ˇ ep´ Stˇ an Kouˇril
1
5. kvˇetna 2010
ˇ ´ KOVY PRECHODN E • prvky vedlejˇs´ıch skupin (1. – 8.B) • nemaj´ı zcela zaplnˇen´e d orbitaly (kromˇe Zn, Cd a Hg) • tvoˇr´ı koordinaˇcn´ı slouˇceniny – barevn´e slouˇceniny • maj´ı velkou rozmanitost ox. ˇc´ısel
1
Chrom - Cr
• v´ yskyt: – chromit – F eCr2 O4 = F eO . Cr2 O3 – krokoit – P bCrO4 – chromov´ a ˇzlut’ (pigment) • v´ yroba: – redukce uhl´ıkem: F eCr2 O4 + 4C −→ F e + 2Cr + 4CO – aluminotermie: Cr2 O3 + Al −→ Al2 O3 + Cr • vlastnosti: – vysok´ y bod t´ an´ı, st´ al´ y za bˇeˇzn´e teploty, nepodl´eh´a korozi (pochromov´an´ı ˇzeleza a oceli), pasivuje se, m˚ uˇze se d´ avat pˇr´ımo do oceli – chromov´a ocel (ˇrezn´e n´astroje) – neuˇslechtil´ y kov, ochotnˇe reaguje s kyselinami za vzniku H2 – ox. ˇc´ısla 3, 6, 2 • vyuˇzit´ı: – pochromov´ an´ı, slitiny • slouˇceniny: – Cr2 O3 – oxid chromit´ y ∗ zelen´ a l´ atka, amfotern´ı – kyselina i z´asada, pigment ∗ sopka na stole: (N H4 )2 Cr2 O7 −→ Cr2 O3 + N2 + 4H2 O – CrO3 – oxid chromov´ y ∗ kyselinotvorn´ y: CrO3 + H2 O −→ H2 CrO4 – kys. chromov´a ∗ siln´e oxidaˇcn´ı ˇcinidlo (m´ a uˇz ox. ˇc´ıslo 6) – chromany – (CrO4 )2− ∗ ˇzlut´e l´ atky – pigmenty – dichromany – (Cr2 O7 )2− ∗ oranˇzov´e l´ atky ∗ siln´ a ox. ˇcinidla – analitick´ a chemie, na titraci – kamence ∗ podvojn´ y s´ıran ∗ KCr(SO4 )2 . 12H2 O
ˇ ep´ Stˇ an Kouˇril
2
2
5. kvˇetna 2010
Molybden, Wolfram – M o, W
• vlastnosti: – stabiln´ı v ox. ˇc´ısle 6 – odoln´e kovy – nepodl´ehaj´ı korozi • vyuˇzit´ı: – pˇr´ısady do oceli – zvyˇsuj´ı odolnost v˚ uˇci korozi – W – ˇz´ arovky
3
Mangan – M n
• v´ yskyt: – burel - M nO2 – kataliz´ ator pˇri v´ yrobˇe O2 – braunit – M n2 O3 – hausmanit – M nO . M n2 O3 – manganit – M nO(OH) – stopov´ y prvek v ˇziv´ ych organismech – d˚ uleˇzit´ y • v´ yroba: – redukc´ı M n2 O3 – z´ısk´ av´ ame mangan sm´ısen´ y s ˇzelezem – aluminotermie – elektrol´ yza M nSO4 • vlastnosti: – neuˇslechtil´ y kov velmi podobn´ y ˇzelezu – reaguje jak s kys. tak s hydroxidy za v´ yvoje H2 – v pr´ aˇskov´em stavu reaguje i s vodou – nejstabilnˇejˇs´ı ox. ˇc´ıslo 2 • vyuˇzit´ı: – pˇrid´ av´ a se do slitin – zlepˇsuje tvrdost a odolnost • slouˇceniny: – M nO2 – burel ∗ tmav´ y pr´ aˇsek, v such´ ych ˇcl´ anc´ıch, v´ yroba kysl´ıku (kataliz´ator pˇri rozkladu peroxidu vod´ıku), v´ yroba Cl : M nO2 + 4HCl −→ M nCl2 + Cl2 + 2H2 O , skl´aˇrstv´ı – odbarven´ı ˇzelezit´ ych iont˚ u – zelen´e – manganistany – (M nO4 )− ∗ nestabiln´ı, siln´ a ox. ˇcinidla ∗ KM nO4 – hypermangan – tmavˇefialov´e krystalky rozpustn´e ve vodˇe, barv´ı ji do fialova, desinfekce v l´ekaˇrstv´ı a pitn´e vody, v analitick´e chemii pˇri titrac´ıch (manganometrie) ∗ ˇc´ım kyselejˇs´ı prostˇred´ı, t´ım silnˇejˇs´ı ox. ˇcinidlo: M nO4 + H2 − 5e− −→ M n2 + +H2 O ∗ neutr´ aln´ı prostˇred´ı: M nO4 + H2 O − 3e− −→ M nO2 + 4OH − ∗ alkalick´e prostˇred´ı: M nO4 − 1e− −→ (M nO4 )2−
ˇ ep´ Stˇ an Kouˇril
3
4
5. kvˇetna 2010
ˇ Zelezo – Fe
• v´ yskyt: – magnetovec – F e3 O4 = F eO . F e2 O3 – krevel – F e2 O3 – hnˇedel – F e2 O3 . nH2 O – ocelek – F eCO3 – pyrit – F eS2 – biogenn´ı prvek – krev • v´ yroba: – vyr´ ab´ı se ve vysok´ ych pec´ıch – vs´ adka: ˇzelezn´ a ruda, koks, struskotvorn´e pˇr´ısady (CaCO3 ) – postupnˇe doch´ az´ı k pˇremˇenˇe pˇr´ısad na oxidy: CaCO3 −→ CaO + CO2 – nepˇr´ım´ a redukce: (redukˇcn´ı ˇcinidlo CO) – prob´ıh´a v horn´ı ˇc´asti pece C + O2 −→ CO2 CO2 + C −→ 2CO 3F e2 O3 + CO −→ 2F e3 O4 + CO2 F e3 O4 + CO −→ 3F eO + CO2 F eO + CO −→ F e + CO2 – pˇr´ım´ a redukce: (redukˇcn´ı ˇcinidlo C) F e2 O3 + 3C −→ 2F e + 3CO F e3 O4 + 4C −→ 3F e + 4CO F eO + C −→ F e + CO – kychtov´e plyny unikaj´ı kychtov´ ymi otvory (25-30% CO, 10% CO2 , N, H, vodn´ı p´ary) – k n´ıstˇeji vznik´ a kapaln´e ˇzelezo, kter´e se odeb´ır´a – odpich v intervalech 2-6 hodin – struska, kter´ a vznik´ a v pr˚ ubˇehu, chr´an´ı ˇzelezo pˇred oxidac´ı, odeb´ır´a se asi 4x ˇcastˇeji neˇz ˇzelezo a pouˇz´ıv´ a se ve stavebnictv´ı – vznikl´e surov´e ˇzelezo (litina) – kˇrehk´e – nepouˇziteln´e v praxi – kˇrehkost zp˚ usobena pˇr´ıtomnost´ı uhl´ıku (3-5%), Si, M n, P ... – surov´e ˇzelezo se zpracov´ av´ a zkujˇ nov´an´ım – v konvertorech – sniˇzuje se pod´ıl C pod 1,7% – vznik´ a ocel – m˚ uˇzeme pˇrid´ avat urˇcit´e kovy pro zlepˇsen´ı vlatnost´ı (Co – magnety, Cr, W – ˇrezn´e n´ astroje, loˇziska) • vlastnosti: – mˇekk´ y kujn´ y kov – feromagnetick´ y (magnetick´e vlastnosti) – neuˇslechtil´ y – ochotnˇe se rozpouˇst´ı ve zˇredˇen´ ych kyselin´ach za vzniku H2 – podl´eh´ a korozi – za vyˇsˇs´ıch teplot se sluˇcuje s nˇekter´ ymi nekovy (O, S, ...)
ˇ ep´ Stˇ an Kouˇril
4
5. kvˇetna 2010
• slouˇceniny: – F e2 O3 – oxid ˇzelezit´ y (hnˇedel nebo krevel) ∗ ˇcerven´ a barva – pigment – barv´ı se j´ım umˇel´e gran´aty ∗ vznik´ a pˇri praˇzen´ı pyritu: 4F eS2 + 11O2 −→ 8SO2 + 2F e2 O3 – halogenidy ∗ ve vodˇe rozpustiteln´e, z roztoku krystalizuj´ı jako hydr´aty ∗ F eCl2 . 4H2 O : F e + 2HCl −→ F eCl2 + H2 ∗ F eCl3 . 6H2 O : 2F e + 3Cl2 −→ 2F eCl3 – s´ırany ∗ F eSO4 . 7H2 O – zelen´ a skalice – zelen´a krystalick´a l´atka dobˇre rozpustn´a ve vodˇe, analitick´ a chemie ∗ (N H4 )2 F e(SO4 )2 . 6H2 O – mohrova s˚ ul – zelen´a krystalick´a l´atka dobˇre rozpustn´a ve vodˇe, analitick´ a chemie – koordinaˇcn´ı slouˇceniny ∗ K4 [F e(CN )6 ] . 3H2 O – ˇzlut´a krevn´ı s˚ ul – krystalick´a l´atka rozpustn´a ve vodˇe, z´ısk´av´any ˇz´ıh´ an´ım dus´ıkat´ ych zbytk˚ u s potaˇs´ı a ˇzelezem, pouˇz´ıv´a se jako pigment a inkoust, d˚ ukaz ˇzelezit´ ych iont˚ u – vznik´ a berl´ınsk´a modˇr (jeˇstˇe rhodanid KSCN – krvavˇe ˇcerven´a) ∗ K3 [F e(CN )6 ] . 3H2 O – ˇcerven´a krevn´ı s˚ ul – krystalick´a l´atka rozpustn´a ve vodˇe, z´ısk´av´any ˇz´ıh´ an´ım dus´ıkat´ ych zbytk˚ u s potaˇs´ı a ˇzelezem, pouˇz´ıv´a se jako pigment a inkoust, d˚ ukaz ˇzeleznat´ ych iont˚ u – vznik´ a turnbullova modˇr ∗ [F e(CO)5 ] – pentakarbonil ˇzelezo – jedovat´a kapalina, kter´a se pouˇz´ıv´a pˇri ˇciˇstˇen´ı ˇzeleza za vzniku pentakarbonylov´eho ˇzeleza ∗ [F e(CO)9 ] – nonakarbonyl ˇzelezo ∗ [F e(CO)1 2] – dodekakarbonyl ˇzelezo
5
Kobalt – Co
• v´ yskyt: – smaltin – CoAs2 • v´ yroba: – rudu praˇzen´ım pˇrevedeme na oxid a ten pot´e redukujeme (aluminotermicky) • vlastnosti: – stˇr´ıbroleskl´ y, tvrd´ y, kujn´ y kov – odoln´ y v˚ uˇci korozi, neuˇslechtil´ y • slouˇceniny: – CoCl2 . 6H2 O ∗ r˚ uˇzov´ y – CoCl2 ∗ modr´ y – sit´ı se j´ım silikagel – CoS2 – sulfid kobaltnat´ y ∗ ˇcern´ a nerozpustn´ a l´ atka – sraˇzenina ∗ analitick´ a chemie : CoCl2 + (N H4 )2 S −→ CoS + 2N H4 Cl (d˚ ukaz jestli tam byl Co)
ˇ ep´ Stˇ an Kouˇril
5
6
5. kvˇetna 2010
Nikl – N i
• v´ yskyt: – millerit – N iS • v´ yroba: – rudu praˇzen´ım pˇrevedeme na oxid a ten pot´e redukujeme. Vznikl´ y surov´ y nikl m˚ uˇzeme ˇcistit pˇres karbonilov´ y komplex – vznik´a tetrakatbonil nikl – [N i(CO)4 ] • vlastnosti: – neuˇslechtil´ y, v koncentrovan´e kys. se pasivuje – na vzduchu st´ al´ y – nepodl´eh´ a korozi – alergenn´ı kov – v hodink´ ach, mobilech ... • vyuˇzit´ı: – elektrochemie – ˇcl´ anky – slitiny – alpaka – Cu, Zn, N i – pr´ aˇskov´ y – raney˚ uv nikl – kataliz´ator – ztuˇzov´an´ı tuk˚ u • slouˇceniny: – soli ∗ bezvod´e – ˇzlut´e ∗ hydratovan´e – zelen´e – N iS – sulfid nikelnat´ y ∗ ˇcern´ a sraˇzenina vyuˇz´ıvan´ a v analitick´e chemii pro d˚ ukaz nikelnat´ ych iont˚ u: N iCl2 + (N H4 )2 S −→ N iS + 2N H4 Cl
