Kovy p- a d- bloku

Charakteristické vlastnosti kovů

 

  • Kovy jsou pevné, tažné a kujné
  • Typickou vlastností je magnetismus
  • Kovy s dostatečně čistým a hladkým povrchem se vyznačují svým kovovým leskem
  • Jsou si svými fyzikálními vlastnostmi velmi podobné na rozdíl od chemických
  • Kovy tvoří ¾ všech prvků
  • Mají nízkou ionizační energii ® snadno tvoří kationty

 

Struktura kovů

 

  • Společnou vlastností atomů kovů je uvolňovat valenční elektrony, které se volně pohybují mezi atomy
  • Právě tyto valenční elektrony jsou příčinou dobré elektrické a tepelné vodivosti
  • Vazba mezi atomy v kovech je vazba kovová

 

Výskyt kovů

 

  • Vyskytují se hlavně ve svých sloučeninách s kladným oxidačním číslem
  • Vyskytují se v přírodninách nazývaných rudy

 

Výroba kovů

 

  • Nejvíce kovů se vyrábí z oxidických a sulfidických rud
  • Kovy se vyrábějí redukčními procesy nebo recyklací
  • Postupy při výrobě kovů:
    1) úprava rud
    2) vlastní redukce
    3) rafinace

Úprava rud – separační procesy

 

  • Vede k obohacení rudy o žádoucí sloučeniny
  • Základem chemické separace je přeměna „kovonosné sloučeniny“ na sloučeninu, která je stabilní v jiné fázi než sloučeniny hlušiny
  • Zlato se separovalo kyanidovým způsobem

 

Redukční procesy

 

  • Může probíhat různými způsoby: elektrolýzou, za vysokých teplot, redukce z roztoků
  • Elektrolýza: – elektropozitivní kovy jsou vyráběny elektrolýzou svých
    tavenin (chloridů)
    –  tímto způsobem se vyrábí Mg a Na
    –  hliník se taktéž vyrábí elektrolýzou, ale za složitějších podmínek

 

  • Redukce za vysokých teplot: – nejběžnějším způsobem je redukce uhlíkem.
    – uplatňuje se při výrobě železa

Rafinace

 

  • Snižování obsahu nežádoucích příměsí
  • Probíhá ocelářskými postupy (konvektory, elektrické pece)

 

Koroze kovů

 

  • Cílem metalurgie je převést kovy vázané ve sloučeninách do nepřirozeného stavu s oxidačním číslem 0
  • Kovy mají tendenci přecházet zpět = koroze kovů
  • Ke korozním dějům dochází většinou ve vodném prostředí
  • Koroze je soubor procesů, kterými se postupně mění vlastnosti materiálů do té míry, že ztrácejí užitečnou hodnotu

 

Beketovova řada kovů

 

K Ca  Na  Mg  Al  Zn  Fe  Sn  Pb  H  Cu  Hg  Ag  Au

  • Prvky za vodíkem (ušlechtilé kovy) nevytěsňují z kyselin vodík
  • Prvky před vodíkem (neušlechtilé) jej vytěsňují

 

 

Kovy p-bloku

 

Postavení kovů v PSP

 

  • Nacházejí se mezi prvky p1 až p4 skupiny
  • Nejvíce jich náleží do prvků p1 skupiny
  • Podle zařezaní do skupin mají buď 3, 4 nebo 5 valenčních elektronů

 

Hliník

 

Charakteristika, vlastnosti

 

  • Stříbrolesklý, lehký, kujný, tažný kov
  • Dobrý tepelný a elektrický vodič
  • Vůči vodě a vzduchu je stálý ® nepodléhá korozi (na jeho povrchu je vrstvička Al2O3-zabraňuje dalším reakcím)
  • Amfoterní charakter – reaguje jak s kyselinami, tak se zásadami za vzniku solí
  • Redukční vlastnosti
  • Na vzduchu hoří intenzivním svítivým plamenem
  • Má malou elektronegativitu ® tvoří polární vazby

 

Výroba

 

  • Elektrolýzou taveniny oxidu hlinitého a kryolitu
  • Hlavní surovinou pro výrobu hliníku je bauxit

 

 

 

Sloučeniny

 

Al2O3

 

  • V přírodě se vyskytuje jako tvrdý minerál korund – jeden z nejtvrdších materiálů
  • Připravuje se spalováním hliníku
    4 Al + 3 O2  ® 2 Al2O3
  • Nerozpustný ve vodě
  • Slouží k výrobě brusných a žáruvzdorných materiálů
  • Některé odrůdy korundu (rubín, safír) se používají v klenotnictví

 

Al(OH)3 – amfoterní hydroxid

 

(CH3COO)3Al

 

  • Octan hlinitý
  • Použití v lékařství na obklady otoků
  • Má stahující a protizánětlivé účinky

 

Al2(SO4)3 – používá se k úpravě vody a při výrobě papíru

 

KAl(SO4)2 – kamenec (oxidační číslo I a III)

 

Použití

 

  • Hliník o vysoké čistotě se používá jako vodič elektrického proudu
  • Je složkou různých slitin (dural)
  • Jako obalový materiál – alobal

 

Cín

 

Charakteristika, vlastnosti

 

  • V přírodě se vyskytuje nejčastěji ve formě SnO2 (cínovec)
  • Stříbrolesklý tažný kov
  • Odolný proti vodě, kyselinám i zásadám

 

Výroba

 

  • Vyrábí se z SnO2 redukcí uhlíkem

Použití

 

  • Používá se na povrchové úpravy méně odolných kovů = pocínování
  • Výroba slitin – bronz (měď + cín)
  • Pájka = slitina kovů sloužící ke spojování kovů
  • Válcuje se na tenkou fólii – staniol
  • Kdysi k výrobě různých předmětů (poháry, figurky)
  • Cínový mor = proces, při kterém cínové předměty uchovávané v chladu měnili svou krystalovou modifikaci ® rozpad v šedý prášek

 

Olovo

 

Charakteristika ,vlastnosti

 

  • Olovo se nejčastěji vyskytuje ve sloučenině galenitu PbS
  • Šedý měkký kov
  • Na vzduchu se pokrývá PbO
  • Nerozpouští se ve zředěných kyselinách, rozpouští se v HNO3

 

Výroba

 

  • Vyrábí se pražením galenitu na PbO a následnou redukcí

 

Sloučeniny

 

  • Všechny sloučeniny olova jsou jedovaté

 

Pb3O4

 

  • oxid olovnato-olovičitý
  • Používá se k výrobě antikorózních nátěrových směsí

 

Použití

 

  • K výrobě obalů kabelů, elektrod v akumulátoru, pájky
  • Ochranné obaly před RTG zářením (olověné vesty)
  • Tetrahylolovo se přidávalo do benzínu jako antidetonikum

 

Prvky d-bloku

 

Postavení kovů v PSP

 

  • Leží mezi s a p prvky
  • Jsou uspořádány ve 4., 5., 6., 7. periodě periodické tabulky
  • Nabývají různých oxidačních čísel
  • Na vazbách se podílejí i elektrony z předposlední vrstvy

 

 

Charakteristika

 

  • Všechny d-prvky jsou kovy
  • Všechny kromě rtuti jsou pevné látky
  • Jejich sloučeniny a ionty jsou barevné

 

Vlastnosti

 

  • Mají vysokou hustotu
  • Jsou tvrdé, křehké
  • Dobře tepelně a elektricky vodivé
  • Často tvoří koordinační sloučeniny

 

Prvky skupiny železa

 

Postavení prvků v PSP

 

  • Patří do prvků d6 d7 d8 skupiny  4.periody
  • Patří zde: Fe, Co, Ni
  • Patří mezi neušlechtilé kovy
  • Nejčastější oxidační čísla: II, III

 

Železo

 

Charakteristika, vlastnosti

 

  • Stříbřitě lesklé, tažné a kujné
  • Feromagnetické = zesiluje magnetické pole
  • Podléhá na vlhkém vzduchu korozi

 

Výroba

 

  • Do vysoké pece se naváží: a, obohacená železná ruda (Fe2O3, SiO2)
    b, koks (C)
    c, vápenec (CaCO3)
  • Ze spodu je vháněn předehřátý vzduch a plášť pece je chlazen vodou
  • V peci probíhá řada reakcí:
    a)  Koks slouží jako redukční činidlo, ale i jako palivo
    2 C + O2 ® 2 CO
    b) Nepřímá redukce Fe2O3 oxidem uhelnatým
    3 Fe2O3  +  CO  ®  2 Fe3O4  +  CO2
    Fe3O4  +  CO  ®  3 FeO    +  CO2
    FeO    +  CO   ®  Fe   +   CO2
    c) v dolní části dochází k redukci Fe2O3 uhlíkem
    2 Fe2O3   +  6 C   ® 4 Fe   +  6 CO
    FeO      +  C      ®  Fe  +  CO
    d) vznik strusky – zabraňuje současné redukci křemíku
    CaCO3  ®  CaO  +  CO2
    CaO   +  SiO2   ®  CaSiO3
  • Odpich železa a strusky

 

 

 

Sloučeniny

 

Sulfidy

 

  • FeS2 – pyrit, slouží k výrobě oxidu siřičitého

 

Oxidy

 

  • FeO – černá práškovitá látka
  • Fe2O3 – červená látka sloužící jako pigment
  • Fe3O4 – oxid železnato-železitý

Hydroxidy

 

  • Fe(OH)2 – bílá sraženina

 

Soli

 

  • FeSO4·7H2O – zelená skalice, používá se k výrobě pigmentů
  • Fe(HCO3)2 – součástí minerálních vod

 

Komplexní sloučeniny

 

  • K4[Fe(CN)6] – žlutá krevní sůl
    Slouží k výrobě barviv
  • K3[Fe(CN)6] – červená krevní sůl
    Používá se k barvení textilu a v analytické chemii

 

Význam

 

  • Biogenní prvek II. řádu
  • Součást hemoglobinu, cytochromů, enzymů

 

Použití

 

  • Složka ocelí
  • Jako konstrukční matriál, výroba strojních součástí

 

Kobalt, Nikl

 

  • Bílé kovy, vedou dobře elektrický proud
  • Vyrábějí se pražením sulfidických rud
  • Používají se jako katalyzátory, součástí slitin
  • Radioaktivní 60Co se používá k ozařování v lékařství
  • Sloučeniny kobaltu působí toxicky na srdeční sval
  • Nikl je toxický, způsobuje edémy plic

 

 

Prvky skupiny mědi

 

Postavení prvků v PSP

 

  • Prvky d9 skupiny 4.- 6. periody
  • Nejčastější oxidační čísla: I, II, III

 

Charakteristika

 

  • Ušlechtilé kovy
  • Vyskytují se v zemské kůře i v ryzí formě
  • Měď je červená, stříbro bílé a zlato žluté

 

 

 

Vlastnosti

 

  • Jsou tažné, kujné, vysoce teplotně a elektricky vodivé
  • Jsou poměrně stálé
  • Měď se na vzduchu pokrývá zelenou vrstvou měděnky

 

Sloučeniny

 

  • CuS – černý, ve vodě nerozpustný
  • AgBr – světle žlutá látka citlivá na světlo – použití při fotografickém procesu
  • Cu2O – červený prášek, barví sklo na červeno
  • CuO – černý, barví sklo na zeleno
  • CuSO4·5H2O – skalice modrá
    Používá se jako fungicid a ke galvanickému pokovování
    V bezvodném stavu je bílá a hygroskopická

 

Použití

 

  • Zlato: klenotnictví, pozlacování, zubní lékařství
  • Bílé zlato: směs zlata, niklu a paladia
  • Stříbro: fotografické materiály, klenotnictví, výroba zrcadel, elektrotechnika
  • Měď: elektrotechnika, výroba katalyzátorů
    Slitiny: Bronz – Cu, Sn     Mosaz – Cu, Zn

 

 

Rtuť

 

  • Za normální teploty je kapalná
  • Její páry jsou prudce jedovaté
  • Používá se jako náplň teploměrů, rtuťových lamp, zářivky, léčiva
  • Příprava amalgámů – sloučeniny Hg s jinými kovy

 

Mangan

 

Charakteristika, vlastnosti

 

  • Stříbrolesklý, tvrdý kov
  • Nejčastější oxidační čísla: II, IV, VII

 

Sloučeniny

 

  • MnO2 – burel
    Používá se ve sklářství, k výrobě suchých elektrických článků
  • KMnO4 – temně fialové krystalky
    silné oxidační činidlo
    Používá se jako dezinfekční prostředek, bělení textilií
    Kdysi se nazýval hypermangan

 

 

 

 

Chrom

 

 

  • Stříbrolesklý, tvrdý kov
  • Oxidační čísla: III, VI
  • Podílí se na metabolismu cukrů
  • Používá se ke galvanickému pokovování
  • Přidává se do ocelí jako ferochrom – slitina Fe a Cr

 

Sloučeniny

 

Cr2O3

 

  • Zelený prášek, nerozpustný ve vodě, amfoterní
  • Používá se k výrobě olejových barev jako chromová zeleň
  • Impregnace dřeva a ochrana kovových předmětů proti korozi

 

Chromany

 

  • Mají žluté zbarvení
  • Oxidační účinky
  • PbCrO4 – chromová žluť
    Používá se jako pigment
  • Dichromany – silné oxidační účinky

 

 

Úkol 1:

a, Pojmenujte sloučeniny:

Cu2O                        oxid měďný
CrO3                         oxid chromový
MoO3                       oxid molybdenový
AgNO3                     dusičnan stříbrný
[Cu(NH3)4](ClO4)2   chloristan tetraamin-mědnatý
[Co(H2O)6]Cl3          chlorid hexaaqua-kobaltitý
K2[PtCl6]                   hexachloro-platičitan draselný
K3[Fe(CN)6]              hexakyano-železitan draselný
K4[Fe(CN)6]              hexakyano-železnatan draselný
KFe(SO4)2                 síran draselno-železitý

 

b, Napište vzorce:

chlorid pentaaminaquachromitý    [Cr(NH3)5(H2O)]Cl3
dusitan diaminstříbrný                   [Ag(NH3)2]NO2
diaquadichloromědnatý komplex   [Cu(H2O)2Cl2]
hydrogenfosforečnan železitý         Fe2(HPO4)3
síran draselno-chromitý                  KCr(SO4)2
hydroxid-chlorid mědnatý              Cu(OH)Cl
peroxosíran železnatý                     FeSO5
sulfid železitý                                  Fe2S3

 

Úkol 2:
Napište rovnice výroby:

a, Zinku ze sulfidu zinečnatého

2 ZnS  + 3 O2  ® 2 ZnO  +  2 SO2
ZnO  +  C     ®  Zn  +  CO

b, Titanu z chloridu titaničitého redukcí hořčíkem

 

TiCl4  + 2 Mg   ®   Ti   + 2 MgCl2

c, Molybdenu z oxidu molybdenového redukcí vodíkem

MoO3  + 3 H2     ®   Mo   +  3 H2O

 

Úkol 3:

Vyčíslete rovnice:

a, 3 K2MnO4   + 2 H2O  ®  2 KMnO4 +  MnO2  +  4 KOH

MnVI   –  1e    ®   MnVII   1      2
MnVI   +  2e   ®   MnIV    2      1

b, 2 PbS  + 3 O2   ®  2 PbO   +  2 SO2

S-II   –  6e   ®   SIV   6      2
O2   +  4e   ®   2 O  4      3

c, 3 Zn  +  8 HNO3  ® 3 Zn(NO3)2  +  2 NO  + 4 H2O
Zn0  –   2e    ®  ZnII   2     3
NV  +   3e   ®  NII    3      2

d, PbS  +  4 H2O2   ®  PbSO4  +  4 H2O
S-II   –  8e    ®   SVI     8     1
O2-I  + 2e    ®  2 O-II  2     4

 

Příklad 1:

Síran železitý je silný elektrolyt. Vypočítejte koncentraci iontů v roztoku síranu
železitého s koncentrací 1,25 mol/dm3.

 

 

 

Příklad 2:
Součin rozpustnosti jodičnanu olovnatého je 3,2.10-14. Jaká je jeho rozpustnost?

 

 

 

Příklad 3:
Železo reaguje s chlorem za vzniku chloridu železitého.Kolik g chloridu připravíme,
použijeme-li 3g chloru?

 

 

Příklad 4:
a, Kolik atomů železa je obsaženo v 0,1 g elementárního kovu?

 

               b, Je počet atomů cínu v 0,1 g čistého kovu nižší nebo vyšší než v železe?

 

 

 

 

 

 

 

 

Příklad 5:
Na základě výpočtu určete zda je pravdivý výrok: 3g Fe a 4,03g Ni představují
přibližně stejná látková množství.

 

 

 

Příklad 6:

Oxidačním tavením oxidu chromitého s dusičnanem draselným a hydroxidem
draselným vzniká chroman draselný, dusitan draselný a voda.
a, vyčíslete rovnici

Cr2O3  + 3 KNO3  + 4 KOH   ® 2 K2CrO4  + 3 KNO2   + 2 H2O

 

Cr2III  –  6 e   ®  2  CrVI    6      1

NV    +  2e    ®       NIII     2      3

b, Vypočítejte množství oxidu chromitého potřebného na přípravu 130g chromanu
draselného.

 

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *