_2\text{O}(l)$$

Chromium (VI) oksidi na manganese (VII) oksidi huguswa na maji ili kuunda asidi H ₂ CrO ₄ na HmNo ₄, kwa mtiririko huo.

Hidroksidi

Wakati hidroksidi ya mumunyifu imeongezwa kwenye suluhisho la maji ya chumvi ya chuma cha mpito ya mfululizo wa kwanza wa mpito, fomu za gelatinous za precipitate. Kwa mfano, kuongeza suluhisho la hidroksidi ya sodiamu kwa suluhisho la sulfate ya cobalt hutoa gelatin pink au bluu usahihi wa hidroksidi ya cobalt (II) hidroksidi. Equation ya ionic ya wavu ni:

$${\text{mwenzi}}^{\mathrm{2+}}(aq)+{\text{2OH}}^{\text{-}}(aq)⟶\text{mwenzi}{(\text{OH})}_2(s)$$

Katika kesi hii na mengine mengi, hizi precipitates ni hidroksidi zenye ioni ya chuma ya mpito, ions hidroksidi, na maji yanayohusiana na chuma cha mpito. Katika hali nyingine, precipitates ni oksidi hidrati linajumuisha ion chuma, ions oksidi, na maji ya hydration:

$${\text{4Fe}}^{\mathrm{3+}}(aq)+{\text{6OH}}^{\text{-}}(aq)+\text{n}{\text{H}}_2\text{O}(l)⟶2{\text{Fe}}_2{\text{O}}_3\text{·}(\text{n}+3){\text{H}}_2\text{O}(s)$$

Dutu hizi hazina ioni za hidroksidi. Hata hivyo, hidroksidi zote na oksidi za hidrati huguswa na asidi ili kuunda chumvi na maji. Wakati wa kuzuia chuma kutoka suluhisho, ni muhimu kuepuka ziada ya ioni ya hidroksidi, kwa sababu hii inaweza kusababisha malezi ya ion tata kama ilivyojadiliwa baadaye katika sura hii. Hidroksidi za chuma zilizosababishwa zinaweza kutengwa kwa ajili ya usindikaji zaidi au kwa uharibifu wa taka.

Carbonates

Mambo mengi ya mfululizo wa kwanza wa mpito huunda kabonati zisizo na kaboni. Inawezekana kuandaa carbonates hizi kwa kuongeza chumvi ya carbonate ya mumunyifu kwa suluhisho la chumvi ya chuma cha mpito. Kwa mfano, carbonate ya nickel inaweza kuandaliwa kutoka kwa ufumbuzi wa nitrati ya nickel na carbonate ya sodiamu kulingana na equation ya ionic ifuatayo:

$${\text{Ni}}^{\mathrm{2+}}(aq)+{\text{USHIRIKIANO}}_3{}^{\mathrm{2-}}⟶{\text{NiCo}}_3(s)$$

Matokeo ya carbonates ya chuma ya mpito ni sawa na yale ya carbonates ya chuma ya kazi. Wanaitikia na asidi kuunda chumvi za metali, dioksidi kaboni, na maji. Baada ya kupokanzwa, hutengana, kutengeneza oksidi za chuma za mpito.

Salts nyingine

Kwa namna nyingi, tabia ya kemikali ya vipengele vya mfululizo wa kwanza wa mpito ni sawa na ile ya metali kuu ya kundi. Hasa, aina hiyo ya athari ambazo hutumiwa kuandaa chumvi za metali kuu za kundi zinaweza kutumika kutayarisha chumvi rahisi za ionic za vipengele hivi.

Chumvi mbalimbali zinaweza kutayarishwa kutoka kwa metali ambazo zinafanya kazi zaidi kuliko hidrojeni kwa mmenyuko na asidi zinazofanana: Metal ya Scandium humenyuka na asidi hydrobromic ili kuunda suluhisho la bromidi ya scandium:

$$\text{2Sc}(s)+\text{6hbr}(aq)⟶2{\text{ScBr}}_3(aq)+{\text{3H}}_2(g)$$

Misombo ya kawaida ambayo tumejadiliwa tu inaweza pia kutumika kutayarisha chumvi. Athari zinazohusika ni pamoja na athari za oksidi, hidroksidi, au kabonati zilizo na asidi. Kwa mfano:

$$\text{Ni}{(\text{OH})}_2(s)+2{\text{H}}_3{\text{O}}^{\text{+}}(aq)+{\text{2Clo}}_4{}^{\text{-}}(aq)⟶{\text{Ni}}^{\mathrm{2+}}(aq)+{\text{2Clo}}_4{}^{\text{-}}(aq)+{\text{SAA 4}}_2\text{O}(l)$$

Athari za kubadilisha zinazohusisha chumvi za mumunyifu zinaweza kutumika kutayarisha chumvi zisizo na chumvi. Kwa mfano:

$${\text{Ba}}^{\mathrm{2+}}(aq)+{\text{2Cl}}^{\text{-}}(aq)+{\text{2K}}^{\text{+}}(aq)+{\text{CRO}}_4{}^{\mathrm{2-}}(aq)⟶{\text{BaCRO}}_4(s)+{\text{2K}}^{\text{+}}(aq)+{\text{2Cl}}^{\text{-}}(aq)$$

Katika majadiliano yetu ya oksidi katika sehemu hii, tumeona kwamba athari za oksidi za covalent za vipengele vya mpito na hidroksidi huunda chumvi ambazo zina oxyanions ya vipengele vya mpito.

Jinsi Sayansi Kuunganisha

High Joto la Juu

Superconductor ni dutu inayoendesha umeme bila upinzani. Ukosefu huu wa upinzani una maana kwamba hakuna kupoteza nishati wakati wa maambukizi ya umeme. Hii ingesababisha kupungua kwa kiasi kikubwa kwa gharama za umeme.

Wengi kutumika kwa sasa, vifaa vya kibiashara superconducting, kama vile NBTi na Nb ₃ Sn, havikuwa superconducting mpaka zimepozwa chini ya 23 K (-250 °C). Hii inahitaji matumizi ya heliamu ya kioevu, ambayo ina joto la kuchemsha la 4 K na ni ghali na vigumu kushughulikia. Gharama ya heliamu ya kioevu imezuia matumizi makubwa ya superconductors.

Moja ya uvumbuzi wa kisayansi ya kusisimua zaidi ya miaka ya 1980 ilikuwa Tabia ya misombo inayoonyesha superconductivity katika joto la juu ya 90 K. (Ikilinganishwa na heliamu kioevu, 90 K ni joto la juu.) Kawaida kati ya vifaa vya superconductive high-joto ni oksidi zenye yttrium (au moja ya mambo kadhaa ya nadra duniani), bariamu, na shaba katika uwiano wa 1:2:3. Fomu ya kiwanja cha ionic ittrium ni ybA ₂ Cu ₃ O ₇.

Vifaa vipya vinakuwa superconducting kwenye joto karibu na 90 K (Kielelezo 19.10), joto ambalo linaweza kufikiwa kwa baridi na nitrojeni kioevu (joto la moto la 77 K). Sio tu vifaa vya nitrojeni kilichopozwa kioevu rahisi kushughulikia, lakini gharama za baridi pia ni karibu mara 1000 chini kuliko kwa heliamu ya kioevu.

Maendeleo zaidi wakati huo huo yalijumuisha vifaa ambavyo vilikuwa vyema katika joto la juu zaidi na kwa vifaa vingi. Timu ya DuPont iliyoongozwa na Uma Chowdry na Arthur Sleight ilibainisha Bismouth-Strontium-Copper-Oxides ambayo ikawa superconducting katika joto la juu kama 110 K na, muhimu, hakuwa na vipengele nadra duniani. Maendeleo yaliendelea kwa miongo iliyofuata hadi, mwaka wa 2020, timu iliyoongozwa na Ranga Dias katika Chuo Kikuu cha Rochester ilitangaza maendeleo ya superconductor ya chumba-joto, kufungua milango kwa maombi yaliyoenea. Utafiti zaidi na maendeleo inahitajika ili kutambua uwezo wa vifaa hivi, lakini uwezekano unaahidi sana.

Kielelezo 19.10 Upinzani wa superconductor high-joto YBa ₂ Cu ₃ O ₇ inatofautiana na joto. Kumbuka jinsi upinzani unavyoanguka kwa sifuri chini ya 92 K, wakati dutu hii inakuwa superconducting.

Ingawa brittle, tete asili ya vifaa hivi sasa huzuia maombi yao ya kibiashara, wana uwezo mkubwa kwamba watafiti ni ngumu katika kazi kuboresha michakato yao ili kusaidia kutambua. Mistari ya maambukizi ya superconducting ingekuwa kubeba sasa kwa mamia ya maili bila kupoteza nguvu kutokana na upinzani katika waya. Hii inaweza kuruhusu vituo vya kuzalisha kuwa katika maeneo ya mbali na vituo vya idadi ya watu na karibu na maliasili zinazohitajika kwa uzalishaji wa nguvu. Mradi wa kwanza unaoonyesha uwezekano wa maambukizi ya nguvu ya juu ya superconductor ilianzishwa huko New York mwaka 2008.

Watafiti pia wanafanya kazi ya kutumia teknolojia hii kuendeleza programu nyingine, kama vile microchips ndogo na nguvu zaidi. Aidha, superconductors high-joto inaweza kutumika kuzalisha mashamba magnetic kwa ajili ya maombi kama vile vifaa vya matibabu, treni magnetic levitation, na mashamba containment kwa ajili ya mitambo ya nyuklia fusion (Kielelezo 19.11).

Kielelezo 19.11 (a) Treni hii ya magnetic levitation (au maglev) hutumia teknolojia ya superconductor kuhamia kwenye nyimbo zake. (b) Sumaku inaweza kufutwa kwa kutumia sahani kama hii kama superconductor. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Alex Needham; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Kevin Jarrett)

Unganisha na Kujifunza

Tazama jinsi superconductor ya juu-joto inavyozunguka racetrack ya magnetic kwenye video.