Obecná charakteristika

Transkript

1 p 1 -prvky Martin Dojiva Obecná charakteristika do této t to skupiny patří bor (B), hliník k (Al( Al), galium (Ga), indium (In) a thallium (Tl) elektronová konfigurace valenční vrstvy je ns 2 np 1 s výjimkou boru jsou ostatní prvky kovy maximáln lní oxidační číslo je III, jehož stálost klesá s protonovým číslem, naopak s protonovým číslem roste stabilita ox. čísla I s protonovým číslem také roste zásaditost z jejich oxidů 1

2 Bor B je poměrn rně vzácný, vyskytuje se pouze ve sloučenin eninách, nejčast astěji v boritanech a borosilikátech bor existuje v několika n modifikacích, ch, jejich základem z je ikosaedr B 12 jedná se o polokov chemickými vlastnostmi se podobá křemíku (diagonáln lní podobnost) s hydroxidy reaguje aža při i 500 C; s neoxidujícími kyselinami nereaguje, s oxidujícími pouze za horka Výroba boru elektrolýzou roztavených boritanů metalotermicky redukcí oxidu boritého hořč řčíkem B 2 O Mg 2 B + 3 MgO všechny metalotermické reakce jsou provázeny uvolněním m velkého množstv ství tepla velmi čistý bor se připravuje p redukcí bromidu boritého vodíkem, reakce probíhá na tantalovém vlákn kně při i 1000 C velmi čistý bor lze připravit p také termickým rozkladem BI 3 Sloučeniny boru nikdy neobsahují ionty B 3+ za lab.. teploty reaguje bor pouze s fluorem, s kyslíkem kem pouze na povrchu spalováním m boru na vzduchu vzniká oxid boritý (B 2 O 3 ) a nitrid boritý (BN) za vysoké teploty reaguje s většinou v prvků,, s výjimkou H, Ge, Te a vzácných plynů,, se kterými nereaguje přímop 2

3 Kyslíkat katé sloučeniny boru Oxid boritý B 2 O 3 bezbarvá,, sklovitá látka, s vodou reaguje za vzniku kys. borité; ; připravuje p se žíháním kys.. borité Kyselina boritá H 3 BO 3 bílá, šupinová,, krystalická látka, rovinné molekuly jsou propojeny vodíkovými můstky; m velmi slabá jednosytná kyselina; používá se v očním o m lékal kařství a jaderném m průmyslu H 3 BO H 2 O [B(OH) 4 ] + H 3 O + Oktahydrát tetraboritanu disodného (borax) Na 2 [B 4 O 5 (OH) 4 ] 8H 2 O nejvýznamnější sůl l boru; používá se na výrobu glazur, smaltů a speciáln lních optických skel Halogenidy boru jejich složen ení se dád vyjádřit vzorcem BX 3 všechny jsou bezbarvé chlorid a fluorid jsou plyny, bromid kapalina a jodid pevná látka ve fluoridu boritém m je nejsilnější dosud známá jednoduchá vazba Boridy sloučeniny boru s kovy většinou mají nestechiometrické složen ení M 5 B aža MB 66 supravodiče, polovodiče, Karbid boru sloučenina boru s uhlíkem karbid čtyřboru B 4 C velmi tvrdá látka, tvrdší než diamant výroba neprůst střelných vest a štítů,, brusivo, brzdová obložen ení 3

4 Borany sloučeniny boru s vodíkem vyskytují se zde tzv. vícecenterní vazby, které jsou také někdy nazývány ny elektrondeficitní vazby vazbu mezi atomy boru jsou zprostředkov edkovány vodíkem, přičemp emž na 2 vazby připadajp ipadají 2 elektrony existuje jich celá řada, nejnižší jsou plyny, vyšší kapaliny a nejvyšší pevné látky jsou velmi reaktivní a vysoce toxické Hliník Al po křemk emíku a kyslíku ku 3. nejrozší šířenější prvek na Zemi vyskytuje se pouze ve sloučenin eninách; nejčast astěji v hlinitokřemi emičitanechitanech (živce a slídy) nejvýznamnější rudou je bauxit AlO(OH) pro výrobu je potřebný také kryolit, který se připravuje p uměle bauxit kryolit 6 HF + Al(OH) NaOH Na 3 [AlF 6 ] + 6 H 2 O Výroba hliníku bauxit se rozpouští v hydroxidu sodném a z tohoto roztoku se izoluje hydroxid hlinitý hydroxid hlinitý se zahřívá na teplotu 1200 C C a vzniká oxid hlinitý oxid hlinitý se taví s kryolitem (snížen ení teploty tání) t z taveni se čistý hliník k získz skává elektrolýzou výroba hliníku je velmi energeticky náročná 4

5 Schéma výroby hliníku Vlastnosti hliníku stříbrolesklý lehký kov, t t = 660 C, je tažný, kujný a dobře e vede el. proud na vzduchu je stálý, pasivuje se oxidem hlinitým bez pasivace reaguje i se vzdušnou vlhkostí 2Al + 6 H 2 O 2 Al(OH) H 2 Vlastnosti hliníku s kyselinami reaguje za vzniku vodíku a soli 2 Al + 3 H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) H 2 s kyselinou dusičnou se na povrchu pasivuje s hydroxidy reaguje za vzniku vodíku a tetrahydroxohlinitanů 2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O 2 Na[Al Al(OH) 4 ] + 3 H 2 5

6 Využit ití hliníku výroba předmp edmětů denní potřeby např.. kuchyňsk ské nádobí tenká fólie se nazývá alobal využit ití v metalurgii pro aluminotermii slitiny hliníku se používaj vají jako konstrukční materiály (dural: Al,, Mg, Si a Mn) Aluminotermie hliník k je značně afinitní ke kyslíku ku aluminotermie je druhem metalotermie jedná se o redukci práš áškovým hliníkem, která probíhá za vysoké teplota je provázena uvolněním m velkého množstv ství tepelné a světeln telné energie používá se na výrobu kovů z jejich oxidů Fe 2 O Al Al 2 O Fe Sloučeniny hliníku s kyslíkem kem Oxid hlinitý Al 2 O 3 připravuje se spalováním m práš áškového hliníku na vzduchu (pyroforická reakce); γ modifikace je rozpustná v kyselinách a roztocích ch hydroxidů, žíháním m přechp echází na modifikaci α, ta je odolná,, v přírodp rodě se vyskytuje jako korund Hydroxid hlinitý Al(OH) 3 amfoterní látka 2 Al(OH) H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) H 2 O Al(OH) 3 + NaOH Na[Al Al(OH) 4 ] 6

7 Sloučeniny hliníku s halogeny nejstabilnější mají obecný vzorec AlX 3 bezvodé halogenidy snadno hydrolyzují,, na vlhkém m vzduchu dýmají nejvýznamnější ším m je AlCl 3, který je významnou chemickou surovinou, připravuje p se podle rovnice Al 2 O C + 3 Cl 2 2 AlCl CO v pevném m stavu vytváří dimer Al 2 Cl 6, v jeho struktuře e se uplatňuj ují koordinačně-kovalentn kovalentní vazby Síran hlinitý Al 2 (SO 4 ) 3 připravuje se reakcí hydroxidu hlinitého ho a kyselinou sírovous požívá se k číření vody v papírensk renském, textilním a odpadovém m průmyslu slouží k přípravp pravě vloček hydroxidu hlinitého, ho, který vzniká hydrolýzou síranu s hlinitého ho na těchto t vločkách dochází k vychytávání (adsorbci)) koloidních nečistot Galium Ga,, indium In, thallium Tl vyskytují se poměrn rně vzácn cně Ga a In se vyskytují v blízkosti rud zinku, Tl v blízkosti galenitu jedná se o stříbrob brobílé,, měkkm kké kovy s velmi nízkými body tání t (t t (Ga)) = 29,8 C), jsou ušlechtilejší než hliník 7

8 Využit ití Ga,, In a Tl galium se používá jako polovodič do diod a jako nápln plň do křemenných k teploměrů (měř ěření teplot do 1200 C) indium bývá součást stí nízkotajícíchch slitin thallium se používá při i výrobě infračervených detektorů KRÁSNÝ ZBYTEK DNE 8