Masarykova univerzita

1. 3. Kovy
1. 3. 1. Charakteristika kovů

Převážná většina prvků (91 ze 117 prvků, tj. 77,78 %) jsou kovy a jejich typickými vlastnostmi jsou neprůhlednost, kovový lesk (způsobený schopností odrážet viditelné světlo), kujnost, tažnost, dobrá elektrická a tepelná vodivost. Všechny kovy jsou za laboratorní teploty pevnými látkami (s výjimkou rtuti). Charakteristické vlastnosti kovů podmiňuje charakter vazby a krystalová struktura. Navzájem se od sebe liší některými vlastnostmi, především hustotou, teplotou tání stálostí na vzduchu a také svou dostupností.

Třídění kovů:

- podle hustoty – lehké kovy (např. sodík, hořčík, hliník)

– těžké kovy (např. železo, měď, olovo, rtuť)

- podle teploty tání – lehko tavitelné kovy (sodík, cín, olovo)

– těžko tavitelné kovy (chrom, molybden, wolfram)

- podle stálosti na vzduchu a ve vlhku – ušlechtilé kovy (např. platina, zlato, stříbro)

– neušlechtilé kovy (např. hořčík, železo, zinek)

- podle dostupnosti a ceny – drahé kovy (např. platina, zlato, stříbro)

– ostatní kovy (např. železo, hliník, zinek)

(BENEŠ, PUMPR, BANÝR, 1993).

1. 3. 2. Identifikace nových kovů

Aby mohli chemikové nově nalezený kov přesně identifikovat, tzn. stanovit fyzikální a chemické vlastnosti, jimiž se liší od ostatních kovů, potřebují jej mít v čistém stavu. Způsob výroby čistých kovů redukcí jejich oxidů práškovým hliníkem vypracoval N. N. Beketov. Příprava takových choulostivých prvků jako např. titan, zirkonium, hafnium, thorium, tantal, niob, molybden, wolfram, uran aj. je velmi obtížná. Holanďané A. E. van Artkel a H. Boeur roku 1925 vymysleli zcela nový způsob přípravy čistých kovů, tzv. metodu žhavého vlákna. Do nádobky z těžko tavitelného pyrenového skla se vsune nečistý kov v prášku a vyčerpá se vzduch. Do nádobky jsou zataveny dvě wolframové elektrody s wolframovým vláknem. Vlivem el. proudu se wolframové vlákno rozžhaví do běla a dosáhne teploty 1800 °C. Tvoří se plynný jodid příslušného kovu a jeho páry se ve styku s se žhavým vláknem rozkládají za vyloučení čistého kovu, který se usazuje na vlákně. Tímto způsobem lze připravit kov vysoké čistoty, takže můžeme stanovit jeho poměrnou atomovou hmotnost, hustotu, bod tání a varu, magnetické, chemické a další vlastnosti. Hutníci používají k přípravě čistých kovů jinou moderní metodu, elektronové přetavování kovů. Při něm proud elektronů zahřívá úzký proužek surového kovu ve formě tyčinky, která se zvolna posunuje, na teplotu několika tisíc stupňů. Dochází tak k účinnému rozdělování a odstraňování příměsí a nečistot, zejména plynů a uhlíku, takže se dosahuje čistoty kovu až 99,99 %. Tato metoda zajišťuje přípravu čistých vysokotavitelných kovů, jako je niob, tantal, wolfram, molybden aj. (JIRKOVSKÝ, 1986).

Tab. 2 Umístění kovů v PSP podle IUPAC (INT – 1)

Číslo skupiny
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18

III.B IV.B V.B VI.B VII.B VIII.B VIII.B VIII.B I.B II.B

LANTHANOIDY AKTINOIDY

Kovy


Polokovy
Nekovy

Pozn.: Některé prameny se v dělení prvků na kovy, polokovy a nekovy velmi liší. TOUŽÍN (2006) řadí mezi polokovy bor, křemík, arsen, tellur a astat. Učebnice chemie pro ZŠ Beneš, Pumpr, Banýr (1993) řadí mezi polokovy kromě těch, které uvádí Toužín, ještě germanium, selen, antimon, fosfor, cín, polonium a bismut.

1.3.3. Názvy kovů

Názvy kovů známých už ve starověku se předávaly tradicí a postupně se staly běžnými slovy v mluvené řeči všech národů. Lidová mluva je přizpůsobila duchu jazyka. Takovými široce známými prvky byly železo, měď, olovo, cín, zlato, stříbro atd. Není bez zajímavosti, že mnohá jména těchto prvků mají skoro ve všech jazycích stejný kmen a že jazykovědec může podle toho sledovat postup šíření chemických znalostí od národa k národu (např. stříbro zní německy Silber, angl. Silver, rusky serebro, srbsky srebro, měď je latinsky cuprum, německy Kupfer a anglicky cooper).

Hlediska pojmenování kovů:

1) Podle vlastností:

– baryum - řec. barot (= těžký)

– draslík - lat. kalium je odvozeno z arab. kali = popel)

– dysprosium - řec. dysprositos (= těžko přístupný)

– kadmium - lat. cadmeia fornacum (= zlomek pece)

– lanthan - řec. lanthanein (= být skryt, těžce izolovatelný od ostatních prvků)

– neodym - lat. neos + didymos (= nové dvojče)

– rtuť - lat. hydrargyrum (= kapalné stříbro)

– technecium - řec. technetos (= umělý), byl uměle získaný

– železo - lat. ferrum je odvozeno z řeckolat. fars (= být tvrdý)

2) Podle údivu chemika nad jejich nejtypičtější vlastností, nad tajemným zářením: – aktinium - řec. aktis (= paprsek)

– radium - lat. radius (= paprsek)

3) Podle čichu:

– osmium - řec. osmé (= vůně, zápach), podle charakteristického zápachu jeho oxidů

4) Podle využití:

– mangan – lat. manganese (= čistit), používal se k čištění roztaveného skla, nebo lat. magnes (= magnet)

– wolfram - v překladu znamená vlčí tlama („požírání“ cínu jako ovcí vlkem)
5) Podle chuti:

– hliník - lat. alumen (= hořká sůl)

6) Podle názvu nerostu nebo horniny, z nichž byly prvně izolovány:

– beryllium - od nerostu berylu

– lithium - lat. lithos (= kámen)

– molybden - od nerostu molybdenitu

– nikl - od nerostu nickelinu, podle něm. Kupfernickel (= měděný ničema)

– samarium - podle nerostu samarskitu (V. J. Samarský - ruský důlní inspektor)

– sodík - arab. natron (= soda)

– stroncium - od nerostu stroncianitu (Stroncian – osada ve Skotsku)

– tantal - od nerostu tantalitu

– vápník - lat. calx (= vápno)

– zinek - něm. Zinke (= bodec, zub - od vrubovaného druhu zinkové rudy)
7) Podle zbarvení prvku:

– praseodym - řec. praseos + didymos (= zelené dvojče)

– platina - špaň. plata (= stříbro)

– stříbro - podle světle lesklého vzhledu, řec. argos (= lesklý, bílý)

– zirkon - arab. zagrum (= zlatý), „silex cirkonius“ (= kámen mající barvu jestřába)

– zlato - lat. aurora (= ranní červánky)

8) Podle barevnosti sloučenin:

– chrom - řec. chroma (= barva)

– iridium - řec. iridos (= duhové barvy)

– rhodium - řec. rhodon (= růže), rhodeos (= růžově červený)

9) Podle barvy čar v jeho spektru:

– cesium - podle modré barvy, staří Římané označovali slovem cesium modř jasného nebe

– indium - podle indigově modré barvy

– rubidium - podle červené barvy, staří Římané označovali slovem rubidius nejtemnější červeň

10) Podle zbarvení plamene:

– thallium - podle svěže zelené barvy, řec. thallos (= ratolest)

11) Podle jména planet, hvězd a souhvězdí:

– cer - podle asteroidu Ceres

– neptunium - podle planety Neptun

– palladium - podle planetoidu Pallas

– plutonium - podle planety Pluto

– rtuť – franc. mercure (podle planety Merkur)

– uran - podle planety Uran
12) Podle bohů, bohyní a postav z mytologie:

– iridium - podle bohyně Iris

– kadmium - podle Kadma, vynálezce umění zpracovávat kovy

– kobalt - podle „koboldů“, zlých podzemních skřítků

– nikl - podle nickelů, zlých podzemních skřítků

– niob - podle Niobé, Tantalovy dcery (kvůli příbuzenskému vztahu tantalu a niobu)

– palladium - podle bohyně Pallas Athény

– promethium - podle Prométhea

– tantal - podle Tantala, syna boha Dia

– thorium - podle Thora, skandinávského boha hromu

– titan - podle Titánů, legendárních obrů

– vanad - podle Vanadis, norská bohyně lásky a krásy

13) Podle vlastí objevitelů či země, kde byl kov objeven:

– americium - po kontinentu Americe

– europium - podle kontinentu Evropa

– francium - podle Francie, vlasti M. Perryové

– gadolinium - podle finského chemika Johana Gadolina

– gallium - podle Francie

– kalifornium - po kalifornské univerzitě

– ruthenium - lat. Ruthenia (= Rusko)

– skandium - podle Skandinávie

– thulium - podle Thule (starý název pro Skandinávii)

14) Podle jména měst a míst:

– berkelium - podle města Berkely v Kalifornii, sídla amerického výzkumného týmu a místa objevu kovu

– bismut – ze složeniny názvů osady Wiesen v Krušnohoří a něm. Muttung (= kutisko)

– darmstadtium - podle města Darmstadt, sídla německého výzkumného týmu

– dubnium - podle Dubny u Moskvy, laboratoře a místa, kde byl kov syntetizován

– hafnium - podle Hafnie, latinského názvu města Kodaň

– hassium – z lat. Hessen, německého kraje, kde sídlil německý výzkumný institut

– holmium - podle Holmie, latinského názvu města Stockholmu

– hořčík - lat. magnesium – podle města Magnesia v Malé Asii, kde byl kov těžen

– kalifornium - podle státu a univerzity Kalifornie

– lutetium - podle Lutetie, latinského názvu města Paříže

– měď - lat. cuprum (= Kypr), kde byl kov těžen, „Aes cyprium“ ( = kyperský kov)

– rhenium - podle Rhena, latinského názvu řeky Rýn

– yterbium, terbium, erbium - podle města Ytterby

15) Podle jmen slavných vědců:

– bohrium - podle dánského fyzika Nielse Bohra

– curium - podle Marie Curie-Sklodowské, objevitelce prvních radioaktivních prvků (malé m ve značce je vzato z křestního jména Marie jako projev úcty k první ženě vědkyni) a jejím manželovi

– einsteinium - podle jaderného fyzika Alberta Einsteina

– fermium - podle jaderného fyzika Enrica Fermiho

– lawrentium - podle Ernesta O. Lawrence, ředitele berkeleyské laboratoře konstruktéra prvního cyklotronu

– meitnerium - podle rakousko-švédského fyzika a matematika L. Meitnera

– mendelevium - podle ruského chemika D. I. Mendělejeva

– nobelium - podle švédského chemika A. B. Nobela

– roentgenium - podle fyzika Roentgena

– rutherfordium - podle E. Rutherforda

– samarium - podle ruského důlního inspektora V. J. Samarského

– seaborgium - podle Glenna T. Seaborga

(JIRKOVSKÝ, 1986; ENGELS, NOWAK, 1977).

1.3.4. Chemická řeč a chemické písmo

Byly časy, kdy si chemikové navzájem nerozuměli. Každý pojmenovával chemické prvky a sloučeniny, jak se mu zlíbilo a označoval je vlastními zkratkami a značkami. První symboly prvků a látek se dochovaly ze 13. století, z doby rozkvětu alchymie Evropě. Bylo to období, kdy úkolem symbolů byl pravý opak než se dorozumět mezi s sebou. Cílem bylo utajit a zatemnit význam chemických postupů při přípravě látek neznámého složení (JIRKOVSKÝ, 1986).

Alchymisté si představovali, že existuje pouze 7 kovů, tedy stejně jako bylo tehdy známo planet. Kovy měly pod vlivem planet také vznikat. S teorií zrání kovů v zemi od neušlechtilých až po ušlechtilé (tedy samovolné transmutace) přišel Aristoteles (384-322 př. Kr.). Alchymisté tedy za kov nepovažovali zinek (používaný od dob starověkého Řecka v podobě slitin), bismut a ani antimon (znám již od starověku). Podle toho lze pak považovat za kovy jen zlato, stříbro, měď, železo, cín, olovo a rtuť

(Int. – 2).

Geber (721-815 po Kr.) je autorem myšlenky, že kovy jsou složeny ze síry a rtuti, které se spojily pod vlivem planet. pak přidal svou teorii, že pod vlivem planet. Rtuť vznikla ze země a vody , síra ze vzduchu a ohně. To bylo v souladu s teorií čtyř živlů. Vlastnosti kovů záležely na vzájemném poměru síry a rtuti. Ve zlatě je rtuť i síra v dokonalé rovnováze (tzv. filozofická rtuť a filozofická sta). Ke každému kovu přiřadil Geber určité číslo. Např. zlato mělo hodnotu 20, stříbro 10, měď 7 atd. (Budiš, 1996).
Vlivem astrologie byly kovy spojovány se sedmi známými nebeskými tělesy a podle toho značeny. Zlato neslo označení Slunce, stříbro Měsíce, železo Marsu, měď Venuše, rtuť Merkuru, olovo Saturnu a cín Jupiteru (JIRKOVSKÝ, 1986).
Obr. 1 Značky kovů podle nebeských těles (TOUŽÍN, 2006)


Někteří alchymisté označovali kovy začátečními písmeny v kroužku. Z těchto značek pak sestavovaly vzorce sloučenin. Takové vzorce vypadaly ovšem velmi bizarně a představovaly jen kvalitativní složení látky (tj. které látky jsou ve sloučenině obsaženy). Alchymistické značky se zachovaly v deníku švédského chemika Scheela. Udržely se až do Lavoisierovy doby. Teprve objev základních slučovacích zákonů umožnil vyjadřovat i kvantitativní složení látek chemickými vzorci (tj. kolik které látky je ve sloučenině obsaženo) (JIRKOVSKÝ, 1986).