BazTech - Yadda

1

Molecular models in chemistry education at university and upper secondary school - structure of amides

Kolář Karel, Doležal Rafael, Karásková Natálie, Maltsevskaya Nadezhda V., Křížková Šárka

Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology

|

2019

|

R. 24, NR 1-2

45--51

EN

Molecular models derived from results of quantum-chemical calculations present an important category of didactic instruments in chemistry education in upper secondary school and, particularly, at university. These models can be used especially as tools for supporting the students’ understanding by visual learning, which can adequately address complexity of many chemical topics, incorporate appropriate didactic principles, as well as utilize the benefits brought up by the actual information technology. The proposed molecular models are non-trivial examples of didactic application of computational chemistry techniques in illustration of electron interactions in amidic group, namely the interaction of the free electron pair on the nitrogen atom with the carbonyl group and also the interaction of atoms in the amide group with other surrounding atoms in the molecule. By these molecular models it is possible to explain acid-base properties of amides applying knowledge of electron density distribution in the molecules and the resulting electrostatic potential. Presentation of the structure and properties of the amides within education is important also for the reason that amidic functions are involved in many important natural substances (e.g. proteins, peptides, nucleic acids or alkaloids), synthetic macromolecular substances (e.g. Silon) or pharmaceutical preparations (e.g. paracetamol). Molecular models then serve to support better understanding of the structure of these substances and, in relation to it, their properties.

2

Wpływ obróbki termicznej melafiru na jego właściwości odkwaszające wodę

Michel M. M., Reczek L., Siwiec T., Wereda N.

Ochrona Środowiska

|

2016

|

Vol. 38, nr 3

49--52

PL

Wody korozyjne i agresywne na różnych etapach oczyszczania wymagają alkalizacji, co można uzyskać poprzez ich kontakt z materiałami odkwaszającymi. W pracy analizowano właściwości odkwaszające melafiru naturalnego (surowego), jak również wpływ jego prażenia w temperaturze 550°C i 900°C na intensyfikację tych właściwości. Przeprowadzono badania polegające na kontakcie wody zdemineralizowanej z próbkami melafiru surowego i prażonego w warunkach nieprzepływowych (test naczyniowy) oraz przepływowych (test kolumnowy). Zmiany jakości wody po kontakcie z melafirem analizowano na podstawie typowych wskaźników fizyczno-chemicznych. Wykazano, że melafir surowy podnosił wartość pH, zasadowość ogólną i twardość ogólną wody, czemu towarzyszył wzrost jej mineralizacji oraz zmniejszenie kwasowości ogólnej. Prażenie melafiru w temperaturze 550°C nie wpływało na zmianę jego właściwości odkwaszających, natomiast prażenie w temperaturze 900°C pozwalało na uzyskanie materiału bardzo silnie alkalizującego i remineralizującego wodę. Jego właściwości odkwaszające były nietrwałe i dochodziło do nierównomiernego wypłukiwania alkaliów, występujących w melafirze prażonym w postaci pylastej. Woda zdemineralizowana ługowała zarówno z melafiru surowego, jak i prażonego związki wapnia, magnezu, sodu i potasu, na co wskazywała zasadowość alkaliczna wody. Melafir surowy oraz prażony w temperaturze 550°C wpływał na zwiększenie zasadowości ogólnej wody pochodzącej w całości od węglanów. Zasadowość ogólna wody, pochodząca z melafiru prażonego w temperaturze 900°C, składała się natomiast głównie z wodorotlenków i częściowo z węglanów.

EN

Corrosive and aggressive water needs alkalization at different stages of treatment, what may be achieved by using deacidifying materials. The deacidifying properties of raw melaphyre as well as impact of its heat treatment at 550oC and 900oC on intensification of the aforementioned properties were investigated. The experiments relied on contact of demineralized water with the raw and calcined melaphyre samples under static (batch test) and dynamic (flow-through column test) conditions. Changes in water quality following its contact with melaphyre were analyzed on the basis of standard physico-chemical indicators. It was demonstrated that the raw melaphyre increased the pH, total alkalinity and total hardness of water, while improved its mineralization and decreased the acidity. The heat treatment at 550oC had no impact on the deacidifying properties of melaphyre, while treatment at 900oC resulted in a strongly alkalizing and water remineralizing material. Its deacidifying properties were unstable and leaching of mobile alkali from the calcined melaphyre occurred. Demineralized water leached the compounds of calcium, magnesium, sodium and potassium, both from the natural and calcined melaphyre, which was indicated by water alkalinity. Both the raw melaphyre and calcined at 550oC led to an increase in the total water alkalinity purely due to the carbonates. The total water alkalinity coming from the water contact with the calcined melaphyre at 900oC consisted mostly of hydroxides and carbonates to some extent.

3

Zero-valent iron for removal of inorganic contaminants from low pH water

Suponik T.

Environment Protection Engineering

|

2015

|

Vol. 41, nr 1

15--27

EN

The coal mine waste dumps located in the southern provinces of Poland pollute groundwater with metals. As a result of batch experiments presented in the paper, it can be said that it is possible to remove chromium and copper from the groundwater (which is affected by acid mine drainage, thus characterized by low pH) with the use of zero-valent iron in permeable reactive barrier technology. The contaminants are removed from the aquifer by the flow of groundwater through a reactive barrier filled with a special reactive material. Rapid metal removal likely occurred due to the reduction and the precipitation/co-precipitation and/or due to the adsorption onto the iron metal surface or/and onto the iron corrosion products. In accordance with the research it has also been found that in more alkaline environment, the oxidation of Fe(0) proceeds slower. A rapid decrease of the redox potential as well as the increases of pH have also been observed in the batch tests when the dose of Fe(0) in solutions increased.

4

Effect of Chemical Composition and Temperature on Viscosity and Structure of Molten CaO-Al2O3-SiO2 System

Řeháčková L., Rosypalová S., Dudek R., Ritz M., Matýsek D., Smetana B., Dobrovská J., Zlá S., Kawuloková M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2873--2878

EN

The effects of the change of chemical composition and temperature on the viscosity of CaO-Al2O3-SiO2 oxide system with basicity from 0.78 to 1.63 were investigated in this paper. Experimental measurements of viscosity were performed with use of the high-temperature viscometer Anton Paar FRS 1600. Viscosity was measured in a rotational mode during heating at the rate of 2.2 K/min in the temperature interval from 1673 to 1873 K. Viscosity is often sensitive to the structural changes in molten oxide systems, which implies that the analysis of viscosity is an effective way to understand the structure of molten oxide systems. Exact clarification of the change of structure of the oxide system caused by increased content of CaO was performed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy and X-ray diffraction (XRD).

PL

W artykule badano wpływ zmian składu chemicznego i temperatury na lepkość układu tlenków CaO-Al2O3- SiO2 o zasadowości od 0.78 do 1.63. Pomiary doświadczalne lepkości przeprowadzono z użyciem wiskozymetru wysokotemperaturowego Anton Paar FRS 1600. Lepkość mierzono w układzie obrotowym w czasie ogrzewania z szybkością 2.2 K/min w zakresie temperatur 1673-1873 K. Lepkość jest często wrażliwa na zmiany strukturalne w ciekłych układach tlenkowych, co oznacza, że analiza lepkości jest skutecznym sposobem, aby zrozumieć strukturę układu ciekłych tlenków. Przeprowadzono dokładne wyjaśnienie zmiany struktury systemu tlenków spowodowane zwiększeniem zawartości CaO przy użyciu metody FTI R (Fourier transform infrared spectroscopy), spektroskopii Ramana i XRD (X-ray diffraction).

5

Modeling Physicochemical Properties of Mold Slag

Kalisz D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

149--155

EN

This paper deals with the mathematical modeling of physicochemical properties of mold slag such as: viscosity, surface tension, temperature liquidus, basicity. Computer simulation of slag viscosity was made by the Nakamoto structural model. The effect of addition CaF2 to the mold slag was estimated by using of Urbain model. The results were compared with the results of the experiment. Surface tension for the basic slag composition: CaO - SiO2 - Al2 O3 was calculated with using Nakamoto model. The results of calculations indicate that the content of the SiO2 lowers the surface tension, but increase the content of CaO and Al2 O3 in the slag increases its value. Calcium fluoride (CaF2 ) reduces the viscosity of the slag. The increase in temperature reduces the viscosity of the slag, simultaneously increasing the surface tension.

PL

Praca zajmuje się modelowaniem właściwości fizykochemicznych żużli krystalizatorowych. takich jak: lepkość, napięcie powierzchniowe, temperatura liquidus, zasadowość. Korzystając z modelu strukturalnego Nakamoto obliczono lepkość żużla. Wpływ dodatku CaF: na lepkość określono wykorzystując klasyczny model Urbainá. Uzyskane z obliczeń wyniki porównano z wynikiem eksperymentu. Korzystając z modelu Nakamoto obliczono napięcie powierzchniowe żużla dla podstawowego układu tlenkowego: CaO - SiO2 - Al2 O3 . Wyniki symulacji komputerowych wskazują, że zawartość SiCh obniża napięcie powierzchniowe żużli, z kolei równoczesne zwiększenie zawartości CaO i Al2 O3 powoduje wzrost tej wielkości. Wyniki modelowania wskazują, że dodatek CaF: oraz wzrost temperatury obniżają lepkość, z kolei podwyższenie temperatury powoduje wzrost napięcia powierzchniowego.

6

Oczyszczalnia ścieków - stabilizacja osadów. Cz.4

Klaczyński E.

Wodociągi - Kanalizacja

|

2013

|

nr 11

36--37

7

Influence of CaO content on viscosity of molten CaO-Al2O3-SiO2 system

Řeháčková L., Rosypalová S., Dudek R., Dobrovská J.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2013

|

Vol. 59, nr 2

61--68

EN

Purpose: The objective of this work is experimental determination of temperature dependences of viscosity of the molten CaO-Al2O3-SiO2 system and assessment of impact of CaO on the viscosity of this system. Design/methodology/approach: The ternary oxide system CaO-Al2O3-SiO2, which represents a simplified basis of the casting powder, was chosen for the experiment. Dependencies of viscosity on the concentration of CaO and on the temperature were determined experimentally. For this purpose were prepared a concentration series with additions of 3, 6, 9, 12 and 15 wt.% of calcium oxide. Experimental measurements of viscosity was performed with use of the high-temperature viscometer Anton Paar FRS 1600. Findings: Viscosity of the studied systems decreases exponentially with the increasing temperature. Viscosity decreases with the increasing addition of CaO. Viscosity reaches its minimum value of 0.447 Pa.s (at T = 1723 K) at the basicity of CaO/SiO2 = 1.13. Viscosity increases with the further addition of CaO (CaO/SiO2 > 1.2). Influence of addition of CaO is more pronounced at higher temperatures. Research limitations/implications: Viscosity in molten oxide system is determined by the internal structure. Exact clarification of the change of structure of the oxide system caused by the increased content of CaO requires additional analyses, such as Fourier transformation infrared spectra and Raman spectra. Practical implications: The choice of an optimum slag mode influences not only the main metallurgical processes, but also the values of technical-economic indicators of the whole steelmaking process. Viscosity is an important factor affecting the service properties of slags, as it plays an important role in the area of mass transfer at chemical reactions in metallurgical processes. Originality/value: The viscosities of CaO-Al2O3-SiO2 system were measured under conditions of CaO/SiO2 = 0.78-1.44, 47.20-35.98 wt.% SiO2, 36.90-51.90 wt.% CaO and 15.90-12.12 wt.% Al2O3.

8

Reliability of ferronometry assays for aluminum speciation in pre-hydrolyzed coagulants

Gumińska J.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2013

|

Vol. 6, no. 3

77--81

EN

Six prehydrolyzed commercial Al polychlorides of various basicity and aluminium sulphate (alum) were analyzed to determine the reliable method of Al speciation. The tests were carried out on the basis of colorimetric reaction of ferron with aluminum species. The analysis results were calculated based on two commonly used methods. The results have shown that the traditional ferron method may introduce errors when monomeric and polynuclear Al (Ala and Alb) do not react with ferron reagent within 0-2 min and 2 h, respectively. The effect of inaccuracies in the calculation assumptions appears to be significant for aluminum speciation. The method based on reaction rate constants allows determining the form of monomeric and polymeric forms, including polycation Al13, which is particularly desirable in coagulation based on neutralization of the negative charge of contaminants present in treated water.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań, których celem było ustalenie wiarygodnej metody analizy specjacyjnej glinu dla siarczanu glinu oraz sześciu komercyjnych koagulantów wstępnie zhydrolizowanych – polichlorków glinu, o różnej zasadowości. Testy zostały przeprowadzone na podstawie reakcji kolorymetrycznej ferronu z glinem o różnym stopniu polimeryzacji. Wyniki analizy obliczono w oparciu o dwie powszechnie stosowane metody. Na podstawie analizy wyników badań stwierdzono, że tradycyjna metoda jest niewiarygodna, gdyż jest oparta o nieścisłe przedziały czasowe. Skutkiem różnych przedziałów czasowych przyjętych do obliczeń są znaczące różnice w wynikach analizy specjacyjnej glinu. Wiarygodną metodą jest natomiast metoda oparta na analizie stałych szybkości reakcji, co pozwala na określenie udziału form monomerowych, jak i polimerowych, w tym polikationu Al13, który jest szczególnie pożądany podczas koagulacji realizowanej w oparciu o neutralizację ujemnego ładunku zanieczyszczeń obecnych w wodzie.

9

Skuteczność koagulacji - oczyszczanie wód

Krupińska I.

Wodociągi - Kanalizacja

|

2012

|

nr 12

26-29

10

Analiza możliwości oceny wstępnie zhydrolizowanych koagulantów na podstawie ich zasadowości

Gumińska J.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 12

2351-2354

PL

Zasadowość nie może być jednoznacznym kryterium oceny koagulantów wstępnie zhydrolizowanych w aspekcie ich efektywności. Wzrost zasadowości tylko do pewnej wartości powoduje wzrost udziału polimerycznych form glinu. Określenie zależności między zasadowością koagulantów spolimeryzowanych a udziałem tridekamerów Al₁₃ jest możliwe tylko dla grupy koagulantów produkowanych wg jednej ściśle określonej metody, a w przypadku komercyjnych produktów takie informacje są niedostępne.

EN

Six prehydrolyzed com. Al polychlorides of various basicity were analyzed for content of polymeric Al forms by ferronometry to det. the relationship between basicity and content of high polymerized Al forms. The basicity was not found to be unambiguous criterion for assessing pre-hydrolyzed coagulants in terms of their effectiveness.

11

Wybrane właściwości fizykochemiczne i chemiczne wód powierzchniowych Wisłoki przeznaczonych do spożycia

Augustyn Ł., Kaniuczak J., Stanek-Tarkowska J.

Inżynieria Ekologiczna

|

2012

|

Nr 28

7-19

PL

Przewodność elektryczna właściwa, twardość ogólna i zasadowość ogólna to cechy fizykochemiczne i chemiczne wód powierzchniowych, które istotnie wpływają na ich jakość. Również zawartość chlorków, fluorków i siarczanów (VI) ma duże znaczenie dla wód i decyduje o ich przeznaczeniu. Z analiz przeprowadzonych w ciągu minionych kilkunastu lat (1997-2010) wynika, że zawartość fluorków i chlorków w wodach powierzchniowych Wisłoki (na wysokości miasta Mielec) zmniejszała się. Wartość przewodności elektrycznej właściwej w tym okresie również zmniejszała się, a wartości twardości ogólnej i zasadowości wykazywały trend rosnący. Uzyskane wyniki badań charakteryzowała duża zmienność w zależności od pory roku i pH wody.

EN

Electrical cinductivity, total hardness and total alkalinity are the physicochemical and chemical characteristics of surface water, which significantly affect their quality. Also the content of such compounds as chlorides, fluorides and sulfates is important for water and decides on their destiny. As it comes from the analysis conducted over the past several years (1997-2010), the content of fluorides and chlorides in surface waters of Wisloka, at the height of the city Mielec, showed a downward trend. Also the value electrical conductivity showed a downward trend. While the value of total hardness and total alkalinity, over the period of time, showed a rising trend. There also appeared the variability of the analyzed results, associated with the season and the pH of the water.

12

Application of the Iida model for estimation of slag viscosity for Al2O3-Cr2O3-CaO-CaF2 systems

Kalicka Z., Kawecka-Cebula E., Pytel K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

179-187

EN

The half-empirical model of Iida was applied for estimation of slag viscosities for Al2O3-Cr2O3-CaO-CaF2 systems. The model is based on a hypothetical viscosity of a slag being a sum of viscosities of the components and the slag basicity index which is modified respectively. The model uses two temperature-dependent parameters which are fitted for each group of the slags on the base of experimental viscosity data. The slags considered in this work were composed of ca. 5% Cr2O3, 17-28%CaO, while % Al2O3 was dependent on %CaO, i.e., the %Al2O3/%CaO ratio was within 2.0 to 3.4 by %CaF2 up to 10%. Applicability of the Iida model for these slags was evaluated in two ways: (i) based on the typical slag basicity index, B and (ii) the optical basicity, Λ. Basing on experimental viscosity data for the slags for a 1873-1993K temperature range, the temperature parameters were established. For the case of the slags with no CaF2, a satisfactory aggreement between a semi-empirical formula and the experimental data was found, yet the parameters’ fitting was superior when the slag basicity index B was applied instead of the optical basicity, Λ. For the slags containing CaF2, in which viscosity distinctly goes down with increasing %CaF2, neither B nor Λ – computed from typically applied relationships – gave acceptable estimates of the viscosity. Therefore, the both indices are to be substituted by the modified ones, which – despite of the fact that they have some hidden physical meaning – are to be considered rather as model fitting parameters. The performed computations point out that the model of Iida is a convenient and a relatively simple tool for viscosity estimates, yet only within a particular group of slags.

PL

W pracy zastosowano półempiryczny model lepkości Iida do ciekłych żużli Al2O3-Cr2O3-CaO-CaF2. Model ten opiera się na hipotetycznej lepkości żużla bedącej sumą lepkości składników oraz na wskaźniku zasadowości żużli, który jest odpowiednio zmodyfikowany. Model zawiera dwa parametry bedące funkcją temperatury, które są dopasowywane, dla danej klasy żużli, na podstawie eksperymentalnych wartości lepkości. Rozważane w pracy żużle miały po ok. 5% Cr2O3, 17-28%CaO, % Al2O3 zależny był od %CaO, tzn. stosunek %Al2O3/%CaO był równy od 2,0 do 3,4, %CaF2 był równy od 0 do 10%. Porównano przydatność modelu Iida do tych żużli przeprowadzajżc dwa warianty obliczeń – w oparciu o typowy wskaźnik zasadowosci B oraz zasadowość optyczną Λ. W oparciu o znane eksperymentalne wartości lepkości tych żużli w zakresie 1873-1993K dobrano parametry temperaturowe w równaniu Iida. W przypadku żużli bez CaF2 uzyskano dobra zgodność półempirycznego równania z danymi eksperymentalnymi, jednak dopasowanie parametrów w przypadku wskaźnika zasadowości B okazało się bardziej efektywne niż w przypadku zasadowości optycznej Λ. Dla żużli zawierających CaF2, w których lepkość znacznie spada ze wzrostem %CaF2, ani wskaznik B ani Λ, obliczany wg ogólnie stosowanych zależności, nie daje poprawnego opisu lepkości. Konieczne jest zastąpienie ich przez wartości zmodyfikowane, które, choć mają ukryty sens fizyczny, należy raczej traktować jako parametr modelowy. Obliczenia wykazują, że model Iida jest wygodnym i w miarę prostym modelem do obliczania lepkości, lecz tylko w obrębie danej klasy żużli.

13

Wpływ udziału rud hematytowych i magnetytowych w mieszance spiekalniczej, zasadowości mieszanki i zużycia koksiku na ilość tworzonego spieku zwrotnego

Mróz J., Skowronek R., Francik P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2008

|

Vol. 75, nr 7

331-336

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu udziału rud hematytowych i magnetytowych w mieszance spiekalniczej, zasadowości mieszanki i ilości koksiku na ilość tworzonego spieku zwrotnego. Wyniki wykazafy, że udział 40^50 % rud hematytowych w mieszance zapewnia tworzenie spieku zwrotnego na poziomie 25-K30 %. Stwierdzono potrzebę prowadzenia dalszych badań z uwzględnieniem bardziej dokładnego określenia roli zasadowości mieszanki oraz ilości spieku zwrotnego w mieszance w odniesieniu do ilości tworzonego spieku zwrotnego w procesie spiekania rud żelaza.

EN

In the article the results of investigations on the impact of share of hematite and magnetite ores in sintering blend, basicity of the blend and coke breeze consumption on the sinter fines formation are described. The results showed that the 50 % share of hematite ores in the blend resulted information of sinter fines on the level of 25+30 %. A need for further continuation of investigations was stated, in which the role of basicity of sintering blend in a more precise way and the share of the sinter fine itself in sintering mix should be taken into account.

14

Spiekanie wybranych mieszanek rudnych o zasadowości spieku CaO/SiO2=1,0÷1,9

Francik P., Mróz J., Jakubowski J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2006

|

T. 58, nr 4

29-31

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań mieszanek spiekalniczych składających się w 60% z rud hematytowych i w 40% z koncentratów magnetytowych, o zasadowości spieku od 1,0 do 1,9. Zidentyfikowano charakterystyczny zakres zasadowości spieku od 1,4 do 1,8, w którym wydajność procesu i właściwości spieku ulegają pogorszeniu. Jest to wynikiem zmian mineralogicznych zachodzących w spieku, które postępują wraz ze wzrostem zasadowości.

EN

The article presents test results of sintering mixes comprising 60% of hematite ores and 40% of magnetite concentrates, with sinter basicity of 1.0 to 1.9. Characteristic range was identified in the basicity of about 1.4 to 1.8 where productivity of the process and property of the sinter decrease. It is the result of mineralogical changes in sinter, which appears while basicity is increasing.

15

The effect of slag basicity on copper losses in reverber furnace smelting.

Mitevska N., Zivkovic Z., Marinkovic J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2000

|

R. 45, nr 8

435-438

EN

The statistical analysis of the slag basicity influence on copper losses in the reverberatory furnaces No. 1 and No. 2 in Copper Smelter and Refinery Works Bor (Yugoslavia) from 1988 till 1997 is presented in this paper. The equation for the slag basicity calculation is obtained, and connected to the copper distribution coefficient between the slag and copper matte.

PL

Przedstawiono analizę statystyczną wpływu zasadowości żużla na straty miedzi w piecach płomiennych nr 1 i 2, w Hucie i Rafinerii Miedzi Bor (Jugosławia) za okres 1988-1997. Wyprowadzono równanie do obliczania zasadowości żużla i powiązano je ze współczynnikiem rozdziału miedzi między żużel i kamień.

16

Correlation between spectral properties and optical basicity for oxide gels doped with chromium(II) ions.

Kłonkowski A.M., Widernik T., Biczkowski M.

Optica Applicata

|

2000

|

Vol. 30, nr 4

503-508

EN

For oxide xerogels of the types: Na/sub 2/O-B/sub 2/O/sub 3/-SiO/sub 2/ and SiO/sub 2/-TiO/sub 2/ prepared by the sol-gel procedure a correlation between one of the absorption bands of Cr/sup 3+/ ion (attributed to the /sup 4/A/sub 2g/(F) to /sup 4/T/sub 2g/(F) transition) and theoretical optical basicity has been found. The experimental results show that Cr/sup 3+/ ion can play the role of basicity probe in the Lewis sense for oxide xerogels. Additionally, its band position can be a relative measure of water content in the same material.