01 Strojírenství

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 Vytvořila: Ing. Bc. Hana Lelková V rámci školního projektu: Zlepšení podmínek pro vzdělávání na středních školách Registrační číslo GP: CZ.1.07/1.5.00/34.0596


Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 VY_32_INOVACE_PR_18 _02 Zlepšení podmínek pro vzdělávání na středních školách 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

VY_32_INOVACE_PR_18 _03 Vytvořila: Ing. Bc. Hana Lelková 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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 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

Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910

VY_32_INOVACE_PR_18_04 Vytvořila: Ing. Bc. Hana Lelková V rámci školního projektu: Zlepšení podmínek pro vzdělávání na středních školách Registrační číslo GP: CZ.1.07/1.5.00/34.0596


Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 VY_32_INOVACE_PR_18 _04 Zlepšení podmínek pro vzdělávání na středních školách 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.




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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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




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




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)


zsek.webnode.cz Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 http://www.e-chembook.eu/anorganicka-chemie/pentely-skupina-dusiku/ (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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/




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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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




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 • • • • • •

Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 zsek.webnode.cz Znáte anorganickou chemii?, Prospektrum, Praha, 2001 (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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




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 • • • • • • • • • •

Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 http://www.chemierol.wz.cz/9%20elektrochemie%20redoxni%20vl%20kovu %202.htm (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 http://video-hned.com/sodiku/ (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 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) (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 Fotoarchiv autora (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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 Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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 (9) http://www.mkolafaold.ic.cz/anorgdva.htm (10) 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


zsek.webnode.cz Odmaturuj z chemie, Didaktis, 2002 (1) http://xantina.hyperlink.cz/prvky/tab_prvku.html (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 (6) http://edu.uhk.cz/titrace/laborator.html (7) http://edu.uhk.cz/titrace/laborator.html 21

01 Strojírenství

Recommend Documents