Modul 02 Přírodovědné předměty

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje Modul 02 Přírodovědné předměty Hana Gajdušková

Charakteristika Výskyt Výroba Vlastnosti Použití Sloučeniny Fe biogenní prvek, Vysoká pec Hana Gajdušková 2

Hana Gajdušková 3

triáda železa - Fe, Co, Ni triáda lehkých platinových kovů - Ru,Rh,Pd triáda těžkých platinových kovů - Os,Ir,Pt v orbitalech ns, (n-1)d Hana Gajdušková 4

nereaktivnost, tvrdost a hustota ϱ (Ir) = 22,6 g cm -3 - nejvíce ze známých prvků Přehled fyzikálních vlastností prvků Z Název prvku Značka prvku M (g mol -1 ) Oxidační čísla Teplota tání ( C) Hustota ( kg dm -3 ) 26 železo Fe 55,85 2+,3+,6+ 1535 7,87 27 kobalt Co 58,93 2+, 3+ 1495 8,9 28 nikl Ni 58,71 2+, 3+ 1453 8,9 78 platina Pt 195,09 2+, 4+ 1772 21,45 Hana Gajdušková 5

Hana Gajdušková 6

FeO Fe 2 O 3 (oxid železnato-železitý) Hana Gajdušková 7

Hana Gajdušková 8

tepelným rozkladem pentakarbonylu železa Fe (CO) 5 ve vysokých pecích Hana Gajdušková 9

výška až 80m, průměr až 14 m kapacita víc než 1000 m 3 žáruvzdorná vyzdívka, ocelový plášť nístěj mívá tloušťku nejméně 1,5 m doba tavby asi 12 hod po měsíci tavby odstávky v provozu nepřetržitě 5-10 let šachta, rozpor, sedlo a pás výfučen - vodou nístěj - vodou, olejem nebo vzduchem malé pece asi od 0,5 Mt/rok velké pece až do 4 Mt/rok Hana Gajdušková 10

ruda, koks a vápenec dnes často zhutňování aglomerace rudy u chudších rud nutné pražení na oxidy v koksárnách z černého uhlí zahříváním bez přístupu vzduchu pro roztavení rudy redukční činidlo v nižší části pece váže nečistoty do strusky ve spodní části pece uhlíkem (koksem) oxidem uhelnatým v redukčním pásmu šachty zvyšuje výhřevnost oxiduje uhlík na oxid uhelnatý Hana Gajdušková 11

horní výpustí nebo při vypouštění železa se plovoucí odděluje do vedlejšího kanálku CaCO 3 CaO + CO 2 SiO 2 + CaO CaSiO 3 tvárnice stavba silnic Hana Gajdušková 12

odlitky -rošty, mříže, potrubí, radiátory, kotle, kanálové poklopy, podstavce - tam kde není třeba odolnost vůči nárazu polotovary výroba oceli bílá - vyšší obsah Mn, uhlík ve formě karbidu triželeza Fe 3 C šedá - vyšší obsah Si, uhlík vyloučen jako grafit Hana Gajdušková 13

snížení obsahu C (pod 1,7 %), Si, Mn, P oxidací vzdušným kyslíkem do roztaveného surového železa se vhání kyslík spalování C, Si, Mn i Fe - vznik oxidů plyny unikají pevné látky - struska konvertory tandemové pece ( Siemens Martinské pece) elektrické pece Hana Gajdušková 14

Hana Gajdušková 15

měkká nelegovaná ocel snadné mechanické zpracování slévání válcování tažení protlačování kování ohýbání Hana Gajdušková 16

legovaná nelegovaná kalená popouštěná nástrojová a konstrukční, Hana Gajdušková 17

slitiny komplexní sloučeniny Hana Gajdušková 18

pokrývá se žlutohnědou vrstvou hydroxidu železitého (hydratovaný oxid železitý - Fe 2 O 3.nH 2 O) vrstva není souvislá, odlupuje se, rezavění pokračuje rozpad na prach Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pb,H,Cu,Ag,Hg,Pt,Au Fe + H 2 SO 4 FeSO 4 + H 2 (zřeď. H 2 SO 4 ) Hana Gajdušková 19

homogenní směsi v pevném stavu vznikají sléváním více kovů nebo kovu s prvkem mají lepší fyzikální a chemické vlastnosti než čisté kovy nerez ocel Fe, C, Cr, Ni liteřina Fe, Sb, Sn, Pb Hana Gajdušková 20

černý prášek stálý nad 575 C, jinak rozklad na Fe a Fe 3 O 4 červenohnědý prášek více modifikací pigment oxidací železnatého nebo zahříváním železitého nad 1 400 C šedozelená sraženina(prášek), vzdušným kyslíkem přechází na Fe(OH) 3 červenohnědá sraženina (prášek) přímou syntézou prvků, ve vodě rozpustný leptá Cu tištěné spoje Hana Gajdušková 21

zelená skalice zelené krystalky žlutá krevní sůl se solemi Fe 3+ berlínská modř - temně modrý roztok červená krevní sůl se solemi Fe 2+ thurnbullova modř - temně modrý roztok velmi jedovatá kapalina k výrobě velmi čistého železa Hana Gajdušková 22

také Cu nebo Pb nejrozšířenější hydrometalurgicky pevný kov, lesklý, šedý s narůžovělým odstínem a velmi tvrdý elektronová konfigurace Co*Ar+4s 2 3d 7 na vzduchu i ve vodě stálý neušlechtilý prvek reaktivní Hana Gajdušková 25

dobře se rozpouští ve zředˇ. HNO 3 v konc.hno 3 se nerozpouští v dalších silných kyselinách se rozpouští velmi pomalu, vzniká H 2 za vysokých teplot se slučuje s řadou prvků olivově zelený k přípravě pigmentů pro keramiku a sklo červené zabarvení Hana Gajdušková 26

žáruvzdorně slitiny rychlořezné oceli slinuté karbidy - vidium legované oceli pro výrobu magnetů pro dentální a chirurgické účely kobaltové bomby ozařování nádorů kobaltová skla - svářečské kukly, průzory vysokých pecí do smaltů, barviv, ve sklářském a keramickém průmyslu analytická činidla Hana Gajdušková 27

v přírodě v rudách často doprovázený kobaltem stříbrobílý, lesklý, kujný a tažný kov elektronová konfigurace*ar+ 3d 8 4s 2 odolává vzduchu i vodě ve zřeď. kyselinách se velmi pomalu rozpouští za vzniku H 2 konc. HNO 3 ho pasivuje za vyšších teplot se slučuje s Cl 2, Br 2, S, Sb, As, P množství koordinačních sloučenin Hana Gajdušková 29

k pokovování do oceli antikorozní přísada slitiny - alpaka, konstantan, manganin, nichrom katalyzátor sloučeniny niklu pigmenty Hana Gajdušková 30

většinou s Ir, Os, Au, Ag, Cu, Pb, Fe šedobílý, lesklý, velmi tažný kov elektronová konfigurace*xe]4f 14 5d 9 6s 1 reaguje se Se, S, Te a P, v červeném žáru s Cl 2 a F 2 v kyselinách se nerozpouští lučavka královská výjimka (HCl-HNO 3, 3:1) sklon k tvorbě komplexních sloučenin Hana Gajdušková 32

k výrobě chirurgických nástrojů elektrod, odporových drátů laboratorních pomůcek šperků, cenných předmětů katalyzátor ( při výrobě kyseliny HNO 3 ) kosmický průmysl Hana Gajdušková 33

protein, který se podílí na plnění železa v krvi vysoké hladiny transferinu bez železa u anémie ukládání železa v těle v rostlin, živočichů v lidském organismu buněčné dýchání asi 4 g železa 8 mg za den pro muže 18 mg za den pro ženy těhotné ženy a dospívající více hlavně maso (játra) některé druhy listové zeleniny škodlivé účinky na celkové zdraví Hana Gajdušková 35

zavážení vsázky a odvádění vysokopecního plynu teplo ze spalování kychtových plynů k předehřívání vzduchu vháněného do vysoké pece teplota cca 950 C oxidy železa se částečně redukují CO rozpor připojuje šachtu k sedlu vysoké pece teplota z 950 C asi na 1250 C další redukce oxidů železa CO a začíná redukce koksem tvoří se tavenina železa a strusky okolo horního obvodu nístěje propojeno 16 42 výfučen vháněn horký vzduch teplota i přes 2000 C oxidy se zcela zredukují shromažďuje tekuté surové železo a strusku okolo umístěny 1-4 odpichové otvory, jeden nebo dva stále v provozu Hana Gajdušková 36