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)