pdf 1,5 MB

gkh.cz

pdf 1,5 MB

Přechodné kovy

= prvky 3. – 11. 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


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)


Nejvýznamnější kovy

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)


Cr2O3 – zelený (pigment do vodovek), amfoterní

Vzniká termickým rozkladem dichromanu Cr2O7 2-

(NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 → N 2 +Cr 2 O 3 + 4 H 2 O (umělá sopka)

Cr(OH)3 – šedozelená srženina

Amfoterní:

Cr(OH) 3

+ 3 HCl → CrCl 3

+ 3 H 2

O

Cr(OH) 3

+NaOH → Na[Cr(OH) 4

]


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


Triáda železa


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


hematit magnetit limonit

siderit pyrit Meteorické

železo


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


VÝROBA: ve vysokých pecích redukcí rudy koksem


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


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


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. pružinová ocel (Mn,

Cr), nerezová ocel (Cr, Ni), vanadová ocel (V)

Povrchovou úpravou – vyhlazení povrchu, leštění


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.


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.


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


K 3

[Fe III (CN) 6

] – červená krevní sůl

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 – žlutá krevní sůl

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


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)


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


Platinové kovy

Ru, Rh, Pd – lehké platinové kovy

Os, Ir Pt – těžké platinové kovy


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,…)


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


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


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


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


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)


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


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)


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


12. skupina

Zcela zaplněny d-orbitaly

Podobné vlastnosti jako ostatní d-kovy

Poměrně nízké tt

zinek kadmium

rtuť


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


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


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!


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)


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


Naleziště rtuti


Užití

Náplně teploměrů

Příprava amalgámů

Zubní lékařství Hg+ Ag

Likvidace Hg posypáním Zn

nebo S – amalgám se snadno odstraní


Sloučeniny

Rtuťné (Hg 2I

) 2+

Dimerní, ionty spojené kovalentní vazbou

Např. Hg2Cl2 – kalomel

- projímavé účinky (v lékařství se již nepoužívá, může

být znečištěn HgCl2)

Rtuťnaté Hg 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)

More magazines by this user
Similar magazines