Přechodné prvky – d prvky
Yüklə 53,36 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Skandium, yttrium, lanthan a aktinium – III.B skupina
- Titan, zirkonium, hafnium – IV.B skupina
- Vanad, niob, tantal – V.B skupina
- Chrom, molybden, wolfram – IV. B skupina
- Molybden Mo - Molybdaenum
- Mangan, technecium, rhenium – VII. B
- Technecium Tc - Technetium
- Triáda železa – železo, kobalt, nikl – VIII. B skupina
- Kobalt – Co - Cobaltum
- Nikl – Ni - Niccolum
- Lehké platinové kovy – ruthenium, rhodium, palladium – VIII.B
- Měď, stříbro, zlato – I.B
- Stříbro – Ag - Argentum
- Zlato – Au - Aurum
- Zinek, kadmium, rtuť –II.B skupina
- Kadmium – Cd - Cadmium
Přechodné prvky – d prvkyCharakteristika: 1) Následují v periodické tabulce za kovy alkalických zemin, mezi s a p prvky 2) Představují prvky s orbitaly 3d, 4d a 5d, které nejsou pravidelně zaplňovány (zpola nebo zcela zaplněné orbitaly jsou stabilnější) Cr: [Ar] 4s1 3d5 ale ne [Ar] 4s2 3d4 Cu: [Ar] 4s1 3d10 ale ne [Ar] 4s2 3d9 3) Velikost atomů mají menší než s prvky, proto mají větší hustotu, vysokou teplotu tání a varu 4) Všechny mají povahu kovů, jsou lesklé, tvrdé, pevné (až na rtuť), tvárné 5) Vyznačují se vysokými teplotami tání, varu a velkou elektrickou i tepelnou vodivostí 6) Prvky II.B (Zn,Cd a Hg) mají uzavřenou el. konfiguraci – (n-1) d10 elektronů a liší se ve vlastnostech. d elektrony se nepodílí na kovové vazbě a kovy jsou měkké, mají nízké teploty tání, rtuť -38 9°C 7) Většina z nich se ve svých sloučeninách vyskytuje ve více oxidačních stavech, bývají barevné. Barva souvisí s oxidačním číslem Např. Mn+2 = růžový, Mn+3 = rezavý, Mn+6 = zelený, Mn+7 = fialový 8) Ochotně tvoří koordinační sloučeniny 9) Kromě ušlechtilých kovů (Au, Ag, Pt, Cu) reagují s kyselinami 10) Mají kovovou vazbu (ve vrcholech mřížky jsou kationty kovů a uprostřed se pohybuje elektronový plyn, který je tvořen společnými valenčními elektrony). Tím se vysvětluje kujnost a tažnost kovů. Při posunutí kationtů kovů v krystalu změní elektronový plyn pozici a plní funkci soudržných sil. 11) Kovy se spárovanými elektrony jsou vypuzovány z magnetického pole a označují se
12) Kovy s nespárovanými elektrony jsou do magnetického pole vtahovány a označují se jako paramagnetické, např. Ti, Co, Ni 13) Kovy s nespárovanými elektrony uspořádanými tak, že magnetické pole zesilují a po vymizení magnetického pole samy působí magneticky, se nazývají feromagnetické a jsou permanentními magnety, př. Fe Skandium, yttrium, lanthan a aktinium – III.B skupinaSkandium Sc - Scandium – nachází se dost rozptýleně, ale protože nemá velké hospodářské využití, tak nám to nevadí. Název dostal podle místa izolace ze švédských rud. Yttrium Y - Yttrium – nachází se společně s lanthanoidy. Jeho význam vzrostl v poslední době s využitím v elektronice. Je základem luminoforu k vyvolávání červené barvy na obrazovkách televizorů. Lanthan La - Lanthanium – nachází se společně s lanthanoidy. Málo se využívá. Aktinium Ac - Actinium – nachází se v uranových minerálech, je - zářičem s poločasem rozpadu 21,77 let. Jeho studium je znesnadněno současným zářením , které vzniká jeho rozpadem. Z 1 t uranu lze připravit asi 0,2 mg aktinia, z čehož vyplývá jeho využití. Titan, zirkonium, hafnium – IV.B skupinaTitan Ti - Titanium – patří mezi hojně se vyskytující prvky v přírodě. Má nízkou hustotu ( = 4,5 g/cm3) a dobrou mechanickou pevnost vysokou teplotu tání (1667 °C), nekoroduje. Používá se na konstrukci raket, nadzvukových letadel a náhrada kloubů. Nejvýznamnější sloučenina je TiO2 titanová běloba (bílý pigment). Titanová běloba vytlačila olověnou bělobu, protože není toxická. Využívá se při výrobě křídového papíru. Zirkonium Zr - Zirconium- vyskytuje se v minerálu zirkonu – ZrSiO4 ,který se také využívá jako drahokam. Zirkonium je odolné vůči korozi, a proto se přidává do korozivzdorných slitin. Zirkonem se potahují palivové tyče v jaderných elektrárnách (na rozdíl od hafnia nepohlcuje neutrony). Hafnium Hf - Hafnium – vyskytuje se společně se zirkoniem. Má schopnost absorbovat neutrony, což se využívá v jaderných reaktorech, jako kontrolní tyče Vanad, niob, tantal – V.B skupinaVanad V - Vanadium – přestože je vanad v přírodě dost zastoupený, ve větším množství jen zřídka. Vanad se proto získává jako vedlejší produkt např. při zpracování ropy z Venezuely či Kanady. Někteří bezobratlí vanad kumulují v krvi. Vanad je tvrdý kov s vysokým bodem tání (1915 °C) a nízkou hustotou ( = 6,11 g/cm3). Přidává se do oceli a dodává jí zvláště za vysokých teplot větší odolnost proti opotřebování. Výroba nožů pro obráběcí stroje, tzv. rychlořezná ocel. V2O5 - katalyzátor na výrobu kyseliny sírové Niob Nb - Niobium – vyskytuje se společně s tantalem, mají podobné vlastnosti. Niob se používá k výrobě korozivzdorných ocelí odolných vůči vysokým teplotám Tantal Ta - Tantalum - vyskytuje se společně s niobem, získává se jako vedlejší produkt při výrobě cínu. Je velice odolný vůči korozi, proto se užívá k výrobě chemických zařízení. Současně je odolný vůči tělním tekutinám, a proto se užívá jako náhrada kostí v chirurgii. Má izolační vlastnosti, zprvu tvořil vlákno v žárovkách. Pak bylo nahrazeno wolframem. Chrom, molybden, wolfram – IV. B skupinaChrom Cr - Chromium – podle jeho barevných sloučenin dostal název (chroma = barva) Vyskytuje se v rudě chromitu FeO·Cr2O3, který se nalézá v Jižní Africe a v býv. SSSR Stopové množství chromu dodává barvu drahokamům smaragdu (zelená) a rubínu (červená) Nedostatek Cr+3 v organismu vede k poruchám v metabolismu inzulínu
Cr2O3 – chromová zeleň se používá jako zelený pigment do vodových barev i nátěrových hmot, používá se k elektrolytickému nanášení na předměty jako ochrana před korozí, nejedovatý CrO3 - tmavočervené krystalky, jedovatý, použití jako pokovovací lázeň PbCrO4 – chromová žluť – žlutý pigment, používá se na značení silnic, v přírodě se nachází jako chromová ruda s nižším obsahem Cr pod názvem krakoit Na2Cr2O7·2H2O – dichroman sodný – oranžová barva, technicky nejdůležitější sloučenina chromu. Vyrábí se z něho pigmenty pro nátěrové hmoty, v keramice, výroba inkoustu, fungicid, jedovatý KCr(SO4)2·12H2O – kamenec draselno-chromitý užívá se v koželužství Molybden Mo - MolybdaenumČistý molybden se používá jako katalyzátor při zpracování ropy, jako ferromolybden se používá na výrobu korozivzdorných materiálů Wolfram W - WolframiumVlastnosti: má vysokou teplotu tání (3380 °C), vysokou hustotu ( = 19,3 g/cm3) Použití:k přípravě mimořádně tvrdého karbidu WC, na obráběcí nože, výrobo žáruvzdorných slitin a žhavicích vláken žárovek Mangan, technecium, rhenium – VII. BMangan Mn - ManganumVýskyt: hojně se vyskytuje, nejrozšířenější rudou je pyrozulit (MnO2), který využívali již ve starém Egyptě při výrobě sklaNachází se v živočišných tělech jako součást enzymů Vlastnosti: tvrdý křehký kov, dost reaktivní, rozpouští se ve zředěných kyselinách za vzniku vodíku, rozkládá i vodu Použití: přidává se do oceli a zvyšuje její tvrdost, slitina manganin má velký elektrický odpor Sloučeniny: MnO2 – burel - hnědo-černý prášek, který se používá jako katalyzátor, jako součást suchých článků –Leclanchéův článek, a při výrobě bezbarvého skla KMnO4 – manganistan draselný, tzv. hypermangan, černo-fialové krystaly, ve vodě rozpustný, má silné oxidační účinky, používá se k odbarvování textilií a v lékařství na hubení plísní
Triáda železa – železo, kobalt, nikl – VIII. B skupinaŽelezo – Fe - FerrumVýroba železa je technicky náročná, a tak se Chetitům podařilo poprvé vyrobit železo až 3000 let př. n. l. Výrobu střežili, ale po pádu říše v roce 1200 př. n. l. se výroba rozšířila a začala „doba železná“ Výskyt: železo je 4. nejrozšířenější prvek v přírodě (po O,Si,Al), je hlavní součástí zemské kůry Železné rudy: magnetit (magnetovec) Fe3O4 Hematit (krevel) Fe2O3 Limonit (hnědel) 2Fe2O3·3H2O Siderit (ocelek) FeCO3 Pyrit FeS2 Největší naleziště železné rudy se nachází v západní Austrálii V přírodě se také nachází čisté meteoritické železo Výroba: železo se vyrábí ve vysokých pecích. Pec je 30 – 50 m vysoká a má průměr okolo 14 m. Je vystavěna ze žáruvzdorných cihel. V dolní části se dosahuje teploty až 2000 °C. Pracuje nepřetržitě několik desítek let. Plní se ze shora rudou (hematitem), vápencem a koksem. Zdola se vhání vzduch předehřátý na 900°C. V horní části pece je teplota kolem 200 °C .Zde se suroviny vysouší a klesají dolů. Ve střední části dosahuje teplota 900°C a zde dochází k nepřímé redukci oxidem uhelnatým. 3 Fe2O3 + CO 2 Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO 3 FeO + CO2 FeO + CO Fe + CO2 Při teplotách kolem 1200°C dochází k přímé redukci uhlíkem. FeO + C Fe + CO Současně s redukcí železa dochází k přeměně křemičité hlušiny působením vápence na strusku. Roztavené železo a struska stéká do dolní části. Strusku je lehčí a zůstává na povrchu a současně chrání železo před nežádoucí oxidací. V roztaveném železe se rozpouští C, Si, P a S. V pravidelných intervalech se provádí tzv. odpich. Struska a surové železo zvlášť. Struska se využívá jako stavební materiál (tvárnice, cement). Surové železo obsahuje asi 4% C a dále Si, P a S, které způsobuje, že surové železo je tvrdé ale křehké. Nedá se válcovat a táhnout, pouze lít, proto se nazývá litina. Aby se železo dalo opracovávat, musí se snížit obsah C pod 1,7% a současně snížit obsah i Si, P a S. To se děje v Siemens–Martinských pecích nebo konvertorech. Do roztaveného železa se vhání kyslík, který oxiduje uhlík na CO2, křemík na SiO2, fosfor na P2O5, síru na SO2. Plynné produkty jdou do ovzduší. Pevné se zachytí na stěnách nístějových pecí nebo na povrchu v podobě strusky v konvertorech, a pak se odstraní. Po umleti se používá ve stavebnictví a jako hnojivo. Takto upravené železo se nazývá ocel. Opracování oceli: Legovaná ocel – přidáváním příměsí (V, Cr, W) se zvyšuje odolnost vůči korozi, zvyšuje se pevnost při vyšších teplotách Kalená ocel – ocel se ohřeje na danou teplotu a prudce se zchladí. Ocel je tvrdší, ale křehčí. Popouštěná ocel – ocel se ohřeje na danou teplotu a pomalu se ochladí. Ocel je tvrdší, ale pružnější. Cementace oceli – nástroje se vkládají do směsi dřevného uhlí a dalších sloučenin a zahřívá se. Na povrchu se zvýší obsah uhlíku. Fosfátování – rozžhavený předmět se vkládá do lázně H3PO4 . Vlastnosti: stříbrolesklý, tažný, kujný kov. Je-li železo čisté není příliš tvrdé. Teplota tání je 1535 °C, ale se zvyšujícím obsahem uhlíku klesá, čehož se využívá ve vysokých pecích. Nejnižší teplotu tání 1015 °C má při obsahu 4,3 % C. Železo působením vnějších vlivů koroduje, což způsobuje vážné ekonomické problémy. Koroze je elektrochemický děj. Způsobuje ho vzdušný kyslík, voda a elektrolyt. Elektrolytem bývá FeSO4, který vzniká z SO2. Výsledkem koroze je nepravidelná vrstva Fe(OH)3 nebo FeO(OH), která se odlupuje a dále postupuje. K ochraně korozi slouží nátěry nebo nanášení jiných kovů – pokovování Sloučeniny: FeO – černý prášek Fe2O3 – oranžový až červený pigment Fe3O4 – podvojný oxid železnato-železitý FeSO4·7H2O – skalice zelená K4/Fe(CN)6/ - žlutá krevní sůl – důkaz Fe+3 – Berlínská modř K3/Fe(CN)6/ – červená krevní sůl – důkaz Fe+2 – Turnbullova modř
Nachází se červeně zbarvené rudě, ve které horníci očekávali měď. Skutečnost, že ji horníci nezískali, opět připisovali zlým skřítkům - Kupfernickel, odtud získal kov svůj název.Nikl se v přírodě vyskytuje jak v rudách, tak i ryzí. Vlastnosti: stříbrolesklý kov, kujný, tažný, snadno se zpracovává, feromagnetický, ale do menší míry než železo nebo kobalt, alergen, způsobuje dermatitidy Použití: výroba akumulátorů, katalyzátor např. Na ztužování tuků, součást mnoha slitin Sloučeniny: NiO – zelený pigment na barvení skla Lehké platinové kovy – ruthenium, rhodium, palladium – VIII.BPoměrně vzácné kovy, vysoká cena, používají se jako katalyzátory nebo do slitin na zvýšení tvrdosti Směs Au/Pd se dnes označuje jako „bílé zlato“ Těžké platinové kovy – osmium, iridium, platina – VIII.BPoměrně vzácné kovy, vysoká cena, používají se jako katalyzátory, šperky, OsO4 způsobuje puchýře, nepříjemně páchne. Komplexní sloučeniny platiny se používají jako cytostatika pří léčbě rakoviny. Měď, stříbro, zlato – I.BMálo reaktivní kovy, ušlechtilé, užívají se jako mincovní kovy. Měď – Cu - CuprumVýskyt: chalkopyrit – CuFeS2 biogenní prvek, nedostatek způsobuje anemii Výroba: vzhledem, že rudy obsahují kromě mědi i železo, zpracování je složité s velkým množstvím odpadu Vlastnosti: měkký kov načervenalé barvy, dobrý vodič, snadno tvoří slitiny – bronz Cu/Sn – byl objeven kolem roku 3000 př. n. l. v Mezopotámii, Řecku a tím začala „doba bronzová“ a mosaz Cu/Zn reaguje pouze s kyselinami, které mají oxidační účinky Cu + 2 H2SO4(KONC.) CuSO4 + SO2 + 2 H2O Cu + 4 HNO3 (konc.) Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O 3 Cu + 8 HNO3 (zřed.) 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O Přestože je měď stálý kov, na jeho povrchu se tvoří jedovatá měděnka CuCO3·Cu(OH)2 působením vzdušné vlhkosti, kyslíku a CO2. Použití: okapy – nekoroduje, elektrorozvody, slitiny – bronz, mosaz, mincovní slitiny Sloučeniny: CuSO4·5H2O – skalice modrá – jedovatá -galvanické pokovování, hubení plísní na hroznovém víně, ošetřování vody v bazénech, moření osiva CuCl2·3Cu(OH)2 – Kuprikol používá se na ochranu rostlin a je jedovatější než skalice modrá
nejvýznamnější argentit – Ag2S – leštěnec stříbrný v současné době se získává jako vedlejší produkt při výrobě Cu největšími producenti stříbra jsou Mexiko, Kanada, USA, Austrálie Vlastnosti: stříbrolesklý kov, kujný tažný, dobře vede el. Proud, výborně vede teplo snadno reaguje se sírou a vytváří černý Ag2S, což je příčinou černání stříbrných předmětů reaguje pouze s kyselinami, které mají oxidační účinky 2 Ag + 2 H2SO4(KONC.) Ag2SO4 + SO2 + 2 H2O Ag + 2 HNO3 (konc.) AgNO3 + NO2 + H2O 3 Ag + 4 HNO3 (zřed.) 3 AgNO3 + NO + 2 H2O Použití: černobílé fotografie – film je pokryt na světlo citlivou vrstvou AgBr nebo AgI (pro vysoce citlivé filmy). Po dopadu světla foton vyrazí z Br- elektron za vzniku Br2 a elektron reaguje s Ag+ za vzniku atomu stříbra, tím vzniká latentní obraz. Ten se vyvolává redukčním činidlem hydrochinonem, kdy se stříbrné ionty redukují na kovové stříbro. Obraz se musí ještě ustálit thiosíranem, kdy se odstraní neosvícený AgBr. Vzniklý negativ se musí ještě jednou osvítit, abychom dostali pozitiv. Sloučeniny: AgNO3 – využívá se v kožním lékařství na vypalování bradavic, v analytické chemii na důkazy halogenidů: Cl- - bílá sraženina citlivá na světlo, na světle černá Br - - nažloutlá sraženina I – - žlutá sraženina Zlato – Au - AurumVýskyt: vyskytuje se ryzí v křemeni nebo pyritu, do řek se dostalo zvětráváním zlatonosných hornin v podobě plíšků či valounů. Nachází se také v mořské vodě, odkud ho zatím neumíme získat. S těžbou zlata je spojena „zlatá horečka“ v letech 1850 – 1900, kdy docházelo k osidlování Západu Ameriky např. Kalifornie a Klondyku v severozápadní Kanadě. 1869 byl v Austrálii nalezen zlatý valoun „Welcome Stranger“ o hmotnosti 79 kg, což je ojedinělé. U nás se nachází roztroušené zlato v okolí Kašperských Hor. Po roce 1989 se snažila americká firma skoupit pozemky a otevřít těžbu zlata. Zlato chtěli získávat kyanidovým loužením, čímž by mohli zamořit oblast jedovatým kyanidem. Těžba nakonec nebyla povolena. V minulosti se zde rýžovalo na Otavě. Zpracování: kyanidovým ložením ruda se rozdrtí a zlato se rozpustí v KCN (prudce jedovatá kapalina) 4 Au + 8 NaCN + O2 + H2O 4 Na[Au(CN)2] + 4 NaOH 2 Na[Au(CN)2] + Zn 2 Au + 2 Na2[Zn(CN)4] Vlastnost: ryzí měkký, dobře se slívá se Zn, Cu, Pd, čímž se zvyšuje tvrdost; žlutý, lesklý kov, stálý, reaguje pouze s lučavkou královskou (HNO3 : HCl = 1:3) Použití: v mezinárodním obchodě se využívá jako srovnávací platidlo, kdy se stanovuje cena za trojskou unci = 31,1 g zlata vůči dolaru. V zubním lékařství na plomby, v elektrotechnice na kontakty, k výrobě šperků, jejichž ryzost se vyjadřuje se karátech (1 karát odpovídá 1/24 hmot. dílů zlata ve slitině), běžné zlato mívá 14 karátů, tedy asi 58,3% Au, v kosmonautice, slabá vrstvička odráží tepelné záření. Zinek, kadmium, rtuť –II.B skupinaZinek – Zn - ZincumVýskyt: v přírodě pouze v rudách ZnS – sfalerit (blejno zinkové), biogenní prvek, je součástí enzymů, nedostatek způsobuje pomalé hojení ran, malý vzrůst, není toxickýVýroba: 1) pražením se sfalerit převede na oxid 2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2 2) redukce oxidu uhlíkem ZnO + C Zn + C
kyseliny: Zn + HCl ZnCl2 + H2 Zn + H2SO4 (zřed.) ZnSO4 + H2 Zn + H2SO4 ( konc.) ZnSO4 + SO2 + H2O hydroxidy: Zn + 2 NaOH + 2 H2O Na2[Zn(OH)4] + H2
ZnO – zinková běloba – pigment ZnSO4·7H2O bílá skalice
Rtuť – Hg - Hydrargyrumhydrargyrum = kapalné stříbro Výskyt: v rudách cinabarit (rumělka) HgS Výroba: pražením HgS + O2 SO2 + Hg Vlastnosti: kapalný, stříbrolesklý kov, páry jsou jedovaté, při požití není tak nebezpečný, protože se nevstřebává, ušlechtilý kov, reaguje pouze s oxidujícími kyselinami 6 Hg + 8 HNO3 (zřed.) 3 Hg2(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O Hg + 4 HNO3 ( konc.) 3 Hg2(NO3)2 + NO2 + 2H2O
teploměry, tlakoměry polarografy – Jaroslav Heyrovský 1959 Nobelova cena za chemii – na základě měření napětí na kapce rtuti zjišťoval koncentraci Zn+2, Cd+2 v roztoku
amalgámy – nejedovaté sloučeniny rtuti s některými kovy např. Na, K, Ag, Au HgCl2 – sublimát - prudký jed Hg2Cl2 – kalomel – elektrody, má projímavé účinky, ale se neužívá pro nebezpečí znečištění HgCl2 HgS – rumělka – červený pigment, který používali ve starém Egyptě Yüklə 53,36 Kb. Dostları ilə paylaş:
|