Ryzí (Au, Ag, Pt, Cu, ) Ve sloučeninách oxidy, sulfidy, halogenidy, uhličitany, sírany, )

Transkript

1

2 Přechodnékovy = prvky skupiny Nemají zcela zaplněné d-orbitaly valenční vrstvy K tvorbě vazeb využity elektrony z valenční vrstvy (tj. el. konfigurace ns, (n-1)d, n=4-7) Velká rozmanitost oxidačních čísel, v některých komplexních sloučeninách i záporné hodnoty Většina sloučenin je barevná (absorpce světla) (ionty s plnými nebo prázdnými orbitaly jsou bb) Malé at. poloměry, vysoká hustota, vysoké tt a tv, tvrdost, pevnost, el. a tepelná vodivost

3 Výskyt a výroba Výskyt: Ryzí (Au, Ag, Pt, Cu, ) Ve sloučeninách oxidy, sulfidy, halogenidy, uhličitany, sírany, ) Těžba energeticky náročná Výroba (předchází jí separace tj. procesy zvyšující obsah kovu v surovině př. plavení, sedimentace, chem. reakce) Tepelný rozklad Redukce (uhlíkem, vodíkem, metalotermicky) Elektrolýza (pro elektropozitivní kovy)

4 Nejvýznamnějšíkovy Chrom Nejtvrdší elementární kov Mimořádně nízká reaktivita a vysoká chemická odolnost Stálý na vzduchu užití k pochromování Fe-předmětů Ferrochrom = slitina se železem (přidává se do ocelí vys. tvrdost a odolnost proti korozi) např. výroba lopatek turbín Slouč. v ox. stupni VI karcinogenní Slouč. v ox. stupni III neškodné (metabolismus cukrů)

5 Cr2O3 zelený (pigment do vodovek), amfoterní Vzniká termickým rozkladem dichromanu Cr2O7 2- (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 N 2 +Cr 2 O H 2 O (umělásopka) Cr(OH)3 šedozelená srženina Amfoterní: Cr(OH) HCl CrCl H 2 O Cr(OH) 3 +NaOH Na[Cr(OH) 4 ]

6 Mangan Stříbrolesklý tvrdý kov Nejvýznamnější ruda - MnO2 = burel Nejelektropozitivnější po s-kovech a Al Nejvýzn. ox. čísla II, IV, VII Užití složka ocelí, slitin - např. dural (Mn, Mg, Cu, Al) KMnO4 červenofialová krystalická látka dobře rozp. ve vedě Silné oxidační činidlo desinfekční prostředek (zdravotnictví, potravinářství, úprava pitné vody) Tepelným rozkladem vzniká kyslík 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

7 Triáda železa

8 Železo Nejvýznamnější přechodný kov Měkký, kujný, stříbrolesklý 4. nejrozšířenější prvek na Zemi (po O, Si a Al) Výskyt: Ryzí výjimečně (meteoritický původ) Rudy: hematit (krevel) Fe2O3 magnetit Fe3O4 (FeO.Fe2O3) limonit (hnědel) 2Fe2O3. 3H2O pyrit FeS2 siderit (ocelek) FeCO3

9 hematit magnetit limonit siderit pyrit Meteorické železo

10 Rozpustné ve zředěných roztocích kyselin (HCl, H2SO4 ) za vzniku vodíku Fe + H2SO4 H2 + FeSO4 V koncentrované H2SO4 2Fe + 6H2SO4 (konc.) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O V kyselině dusičné se pasivuje

11 VÝROBA: ve vysokých pecích redukcí rudy koksem

12 VSÁZKA = Fe-ruda + koks + vápenec (struskotvorná přísada) Kolem 900 C dochází k difúzi C do železa snižuje tt železa (nejnižší při 4,3% Fe) NÍSTĚJ = spodní část pece shromažďuje se zde surové železo Na povrchu surového železa je vrstva STRUSKY (obsahuje SiO2, CaO) chrání surové železo před zpětnou oxidací ODPICH = vypouštění surového železa a strusky

13 Surové Fe Obsahuje hodně příměsí (C, Si, Mn, P,.) Je křehké (dáno obsahem C) s vysokým obsahem C = LITINA, většina se ale zpracovává na OCEL (snížení obsahu C pod 2%) Výroba oceli V konvertorech příměsové prvky v surovém Fe jsou oxidovány vháněným vzduchem na oxidy, které se buď váží na vyzdívku konvertoru (SiO2) nebo unikají (CO2) V nístějových pecích zahřívány elektricky, k surovému Fe se přidá Fe-ruda, směs se taví, příměsové prvky se oxidují kyslíkem vázaným v oxidech Fe

14 Úprava vlastností oceli Tepelným zpracováním Kalení zahřátí a prudké ochlazení oceli vznik velmi tvrdé, ale křehké oceli Popouštění zahřátí a pomalé ochlazení oceli tvrdá a pružná ocel Legováním (přísadami) např. pružinováocel (Mn, Cr), nerezová ocel (Cr, Ni), vanadová ocel (V) Povrchovou úpravou vyhlazení povrchu, leštění

15 Největší výrobci oceli (Statistické údaje 2003 podle Handelsblat Die Welt in Zahlen 2005) Pořadí Země Mil.t/rok Pořadí Země Mil.t/rok 1 Čína 220,1 10 Itálie 26,7 2 Japonsko 110,5 11 Francie 19,8 3 USA 90,4 12 Taiwan 18,9 4 Rusko 62,7 13 Turecko 18,3 5 Jižní Korea 46,3 14 Španělsko 16,5 6 Německo 44,8 15 Kanada 15,9 7 Ukrajina 36,9 16 Mexiko 15,2 8 Indie 31,8 17 Anglie 13,3 9 Brazílie 31,1 18 Belgie 11,1 V ČR bylo v roce 2003 vyrobeno 6,7 mil. t surové oceli.

16 Sloučeniny Fe Především ox. čísla II, III (stabilnější konfigurace d 5 ) Fe 2+ - zelená barva barvení pivních lahví Fe 3+ - hnědá barva Železnaté soli jsou dobře rozpustné ve vodě, většinou jsou bezbarvé až světle zelené a snadno se oxidují na železité sloučeniny.

17 FeO Černý prášek, vzniká jako meziprodukt při výrobě Fe Při vyšších teplotách (nad 575 C) disproporcionuje 4FeO Fe + Fe3O4 FeSO4 Vzniká reakcí Fe s H2SO4 Z vodného roztoku krystalizuje jako heptahydrát = zelená skalice Užití: výroba inkoustu, hubení plevele, ochrana dřeva proti hnilobě

18 K 3 [Fe III (CN) 6 ] červenákrevnísůl Jedovatá (CN - jsou vázány slabě) 2K 3 [Fe III (CN) 6 ] + 3FeSO4 3K2SO4 + Fe II 3 [FeIII (CN) 6 ] 2 berlínská modř K 4 [Fe II (CN) 6 ]. 3H2O žlutákrevnísůl Stabilní 3K 4 [Fe II (CN) 6 ] + 4FeCl3 12KCl + Fe III 4 [FeII (CN) 6 ] 3 Turnbullova modř Fe(CO)5 Kapalný, velmi jedovatý, výbušný Výroba velmi čistého železa

19 Kobalt Modrý kov, málo reaktivní Odolnější vůči korozi než Fe Součást vit. B12 (kobalamin) nejčastěji se izoluje ze syrových jater) Významný pro krvetvorbu, nervový systém, tvorbu bun. membrán Nedostatek anémie, onemocnění nerv. soustavy, porucha růstu Výroba tvrdých slitin (speciální oceli výr. obráběcích strojů), barvení skla (CoO modré sklo)

20 Nikl 7. nejrozšířenější prvek na Zemi Výskyt: ryzí i ve sloučeninách Stříbrolesklý, kujný, tažný, za lab. teploty nereaktivní Vůči HNO3 se pasivuje Užití: Odolný proti působení hydroxidů alk. kovů výroba zařízení na výrobu NaOH Výroba akumulátorů Galvanické pokovení Katalyzátor při ztužování tuků Výroba slitin a ocelí (Monelův kov = 68%Ni, 32%Cu velmi odolný zařízení pro práci s F2) NiO zelené sklo

21 Platinovékovy Ru, Rh, Pd lehké platinové kovy Os, Ir Pt těžké platinové kovy

22 Obtížně tavitelné, odolné vůči kyselinám Ruthenium a osmium připomínají svými sloučeninami železo, rhodium a iridium kobalt Vyskytují se téměř vždy společně Užití: slitiny a katalyzátory Platina Kujná, tažná, v přírodě téměř vždy ryzí Užití: katalyzátory syntéz výroba šperků výroba chem. náčiní odolné vůči chemikáliím (Pt-kelímky, drátky pro plamenové zkoušky, )

23 Měď Měkký, načervenalý kov Dobrá vodivost výroba el. vodičů Výskyt: převážně ve sloučeninách chalkopyrit CuFeS2 kuprit Cu2O vzácně ryzí Biogenní prvek, nedostatek způsobuje anémii Slitiny: mosaz (Cu, Zn) bronz (Cu, Sn) dural

24 Ušlechtilý kov reaguje jen s oxidujícími kyselinami (konc. H2SO4, HNO3) Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O Stálá, na vzduchu se potahuje měděnkou CuCO 3.Cu(OH) 2 Sloučeniny nejstabilnější v ox. stupni II, často také I

25 CuSO4.5H2O skalice modrá Vzniká reakcí Cu s konc. kys. sírovou Bezvodý síran je bílý Užití: příprava měďnatých sloučenin součást fungicidních přípravků v zemědělství Cu(OH)2 Světle modrá sraženina Příprava: srážení měďnatých solí alkalickým hydroxidem

26 Stříbro Bílý, lesklý kov, tažný, kujný, nejlepší vodič tepla a proudu V přírodě vzácně ryzí, častěji ve sloučeninách argentit Ag2S Získává se jako vedlejší produkt při výrobě Cu, Pb, Zn (doprovází jejich rudy) Užití: výroba zrcadel, mincí, šperků elektrotechnika výroba fotograf. materiálů, CD, DVD příprava zubního amalgámu (slouč. s Hg) katalyzátor

27 Nejstabilnější sloučeniny v ox. č. I Reaguje pouze s oxidujícími kyselinami (viz. reakce Cu) AgNO3 Nejvýzn. sloučenina (příprava ostatních sloučeniny Ag) Bílá krystalická látka, dobře rozp. ve vodě V lékařství = lapis (kamínek určený k naleptávání a odstraňování některých kožních útvarů, vyroben z dusičnanu stříbrného)

28 AgCl, AgBr, AgI Citlivé na světlo rozklad za vyloučení kovového stříbra (užití ve fotografii) Čím více světla na vrstvu dopadne, tím víc Ag se vyloučí Odstraní se nezreagovaná sloučenina vzniká negativ

29 Zlato Měkký, žlutý kov, z kovů 11. skupiny je nejméně reaktivní, vynikající vodič Odolný vůči kyselinám i hydroxidům (rozpouští se v lučavce královské) Výskyt: především ryzí (těžba především rýžováním a z hornin chudých na zlato převod na amalgám) Užití: slitiny k výrobě šperků (zvýšení tvrdosti přídavkem stříbra) zubní lékařství Ryzost se udává v karátech čisté zlato má 24 karátů (ve šperkařství nejčastěji 14-ti karátové)

30 Sloučeniny před. v ox. st. III (také I) AuCl3 Vzniká rozpouštěním zlata v lučavce královské Užití: výroba Cassiova purpuru (jemně rozptýlené Au v kyselině cíničité) barvení skla rubínově červeně

31 12. skupina Zcela zaplněny d-orbitaly Podobné vlastnosti jako ostatní d-kovy Poměrně nízké tt zinek kadmium rtuť

32 Zinek V přírodě jen ve sloučeninách ZnS = sfalerit ZnO = zinkit Výroba 3 kroky: 1) převod ZnS na oxid pražením 2ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2 2) reakce se zřed. H2SO4 ZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2O 3) elektrolýza síranu

33 Vlastnosti Biogenní prvek součást mnoha enzymů Neušlechtilý kov reaguje i s neoxidujícími kyselinami Zn + zřed. H2SO4 ZnSO4 + H2 Zn + konc. 2H2SO4 ZnSO4 + SO2 + H2O Amfoterní reaguje i s roztoky hydroxidů Zn + 2NaOH + 2H2O Na2 [Zn(OH)4] + H2 Užití: Galvanické pokovování (pozinkovaný plech), výroba slitin (mosaz), redukční činidlo

34 Sloučeniny ZnO bílý prášek (pigment zinková běloba) Amfoterní: ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O ZnO + 2NaOH + H2O Na2[Zn(OH)4] ZnSO4.7H2O (bílá skalice) Vzniká rozpouštěním Zn nebo ZnO v H2SO4 Pozn.: rozpustné zinečnaté sloučeniny jsou jedovaté!

35 Kadmium Výskyt: příměs v rudách zinku Neušlechtilý kov, reaguje i s neoxidujícími kyselinami (vývoj H2) Stříbrolesklý Sloučeniny kademnaté jsou mimořádně toxické (v lidském těle se hromadí v ledvinách a játrech, dochází k jejich selhání a nahrazení zinku v enzymech narušení metabolismu) CdS Žlutý prášek (pigment kadmiová žluť)

36 Rtuť Za lab. podmínek lesklá kapalina, velmi těkavá Ušlechtilý kov Ruda rumělka HgS Páry a sloučeniny jsou jedovaté (příznaky otravy slinění, červenání dásní, uvolňování zubů, křeče, nervové poruchy) Reaguje jen s oxidujícími kyselinami S některými kovy tvoří slitiny = AMALGÁMY (s Na, Ag, Au, Cu, Zn, Cd) Neslévá se s Fe, Co, Ni

37 Naleziště rtuti

38 Užití Náplně teploměrů Příprava amalgámů Zubní lékařství Hg+ Ag Likvidace Hg posypáním Zn nebo S amalgám se snadno odstraní

39 Sloučeniny Rtuťné(Hg 2I ) 2+ Dimerní, ionty spojené kovalentní vazbou Např. Hg2Cl2 kalomel - projímavé účinky (v lékařstvíse již nepoužívá, může být znečištěn HgCl2) RtuťnatéHg II Např. HgCl2 sublimát - prudký jed (smrt. dávka 20mg/kg), teratogenní Nejjedovatější jsou organokovové slouč. před. dimethylrtuť CH3-Hg-CH3 (smrt. dávka pro dospělého člověka je 0,1 ml)