Anorganická chemie 1.ročníky - Střední průmyslová škola Hronov

Transkript

Protokol – „SADA DUM“
ýíslo sady DUM:VY_32_INOVACE_PR_18
Název sady DUM:
Anorganická chemie
Název a adresa školy:
StĜední prĤmyslová škola, Hronov, Hostovského 910,
549 31 Hronov
Registraþní þíslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0596
ýíslo a název šablony:
III/2 Inovace a zkvalitnČní výuky prostĜednictvím ICT
Obor vzdČlávání:
26-41-M/01 Elektrotechnika, 23-41-M/01 Strojírenství
Tematická oblast ŠVP:
Anorganická chemie
PĜedmČt a roþník :
Chemie, 1. roþník
Autor:
Ing. Bc. Hana Lelková
Použitá literatura:
Datum vytvoĜení:
Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 - uþebnice
11. leden 2013
Anotace
Využití ve výuce
Žák charakterizuje významné zástupce prvkĤ
a jejich slouþeniny, zhodnotí jejich
surovinové zdroje, využití v praxi a vliv na
životní prostĜedí.
Prezentace nového uþiva, opakování a
upevĖování uþiva, práce s textem.
Sada prezentací, pracovních listĤ a námČtĤ
k opakování.
sǇƚǀŽƎĞŶŽǀƌĄŵĐŝƉƌŽũĞŬƚƵKWs<ǌĂǀĞĚĞŶşŶŽǀĠŽďůĂƐƚŝƉŽĚƉŽƌǇϭ͘ϱƐŶĄǌǀĞŵůĞƉƓĞŶşƉŽĚŵşŶĞŬƉƌŽ
ǀǌĚĢůĄǀĄŶşŶĂƐƚƎĞĚŶşĐŚƓŬŽůĄĐŚ͘
^ƚƌĄŶŬĂϭǌϭ
VY_32_INOVACE_PR_18 _01
Vytvořila: Ing. Bc. Hana Lelková
V rámci školního projektu:
Zlepšení podmínek pro vzdělávání na středních školách
Registrační číslo projeku:CZ.1.07/1.5.00/34.0596
AKTIVITA JE SPOLUFINANCOVÁNA EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM
A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
KLASIFIKACE PRVKŮ
ANORGANICKÉ LÁTKY A JEJICH NÁZVOSLOVÍ
2
3
ANORGANICKÁ CHEMIE
Je věda zabývající se studiem struktury a
vlastností anorganických látek, jejich
přípravou a použitím.
Mezi anorganické látky řadíme všechny
chemické prvky a anorganické sloučeniny
s výjimkou většiny sloučenin uhlíku.
4
NÁZVOSLOVÍ ANORGANICKÝCH
SLOUČENIN
= chemická nomenklatura
= soubor pravidel, podle nichž se tvoří názvy
a vzorce chemických látek
5
CHEMICKÉ PRVKY
Latinský název ( např. natrium )
Značka neboli symbol ( např. Na )
Český název ( např. sodík )
U minimálního počtu sloučenin se používají
triviální názvy:
H2O - voda, NH3 – amoniak, H2S - sulfan
6
CHEMICKÉ VZORCE
Stechiometrický ( empirický )
- vyjadřuje, ze kterých prvků se sloučenina
skládá a v jakých poměrech jsou prvky ve
sloučeninách zastoupené ( HO )
Molekulový ( souhrnný, sumární )
- vzorec udává skutečný počet atomů v
jednotlivých molekulách ( H2O2 )
7
Funkční ( racionální )
- udává charakteristické funkční skupiny
atomů ( NH 4NO2)
Strukturní ( konstituční )
- udává pořadí a způsob navzájem
sloučených atomů v molekule ( H-O-O-H )
Elektronový
- ukazuje uspořádání valenčních elektronů v
atomu
Geometrický ( konfigurační )
- vyjadřuje prostorové uspořádání atomů
8
NÁZVOSLOVÍ ANORGANICKÝCH
SLOUČENIN
Názvosloví anorganických sloučenin lze
odvodit pomocí oxidačních čísel prvků
ve sloučenině.
Součet oxidačních čísel všech atomů je
roven nule.
9
V českém názvosloví je název většiny
anorganických sloučenin složen z
podstatného a přídavného jména.
Podstatné jméno je zpravidla odvozeno
od aniontu (oxid, chlorid, síran, …).
Přídavné jméno charakterizuje kation
(sodný,vápenatý, hlinitý, …).
Koncovka přídavného jména vyjadřuje
příslušnou hodnotu kladného oxidačního
čísla.
10
Tabulka oxidačních stavů a jejich
názvoslovných koncovek
Oxidační číslo
I
II
III
IV
V
VI
VII
VII
Koncovka
-ný
-natý
-itý
-ičitý
-ečný, -ičný
-ový
-istý
-ičelý
Příklad
kyselina chlorná
oxid uhelnatý
hydroxid železitý
oxid uhličitý
kyselina
chlorečná
kyselina sírová
kyselina chloristá
oxid osmičelý
11
Názvosloví oxidů
Oxidy jsou sloučeniny tvořené ze dvou
chemických prvků, přičemž jeden prvek
je kyslík.
Oxidační číslo na kyslíku je O-II, kladné
oxidační číslo příslušného druhého prvku
určíme podle koncovky přídavného jména
v názvu.
12
13
Názvosloví hydroxidů
Hydroxidy jsou sloučeniny mající ve své
molekule skupinu –OH.
Oxidační číslo této skupiny je (OH)-I.
U hydroxidů prvků s oxidačním číslem
větším než I je nutné uvádět skupinu OH
v závorce.
14
15
Názvosloví bezkyslíkatých kyselin
Jedná se o sloučeniny vodíku s nekovy,
přičemž oxidační číslo vodíku je I.
Vznikají rozpouštěním některých plynných
sloučenin vodíku ve vodě.
16
Halogenvodíky HIX-I
HIF-I - fluorovodík (kyselina fluorovodíková)
HICl-I - chlorovodík (kyselina chlorovodíková)
HIBr-I - bromovodík (kyselina bromovodíková)
HII-I - jodovodík (kyselina jodovodíková)
Kyseliny VI. A skupiny H2X-II
H2S - sulfan (sirovodík, kyselina sirovodíková)
H2Se - selan
H2Te - telan
17
Názvosloví kyslíkatých kyselin
Kyslíkaté kyseliny jsou tříprvkové sloučeniny,
jejichž molekuly jsou tvořeny z atomů vodíku,
kyslíku a dalšího kyselinotvorného prvku (např.
síry, dusíku, fosforu, uhlíku, chloru).
Oxidační čísla atomů:
vodík HI
kyslík O-II
atom kyselinotvorného prvku - I až VIII
Součet hodnot oxidačních čísel atomů všech
prvků ve vzorci se rovná nule!!!!!
18
Tabulka koncovek kyslíkatých kyselin
oxidační č.
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
koncovka příklad
- ný
- natý
- itý
- ičitý
- ičný
- ečný
- ový
- istý
- ičelý
kyselina bromná
vzorec
H+IBr+IO-II
kyselina olovnatá
H2+IPb+IIO2-II
kyselina boritá
H+IB+IIIO2-II
kyselina uhličitá
H2+IC+IVO3-II
kyselina dusičná
H+IN+VO3-II
kyselina chlorečná H+ICl+VO3-II
kyselina sírová
H2+IS+VIO4-II
kyselina jodistá
H+II+VIIO4-II
kyselina osmičelá
H2+IOsVIIIO5-II
19
Příklad
kyselina chlorečná
napíšeme značky prvků - pořadí vodík,
kyselinotvorný prvek (Cl), kyslík - H Cl O
zapíšeme oxidační čísla atomů prvků ve
vzorci
H ICl V O -II
určíme počet vázaných atomů kyslíku
1.( I ) + 1. ( V ) + x. (-II ) = 0,
x=3
zapíšeme vzorec kyseliny HClO3
20
H2SO3
zapíšeme oxidační čísla atomů prvků
H 2I S X O3-II
sečteme oxidační čísla atomu prvků
2.( I ) + 1.x + 3.(-II ) = 0
vypočteme oxidační číslo atomu kyselinotvorného prvku,
a tak určíme zakončení přídavného jména v názvu
kyseliny x = IV → koncovka -ičitá → siřičitá
spojíme podstatné jméno kyselina a přídavné jméno s
kyselina siřičitá
odvozeným zakončením
21
Názvosloví solí
Názvy solí se skládají z podstatného a
přídavného jména.
Podstatné jméno charakterizuje anion
kyseliny, od níž je sůl odvozena.
Přídavné jméno charakterizuje kation a
jeho ox.číslo.
22
SO42- síran
SO32- siřičitan
CO32- uhličitan
PO43- fosforečnan
NO3- dusičnan
MnO4- manganistan
CrO42- chroman
Cr2O72- dichroman
23
dusitan
draselný
1. odvozeno od
kyseliny dusité
2. dusitan
HNIIIO2
3. sesadíme k
sobě
KINO2-
4. dovyčíslíme
KINO2-
NO2-
24
ZDROJE A PRAMENY
Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002
http://www.aristoteles.cz/chemie/25
http://www.labo.cz/mft/pt.htm
http://www.labina.cz/HTM/4/41_SKLPO.H
TM
http://is.muni.cz/do/rect/el/estud/pedf/ps09
/slouceniny/web/pages/232.html
http://prominka.blog.cz/en/0905/casticoveslozeni-latek-chemicka-vazba
25
Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910
VY_32_INOVACE_PR_18_02
Registrační číslo GP: CZ.1.07/1.5.00/34.0596
CZ.1.07/1.5.00/34.0596
Anorganická chemie - Opakování názvosloví
1. Napište vzorce daných sloučenin
1. oxid uhličitý
2. sulfid vápenatý
3. kyselina trihydrogenfosforečná
4. hydrid sodný
5. uhličitan železitý
6. síran amonný
7. oxid draselný
8. oxid xenonový
9. fluorid vápenatý
10. oxid cínatý
11. chlorid sodný
12. kyselina chlorovodíková
13. boritan sodný
14. kyselina chlorná
15. hydroxid železitý
2. Napište názvy daných sloučenin
1. Mn2O3
2. H2O2
3. Al2O3
4. H4P2O7
5. H2CO3
6. P2O3
7. SrO
8. Ca(OH)2
9. H2S
10. Zr(OH)4
11. HNO2
12. H4SiO4
13. Pb(OH)2
14. SeO3
15. ReO2
3. Napište vzorce kyselin a vzorce iontů, na které se kyseliny
štěpí ve vodných roztocích. Bezkyslíkaté kyseliny podtrhněte
modře, kyslíkaté kyseliny červeně.
Kyselina chlorovodíková
……………………………………………….
Kyselina sírová
……………………………………………….
Kyselina dusitá
……………………………………………….
Kyselina sirovodíková
……………………………………………….
Kyselina trihydrogenfosforečná ………………………………………….
4. Určete názvy hydroxidů a názvy iontů, na které se hydroxidy
štěpí ve vodných roztocích nebo taveninách.
Al(OH)3
……………………………………………….
KOH
……………………………………………….
Zn(OH)2
……………………………………………….
NaOH
……………………………………………….
Fe(OH)3
……………………………………………….
5. Zapište chemickými rovnicemi tyto reakce:
a) jod se slučuje se zinkem na jodid zinečnatý
………………………………………………………………………………..
b) uhličitan vápenatý se rozkládá na oxid vápenatý a oxid uhličitý
………………………………………………………………………………..
c) chlorid vápenatý reaguje s uhličitanem sodným za vzniku chloridu
sodného a uhličitanu vápenatého
………………………………………………………………………………..
d) hliník reaguje s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku vodíku a
chloridu hlinitého
………………………………………………………………………………..
6. Doplňte stechiometrické koeficienty do schémat reakcí.
+
b) H2S
+
FeCl3 →
c)
+
NaOH →
+
NaI
d)
Cl2
Cl2
O2
→
a) H2S
→
SO2
S
+
+
H2 O
HCl
NaClO3 +
I2
+
+
NaCl
NaCl
FeCl2
+
H2 O
2.11.2012
VODÍK
(1)
2
Vodík
(3)
(2)
3
VODÍK
•
OBECNÁ CHARAKTERISTIKA
Název
český
Vodík
latinský
Hydrogenium
Izotopy:
Teplota (°C)
Chemická
značka
Protonové
číslo … Z
H
1
1. 1H (P):
2. 2H (D):
3. 3H (T):
Elektronová
konfigurace
1s1
Elektronegativi
-ta
2,2
tání
varu
−259,2
−252,6
Oxidační číslo
kladné
I
záporné
−I
1p, 1e, 0n
1p, 1e, 1n
1p, 1e, 2n
(4)
4
Výskyt
VOLNÝ (nevázaný ve sloučeninách)
• v podobě dvouatomové molekuly … H2
(atomy jsou spolu vázány jednoduchou
nepolární kovalentní vazbou)
• v atmosféře - vzácný (protože uniká do
vesmíru)
• ve vesmíru (palivo hvězd, ve sluneční
atmosféře, termonukleární syntézou z něj
vznikají těžší prvky …)
• nejrozšířenější prvek ve vesmíru
5
• v sopečných plynech a zemním plynu
velmi vzácný
• atomární H je nestálý, silně reaktivní na
rozdíl od molekulového H, ihned tvoří
molekuly H2
• říkáme mu vodík ve stavu zrodu, využití
k silným redukcím v organické chemii
(5)
6
VÁZANÝ ve sloučeninách
• anorganické sloučeniny (voda, kyseliny….)
• organické sloučeniny (uhlovodíky a jejich
deriváty)
• biogenní prvek- makroelementární C,H,O,N
(6)
7
Vlastnosti
• patří mezi s-prvky, ale svými vlastnostmi se od
nich značně liší neřadí se mezi ně
• bezbarvý plyn bez chuti a bez zápachu- ve
vodě špatně rozpustný, nejmenší hustota ze
všech plynů- 14x lehčí než vzduch
• za běžných podmínek je nestálý- atomární , má
snahu se slučovat (vytvořit chemickou vazbu) za
účelem získání stabilnější elektronové
konfigurace
8
1) vytvořením nepolární nebo polární
kovalentní vazby
H2 + Cl2 → 2HCl
2) odštěpením elektronu
H+ + H2O → H3O+ oxoniový kationt
3) přijetím elektronu od atomu s nízkou
elektronegativitou
H2 + 2Na → 2NaH hydrid sodný
H+ + NH3 → NH4+ amonný kationt
9
•
není příliš reaktivní, pro reakci musí být
splněny určité podmínky:
a) vyšší teplota
b) přítomnost katalyzátorů
c) spuštění reakce jiskrou, plamenem nebo
ozářením
• redukční účinky
CuO(s) + H2(g)
→ Cu(s) + H2O(g)
• za vhodných podmínek vytváří s kyslíkem
výbušnou směs (třaskavý plyn)
(7)
10
Příprava – pro laboratorní účely
• elektrolýzou vody ( vylučuje se na katodě ):
2 H+ + 2 e- → H2
• reakcí kovů s vodnými roztoky kyselin
( hydroxidů )
Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2
• reakcí alkalických kovů nebo kovů alkalických
zemin s vodou
2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2
(8)
11
Výroba
• rozkladem nasycených uhlovodíků
a) termickým štěpením methanu
CH4 1200 ºc C + 2 H2
b) reakcí methanu s vodní párou
CH4 + H2O 800 ºc CO + 3 H2O
• reakcí vodní páry s rozžhaveným koksem
C + H2O 1000 ºc
CO + H2O
• elektrolýzou vodného roztoku NaCl
12
(9)
13
Využití
• významné redukční činidlo (např. při výrobě
kovů)
• chemický průmysl:
syntéza amoniaku, HCl(z jednotlivých prvků),
organické syntézy:
• výroba methanolu
400 ºc, 30 MPa CH OH
CO (g) + 2H2 (g)
3
• hydrogenace (např. ztužování rostlinných tukůmargaríny)
14
• směs H2 s N2 nebo se vzácnými plyny ochranná
atmosféra při výrobě kovů
• vysoce výhřevné palivo, které neznečišťuje
ovzduší
♦ hlavní složka svítiplynu
♦ raketové palivo
• metalurgie: k získávání těžko vyredukovatelných
kovů
• přepravuje se v ocelových lahvích s červeným
pruhem (pod tlakem 15 MPa) s opačným
závitem
15
ZDROJE A PRAMENY
zsek.webnode.cz
(10)
(11)
16
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
(1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html
(2) http://mail.zsebenese.opava.cz/tabulka/h.html
(3) http://www.plantarium.cz/h-racer-auto-na-vodik.html
(4) http://www.e-chembook.eu/cz/anorganicka-chemie/vodik-aalkalicke-kovy
(5) http://www.beruska8.cz/sopky2/sopky1.htm
(6) http://objevit.cz/kolobeh-vody-v-prirode-t37930
(7) http://www.techblog.cz/technologie/male-spalovaci-motory-mistoakumulatoru.html
(8) http://www.enviroexperiment.cz/chemie-2-stupen-zs/17132priprava-vodiku-reakci-zinku-s-kyselinou-chlorovodikovou
(9) http://www.zschemie.euweb.cz/redox/redox10.html
(10) http://skaut.sk/tema/715/ohen-z-pohladu-fyziky/
(11)http://www.svarbazar.cz/phprs/view.php?cisloclanku=20080119
01
17
VY_32_INOVACE_PR_18_04
Registrační číslo GP: CZ.1.07/1.5.00/34.0596
CZ.1.07/1.5.00/34.0596
Anorganická chemie – VZÁCNÉ PLYNY
Prvky VIII. A skupiny PSP se nazývají vzácné plyny. Jsou to za normálních
podmínek plynné látky složené z jednotlivých atomů, mezi kterými působí
pouze slabé síly. Tvoří asi 1% objemu vzduchu. Atomy prvků VIII. A skupiny
obsahují 2 nebo 8 valenčních elektronů. Vzácné plyny nereagují téměř
s žádnými látkami a prakticky netvoří žádné sloučeniny.
1. Vyhledejte v tabulce periodické soustavy prvků helium a neon a jejich
protonová čísla. Označte rámečky symboly orbitalů a zapište do nich
elektronovou konfiguraci helia a neonu. Vysvětlete chemickou netečnost
těchto prvků.
He
Ne
2. Při teplotě 25º C a tlaku 101 kPa jsme smíchali 15,5 l vodíku a 10 l
neonu.Vyjádřete složení směsi v objemových procentech.
Předpokládejte, že se oba plyny chovají jako ideální plyny.
Řešení:
3. Do doplňovačky zapisujte slova po slabikách. Tajenka vám prozradí
názvy šesti prvků. Jaké mají tyto prvky značky a jak se tato skupina
prvků nazývá?
1.
Druh směsi
2.
Povrchová vrstva Země
3.
Latinský název sloučeniny vodíku 21 D s kyslíkem
4.
Vlastnost atomů přitahovat elektrony
5.
Částice látek s kladným nebo záporným nábojem
6.
Chemický název jedu arseniku
7.
Latinský název geometrického tvaru, který je základnou osmistěnu
8.
Označení nápisu se skrytým údajem
9.
Elementární částice atomu
10.
Název sloučeniny XeF6
11.
Chemický název acetonu
12.
Vlastnost jader atomů samovolně se rozpadat
13.
Románová postava proslavená bojem s větrnými mlýny
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
4. Vypočtěte a doplňte chybějící údaje v řádku a) až d).
a) 4,8 mol neonu má hmotnost ……………………………...g
b) 1 g helia obsahuje ……………………………..atomů helia
c) 41,9 g kryptonu je ………………………………mol kryptonu
d) 1,505 . 10 24 atomů argonu je ………………….mol argonu
5. V následujícím testu rozhodni, zda je tvrzení pravdivé (Ano) nebo
nepravdivé (Ne).
1. Vzácné plyny jsou prudce reaktivní.
2. Vzácné plyny jsou prvky VIII.A skupiny.
3. Vzácné plyny mají zcela zaplněnou vnější vrstvu elektronů.
4. Helium tvoří dvouatomové molekuly.
5. Xenon je radioaktivní.
6. Helium se používá jako chladivo.
7. Radon vzniká radioaktivním rozpadem v geologickém podloží.
8. Vzácné plyny se nazývají vzácné, protože se nachází v nepatrných
množstvích.
9. Mendělejev umístil vzácné plyny do VIII.A skupiny periodické soustavy.
10. Atomy vzácných plynů snadno tvoří chemické vazby.
7.11.2012
1
HALOGENY
(1)
2
OBECNÁ CHARAKTERISTIKA
)A
Název
Chemic
ká
značka
Protono
vé číslo
Elektronová
konfigurace
Elektro
negativ
ita
Relativ
ní
atomov
á
hmotn
ost
Teplota (°C)
tání
varu
19,00
-219,6
188,0
4,1
2s2
2p5
Oxidační číslo
kladné
záporn
é
Fluor
F
9
[2He]
Chlor
Cl
17
[10Ne] 3s2 3p5
2,8
35,45
-101,0
-35,0
I, III – VII
–I
Brom
Br
35
[18Ar] 3d10 4s2 4p5
2,7
79,90
-7,3
59,8
I, IV – VII
–I
Jód
I
53
[36Kr] 4d10 5s2 5p5
126,90
113,6
184,4
I, V, VII
–I
85
[54Xe] 4f14 5d10 6s2
6p5
Astat
At
2,2
1,7
(210)
–I
–I
3
(3)
Výskyt
• pro svou značnou reaktivitu jsou známy (2)
pouze ve sloučeninách
• FLUOR – součástí minerálů, např. kazivec
CaF2, kryolit Na3AlF6
- složka kostí a zubní skloviny
• CHLOR – součástí minerálů, např. halit
( sůl kamenná ) NaCl, sylvín KCl, karnalit
- je obsažen v krevní plazmě a
žaludečních šťávách
4
(4)
(5)
KRYOLIT
(6)
HALIT
KAZIVEC
5
• BROM – mořská voda, chaluhy, slaná
jezera
• JOD – mořská voda, tvoří součást
hormonu štítné žlázy
(7)
STRUMA
(8)
6
Vlastnosti a reakce
• vysoké hodnoty elektronegativit (F má
nejvyšší, ze všech prvků) - silně reaktivní
• oxidační účinky
• jedovaté ( jejich páry leptají sliznici)
• slučují se s většinou kovů i nekovů - silotvornépřítomny v solích v podobě aniontů
• Fl - žlutozelený plyn, extrémně jedovatý, leptá
sklo
• Cl - zelenožlutý plyn, velmi reaktivní
7
FLUOR
(9)
8
(10)
CHLOR
(11)
9
• Br - hnědočervená těkavá kapalina
• AgBr - tvoří fotograficky citlivou vrstvu,
rozkládá se působením světla za
vyloučení Ag:
• Br → Br + e- uvolněný e- způsobí
redukci Ag+ → Ag
• osvětlená místa tedy zčernají, neosvětlená
nikoliv, vzniká NEGATIV jeho
překopírováním vzniká POZITIV
10
BROM
(12)
11
• I - fialovočerná pevná krystalická látka
• snadno sublimuje ( přechází z pevného do
plynného stavu- fialové páry plynného I2 )
• vod. roztok I2 v KI - Lugolův roztok
• důkaz jódu ( škrobovým mazem) – vzniká
intenzivně modré zbarvení
(13)
12
Příprava a výroba
• Fluor je extrémně reaktivní plyn –
s většinou prvků se slučuje přímo (např. H, Br, I,
S, P, Si).
Vytěsňuje anionty ze sloučenin a sám přechází v
anion:
2H2O + 2F2 → 4HF + O2
Výroba:
elektrolýzou taveniny KHF2 a HF
F-I → F0 + e- tj. oxidace (na anodě)
13
• Chlor
• Příprava:
4 HCl + MnO2 → Cl2 + MnCl2 + 2 H2O
• Výroba:
elektrolýzou vodného roztoku NaCl
• Brom
• Příprava:
Cl2 + 2 KBr → Br2 + 2 KCl
(14)
• Jod
• Příprava:
Cl2 + 2 KI → I2 + 2 KCl
14
Použití
• fluor : výroba plastů ( teflon ), freonů
( výroba se omezuje ), HF
• chlor :výroba plastů ( PVC ), HCl, bělicí a
dezinfekční prostředek
• brom : výroba léčiv, barev, fotografického
materiálu
• jod : výroba léčiv a barev, jodová tinktura –
5% ethanolový roztok jodu
15
Sloučeniny halogenů
HALOGENOVODÍKY
• Příprava :
• přímou syntézou z prvků
• působením silných kyselin na halogenidy
NaCl + H2SO4 →HCl + NaHSO4
( až Na2SO4 )
• Výroba:
• přímou syntézou prvků
16
(15)
• KYSELINY
• HF – středně silná kyselina
• HCl – silná kyselina, c = 38%, základní
chemikálie v chem. průmyslu a v
laboratořích, složka žaludečních šťáv
• HClO – slabá, nestálá kyselina, silné ox.
činidlo, NaCl a NaClO – bělicí louh, CaCl2 a
Ca ( ClO )2 – chlorové vápno – bělicí a
dezinfekční prostředek
• HClO3 – silná, nestálá kyselina, soli –
chlorečnany – výroba výbušnin a zápalek
17
• HClO4 – nejsilnější kyselina chloru, soli –
chloristany – pyrotechnika
• OXIDY
• velmi reaktivní, nestálé, I2O5
(16)
18
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
(2) http://cs.wikipedia.org/wiki/Sylv%C3%ADn
(3) http://en.wikipedia.org/wiki/Carnallite
(4) http://cs.wikipedia.org/wiki/Kryolit
(5) http://mineralyazkameneliny.blog.cz/rubrika/mineraly/5
(6) http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/nerudy/halit.html
(7) http://hobby.idnes.cz/chaluha-bublinata-fucus-vesiculosus-dvt/herbar.aspx?c=A110401_121752_herbar_kos
• (8) http://de.wikipedia.org/wiki/Struma
19
•
•
•
•
•
•
•
•
(9) http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Atombau_fluor.png
(10) http://jumk.de/mein-pse/fluor.php
(11) http://illumina-chemie.de/chlor-t1480.html
(12) http://jumk.de/mein-pse/brom.php
(13) http://www.wodadlazdrowia.pl/pl/17054/0/Jod_pierwiastek_zycia.html
(14) http://dragonadam.wz.cz/elektrolyza.html
(15) http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HCl_molecule_modelVdW_surface.png
(16) http://necyklopedie.wikia.com/wiki/Kategorie:V%C3%BDbuchy
20
7.11.2012
CHALKOGENY
(1)
2
Charakteristika
• p4 prvky, VI. A skupina
• obecná konfigurace ns2 np4 (n=2 až 6)
• za běžných podmínek jsou to pevné látky kromě
kyslíku ( plyn )
• do stabilní el. konfigurace jim schází 2 elektrony,
proto tvoří
a) iontové sloučeniny s s1 prvky s aniontem X2(kde X je chalkogen)
b) kovalentní sloučeniny - vznik dvou
jednoduchých kovalentních vazeb nebo jedné
dvojné (např. H2S, CO2)
3
• s rostoucím Z klesá v této skupině
elektronegativita, reaktivita prvků a stálost
aniontů X2- a sloučenin s ox. číslem -II
• stoupá kovový charakter ( O, S - nekovy,
Se, Te - kovové i nekovové modifikace,
přechodná povaha, Po - kov)
• oxidační čísla -II až VI (kromě kyslíku) počet vazeb na jejich atomy se může
zvýšit za přispění nd orbitalů až na 6 (SF6,
H2SO4)
4
polonium
telur
(2)
5
VÝSKYT
• O
- nejrozšířenější prvek na Zemi
- složka atmosféry, hydrosféry, biogenní
prvek
- 3 izotopy
• S - čistá v elementárním stavu (volná)
- vázaná v sulfidech (FeS2, ZnS, PbS),
síranech (CaSO4. 2H2O, MgSO4.7H2O), zemním
plynu (H2S, SO 2), v uhlí (jako produkt rozkladu
zbytků rostlin)
- biogenní prvek - v bílkovinách
(3)
6
• Se - vzácně se vyskytující, spíše jako
příměsi, H2Se - selan, selenovodík
• Te - vzácně se vyskytující, spíše jako
příměsi, H2Te - telan, telenovodík, Ag2Te hesit, PbTe – altait
• Po - vzácné, uranová ruda = uranit
(smolinec) v množství 0,1 mg Po v 1000kg
rudy
7
SÍRA
(4)
• S:[Ne] 3s2 3p4
• žlutá křehká krystalická látka
• vyskytuje se ve více krystalových
strukturách (alotropických modifikacích) v
závislosti na vnějších podmínkách alotropie (schopnost látek krystalizovat v
různých krystalových modifikacích) nejčastější kosočtverečná a jednoklonná
8
• základní stavební jednotkou za běžné teploty
jsou osmiatomové molekuly S8
• v elementární podobě kosočtverečná
• nad 95°C jednoklonná, nad 120°C taje, při
teplotě 160°C a více se S8 štěpí a vznikají
dlouhé řetězce polymerní síry (síra tmavne a
stoupá její viskozita), při náhlém ochlazení
vzniká plastická síra
• při ochlazení par vroucí síry vzniká
sirný květ
(5)
9
Sloučeniny síry
H2S - sulfan, sirovodík
Prudce jedovatý plyn odporného zápachu.
Sulfidy, S2- (např. PbS, Na2S)
Slabá dvojsytná kyselina.
Hydrogensulfidy, HS- (např. NaHS)
příprava sulfidů:
srážení roztoků kovů sulfanem:
Pb2+ (Cd2+, Cu2+, Sb3+…) + H2S → PbS (CdS, CuS, Sb2S3) + 2H+
10
SO2
(6)
Bezbarvý plyn, dráždící dýchací cesty
Vzniká při spalování síry (nežádoucí v ovzduší)
Sterilizace sudů (síření)
redukční
2 SO2 + O2 → 2 SO3
SIV → SVI
oxidační
SO2 + 2 H2S→ 3 S + 2 H2O
SIV → S0
Účinky
H2SO3
Vzniká rozpouštěním SO2 ve vodě. SO2 + H2O→ H2SO3
siřičitany
SO32-
kyselina
hydrogensiřičitany HSO3-
11
SO3
(7)
(8)
Plynný – ve formě monomeru
Kapalný – rovnováha mezi
monomerem a trimerem
Pevný – trimer až polymer
výroba SO3:
2 SO2 + O2 → 2 SO3 , katalyzátor V2O5
12
H2SO4
(9)
Silná dvojsytná kyselina.
Výroba: tři kroky:
1. Vznik SO2:
2. Vznik SO3:
a) Spalování síry S + O2 → SO2
b) Pražení pyritu 4 FeS2 + 11 O2 → 8 SO2 + 2 Fe2O3
2 SO2 + O2 → 2 SO3 , katalyzátor V2O5
3. Vznik H2SO4: SO3+ H2SO4 → H2S2O7 vzniká oleum
H2S2O7 + H2O → 2 H2SO4
(reakce SO3 s vodou je velmi exotermní – vzniká aerosol, proto se13
kyselina sírová lije vždy do vody!!!)
Použití
• výroba kyseliny sírové, sirouhlíku, zápalek,
střelného prachu, pesticidů, vulkanizace
kaučuku
14
Selen
• pevná látka
• vyskytuje se v rudách, kde doprovází síru
a tellur
výroba:
• z elektrodových kalů po výrobě mědi
použití:
(10)
– fotočlánky
– xerox
15
Tellur
(11)
16
• je stříbřitě bílý, lesklý a velmi křehký prvek
• chemické vlastnosti telluru jsou velmi
podobné síře
• v přírodě se tellur vyskytuje ryzí vzácně
• minerál nagyagit
• základní surovinou pro výrobu telluru jsou
odpadní anodové kaly po elektrolytické
rafinaci mědi nebo úlety po pražení
sulfidických rud těžkých kovů
• výroba telluru z anodových kalů se provádí
tavným způsobem, který spočívá v tavení
kalů za přítomnosti NaOH a NaNO3
17
Použití
• k legování olova (zvyšuje pevnost a tvrdost) a mědi
(zlepšuje obrobitelnost)
• výroba polovodičů a barvení skla a smaltů
• tellurid bismutitý Bi 2Te3 se používá k výrobě
termoelektrických zařízení
• tellurid kademnatý CdTe slouží k výrobě citlivých
fotočlánků
• společně s dalšími chalkogeny, sírou a selenem, je tellur
základní složkou pro přípravu chalkogenidových skel
Chalkogenidová (neoxidová) skla mají zajímavé optické
vlastnosti a používají se zejména pro výrobu přístrojů
pracujících v infračerveném oboru spektra
18
Polonium
• objeven roku 1898 Marií SklodovskouCurie
• je nestabilní radioaktivní prvek, nejtěžší ze
skupiny chalkogenů
• je členem uran-radiové, neptuniové i
thoriové rozpadové řady a v přírodě se
proto vyskytuje v přítomnosti uranových
rud
19
• praktické využití nalézají izotopy polonia
jako alfa zářiče v medicíně a při
odstraňování statického náboje v textilním
průmyslu a výrobě filmů
(12)
20
ZDROJE A PRAMENY
• zsek.webnode.cz
• Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002
• http://www.euroekonom.sk/download2/materialy-vschemia/Ch%C3%A9miaPRVKY%20%C5%A0EST%C3%89%20SKUPINY%20%20CHALKOGENY.pdf
• http://projekty.komentovaneudalosti.cz/psp/Polonium/Polonium.html
• (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html
• (2)http://chemie.clanweb.cz/chalkogeny/prvky/telur.html
• (3) http://endy999.blog.cz/0910/sira
• (4) http://ces.mkcr.cz/cz/img.php?imgid=2307
• (5) http://cs.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADra
• (6) http://blogdojeriel.com.br/2011/12/anidrido-sulfuroso-sulfitos-um21
bem-ou-um-mal/
•
•
•
•
•
•
(7) http://blogdojeriel.com.br/2011/12/anidrido-sulfuroso-sulfitos-um-bemou-um-mal/
(8) http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Strukt_vzorec_SO3.PNG
(9) http://chemistry.stackexchange.com/questions/1030/what-is-thechemical-structure-of-hso
(10) http://www.vseochemii.estranky.cz/clanky/polokovy/selen.html
(11)http://akademon.cz/clanekDetail.asp?name=Galenit%20na%20Venusi&
source=0204
(12) http://cs.wikipedia.org/wiki/Chalkogen
22
7.11.2012
PRVKY V. SKUPINY
(1)
Charakteristika
Všechny p3 prvky se souhrnně označují
pojmem pentely (skupina dusíku).
Tyto prvky se mohou vyskytovat ve všech
oxidačních stavech od I do V.
Dusík a fosfor patří mezi nekovy, arsen a
antimon se řadí k polokovům a bismut
je klasifikován jako kov.
Dusík
(2)
• bezbarvý plyn bez chuti a zápachu
• nehořlavý (proto název dusík – ,,dusí plamen ‘‘)
a vytváří dvouatomové molekuly N2, ve které
jsou atomy dusíku spojené trojnou kovalentní
vazbou (N ≡ N)
• nejrozšířenějším prvkem v zemské atmosféře,
kde zaujímá 78 % jejího objemu
• vyskytuje se vázaný v mnoha minerálech, např.
v chilském ledku NaNO3.
• součástí mnoha látek organického původu
– bílkovin, nukleových kyselin
(3)
Výroba dusíku
• frakční destilací zkapalněného vzduchu,
která probíhá při teplotě -196 °C
• pro jeho přípravu je možné využít
tepelného rozkladu dusitanu amonného,
dichromanu amonného či azidu sodného:
NH4NO2 → N2 + 2 H2O
(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4 H2O
2 NaN3 → 2 Na + 3 N2
(4)
Sloučeniny dusíku
Amoniak (NH3) = bezbarvý plyn, vodíkové vazby → dobrá rozp. NH3 v H2O
(5)
NH3 + H2O → NH4+ + OH-
Zásaditý charakter
Amonný kation
Amoniak + kyselina → amonné sole
NH3 + HCl → NH4Cl (chlorid amonný) = salmiak
Užití amoniaku: výroba HNO3, hnojivo, barviva…
Oxidy dusíku (N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5)
Jsou složkou průmyslových exhalací a výfukových plynů!
Jsou většinou jedovaté, nepříznivé pro životní prostředí.
Oxid dusný
• Rajský plyn
• nejedovatý plyn
• má narkotizační účinky
Oxid dusnatý
• bezbarvý plyn
(na vzduchu 2NO + O2 → 2NO2)
• ve výfukových plynech
Oxid dusičitý
• hnědočervený plyn
• ve výfukových plynech
• podíl na vzniku kyselých dešťů
(6)
(7)
Kyselina dusičná (HNO3)
Silná kyselina s výraznými oxidačními vlastnostmi.
V
IV
Cu (ušlech. kov) + 4 HNO3 → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
V
-III
4 Zn (neušlech. kov) + 10HNO3 → 4 Zn(NO3)2 + 2 NH4NO3 + 3 H2O
Fe, Al, Cr… reagují pouze se zředěnou HNO3 ( s koncentrovanou nereagují)
= Pasivace kovů
HNO3 oxiduje všechny kovy s výjimkou Au a některých Pt-kovů –
Ty se rozpouštějí až v lučavce královské (HNO3:HCl = 1:3)
Užití HNO3: výroba barviv, léčiv a výbušnin (TNT, trinitroglycerol)
Užití některých dusičnanů (tzv. ledků):
průmyslová hnojiva, např. ledek amonný, draselný, chilský, vápenatý
Použití dusíku
• přepravuje se stlačený v tlakových
ocelových lahvích se zeleným pruhem
• při výrobě amoniaku, kys. dusičné,
dusíkatých hnojiv
• v elementární podobě využívá pro
vytvoření inertní atmosféry při
přečerpávání hořlavin, plnění sáčků s
brambůrkami či výrobu důležitých
chemických sloučenin
(8)
tekutý dusík
Fosfor
(9)
• vlastnosti fosforu jsou závislé na jeho modifikaci
• bílý fosfor P4 je na vzduchu samozápalný a
jedovatý, proto musí být uchováván pod vodou
• červený fosfor není ani samozápalný, ani
jedovatý, dodáním energie se přemění na fosfor
bílý, čehož se využívá při užívání zápalek
(k přeměně dojde při tření hlavičky o škrtátko)
• černý fosfor má spíše kovové vlastnosti
• zastoupen například ve fosforitu
Ca3(PO4)3 či fluorapatitu Ca5(PO4)3F
• součástí látek organického původu –
bílkoviny, nukleové kyseliny, ATP aj.
• je důležitým stavebním prvkem kostí
(10)
(11)
Výroba fosforu
• se vyrábí redukcí fosforečnanů PO4 3koksem C v přítomnosti křemenného písku
SiO2:
2 Ca3(PO4)2+ 6 SiO2 + 10 C → P4 + 6 CaSiO3 + 10 CO
(12)
Kyslíkaté sloučeniny fosforu
P4 + 3 O2 → P4O6 (oxid fosforitý)
P4O6 + 2 O2 → P4O10 (oxid fosforečný) pevný, bílý, hygroskopický
(13)
P4O10 + 6 H2O→ 4 H3PO4(kyselina trihydrogenfosforečná)
Kyselina trihydrogenfosforečná (triviálně kyselina fosforečná)
P4O6 + 6 H2O→ 4 H3PO4
Středně silná kyselina.
Pevná krystalická látka.
Nemá oxidační účinky.
Většinu kovů nerozpouští
(na povrchu vrstvička nerozpustných fosforečnanů)
Kondenzuje za vzniku polykyselin.
soli
Ve vodě rozpustné jsou pouze
dihydrogenfosforečnanydihydrogenfosforečnany s1 a s2 prvků,
hydrogenfosforečnany hydrogenfosforečnany s1 prvků a
fosforečnany s1 prvků .
fosforečnany
Užití H3PO4: potravinářství E338, hnojiva
Použití fosforu
• přidává se do slitin
• výroba kys. fosforečné, fosfátů
• červený - výroba zápalek a
pyrotechnických výrobků
• bílý – k hubení hlodavců, je součástí
zápalných bomb
(14)
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
http://www.e-chembook.eu/anorganicka-chemie/pentely-skupina-dusiku/
(2) http://mail.zsebenese.opava.cz/tabulka/n.html
(3)http://www.wikiskripta.eu/index.php/B%C3%ADlkoviny_v_s%C3%A9ru_a
_mo%C4%8Di
(4) http://chemoskop.blog.cz/
(5),(6),(7) http://cs.wikipedia.org/wiki/Amoniak
(8) http://www.molekularnikuchyne-eshop.cz/products/tekuty-dusik-1-l/
•
(9)http://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%81%D1%84
%D0%BE%D1%80
•
•
•
•
•
(10) http://www.biologie.unihamburg.de/bonline/library/onlinebio/BioBookATP.html
(11) http://chemoskop.blog.cz/0905/schema-fosforu
(12) http://mineralogie-geologie.webnode.cz/fotogalerie/fosforecnany/
(13) http://canov.jergym.cz/anorgrov/rovnice/p.html
(14) http://www.ordinace.cz/clanek/fosfor/
7.11.2012
NEKOVY IV. A
(1)
Uhlík
(2)
Výskyt:
•
volný – krystaluje ve dvou alotropických
modifikacích
1. DIAMANT ( krychlová soustava ), elektricky
nevodivý
2. GRAFIT ( hexagonální soustava ), černošedý,
kovový lesk, měkký, dobře vede elektrický
proud
DIAMANT A GRAFIT
(3)
• vázaný
- v anorganických sloučeninách ● nerosty
Kalcit CaCO3
(4)
Magnezit MgCO3
Dolomit CaMg(CO3 )2
● v atmosféře a minerálních vodách jako CO2
- ve všech organických sloučeninách – biogenní
prvek
Vlastnosti a reakce
• má schopnost řetězení a tvoří násobné
vazby
• málo reaktivní, reaguje za vyšších teplot
• netvoří vodíkové můstky ( nízká
elektronegativita )
• k reakcím se používají technické formy
uhlíku, např. koks, uhlí
(5)
Výroba
• rozkladem organických sloučenin bez
přístupu vzduchu
• uměle
(6)
Bezkyslíkaté sloučeniny uhlíku
Karbidy
sloučeniny uhlíku s elektropozitivnějšími prvky
(kovy, B, Si), tvrdé, pevné, vysoká teplota tání
CaC2, SiC
CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + CH = CH
Sirouhlík CS2
nepolární rozpouštědlo,
jedovatá, snadno zápalná kapalina,
vzniká z prvků za zvýšené teploty:
2 S + C → CS2
Halogenidy uhlíku
CCl4 – nepolární kapalné rozpouštědlo,
nebezpečný jed
(7)
Kyanidy (C≡N)-
soli kyseliny kyanovodíkové HCN,
jsou prudce jedovaté, způsobují
ochrnutí dýchacího centra
KCN kyanid draselný tzv. cyankáli
(8)
Hořké i sladké mandle mají podobné
složení. Hořké obsahují 5 %
amygdalinu, kdežto sladké pouze
0,1 %. Větší množství hořkých mandlí
je škodlivé. Produktem rozloženého
amygdalinu je totiž kyanovodík
(cyankáli). Pro dospělého člověka
může být nebezpečná už dávka
10 hořkých mandlí!
Kyslíkaté sloučeniny uhlíku
CO
Vznik – nedokonalé spalování uhlíku 2C+O2 → 2CO
Značně reaktivní plyn, silné red. účinky: Fe2O3 + 3CO →2Fe + 3CO2
Jedovatý plyn, součást výfukových plynů
CO2
Vznik – dokonalé spalování uhlíku C+O2 → CO2
Vznik při dýchání, kvašení, tlení, hoření …
Příprava: CaCO3+ 2HCl → CaCl2 + CO2+ H2O
Přispívá ke skleníkovému efektu.
Bezbarvý, rozputný ve vodě, těžší než vzduch, nehoří a působí dusivě.
Suchý led – pevný CO2 (vznik prudkým ochlazením)
H2CO3
Slabá kyselina, vznik CO2 + H2O → H2CO3
hydrogenuhličitany
Ve vodě rozpustné
uhličitany
Ve vodě nerozpustné
(kromě Na2CO3 a (NH4)2CO3)
Použití
• koks a uhlí se používají jako palivo a chemické suroviny
• diamanty se po vybroušení používají v klenotnictví
• syntetické diamanty se používají na opracování tvrdých
materiálů, v elektrotechnice na výrobu čipů a procesorů
• grafit se používá jako tuha v psacích potřebách, k
výrobě elektrod, žáruvzdorného zboží a kluzných ploch
ložisek
• používá se i jako moderátor do jaderných reaktorů
• technický uhlík (saze) se používá jako plnivo při výrobě
kaučuku a pneumatik
• aktivní uhlí (uhlík s velkým povrchem) se používá k
adsorpci plynů a v lékařství
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
(2) http://www.e-chembook.eu/cz/anorganicka-chemie/tetrely-skupina-uhliku
(3)http://www.nrm.se/faktaomnaturenochrymden/geologi/mineralochmeteorit
er/mineralensegenskaper.326.html
(4) http://geo.prachenskemuzeum.cz/fluorescence/kalcit-krty.html
(5) http://www.nazeleno.cz/vytapeni-1/kamna-1/uhli-2010-prehled-cen-jakho-vybrat.aspx
(6) http://technet.idnes.cz/exkluzivne-jak-se-vyrabeji-diamanty-z-lidi-
staci-hromadka-kremacniho-popelu-175/tec_reportaze.aspx?c=A080910_171404_tec_reportaze_kuz
•
•
(7) http://canov.jergym.cz/vybusnin/PXD/cl/tetryl.htm
(8) http://arnika.org/kyanidy
7.11.2012
CHARAKTERISTIKA
KOVŮ, VÝROBY I.
(1)
Charakteristika
• Kovový charakter prvku je dán
(2)
hodnotou jeho ionizační energie.
Typickými kovy jsou proto kovy alkalické.
• Kovový charakter prvků se obecně
prohlubuje v periodické tabulce
v jednotlivých skupinách směrem dolů.
• Převážná většina prvků vykazuje
vlastnosti kovů.
• Uvažujeme-li prvních 100 prvků
v periodickém systému, kovů je 74.
(3)
• Nejrozšířenějším kovovým prvkem
v zemské kůře je
hliník (8 hmotn. %),
železo (5 hmotn. %),
vápník (3 hmotn. %).
Rozdělení kovů
• podle hustoty
• lehké ( např. Na, Mg, Al)
• těžké ( např. Fe, Cu, Pb, Hg)
• podle stálosti na vzduchu
• ušlechtilé (např. Pt, Au, Ag)
• neušlechtilé (např. Mg, Fe, Zn)
• podle dostupnosti a ceny
• drahé (např. Pt, Au, Ag)
• ostatní (např. Al, Fe, Zn)
(4)
Vlastnosti kovů
• Mechanické - pevnost, tvrdost a
pružnost.
• Fyzikální - vodivost elektrického proudu
tepla, působení magnetu, barva a lesk.
• Chemické - chování kovů ve vlhkém
prostředí, působení kyselin a plynů.
• Technologické - chová materiálu při
zpracování na výrobek ( svařování,
kování, obrábění ).
Mechanické vlastnosti kovů
• Vyjadřují chování materiálu při působení
vnějších sil.
• Jsou to:
- pružnost
- pevnost
- houževnatost
- plasticita
(5)
Fyzikální vlastnosti kovů
• Vyplývají z typu kovové vazby,chemického
složení, ze struktury
• Hustota
• Elektrické vlastnosti
- elektrická vodivost
- supravodivost
(6)
• Tepelné vlastnosti
- tepelná vodivost
- teplotní roztažnost
- teplota tání
• Magnetické vlastnosti
látky:
- diamagnetické – měď, zlato
( Vložením diamagnetické látky do vnějšího magnetického
pole dojde v látce k zeslabení magnetického pole. )
- paramagnetické – hliník, baryum, vápník, mangan, ..
- feromagnetické - železo, nikl, kobalt
(7)
Doplňte chybějící slova:
1. Ve 3. periodě leží ………….kovové prvky.
Jejich elektronegativita se s protonovým
číslem…….
2. Ve II.A skupině leží …… Jejich
elektronegativita se s protonovým číslem…..
3. Kationty kovů mají náboj………Nejmenší
hodnotu náboje mají kationty
kovů……a……..skupiny, největší hodnotu
náboje mají kationty kovů……. a……..skupiny.
Kovy se vyrábějí z rud. Jejich složení vyjadřujeme chemickými
vzorci a označujeme je obvykle triviálními názvy. V tabulce jsou
uvedeny nejvýznamnější kovy. Doplňte ji.
KOV
Fe
Al
Cu
Pb
Zn
Sn
NÁZEV RUDY
CHEMICKÉ SLOŽENÍ
RUDY
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
Znáte anorganickou chemii?, Prospektrum, Praha, 2001
(2) http://chemickeprvky.euweb.cz/
(3) http://www.symbinatur.com/Zelezo-pohled-celostni-medicinyclanek-981.html
• (4) http://www.rajec.com/rajecka-dolina-cz/pramen-cz
• (5) http://ptc.zshk.cz/vyuka/vlastnosti-kovu-a-slitin.aspx
• (6) http://www.ped.muni.cz/wphy/fyzvla/FMkomplet3.htm
• (7) http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/295-magnetickevlastnosti-latek
7.11.2012
CHARAKTERISTIKA
KOVŮ, VÝROBY II.
(1)
Obecné metody přípravy a
výroby kovů
• Metody přípravy a výroby kovů lze rozdělit
do tří skupin.
•
-
Jsou to:
redukční pochody,
tepelné rozklady,
elektrolýza.
(2)
(3)
Redukční pochody
• Mezi redukční pochody patří
např.redukce halogenidu nebo oxidu kovu
vodíkem, např.
2 AgCl + H2 → 2 Ag + 2 HCl
WO3 + 3 H2 → W + 3 H2O
nebo redukce oxidu uhlíkem nebo
hliníkem
Fe2O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2O3
(aluminotermie)
Vytěsňování kovů z roztoků jejich solí
(4)
Řada reaktivity kovů (a vodíku)
(5)
• Kovy zařazené vpravo od mědi se mohou v
přírodě vyskytovat jako prvky a označují se
jako ušlechtilé kovy. Ostatní kovy se v přírodě
vyskytují ve sloučeninách.
• Z postavení kovů v řadě reaktivity se dá
odvodit, že:
• daný kov je schopen vytěsnit (vyredukovat) z
roztoku všechny kovy umístěné v řadě
reaktivity vpravo od něj (popřípadě i vodík);
• kov může být z roztoku své soli vytěsněn
kterýmkoliv kovem umístěným v řadě
reaktivity od něj nalevo.
Technologicky významným pochodem je
pražně-redukční, za přítomnosti
redukující látky uhlíku.
Tento proces se uplatňuje při výrobě olova z
galenitu PbS.
PbS + 3/2 O2 → PbO + SO2
PbO + C → Pb + CO
PbO + CO → Pb + CO2
Tepelné pochody
• Mezi důležité tepelné rozklady patří
rozklady např.oxidů
Oxid vápenatý (pálené vápno)
HgO → Hg(l) + ½ Ose2 vyrábí ve vápenkách
kalcinací (tepelným rozkladem
při teplotě 900°C).
(6)
Elektrolýza
• Elektrolýzou lze získávat kovy buď z
vodných roztoků jednoduchých solí a
komplexních sloučenin, nebo z tavenin.
• Na katodě dochází k redukčním dějům, tj.
k vylučování kovu.
(7)
• Některé kovy se na katodě z vodného
roztoku nevylučují.
• Jsou to alkalické kovy, kovy alkalických
zemin.
• Elektrolýza tavenin se uskutečňuje při
vyšších teplotách. Z tavenin lze pak
získávat i neušlechtilé kovy, např.
alkalické kovy, kovy alkalických zemin.
(8)
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
http://www.chemierol.wz.cz/9%20elektrochemie%20redoxni%20vl%20kovu
%202.htm
(2)http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=
456c656b747269636bfd2070726f7564h&key=407
(3) http://energieupramene.blogspot.cz/2011/07/koloidni-stribro-domacivyroba.html
(4)http://www.chemierol.wz.cz/9%20elektrochemie%20redoxni%20vl%20ko
vu%202.htm
(5) http://www.vyukovematerialy.cz/chemie/rocnik9/reak01.htm
(6) http://chemoskop.blog.cz/
(7) http://artemis.osu.cz/mmfyz/am/am_1_1.htm
(8)
http://www.predmetove.chytrak.cz/subory/devat/Tomas_Pete_projekt/strank
a3.html
PRVKY I.A SKUPINY
(1)
Charakteristika
(2)
• elektronová konfigurace : ns1
• jsou to typické kovy, kovová vazba se vyskytuje i
v kapalném stavu
• velká elektrická vodivost, která klesá s rostoucí
teplotou
• dobrá tepelná vodivost
• silný kovový lesk, tažnost, kujnost a další
mechanické vlastnosti
• jsou měkké – dají se krájet nožem
• nízká teplota tání (klesá od Li k Cs)
• malá hustota
• velké atomové poloměry (vždy největší z prvků
v periodě)
• v základním stavu jsou velmi reaktivní – reagují
s kyslíkem – na peroxidy a superoxidy (vyjma Li)
- (uchovávají se pod petrolejem, neboť na
vzduchu oxidují), s halogeny, sírou
• jedná se o biogenní prvky – jako ionty hrají
důležitou roli v živých organismech
• nejrozšířenější jsou Na, K, ostatní jsou vzácnější
(3)
• s vodou reagují bouřlivě a redukují z ní
vodík:
2 M + 2 H2O → 2 MOH + H2
Reakce draslíku s vodou
(4)
2 K + 2 H2O → 2 KOH + H2
Reakce sodíku s vodou
(5)
Hoření sodíku v chloru
(6)
• charakteristickým způsobem barví plamen
( využívá se v kvalitativní analýze )
Li – karmínově červeně
Na – žlutě
K – světle fialově
(7)
Výskyt
• vyskytují se pouze ve formě svých sloučenin
sodík: Kamenná sůl NaCl
Glauberova sůl Na2 SO4 . 10 H2O
Chilský ledek NaNO3
(8)
draslík: Draselný ledek KNO3
Sylvín KCl
Sylvín
Kamenná sůl
(9)
Výroba
• sodík a lithium se vyrábějí elektrolýzou
tavenin svých chloridů:
2 Na+ + 2 e- → 2 Na ( redukce na katodě )
2 Cl- → Cl2 + 2 e- ( oxidace na anodě )
• draslík se vyrábí redukcí KCl sodíkem a
následnou destilací draslíku ze směsi
Sodík
(10)
Sloučeniny
• mají silně iontový charakter
• většinou jsou rozpustné ve vodě (kromě
LiF, Li2CO3, Li3PO4 a KClO4) – úplná
disociace na ionty
• kationty alkalických kovů jsou bezbarvé
(případnou barevnost sloučenin způsobují
anionty)
• NaOH a KOH
- bezbarvé, na vzduchu vlhnou a pohlcují CO2,
rozpustné ve vodě, leptavé účinky
- vyrábí se elektrolýzou vodného roztoku NaCl,
příp. KCl
- používají se na výrobu mýdel, léčiv
(11)
•
-
-
•
-
NaNO3
NaCl+AgNO --->NaNO +AgCl
v chilském ledku
bezbarvý, oxidační účinky
při vyšší teplotě se rozkládá na dusitan
a kyslík:
2 NaNO3 → 2 NaNO2 + O2
použití - průmyslové dusíkaté hnojivo
KNO3
NaNO3 + KCl → KNO3 + NaCl
(12)
oxidační činidlo, při vyšší teplotě se rozkládá na
dusitan a kyslík
použití - průmyslové dusíkaté hnojivo, výroba
střelného prachu
3
3
• Na2CO3 soda
- z vodného roztoku krystalizuje jako krystalová
soda Na2CO3.10H2O (na vzduchu vodu ztrací –
větrá)
- výroba Solvayovým způsobem – do solanky
(nasycený vodný roztok NaCl) nasycené
amoniakem se za studena zavádí CO2 ⇒ málo
rozpustný NaHCO3 (odstraňuje se filtrací)
NaCl + H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl
150°C: 2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
- použití - v textilním a papírenském průmyslu, při
výrobě skla
• NaHCO3 jedlá-zažívací soda
- omezeně rozpustná ve vodě
- použití do kypřících prášků
do pečiva, k neutralizaci žaludečních
šťáv při překyselení žaludku
• K2CO3 potaš
(13)
-použití pro výrobu draselných mýdel a chemického
skla
Použití
• Li - složka slitin hliníku, zinku a hořčíku pro
zvýšení jejich tvrdosti a odolnosti
- jako tzv., okysličovací prostředek v
metalurgii mědi
• Na - při výrobě peroxidu, NaCN, amidu, ...
- složka některých slitin Pb
- výroba sodíkových lamp
• Na + K - chladící směs v některých typech
jaderných reaktorů
• Cs - na výrobu cesiových fotočlánků (využívá se
schopnost lehce uvolňovat e- účinkem světla)
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
http://video-hned.com/sodiku/
(2) http://cs.wikipedia.org/wiki/Alkalick%C3%A9_kovy
(3) http://cs.wikipedia.org/wiki/Drasl%C3%ADk
(4) http://beatzone.cz/search/videos/Reakce+na+zm%C4%9Bnu
•
(5) http://www.youtube.com/watch?v=QAiks6uz0Gs
(6) http://www.youtube.com/watch?v=GZlsOIUKif4
(7) http://www.e-chembook.eu/cz/anorganicka-chemie/vodik-a-alkalicke-kovy
(8) http://cs.wikipedia.org/wiki/Sod%C3%ADk
(9)http://www.zshavl.cz/prirodopis/materialy/9/nerosty/nerost_nebo_hornina_poznava
cka/07_Pr9_multi_neros%20nebohornina_poznavacka.htm
(10) http://www.envirolyte.cz/products/produkt-1/
(11) http://cs.wikipedia.org/wiki/Hydroxid_sodn%C3%BD
(12) http://www.youtube.com/watch?v=GZlsOIUKif4
(13) http://www.labeta.cz/produkty.php?idp=37
•
•
•
•
•
•
•
•
PRVKY II.A SKUPINY
(1)
Charakteristika
• s2 prvky, el. konfigurace val. vrstvy ns2, 2
valenční elektrony
• beryllium, hořčík a kovy alkalických
zemin
• srovnání s s1 prvky: s2 prvky mají menší
atomové poloměry, vyšší teploty tání a
hustoty, jsou tvrdší a křehké, méně
reaktivní, mají větší ionizační energie
• zásaditost oxidů a síla hydroxidů roste se
Z
• rozpustnost síranů a uhličitanů klesá se Z
• ve sloučeninách mají oxidační číslo II
• charakteristickým způsobem barví plamen
( využívá se v kvalitativní analýze )
Ca – cihlově červeně
Sr – karmínově červeně
Ba - zeleně
(2)
Výskyt
• vyskytují se pouze ve formách svých sloučenin
Beryllium: BERYL ( hlinitokřemičitan ), jeho odrůdou je např.
zelený smaragd
Hořčík: MAGNEZIT MgCO3, DOLOMIT CaCO3 . MgCO3,
součást chlorofylu
Vápník: VÁPENEC CaCO3 , SÁDROVEC CaSO4, KAZIVEC
(fluorit) CaF2, v kostech a zubech jako fosforečnan vápenatý
Stroncium: CELESTIN SrSO4
Baryum: BARYT BaSO4
Radium: nepatrná součást smolince UO2
• vápník a hořčík jsou biogenní prvky
(3)
Magnezit
Dolomit
Kazivec
Celestin
(4)
Výroba
• nejčastěji elektrolýzou tavenin chloridů
• redukcí příslušných halogenidů sodíkem:
CaCl2 + 2 Na → 2 NaCl + Ca
(5)
(6)
Sloučeniny
MgO
• bílá, pevná látka, s H2O → Mg(OH)2 (krystalický
MgO s vodou nereaguje)
• použití jako žáruvzdorný materiál (vyzdívka
metalurgických pecí)
Mg(OH)2
• bílá látka NR ve vodě, minerál brucit
• připravuje se srážením hořečnatých solí
alkalickými hydroxidy
• reaguje pouze s kyselinami (není amfoterní)
MgCO3
• magnezit, dolomit MgCO3 . CaCO3
(uhličitan hořečnato-vápenatý)
• použití k výrobě žáruvzdorných cihel
(7)
CaCO3
• vápenec
• pálení vápna CaCO3 → CaO + CO2
• hašení vápna CaO + H2O → Ca(OH)2
• tvrdnutí malty Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3
+ H2O
• krasové jevy CaCO3 + CO2 + H2O →
Ca(HCO3)2
Reakce vápníku s vodou
(8)
(9)
CaSO4 . 2H2O
• výroba sádry 2 CaSO4 . 2H2O 130°C
2 CaSO4 . 1/2H2O + 3 H2O sádra (hemihydrát
síranu vápenatého)
• sádra + voda ⇒ zpětný průběh reakce
Ca(NO3)2
• dusíkaté průmyslové hnojivo
Ca3(PO4)2
• pro výrobu superfosfátu
(10)
BaSO4
• NR ve vodě
• použití – jako kontrastní látka při
(11)
vyšetřeních zažívacího traktu
• na zachytávání rentgenových paprsků,
např. v omítkách místností se zářiči nebo
při vyšetření v medicíně (protože
je to NR látka obsahující prvek s velmi
vysokým atomovým číslem)
Uhličitany
Tvrdost vody
přechodná – způsobují ji Ca(HCO3)2 a
Mg(HCO3 )2, povařením vznikají NR
CaCO3 a MgCO3
trvalá – způsobují ji CaSO4 a MgSO4
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
(2) http://www.e-chembook.eu/cz/anorganicka-chemie/beryllium-horcik-a-kovyalkalickych-zemin
(3) http://www.mineralogiepuchnerova.estranky.cz/fotoalbum/nerosty/mineraly/baryt.jpg.-.html
(4) http://www.prirodovedci.cz/zeptejte-se-prirodovedcu?action[faq]=detail&faqID=210
(5) http://home.tiscali.cz/chemie/elektrolyza.htm
(6) http://www.chemi.muni.cz/~lobl/Projekt/Projekt.html
(7) http://www.andalasgroup.com/Product/Mining.html
(8) http://video-hned.com/v%C3%A1pn%C3%ADk/
(9) http://www.pametnik.cz/detail/179/181/medaile-pametnik-ceskarepublika/moravsky-kras-jeskyne-balcarka
(10) http://ammin.geoscienceworld.org/content/98/8-9/1585/F3.expansion.html
(11) http://es.made-in-china.com/co_csfertilizer/product_Barium-Sulphate-98-PaperUse_heegnuhyy.html
PRVKY III.A SKUPINY
2
(1)
Bor (Borum)
5B
•
•
•
•
•
prvek III.A (13.) skupiny
p1-prvek
valenční el. konfigurace: 5B: [2He] 2s2 2p1
oxidační čísla: -III, 0, III
přírodní bor tvořen 2 izotopy: 10B (18,83%)
11B (81,17%)
• je to jediný nekov ve III. skupině
3
• Borax byl znám již ve Starověku; užíval se k
výrobě emailů a tvrdých borosilikátových
skel. Velmi dlouhou dobu je znám též jako
tavidlo.
• 1702 W. Homberg – zahříváním boraxu s
kyselinou sírovou uvolnil kyselinu boritou;
ta se začala používat v lékařství jako „sal
sedativum“.
• 1808 J. L. Gay-Lussac, L. J. Thénard –
připravili nečistý elementární bor redukcí
oxidu boritého draslíkem, brzy na to jej
připravil H. Davy elektrolyticky.
4
H. Davy navrhl název boron, aby vyjadřoval
zdroj prvku i jeho podobnost s uhlíkem; tedy
bor(ax + carb)on.
1892 H. Moissan – získal redukcí B2O3
hořčíkem vzorky o čistotě 95 % až 98 %.
1909 W. Weintraub – získal čistý krystalický
bor tavením “amorfního“ boru ve vakuu.
Velmi čistý bor (> 99%) je produktem našeho
století a různé krystalové formy byly získány
teprve během několika posledních desetiletí.
5
Ve vesmíru je bor poměrně vzácný.
V zemské kůře se vyskytuje v rozsahu asi
do 9 ppm. Je mnohem vzácnější než
lithium (18 ppm) nebo olovo (13 ppm). Je
rozšířen podobně jako praseodym
(9,1 ppm) a thorium (8,1 ppm).
6
Bor se v přírodě nevyskytuje nikdy
volný, nýbrž je vždy vázaný na
kyslík!
Téměř výhradně se vyskytuje v
boritanových
minerálech
nebo
borosilikátech.
7
Minerály:
H3BO3 – sassolin
Na2[B4O5(OH)4].8H2O – borax, tinkal
Na2[B4O5(OH)4].2H2O – kernit
2Mg3B8O15.MgCl2 – boracit
MgB2O4.3H2O – pinnoit
NaCa[B5O6(OH)6].5H2O – ulexit
Na2CaB6O11.7H2O – franklandit
CaB4O7.4H2O – borokalcit
Ca2B6O11.5H2O – colemanit
Ca2B6O11.3H2O – pandermit…
8
Ulexit – NaCa[B5O6(OH)6 ].5H2O
(2)
9
Sassolin – H3BO3
Kyselina boritá se vyskytuje ve vodě horkých
pramenů a ve vulkanických krajinách, jako je
např. Sasso v Toskánsku (Itálie) => odtud název
sassolin.
(3)
10
Boracit – 2Mg3B8O15.MgCl2
Hojně se vyskytuje ve Strassfurtských ložiscích
(Německo).
(4)
11
Borax, tinkal – Na2[B4O5(OH)4].8H2O
(5)
12
Kernit – Na2[B4O5(OH)4].2H2O
Roku 1928 nalezen v obrovských ložiscích v
Kalifornii. => jedna z nejdůležitějších surovin pro
výrobu boraxu a kyseliny borité.
(6)
13
1.) Redukcí kovů za vysoké teploty:
- např. silně exotermickou reakcí:
2.) Elektrolytickou redukcí roztavených
boritanů či tetraflouoroboritanů:
- například KBF4 v roztavené směsi KCl/KF
při teplotě 800°C
- postup je levný
- poskytuje však pouze práškový bor
14
3.) Redukcí těkavých sloučenin
vodíkem (od roku 1992):
boru
- např. BBr3 + H2 na žhavém tantalovém
vlákně
- je to nejúčinnější obecná příprava velmi
čistého boru (> 99,9%)
4.) Tepelný rozklad hydridů a halogenidů
boru:
- borany → amorfní bor při t do 900°C
- BI3 → krystalický bor při t = 800 až 1000°C 15
Strukturní jednotkou tvořící
základ různých alotropických
modifikací boru je ikosaedr
B12.
Ikosaedr tvoří základ i četných
boridů kovů nebo některých
derivátů hydridů boru.
(7)
16
„Amorfní“ bor
• Hnědý prášek bez chuti a bez zápachu.
• Může být připraven redukcí B2O3 hořčíkem a
důkladným promýváním takto získaného
materiálu louhem, HCl (aq) a HF (aq).
• Přetavením s hliníkem lze z amorfního boru
získat krystalický produkt (dříve nazývaný
„kvadratický“ bor), který lze také získat
přímou redukcí oxidu boritého hliníkem.
• Hustota: 1,73 g/cm3
17
Krystalický bor – obecná charakteristika
Barva: černošedá
Tvrdost: 9
Má malou elektrickou vodivost; se vzrůstající
teplotou elektrická vodivost roste => krystalický
bor je polovodič.
Je chemicky mimořádně inertní. Nepůsobí na
něj vroucí HCl ani HF; pouze zvolna se oxiduje
horkou konc. HNO3, je-li rozpráškován.
18
(8)
19
Přímým slučováním prvků:
- nejrozšířenější postup
Redukcí oxidů kovů borem:
- „plýtvání“ drahým elementárním borem
20
Koredukcí směsí těkavých hlaogenidů s
vodíkem na žhavém vlákně:
- nejrozšířenější postup
Redukcí BCl3 (nebo BX3) kovem nebo H2:
21
Elektrolytickým vylučováním z roztavených
solí:
- oxid kovu a B2O3 nebo borax se rozpustí ve
vhodné tavenině solí a elektrolyzuje se při teplotě
700°C až 1 000°C s grafitovou anodou
- borid se vylučuje na grafitové nebo ocelové
katodě
Koredukcí oxidů uhlíkem při t až 2 000°C:
22
Redukcí oxidu kovu (nebo M + B2O3)
karbidem boru:
Koredukcí smíšených oxidů kovy (Mg či Al)
v reakcích termitového typu:
- většinou poskytuje nečisté produkty
23
ve sklářství jako přísada do skelných vláken a
borokřemičitanových skel, které mají vysokou
tepelnou odolnost => výroba chemického
i kuchyňského nádobí (Pyrex, Simax)
v keramice k výrobě emailů a glazur, k výrobě
porcelánových polev a smaltů
při výrobě čistících prostředků, detergentů
a mýdel (peroxoboritan sodný - bělicí účinky) a
kosmetiky
při výrobě syntetických herbicidů a hnojiv
příprava směsí pro pyrotechnické účely (bor
barví plamen intenzívně zeleně)
24
(9)
25
k výrobě řídicích tyčí a neutronových
zrcadel v jaderných reaktorech; bor přichází
do úvahy i jako palivo pro nukleární fúzi
ve formě ferroboru v ocelářském průmyslu,
kde slouží ke zvýšení kalitelnosti oceli
jako dezoxidační činidlo při odlévání mědi
karbid boru B4C je pro svou neobyčejnou
tvrdost užíván jako brusivo a leštič kovů;
najdeme jej i v obložení brzd a spojek; je
součástí neprůstřelných vest a ochranných
štítů bojových letadel
26
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
zsek.webnode.cz
Anorganická chemie I
(Heinrich Remy, SNTL, Praha 1972)
• Anorganická chemie
(F. A. Cotton, G. Wilkinson, ACADEMIA, Praha 1973)
• Chemie prvků I
(N. N. Greenwood, A. Earnshaw, INFORMATORIUM, Praha 1993)
(2) http://www.magicka-pohoda.cz/ulexit-tv-kamen-zeleny-10-20g,310.html
(3) http://de.wikipedia.org/wiki/Sassolin
(4) http://de.wikipedia.org/wiki/Boracit
(5) http://www.theinnovationdiaries.com/3926/what-is-borax/
(6) http://bor.balikesir.edu.tr/bor.html
(7) http://www.e-chembook.eu/cz/anorganicka-chemie/triely-skupina-boru
(8) http://cs.wikipedia.org/wiki/Bor_%28prvek%29
(9) http://sk.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3r
27
PRVKY IV.A SKUPINY
2
(1)
14. skupina (IV.A skupina)
Uhlík
křemík
germanium
cín
olovo
Symbol:
Mezinárodní název: carboneum silicium germanium stannum plumbum
Počet valenčních elektronů: 4
Elektronová konfigurace:
Oxidační čísla
-IV, II, IV -IV, IV (II), IV
II, IV II, (IV)
nekov
nekov polokov
kov kov
33
Jak prvky 14. skupiny získají stabilní konfiguraci
(tzn. Konfiguraci nejbližšího vzácného plynu)?
a) V základním stavu - vytvořením dvou kovalentních vazeb
C
O
1s ↑↓ 2s ↑↓
2p ↑ ↑
1s ↑↓ 2s ↑↓
2p ↑↓ ↓ ↓
b) V excitovaném stavu – Mohou tvořit až šest vazeb (uhlík pouze čtyři)
C*
1s ↑↓ 2s ↑
H
2p ↑ ↑
↑
1s ↓
H
1s ↓
H
1s ↓
H
1s ↓
4
3d orbitaly Si mohou
přispět ke tvorbě dalších
vazeb
*
Si 1s
F
Na2[SiF6]
F
Si
F
1s ↑↓ 2s ↑↓
F
F
F
F
1s ↑↓ 2s ↑↓
1s ↑↓ 2s ↑↓
1s ↑↓ 2s ↑↓
1s ↑↓ 2s ↑↓
1s ↑↓ 2s ↑↓
F
F
↑↓ 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3s ↑ 3p ↑ ↑
F
F
F
2-
↑ 3d
2p ↑↓ ↑↓ ↓
Koordinačně
kovalentní
vazby
2p ↑↓ ↑↓ ↓
2p ↑↓ ↑↓ ↓
2p ↑↓ ↑↓ ↓
2p ↑↓ ↑↓ ↑↓
2p ↑↓ ↑↓ ↑↓
Červeně
zvýrazněné
elektrony
poskytl
5sodík
Vznik 2 Na+
c) V iontových sloučeninách (např. SnCl2)
2+
Sn [
36Kr]
5s ↑↓
5p ↑ ↑
-
Cl [
Cl [
10Ne]
3s ↑↓ 3p ↑↓ ↑↓ ↓
10Ne]
3s ↑↓
3p ↑↓ ↑↓ ↓
Vznik iontů (cínatý kation a chloridové anionty)
6
Uhlík
výskyt: a) volný: 2 alotropické modifikace: diamant a grafit (=tuha)
Krychlová soustava
(2)
4 kovalentní vazby
Šesterečná
soustava
Slabé interakce
Měkký a vede
elektrický proud
7
b) ve sloučeninách:
biogenní prvek
organické sloučeniny (zemní plyn, ropa, uhlí, vše organické)
anorganické sloučeniny:
Kalcit CaCO3
(z něho je tvořená
hornina vápenec)
Magnezit MgCO3
Dolomit CaCO3.MgCO3
(3)
8
vlastnosti: Uhlík je málo reaktivní
Pro reakce se používají technické formy – koks a uhlí
Koks – redukční činidlo, přímá redukce kovů (v koksárnách)
Fe2O3 + 3C → 3CO + 2 Fe (jeden z kroků výroby železa)
užití: Koks a uhlí – palivo
Diamant – klenotnictví (brilianty), opracování tvrdých materiálů
Grafit – elektrody, tuhy, tavící kelímky, tužky
Aktivní uhlí – adsorpce plynných látek (má mikropóry)
Živočišné uhlí – lékařství (choroby trávicího ústrojí)
Technický uhlík (saze prachový nános nespálených palivových zbytků)
– plnidlo pneumatik a plastů
http://www.youtube.com/watch?v=vDyaI0yaiEw
(4)
9
Bezkyslíkaté sloučeniny uhlíku
Karbidy Uhlík s elektropozitivnějšími prvky (kovy, B, Si)
CaC2, SiC
Sirouhlík CS2
Nepolární rozpouštědlo,
Jedovatá, snadno zápalná kapalina.
http://www.youtube.com/watch?v=YJOzQFXT54M
Halogenidy uhlíku
CCl4 – nepolární kapalné rozpouštědlo,
Nebezpečný jed.
Kyanidy (C≡N)(5)
Soli kyseliny kyanovodíkové HCN
Jsou prudce jedovaté.
10
Kyslíkaté sloučeniny uhlíku
CO
Vznik – nedokonalé spalování uhlíku 2C+O2 → 2CO
Značně reaktivní plyn, silné red. účinky: Fe2O3 + 3CO →2Fe + 3CO2
Jedovatý plyn, součást výfukových plynů
CO2
Vznik – dokonalé spalování uhlíku C+O2 → CO2
Vznik při dýchání, kvašení, tlení, hoření …
Příprava: CaCO3+ 2HCl → CaCl2 + CO2+ H2O
Přispívá ke skleníkovému efektu.
Bezbarvý, rozputný ve vodě, těžší než vzduch, nehoří a působí dusivě.
Suchý led – pevný CO2 (vznik prudkým ochlazením)
http://video.google.com/videoplay?docid=-2052546048515904444#
H2CO3
Slabá kyselina, vznik CO2 + H2O → H2CO3
hydrogenuhličitany
Ve vodě rozpustné
uhličitany
Ve vodě nerozpustné
(kromě Na2CO3 a (NH4)2CO3)
11
Křemík
výskyt: Po kyslíku je 2. nejrozšířenějším prvkem na zemi
Pouze vázaný ve sloučeninách:
Především ve sloučeninách s O a Al (SiO2 - Křemen, křemičitany
a hlinitokřemičitany – základ zemské kůry)
Celá řada odrůd:
čirý křišťál
Fialový ametyst
achát
(6)
růžový růženín
žlutý citrín
hnědá záhněda
12
vlastnosti:
Elementární křemík – hnědý prášek či temně šedá krystalická látka
Má diamantovou strukturu
Polovodič
Velmi málo reaktivní
(7)
užití:
Surový křemík – hutnický (výroba slitin) a chemický průmysl (např.
výroba silikonových polymerů)
Velmi čistý křemík – polovodiče, sluneční baterie
13
Bezkyslíkaté sloučeniny křemíku
Silany SinH2n+2
(n = 1, 2, 3, 4, 6)
Halogenidy křemíku SiX4
Silicidy Si4-
Reaktivní nestálé látky
Těkavé,
SiF4 + H2O → H2SiF6 (k. hexafluorokřemičitá)
Velmi silná kyselina
Sloučeniny křemíku s kovy
Kyslíkaté sloučeniny křemíku
Základní jednotka čtyřstěn o složení SiO4
(8)
14
SiO2
Pevná látka s polymerní strukturou.
870 ºC
3 základní modifikace:
1470 ºC
Křemen → tridymit → cristobalit
Jedna z nejstálejších látek. Odolný vůči vodě, kyselinám (kromě HF)
Řada barevných odrůd.
Součást písku (tj. hornina s převahou SiO2), použití ve stavebnictví
Roztavením a prudkým ochlazením – zisk křemenného skla.
(9)
15
SiO2
Křemenné sklo
Sodnokřemičité sklo
H4SiO4
Existuje jen ve zředěných vodných roztocích –
Z nich se vylučuje polymerní sol.
Z něho vznik rosolovitého gelu – vysušením zisk silikagelu.
Užití silikagelu: sušidlo a odstraňovač pachu
Křemičitany (silikáty)
Vlastnosti jsou závislé na struktuře.
Potaš K2CO3
Soda Na2CO3
Náhradou některých atomů Si hliníkem
vznikají hlinitokřemičitany.
Nejznámnější hlinitokřemičitany jsou tzv. živce.
Zvětráváním živců – vznik kaolinitu (obsažen v hornině kaolínu) –
na výrobu porcelánu.
(10)
Hlinitokřemičitany vápenaté – hlavní složkou cementu.
16
Vodní sklo
Roztok (mono-, di-, tri- hydrogen) křemičitanů
alkalických kovů, (hl. Na a K).
Vznik tavením písku se sodou nebo s potaší.
Polysiloxany (Silikony)
R
R
R-Si-O-Si-R
R
R
(R2SiO)n
R
R
-O-Si-O-SiR
R n
Organokřemičité látky, chemicky a tepelně odolné
(11)
17
Sklo a sklářský průmysl
Sklo vzniká tavením křemenného písku se směsí uhličitanů alkalických kovů
(např. soda, potaš - pro snížení teploty tání) a dalších přísad (např. CaO – pro
odolnost vůči vodě) a ztuhnutím taveniny, která je amorfní (nepravidelná
struktura).
Sodnovápenaté sklo Obyčejné měkké sklo (tabulové, lahvové) Na2O.CaO.6SiO2
Vznik tavením křem. písku, Na2CO3 a CaCO3
Draselné sklo
Tepelně odolná
Křemenné sklo
Chemické sklo
Varné sklo (SIMAX)
Obsahuje B2O3
Křemenné sklo – pouze SiO2
(12)
Olovnaté sklo
Optické přístroje a dekorační skla
Speciální skla
Velmi čisté křem. sklo, optická vlákna (obor optoelektronika)
Barevná skla
Přídavky oxidů a některých prvků (Au) – způsobení barevnosti.
Sklářský průmysl Sodnodraselné sklo = český křišťál
18
Stavebnictví, porcelán a keramika
Jíly
horniny komplikovaného složení (hl. křemičitany a hlinitokřemičitany)
Použití (s hlínou a kaolínem): na výrobu keramiky, kameniny a stavebních materiálů.
Zpracování této směsi: vypálení (ztráta vody, zvyšuje se pevnost, odolnost…)
Porcelán
Výroba: směs kaolínu, rozemletého živce a křemene – výrobky se vypalují v pecích,
Nanáší se glazura (ochrana, vzhled).
Cement
Rozemletá směs dehydratovaných hlinitanů, křemičitanů a hlinitoželezitanů vápenatých.
Výroba: Pálením směsi vápence nebo vápna s křemičitany (hl. vápenaté) nebo
hlinitokřemičitany a rozemletím s dalšími přísadami
Beton
Cement po smísení s pískem (nebo štěrkem) a vodou tvrdne v beton.
Vznikají polymerní hydráty s vazbami –Si-O-Si-O-Si-O-.
19
Cín a olovo
výskyt: SnO - kasiterit
2
PbS - galenit
(13)
vlastnosti a užití:
Cín
Olovo
Stříbrolesklý měkký kov, tažný a kujný (staniol).
Odolný (pocínování předmětů) i proti korozi.
Užití: pocínování železných předmětů (bílý plech),
Slitiny (bronz), pájecí kov (Sn + Pb)
Šedomodrý kujný kov, lze válcovat na plechy.
Olovnaté sloučeniny jsou jedovaté.
Užití: slitiny, akumulátory, organokovové sloučeniny,
ochranné štíty proti rtg
20
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
(2) http://www.e-chembook.eu/cz/anorganicka-chemie/tetrely-skupina-uhliku
•
(3)http://is.muni.cz/elportal/estud/pedf/js07/mineraly/materialy/mineraly/nitraty_kalcit.h
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
tml
(4) http://oko.yin.cz/33/grafit-jeho-vyuziti/
(5) http://cs.wikipedia.org/wiki/Uhl%C3%ADk
(6) http://www.zivedrahokamy.cz/Kristal.html
(7) http://cs.wikipedia.org/wiki/K%C5%99em%C3%ADk
(8) http://www.spsgocar.cz/beton.php
(9) http://www.ped.muni.cz/wphy/fyzvla/
(10) http://cs.wikipedia.org/wiki/Kaolinit
(11) http://oleje-vazeliny-cistice.heureka.cz/df-partner-silikon-oil-200ml/
(12) http://www.bdl-cee.com/kadinka-nizka-kremenne-sklo%5B1%5D
(13) http://cs.wikipedia.org/wiki/Olovo,Cín
21
PRVKY I.B SKUPINY
(1)
Měď (Cu)
•
•
•
•
Latinský název : Cuprum
Protonové číslo 29
Ušlechtilý kovový prvek načervenalé barvy
Velmi dobrá elektrická a tepelná
vodivost, dobře se mechanicky
zpracovává a je odolný proti
atmosférické korozi.
(2)
Plamenová zkouška měďnaté soli
Fyzikálně-chemické vlastnosti
• Přechodný prvek, valenční elektrony v d vrstvě,
patří do I.B skupiny. Vlastnostmi podobná
prvkům VIII.B skupiny-nikl, paladium, platina
(3)
Historie
• Známá od prehistorických dob. Využití hlavně v
podobě bronzu (pzn.doba bronzová )
• Feničané měli na Kypru měděné doly, proto
nazývali Římané měď cyprium=>cuprum.
Výskyt
• V zemské kůře je vzácná, ve vesmíru se
podle předpokladu ve vesmíru na 1 atom
mědi připadá 1miliarda atomů vodíku
• Na Zemi se vyskytuje převážně ve
sloučeninách, nejčastěji ve formě sulfidů
např. chalkopyrit (kyz měděný) CuFeS2,
kuprit CuO2, azurit 2CuCo3 . Cu(OH)2
(4)
Kuprit
Chalkopyrit
Výroba
• 1. Pražení -2 Cu2S + 3 O2 → 2 Cu2O + 2
SO2
• 2. Tavení na měděný lech (kamínek) -2
CuO + FeS + C SiO2 → Cu2S + FeSiO3 +
CO
• 3. Zpracování měděného lechu na
surovou měď -2 Cu2O + Cu2S → 6 Cu +
SO2
Využití
• Měď je odolná proti korozi, na vzduchu
oxiduje a pokrývá se nazelenalou
vrstvičkou uhličitanu měďnatého. Využívá
se tedy jako střešní krytina, materiál pro
výrobu okapů.
• Vysoká el. vodivost - elektromotory,
elektrické generátory, rozvody el. energie
v bytech.
• Tepelná vodivost - kotle, kuchyňské
nádobí, chladiče v počítačích,
automobilech.
Slitiny
• Bronz - Slitina mědi a cínu
• Mosaz -Slitina mědi a zinku
Sloučeniny
• Modrá skalice CuSO4.5 H2O
• Oxid měďnatý CuO
• Sulfid měďný Cu2S
• Oxid měďný Cu2O
(5)
Stříbro- (Ag)
•
•
•
•
•
Chemická značka - Ag (lat. Argentum)
Protonové číslo - 47
Skupenství - pevné
Oxidační číslo - 1, 2, 3
Tvrdost - 2,5 (Mohsova stupnice tvrdosti)
(6)
Výskyt
• V zemské kůře se stříbro vyskytuje pouze
vzácně.
• Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na
jeden atom stříbra přibližně 1 bilion atomů
vodíku.
• V přírodě se stříbro obvykle vyskytuje ve
sloučeninách, vzácně však i jako ryzí kov.
Téměř vždy je stříbro příměsí v ryzím
přírodním zlatě.
Z minerálů stříbra je
nejvýznamnější akantit a
jeho vysokoteplotní
modifikace (nad 179 °C)
argentit Ag2S.
(7)
Výroba
• Jako zdroj pro průmyslové získávání
stříbra jsou však rudy olova, niklu, mědi
nebo zinku.
• Nejvíce používanou metodou pro
získávání i čištění ryzího stříbra je
elektrolýza, z halogenidů
• Je však možno jej jako ryzí získat i
pyrometalurgicky přímým tavením.
Využití
• Kovové stříbro Velmi tenká vrstva
se využívá jako
záznamové
médium na CD a
DVD.
• Stříbro jako drahý
kov je materiálem
pro výrobu
pamětních mincí,
medailí a šperků.
(8)
• Vysoké optické odrazivosti stříbra se již po
dlouhou dobu využívá při výrobě kvalitních
zrcadel.
• Jeho sloučeniny jsou základním prvkem
vysoce účinných miniaturních elektrických
článků (baterií).
• V organické syntetické chemii jsou stříbro
a jeho sloučeniny využívány jako
katalyzátory některých oxidačních reakcí.
Sloučeniny
•
•
•
•
Sirník (sulfid) stříbrný Ag2S
Chlorid stříbrný AgCl
Bromid stříbrný AgBr
(9)
AgCl a AgBr -používají se při výrobě
fotografických filmů a papírů
• Jodid stříbrný AgI -umělé vyvolání deště
Zlato (Au)
•
•
•
•
Latinsky - Aurum
protonové číslo 79
Skupenství -pevné
Ušlechtilý kovový
prvek žluté barvy
(10)
Výskyt v přírodě a
získávání
• V horninách se díky
inertnosti vyskytuje
prakticky pouze jako
ryzí kov.
• Tvoří plíšky a zrna
uzavřená nejčastěji v
křemenné výplni žil.
• Vyskytuje se ryzí
nebo ve slitině se
stříbrem.
(11)
Zlato v křemeni
• Kov je z horniny získáván
hydrometalurgicky =>
namletí horniny =>
kontakt s loužicím
roztokem=> s vysokým
obsahem chloridových
iontů.
• Amalgamační způsob
těžby zlata - byl používán
v minulosti pro těžení
náplavů.
(12)
Přírodní kovové zlato
Využití
• Používá se zejména k výrobě šperků - ve
formě slitin se stříbrem, mědí, zinkem,
palladiem či niklem.
• Příměsi palladia a niklu navíc zbarvují
vzniklou slitinu – vzniká tak v současné
době dosti moderní bílé zlato.
• Obsah zlata v klenotnických slitinách
neboli ryzost se vyjadřuje v karátech (ryzí
zlato je 24karátové).
• Vzhledem ke své vynikající elektrické vodivosti a
inertnosti je často používáno v
mikroelektronice.
• Zlato se využívá i ve sklářském průmyslu k
barvení nebo zlacení skla.
• Zlato je již dlouhou dobu součástí většiny
dentálních slitin.
(13)
Bankovnictví a finanční
spekulace
• Po dlouhou dobu
sloužilo zlato uložené ve
státních bankách jako
zlatý standard.
• Zlato je možné používat
jako investiční nástroj
zlaté slitky (cihly).
• Zlato a mince z něj
ražené byly po tisíciletí
rozšířeným platidlem.
(14)
Sloučeniny
• Chlorid zlatitý - AuCl3
• Chlorozlatité soli
(15)
AuCl3 ––––> AuCl + Cl2
3AuCl ––––> AuCl3 + 2Au
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
(2) http://cs.wikipedia.org/wiki/M%C4%9B%C4%8F
(3) http://geologie.vsb.cz/loziska/loziska/historie.html
(4) http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/rudy/kuprit.html
(5) http://www.eko-domov.cz/koupelny-kulove-ventilykatskupO.0210.php
(6) http://finance.idnes.cz/stribro-nyni-slibuje-velice-zajimave-ziskyradime-jak-na-nem-vydelat-1im/inv.aspx?c=A080624_201809_inv_jjj
(7) http://www.minerals.cz/mineral/akantit
(8) http://www.ceske-koralky.cz/koralky/kovove-korale-krouzek-2
(9) http://infekce.webpark.cz/sulfidy01.htm
(10) http://www.marlengold.sk/informacie/zlato-makky-kov-tvrdamena.html
(11) http://www.zlatyportal.cz/zajimavosti/fotogalerie.html
• (12)http://cs.wikipedia.org/?title=Wikipedie:Obr%C3%A1zek_t%C3
%BDdne/2008
• (13) http://sypka.cz/napojova-souprava-splendid--7-ks/a17/d8955/
• (14) http://www.investicniweb.cz/zpravy-z-trhu/2013/3/30/texaschce-vratit-sve-zlato-uschovane-v-new-yorku/
• (15) http://cs.wikipedia.org/wiki/Chlorid_zlatit%C3%BD
PRVKY II.B SKUPINY
(1)
2
Zinek
Charakteristika
• šedomodrý kov
• křehký, tažný, snadno tavitelný
• ve sloučeninách se vyskytuje pouze v mocenství
Zn+2
• na vzduchu se pokrývá vrstvičkou ZnO ( 100 %
ochrana před korozí )
• při teplotách pod 0,875 K je supravodivý
• patří mezi přechodné prvky
(2)
3
• biogenní prvek
• za normální teploty je křehký, v rozmezí
teplot 100–150 °C je tažný a dá se
válcovat na plech a vytahovat na dráty,
nad 200 °C je opět křehký a dá se rozetřít
na prach
• je velmi snadno tavitelný a patří
k nejsnáze těkajícím kovům
(3)
4
Výskyt
• bohatě zastoupen v zemské kůře
• hlavním minerálem a rudou pro průmyslovou
výrobu zinku je sfalerit neboli blejno zinkové ZnS
• smithsonit neboli kalamín uhličitý ZnCO3
• kalamín křemičitý Zn2SiO4.H2O
• willemit Zn2SiO4
• troosit (Zn, Mn)2SiO4
• zinkit neboli červená ruda zinková ZnO
(4)
• franklinit (Zn, Mn)O.Fe2O3
• zinečnatý spinel ZnO.Al2O3 a hemimorfit
Zn4Si2O 7(OH)2
5
Naleziště: Kanada, USA, Austrálie,...
u nás: Příbram, Horní Benešov,...
(5)
6
Výroba
a) pražením
• z 90 % se vyrábí ze svých sulfidických rud
• proces výroby začíná koncentrací rudy
sedimentačními nebo flotačními technikami a
následným pražením rudy za přístupu kyslíku
• vznikající oxid siřičitý se přitom obvykle
zachycuje a používá následně pro výrobu
kyseliny sírové
• oxid zinečnatý se dále zpracovává elektrolyticky
nebo tavením s koksem
7
• pražně - redukční proces
1. pražení ZnS
ZnS + O2 → ZnO
2. redukce uhlíkem ZnO → Zn
( 2ZnO + C
Zn + CO2 )
(6)
8
(7)
Tavící pece ve výrobní hale divize zinku
9
b) elektrolyticky
• při elektrolytickém způsobu se oxid zinečnatý
rozpouští v kyselině sírové a z výluhu se
cementací zinkovým prachem získává kadmium
• roztok síranu zinečnatého se elektrolyzuje a kov
s čistotou 99,95 % se vylučuje na hliníkové
katodě.
(8)
10
Elektrolýza roztoku jodidu zinečnatého ZnI2.
Roztok ZnI2 + uhlíkové elektrody (9 – 12V)
ZnI2
Zn2+ + 2 I1-
Anoda: 2 I1- - 2 e-
I20
oxidace
Katoda: Zn2+ + 2 e-
Zn0
redukce
11
(9)
12
(10)
Galvanizace
Galvanizace kovů je elektrolytické vylučování povlaku ,
13
které se používá na ochranu kovů proti korozi.
Galvanizace
(11)
Neutralizační
jednotka
14
Použití
• pokovování – pozinkovaný plech – okapy,
konve, vany
• slitiny – Cu + Zn = mosaz
(12)
• objímky žárovek
• elektrody
• pletiva
15
Sloučeniny
• ZnO = zinková běloba
- s HgS → bílý ZnS (nečerná; PbS černá)
- využívá se při výrobě pryže
(zkracuje dobu vulkanizace)
• ZnSO4 . 7H2O = bílá skalice
- pokovování
(13)
• ZnS – bílý prášek
- součást bílého pigmentu Lithoponu
ZnS + BaSO4
- rozpustný v silných kyselinách
16
• ZnCl2 – chlorid zinečnatý
- impregnační prostředek pro ochranu dřeva
před plísněmi a hnilobou
- používá se také při výrobě deodorantů,
v lékařství, v tisku tkanin, při výrobě organických
barviv a například při naleptávání kovů při pájení
(14)
17
Biologický význam zinku
• významný vliv na správný vývoj všech živých
organizmů rostlinných i živočišných
• nezbytná podmínka pro správné fungování řady
enzymatických systémů – nejvýznamnější je
inzulínový
• nedostatečné množství zinku v potravě
způsobuje úbytek na váze, pomalé hojení ran,
zhoršování paměti a smyslové poruchy –
především zrakové, čichové
• je přítomen v poměrně značném množství ve
spermatu a jeho dostatek v potravě je
podmínkou pro správný pohlavní vývoj
i dokonalou funkci pohlavních orgánů mužů
18
Zdroje zinku
Zdroje zinku a jejich průměrný obsah zinku (mg/100g)
Ústřice
25
Maso (zejména červené) 5,2
(15)
Ořechy
3
Drůbež
1,5
Vejce
1,3
Mléčné výrobky
1,2
Obilniny
1
Chléb, pečivo
1
Ryby
0,8
Cukr, marmeláda
0,6
Konzervovaná zelenina
0,4
Čerstvá zelenina
0,4
Brambory
0,3
Čerstvé ovoce
0,09
19
Doporučená denní dávka
• 10mg pro děti
• 12mg pro ženy
• 15mg pro muže
(16)
Mléko, jeden z hlavních zdrojů zinku v lidské potravě
20
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
(2) http://slimshop.cz/359-walmark-zinek-15mg-tbl-1008595165286083.html
(3) http://chemickeprvky.euweb.cz/zinek.htm
(4) http://www.gemstones-guide.com/Willemite.html
(5) http://www.galva.cz/zinek
(6) http://poznan.miastodzieci.pl/wydarzenia/1:/33511:szkolenia-dlamlodych-naukowcow:-fizyka-chemia-maly-inzynierpl
(7)Fotoarchiv autora
(8) http://cs.wikipedia.org/wiki/Oxid_zinecnaty%C3%BD
(9) http://geu.unas.cz/archiv/ch/akvo.pdf
21
•
•
•
•
•
•
•
(10) http://www.svaziko.cz/galvanizace.html
(11) http://www.svaziko.cz/galvanizace.html
(12) http://www.pletivo.snadno.eu/
(13) http://cs.wikipedia.org/wiki/Oxid_zine%C4%8Dnat%C3%BD
(14) http://cs.wikipedia.org/wiki/Chlorid_zine%C4%8Dnat%C3%BD
(15) http://www.vlasta.cz/clanky/zdravi/2013/8/19/potraviny-co-vamusnadni-shazovani-pneumatiky/
(16) http://slimshop.cz/359-walmark-zinek-15mg-tbl-1008595165286083.html
22
Technicky významné
prvky IV. – VIII.B skupiny
(1)
(1)
2
Železo, jeho zpracování a využití
(2)
• Železná ruda dnes zpracovávaná obsahuje
velké množství hematitu (Fe2O3) a někdy malé
množství magnetitu (Fe3O4).
• Ve vysoké peci se tyto složky postupně redukují
a přecházejí přes nižší oxidy (FeO) až k
částečně redukované podobě pevného železa.
• Nakonec se vsazka železa taví, reakce spěje do
závěrečného stupně a horká tavenina kovu a
struska se shromažďují u dna. Redukující uhlík
přechází na CO a CO2.
3
Tavidla a přísady se přidávají proto, aby se
snížil bod tavení hlušiny, zlepšil se přechod
síry do strusky, zajistila se požadovaná jakost
tekutého surového železa a umožnilo se další
zpracovaní strusky.
(3)
Vysokopecní struska 8-16 mm
4
Jak se vsázka vysoké pece pohybuje
směrem dolů (klesá), stoupá její teplota, tudíž
se usnadňují redukční reakce oxidů a tvorba
strusky. Nastává řada změn ve složení vsázky:
• oxid železitý ve vsázce se postupně redukuje za
vzniku železné houby až ke konečnému
roztavenému surovému železu
• kyslík ze železné rudy reaguje s koksem za
vzniku CO, nebo s CO za vzniku CO2, který se
hromadí ve vrcholu pece
5
• složky hlušiny se spojují s tavidly a tvoří strusku,
tato struska je souborem směsi silikátů o nižší
hustotě než je roztavené železo
• koks slouží především jako redukční činidlo, ale
také jako palivo a opouští pec v podobě CO,
CO2, nebo uhlíku obsaženém v surovém železe
• jakýkoliv přítomný vodík reaguje také jako
redukční činidlo a reakcí s kyslíkem dává vodu.
6
(4)
Vysoká pec je uzavřený systém, do kterého se zavážejí
materiály obsahující Fe :kusová železná ruda ( aglomerát nebo
pelety), aditiva (struskotvorné přísady jako je vápenec) a
redukční činidla (koks) a to plynule vrcholem pecní šachty
pomocí zavážecího systému.
7
Vysokou pec lze rozdělit na 6 teplotních zón:
Kychta: V kychtě vysoké pece dochází k zavážení
vsázky a odvádění vysokopecního plynu.
Šachta: V šachtě předává horký vysokopecní plyn
své teplo pevné vsázce. Teplota vsázky vzrůstá
proti teplotě okolí na cca 950°C a oxidy železa se v
této zóně částečně redukují.
Rozpor vysoké pece: Rozpor připojuje šachtu k
sedlu vysoké pece. V této části roste teplota dále z
950°C asi na 1250°C. Nastává další redukce oxidů
8
železa a začíná reakce s koksem.
• Sedlo: Reakce koksu pokračují v zóně sedla.
Tvoří se tavenina železa a strusky.
• Výfučny: V této zóně se do pece zavádí proud
horkého vzduchu pomocí řady výfučen (mezi 16
- 42). Výfučny jsou umístěny okolo horního
obvodu nístěje a jsou propojeny velkou rourou
(okružní větrovod) obtočenou okolo pece ve
výšce sedla. Teplota tady může přestoupit
2000°C a oxidy se zcela zredukují.
9
(5)
10
Ocel
• slitina železa, uhlíku a dalších legujících
prvků, která obsahuje méně než 2,14 % uhlíku.
V praxi jsou jako ocele označovány slitiny,
které obsahují převážně železo, a které je
možno přetvářet v další sloučeniny.
(6)
11
• Oceli jsou nejčastěji používanými kovovými
materiály.
• Výchozím materiálem pro výrobu ocele je
zpravidla surové železo. Výroba železa probíhá
ve vysoké peci redukcí oxidů železa
obsažených v železné rudě. Ruda, koks a
vápenec jsou vsazovány do vysoké pece a zde
za vysokých teplot redukovány a taveny.
Železo a struska jsou periodicky odebírány z
vysoké pece a buďto odlévány do tzv. housek
nebo jako tekutý kov transportovány přímo do
oceláren.
12
Druhy ocelí podle oblasti použití
•
•
•
•
•
•
•
Konstrukční oceli
Automatové oceli
Betonářské oceli
Oceli na pružiny
Ocel k cementování
Ocel pro elektrotechnické plechy
Hlubokotažné ocele, atd.
(7)
13
(8)
Ocelová nádoba jaderného reaktoru.
14
Technologický postup výroby bezešvých trubek
(9)
15
(10)
Sklad železa
16
(11)
Ingot po ohřevu v karuselové peci
17
(12)
Děrování ingotu v hydraulickém lisu
18
(13)
Děrování výlisku v děrovací stolici
19
(14)
Poutnická stolice
20
(15)
Okružní pila - řezání konců trubek
21
(16)
Chladník
22
(17)
Pohled do ohřívací pece
23
(18)
Kalibrace a chladník
24
(19)
25
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
esek.webnode.cz
Fotoarchiv autora
(2) http://www.maminkam.cz/zdroje-zeleza-v-potrave-obsah-zeleza-vpotravinach(3) http://www.sterky.eu/struska.html
(4) http://www.vyukovematerialy.cz/prace/rocnik7/vice/zelezo.htm
(5) http://www.hornictvi.info/prirucka/zprac/vyspec/vyspec.htm
(6) http://cs.wikipedia.org/wiki/Ocel
(7) http://jamexpb.sk/sortiment/betonarska-ocel/betonarska-ocel-rebrovanavalcovana-za-studena-kotuce/
(8) http://www.khanhtranduy.chytrak.cz/cojeco.html
(9)Autor
(10), (11), (12), (13), (14), (15), (16), (17), (18), (19) – Fotoarchiv autora
26
Technicky významné
prvky IV. – VIII.B skupiny
(2)
(1)
2
Chrom
(2)
Vlastnosti
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Objeven roku 1797 Vauquelinem
Atomové číslo: 24
Relativní atomová hmotnost: 51,9961amu
Elektronová konfigurace: [Ar] 3d5 4s1
Teplota tání: 1907 °C, (2180 K)
Teplota varu: 2671 °C, (2944 K)
Elektronegativita: 1,66
Hustota: 7,15 g
Světle bílý, lesklý, velmi tvrdý a zároveň křehký kov
Chrom je nejtvrdší elementární kov
Vysoká chemická odolnost
3
• ve sloučeninách se vyskytuje především v
mocenství Cr+3 a Cr+6
• sloučeniny Cr+2 jsou silnými redukčními činidly
a za normálních podmínek jsou oxidovány
vzdušným kyslíkem
• přes svoji značnou chemickou stálost se chrom
pomalu rozpouští v neoxidujících kyselinách
(kyselina chlorovodíková)
• kyseliny s oxidačním působením povrch kovu
pasivují
(3)
4
• chrom se oxiduje při zahřívání v kyslíkovém
plameni nebo s oxidačními činidly, jako jsou
dusičnany nebo chlorečnany
• přímo se také slučuje s halogeny, se sírou,
dusíkem, uhlíkem, křemíkem, borem a
některými kovy, avšak teprve za žáru
Chromit
(4)
5
Výskyt
• v zemské kůře činí průměrný obsah chromu
kolem 0,1–0,2 g/kg
• v mořské vodě se jeho koncentrace pohybuje
pouze na úrovni 0,05 mikrogramů v jednom litru
• v přírodě se chrom vyskytuje velmi často
současně s rudami železa, například jako ruda
chromit
chemicky podvojný oxid železnato-chromitý =
FeO . Cr2O3
6
• dalším důležitým minerálem chromu je krokoit
- chemicky chroman olovnatý = PbCrO4
• malá množství přispívají k zabarvení
drahokamů smaragdu a rubínu
• největším světové zásoby chromu jsou v
Jihoafrické republice,která vyrábí přibližně
polovinu veškeré světové produkce
• dalšími význačnými producenty chromu jsou
Kazachstán, Indie a Turecko
(5)
7
Rubín zabarvený červeně malým
množstvím chromu
(6)
8
Krokoit
(7)
9
Získávání chromu
hlavním postupem metalurgického získávání
chromu je redukce chromitu uhlíkem (koksem) ve
vysoké peci:
•
FeCr2O4 + 4 C → Fe + 2 Cr + 4 CO
• výsledkem je přitom slitina chromu se železem –
ferrochrom, který lze dále přímo používat při
legování speciálních ocelí a slitin s obsahem Fe a
Cr
10
• u výroby čistého chromu se musí nejprve z
chromové rudypůsobením roztaveného
hydroxidu sodného (NaOH) připravit
dichroman sodný Na2Cr2O7, který je uhlíkem
redukován za vzniku oxidu chromitého Cr2O3
• posledním krokem je redukce oxidu hliníkem
nebo křemíkem za vzniku elementárního
chromu
Cr2O3 + 2 Al → 2 Cr + Al2O3
11
Sloučeniny chromu
Sloučeniny dvojmocného chromu jsou silná redukční
činidla, působením vzdušného kyslíku se samovolně
oxidují za vzniku Cr+3.
Významnější a stálejší chromnaté soli jsou chlorid
chromnatý CrCl2 lépe Cr2Cl4 a síran chromnatý
CrSO4 a jeho podvojné soli.
Sloučeniny trojmocného chromu jsou neomezeně
stálé a mají obvykle zelenou barvu. Soli trojmocného
chromu slouží také ve sklářském průmyslu k barvení
skla a kožedělném průmyslu při činění kůží.
12
Překrystalovaný dichroman draselný
(8)
13
Oxid chromitý Cr2O3 se používá jako barevný
pigment pod označením chromová zeleň.
Oxid chromičitý CrO2 se používá jako
záznamový materiál, protože má feromagnetické
vlastnosti.
Oxid chromový CrO3 je tmavě červená látka,
velmi silně hygroskopická, která vzniká reakcí
dichromanu s koncentrovanou kyselinou sírovou.
14
Oxid chromitý se usazuje v Buchnerově nálevce
(9)
15
Oxid chromitý byl úspěšně zoxidován na chroman v tavenině hydroxidu a
dusičnanu
(10)
16
Využití chromu
• v metalurgickém průmyslu především při výrobě
legovaných ocelí
• obsah chromu ve slitině určuje její tvrdost a
mechanickou odolnost
• podobné druhy ocelí s nižším zastoupením chromu
slouží k výrobě geologických vrtných nástrojů, vysoce
výkonných nožů pro stříhání kovů,frézovacích
nástrojů pro opracování dřeva atd.
• možnost kalitelnosti a korozivzdornosti ocelí
legovaných Cr se využívá u chirurgických nástrojů, v
potravinářském průmyslu, vodních strojích atd.
• chrom se také přidává do mosazi, aby se tím
zvětšila její tvrdost
17
• v každodenním životě se s chromem setkáme
jako s materiálem, chránícím kovové povrchy
před korozí za současné zvýšení jejich
estetického vzhledu
• klasickým příkladem je chromování
chirurgických nástrojů i jiných zařízení
používaných v medicíně (sterilizátory, zubařské
nástroje a podobné předměty sloužící k
vyšetření pacienta)
• v civilním životě nalezneme chromované
předměty často ve vybavení koupelen, jako
součást luxusních automobilových doplňků a v
řadě dalších aplikací
18
(11)
19
Význam chromu
• trojmocný chrom je pokládán za převážně
prospěšný a je nezbytnou součástí každodenní
stravy
• šestimocný chrom působí negativně a je
pokládán za potenciální karcinogen
• z potravin bohatých na trojmocný chrom lze
uvést především přírodní hnědý cukr, červenou
řepu, lesní plodiny, kvasnice a pivo
(12)
20
• v prodávaných potravinových doplňcích se
obvykle používá organická sloučenina pikolinát
chromitý
• dostatečný obsah chromu v organizmu je
důležitý pro správný metabolismus cukrů a
tuků
• pomáhá stabilizovat hladinu krevního tuku a
tlumí chuť na sladké
(13)
21
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
(2)http://chemie.clanweb.cz/prvky/chrom.html
(3) http://www.tjminlechem.com/viewProduct.aspx?pid=98
(4) http://www.geoberg.de/2010/06/11/exkursion-in-den-mittel-suedural/
(5) http://darkprincess.blog.cz/0706/smaragd
(6) http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Cut_Ruby.jpg
(7) http://www.krantzonline.de/de/online_shop/produkte/produkt_details.html?product=2490&sho
wCat
(8) http://www.mkolafaold.ic.cz/anorgdva.htm
(11) http://www.forsurface.cz/2007/images/vystavovatele/alfa.jpg
(12) http://www.nakupujzdrave.cz/nakupujzdrave/eshop/2-1POTRAVINOVE-DOPLNKY/145-3-Chrom
(13) http://www.4fitness.cz/produkty/karnitin-cistych-300g-za-299-kc-p-47/
22
Opakování, test
anorganické chemie
(1)
1. Jaká je nejběžnější a na Zemi
nejrozšířenější sloučenina vodíku?
2. Jednoduše vysvětlete (definujte) izotop.
3. Kolik znáte izotopů vodíku? Napište jejich
názvy a značky a u každého z nich uveďte i
A a Z.
4. Napište reakci vápníku s kyselinou
fosforečnou a reakci hydroxidu draselného
se zinkem. Reakce vyčíslete.
5. Uveďte stručně alespoň jeden způsob
(včetně rovnice) popisující průmyslovou
výrobu vodíku.
6. Uveďte příklad výskytu alkalických kovů v
přírodě. V jaké se vyskytují formě (vázané
nebo i volné)? Uveďte nejméně dva
minerály sodíku a jeden draslíku.
7. Popište fyzikální vlastnosti alkalických
kovů a trendy ve skupině.
8. Popište přesně, na co hoří jednotlivé
alkalické kovy na vzduchu - uveďte názvy i
vzorce.
9. Velice jednoduše uveďte princip výroby
alkalických kovů.
10. Co jsou to amidy a jak vznikají?
11. Napište obecné rovnice (M = alkalický kov):
a) reakce alkalického kovu s vodou:
b) reakce alkalického kovu s vodíkem:
c) reakce hydridu alkalického kovu s vodou:
d) reakce alkalického kovu s halogenem
(obecně X):
12. Napište rovnici termického rozkladu
libovolného dusičnanu alkalického kovu a
rovnici termického rozkladu
hydrogenuhličitanu sodného.
13. Uveďte minerál beryllia (stačí název),
nejméně tři minerály vápníku (alespoň u
jednoho i vzorec), minerály stroncia a barya
(včetně vzorců).
14. Popište fyzikální vlastnosti kovů
alkalických zemin.
15. Soli barnaté jsou jedovaté. Při vyšetření
zažívacího traktu se však používá jako
kontrastní látka síran barnatý, který je před
vyšetřením nutné vypít ve formě husté
kaše. Jak je možné, že se vyšetřovaná
osoba síranem barnatým neotráví? Proč se
nepoužívá chlorid barnatý?
16. Napište rovnici pálení vápna (a), hašení
vápna (b) a rovnici tvrdnutí malty (c):
a)
b)
c)
17. Uveďte minerál boru (stačí název) a minerál
hliníku (včetně vzorce). Uveďte české
názvy prvků 13. (III. A) skupiny: B, Al, Ga,
In, Tl.
18. Stručně popište výrobu hliníku.
19. Co je to alumen? Uveďte přesný název a
vzorec.
20. Určete, které z prvků: C, Si, Ge, Sn, Pb jsou
nekovy, polokovy a kovy:
nekovy:....................................................................
polokovy:................................................................
kovy:........................................................................
ZDROJE A PRAMENY
• zsek.webnode.cz
• Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002
• (1)http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prv
ku.html
Příprava roztoků,
indikátory, titrace
2
(1)
PŘÍPRAVA ROZTOKU,INDIKÁTORY,
TITRACE
• Úloha 1: Bezpečnost práce ve fyzikálněchemické laboratoři
• Úloha 2: Indikace roztoků látek
• Úloha 3: Neutralizace roztoku hydroxidu
sodného titrací
3
Úloha 1: Bezpečnost práce ve fyzikálněchemické laboratoři
• Bezpečnostní předpisy pro práci ve fyzikálně - chemické
laboratoři se řídí ČSN 01 8003.
• V laboratoři lze provádět pouze ty práce, k nimž je
určena. Laboratoř musí být vybavena: osobními
ochrannými pracovními prostředky, hasebními
prostředky, prostředky pro poskytnutí první pomoci,
přívodem vody, asanačními a neutralizačními
prostředky.
• V laboratoři je zakázáno jíst, pít a kouřit. Každá látka
musí být označena podle příslušné předpisů. Při
nasazování trubic, teploměrů do zátek musí být konec
skleněného předmětu namazán nebo navlhčen.
4
• Při ředění kyselin lijeme vždy tenkým
proudem kyselinu do vody, nikdy naopak.
• Pro přelévání kyselin a louhů používáme vždy
nálevky. Kyseliny a žíraviny ze skleněných
balónů nepřeléváme bez sklápěcího stojanu
nebo násoskového zařízení.
• Žíravé a jedovaté látky nasáváme do pipet,
nikdy ústy. Používáme bezpečnostních pipet.
Koncentrované kyseliny ani louhy se nikdy
nesmějí vylévat přímo do výlevky.
5
• Při likvidaci odpadů se do laboratorních výlevek
smějí vylévat jen dostatečně naředěná (1 + 10) a s
vodou dokonale mísitelná rozpouštědla do množství
0,5 l a vodné roztoky (1 + 30) kyselin a hydroxidů.
• Rozpouštědla, která se s vodu dokonale nemísí, jedy,
látky výbušné, kyseliny a hydroxidy nad uvedenou
koncentraci se do potrubí vylévat nesmějí.
• Odpadní rozpouštědla se shromažďují ve výrazně
označených nádobách. Likvidaci alkalických kovů je
nutno provádět v digestoři 96% etanolem. Odpad
znečištěný oleji nebo hořlavými látkami se musí ukládat
do uzavřených plechových nádob.
6
Úloha 2: Indikace roztoků látek
Co to je pH?
• pH je záporný dekadický logaritmus
koncentrace vodíkových kationtů ve
zředěném vodném roztoku.
(2)
7
Jak se pH vypočítá?
• Výpočet pH závisí na vlastnostech roztoku, jehož pH
měříme. Nejjednodušší je výpočet pH silných kyselin a
zásad:
Pokud známe koncentraci H+: pH = - log ( cH+ )
Pokud známe koncentraci OH-: pOH = - log ( cOH- )
Pokud známe hodnotu pOH: pH = 14 - pOH
8
pH stupnice
• Kyselé roztoky (acid solutions)
pH < 7
• Neutrální roztoky (čistá voda)
pH = 7
• Zásadité roztoky (alkaline solutions) pH > 7
• pH stupnice pro zředěné roztoky má rozsah 0 - 14. Číslo
14 je odvozeno od iontového součinu vody a nula
odpovídá koncentraci vodíkových kationtů cH+ = 1 mol/l.
• Roztoky o vyšší koncentraci H+ než cH+ = 1 mol/l vedou
k zápornému pH.
9
Kde se pH zjišťuje?
• pH se zjišťuje u roztoků kyselin, zásad,
solí při kontrolách zdrojů pitné vody, ale i
při kontrole odpadních vod.
Proč se zjišťuje hodnota pH?
• Známe-li hodnotu pH u roztoku, můžeme
vypočítat i koncentraci látky v něm
rozpuštěné. U pitné a odpadní vody se
kontroluje, zda-li je pH v určitém rozmezí
odpovídajícím bezproblémovému stavu.
10
Čím se pH měří?
• Univerzální pH indikátor (papírek) nejdostupnější, nejlevnější
• Methyl oranž a spol. - speciální roztoky pro
měření pH kyselých nebo zásaditých roztoků
• pH metry - digitální přístroje užívané pro odběry
vzorků
• Automatizované pH metry - provádí on-line
měření bez nutnosti lidské interakce
11
Kombinovaná skleněná elektroda
(dvojče) pro měření pH
(3)
12
Příprava pokusu :
Pomůcky: zkumavky, stojan na zkumavky
Látky: universální indikátorové papírky, lakmus
Pracovní postup:
• 1. Dodané vzorky podle čísel postupně zkoušíme
universálními indikátorovými papírky
• 2. Po zkoušce porovnáme barvu papírku se stupnicí
a zapíšeme hodnotu do tabulky
• 3. Druhý pokus provedeme přikápnutím lakmusu
postupně do všech vzorků, barvu zaznamenáme do
tabulky
• 4. V tabulce provedeme vyhodnocení prostředí
roztoku:
kyselé- neutrální- zásadité
13
Tabulka indikace roztoků
vzorek číslo
název látky
1
destilovaná
voda
2
ocet
3
minerální voda
4
saponát
5
mýdlový roztok
6
pivo
7
mléko
8
líh
9
NaOH
10
sliny
vzorek číslo barva s
lakmusem
indikace
prostředí
14
• Závěr:
• Universálními indikátorovými papírky změnou
barvy………………………………………………..
• Lakmus změnou barvy indikuje prostředí
roztoku:
kyselé………….., neutrální………………..,
zásadité…………………….
15
Úloha 3: Neutralizace roztoku hydroxidu
sodného titrací
Příprava:
Pomůcky: stojan s držákem, byreta , filtrační baňka,
odměrný válec, nálevka
Látky: roztok NaOH, roztok HCl, roztok fenolftaleinu
(4)
16
(5)
17
Pracovní postup:
• Sestavíme aparaturu dle obrázku
• Odměříme postupně odměrným válcem (opláchnout!)
- 10 ml roztoku kyseliny chlorovodíkové a nalijeme
nálevkou do byrety
- 10 ml roztoku hydroxidu sodného a nalijeme do titrační
baňky, přidáme 3 kapky roztoku fenolftaleinu
• Z byrety přikapáváme roztok do titrační baňky za
neustálého protřepávání obsahu v titrační baňce
• Přidávání ukončíme, jakmile roztok hydroxidu trvale
změní barvu
• Zapíšeme pozorování, množství látek a rovnici reakce
18
Pozorování a výsledky:
• Roztok NaOH v titrační buňce po přidání
fenolftaleinu…………....
• Po přikapávání…….ml roztoku kyseliny
chlorovodíkové se roztok……………. Bylo
dosaženo ekvivalence roztoku zásaditého
a kyselého.
• Proběhla………………….., kterou
zapíšeme rovnicí
NaOH + HCl →
(6)
19
Závěr:
• Barevná změna indikátoru nám stanovila
ekvivalencí roztoku.
• Prostředí po proběhnutí reakce mezi
roztoky je neutrální.
(7)
20
ZDROJE A PRAMENY
•
•
•
•
•
•
•
•
•
zsek.webnode.cz
(2) http://www.metrohm.cz/products/meters/827_pH
(3)
http://old.lf3.cuni.cz/chemie/cesky/praktika/uloha_B4.htm
(4) http://cs.wikipedia.org/wiki/Hydroxid_sodn%C3%BD
(5) http://edu.uhk.cz/titrace/laborator.html
21

Anorganická chemie 1.ročníky - Střední průmyslová škola Hronov

Transkript

Podobné dokumenty

Zima - Ferenčík

Třicet případů mylných představ o korozi kovů

BSF mag jaro 2016

Učební texty - Základní škola Cheb

Úvod do mikrochemické analýzy iontů

2. Anorganická chemie

Problematika hubnutí a zdravý životní styl Absolventská práce

dx2 spektrum

PLASTICITA I

CS - Canon

Termoplasty

Minimovka Lucia K

Pořízení a modernizace železničních kolejových vozidel (ev. č. 127 65)

Manuál fyzikální kroužek

Návod k používání

chemie ii - Studijní opory s převažujícími distančními prvky pro

ii. základy anorganické chemie.

chemie i hranice - Střední škola logistiky a chemie

ZÁŘIVÝ TOK- Φe

Indonésie 2013 - Flores, Rinca, Sumbawa, Lombok, Bali

Řešení úloh

Full text