EU peníze středním školám – digitální učební materiál Číslo projektu:
CZ.1.07/1.5.00/34.0515
Číslo a název šablony klíčové aktivity:
III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT
Tematická oblast, název DUMu:
Systematická anorganická chemie, VY_32_INOVACE_DVO311
Autor:
Mgr. Martin Dvořák, Ph.D.
Ročník:
I.
Předmět:
Chemie
Téma:
Zástupci prvků 3. až 10. skupiny
Anotace: Dokument je rozdělen na dvě části. První část tvoří pracovní list určený jako doplněk výkladu. Druhá část je určena pro samostudium. V dokumentu jsou popsány vlastnosti, výroba a použití některých prvků 3. až 10. skupiny.
www.spsstavvm.cz
2012 - 2013
ZÁSTUPCI PRVKŮ 3. AŽ 10. SKUPINY Téměř všechny kovy v těchto skupinách patří mezi tzv. neušlechtilé kovy, které
Lanthanoidy i aktinoidy jsou poměrně reaktivní neušlechtilé kovy. Lanthanoidy se vyskytují v přírodě společně, aktinoidy se až na uran a thorium v přírodě nevyskytují. Tvoří sloučeniny především v oxidačním čísle +III. Používají se v jaderné energetice a ve sklářském průmyslu. Titan je tvrdý lehký šedý kov, odolný vůči kyselinám, s vysokou teplotou tání. Vyskytuje se pouze ve sloučeninách jako příměs mnoha nerostů. Vyrábí se redukcí oxidu titaničitého hořčíkem. Používá se jako složka slitin …………………………... Oxid titaničitý se používá jako pigment titanová běloba. Vanad je šedý tvrdý kov s vysokou teplotou tání. Působením kyselin a vody se pasivuje. V přírodě se vyskytuje pouze ve sloučeninách. Používá se jako složka slitin. Tvoří sloučeniny v mnoha oxidačních číslech, jeho nejdůležitější sloučeninou je oxid vanadičný, katalyzátor mnoha reakcí. Chrom je šedý kov s vysokou teplotou tání, který se pasivuje působením vody a kyselin. Vyskytuje se v mnoha sloučeninách, které mají charakteristické barvy. Vyrábí se redukcí uhlíkem, hliníkem nebo křemíkem. Používá se jako ………………………………………………. ………………. a jeho sloučeniny jako pigmenty a v chemických výrobách. Molybden a wolfram mají podobné vlastnosti jako chrom, používají se jako …………, wolfram kvůli vysoké teplotě tání …………………. Mangan je reaktivní stříbrolesklý kov s vysokou teplotou tání, který se rozpouští v kyselinách i v zásadách za vývoje vodíku, reaguje i s vodou. V přírodě je velmi rozšířený, jeho sloučeniny doprovázejí rudy železa. Jeho nejvýznamnější rudou je burel MnO2. Vyrábí se buď redukcí hliníkem, nebo ve společně s rudami železa redukcí uhlíkem vzniká slitina železa a manganu, tzv. ferromangan. Mangan se používá …………………………………………………………………. Tvoří sloučeniny v mnoha oxidačních číslech až po +VII. Mezi jeho důležité sloučeniny patří oxid manganičitý (burel), ……………………………………………………… ……………. a manganistan draselný, silné oxidační činidlo.
Kobalt je šedý lesklý tvrdý kov, za normální teploty stálý, ale při zahřátí reaguje s řadou ne-kovů. Vyskytuje se společně s dalšími kovy a patří mezi biogenní prvky – je součástí vitamínu B12. Používá se ……………………………………….. Jeho sloučeniny se používají jako pigmenty díky svým výrazným barvám. www.spsstavvm.cz
2012 - 2013
Nikl je stříbřitě lesklý, kujný, tažný kov, odolný vůči korozi, za běžné teploty poměrně ne-reaktivní, po zahřátí reaguje s některými nekovy, odolává roztokům hydroxidů alkalických kovů. Nachází se vzácně i ryzí, ale běžnější je ve sloučeninách, ze kterých se vyrábí. Používá se jako katalyzátor v potravinářství a na povrchovou ochranu kovů před korozí. Paladium a platina jsou také stříbrolesklé, kujné a tažné kovy, chemicky velmi stálé. V přírodě jsou vzácné, používají se v klenotnictví a na speciální odolné náčiní.
www.spsstavvm.cz
2012 - 2013
PRVKY 3. AŽ 10. SKUPINY Skandium a yttrium jsou neušlechtilé kovy, vyskytují se pouze ve sloučeninách jako příměsi jiných rud a nemají praktické využití. Tzv. neušlechtilé kovy jsou takové, které se rozpouštějí ve většině kyselin. Mají šedou barvu, obvykle vyšší počet oxidačních čísel, vyskytují se pouze ve sloučeninách a jsou poměrně reaktivní.
LANTHANOIDY, AKTINOIDY S těmito prvky se na stavbě ani v běžném životě nesetkáte, některé z nich ale mají veliký význam při výrobě energie v atomových elektrárnách. Lanthanoidy i aktinoidy jsou poměrně reaktivní neušlechtilé kovy. Lanthanoidy se vyskytují společně v přírodě v nerostech a horninách, které obsahují směsi sloučenin většího množství prvků. Aktinoidy se až na uran a thorium v přírodě nevyskytují. Během výroby lanthanoidů se jednotlivé sloučeniny oddělí a čistý kov se získá elektrolýzou nebo redukcí jiným kovem, např. vápníkem. Aktinoidy se vyrábí uměle jadernými reakcemi. Lanthanoidy i aktinoidy tvoří sloučeniny především v oxidačním čísle +III. Používají se v jaderné energetice a ve sklářském průmyslu.
Uran a plutonium
www.spsstavvm.cz
2012 - 2013
Titan je tvrdý lehký šedý kov, odolný vůči kyselinám, s vysokou teplotou tání. Vyskytuje se pouze ve sloučeninách jako příměs mnoha nerostů. Vyrábí se redukcí oxidu titaničitého hořčíkem. Používá se jako složka slitin v letectví, kosmonautice a zdravotnictví. Oxid titaničitý se používá jako pigment titanová běloba.
Titanová tyč Zirkonium a hafnium jsou také tvrdé šedé kovy, které se vyrábí obdobně jako titan. Používají se v malé míře při konstrukci jaderných reaktorů, kvůli vysoké odolnosti vůči korozi. Vanad je šedý tvrdý kov s vysokou teplotou tání. Působením kyselin a vody se pasivuje. V přírodě se vyskytuje pouze ve sloučeninách. Používá se jako složka slitin. Tvoří sloučeniny v mnoha oxidačních číslech, jeho nejdůležitější sloučeninou je oxid vanadičný, katalyzátor mnoha reakcí.
Ferrovanad, slitina vanadu a železa Niob a tantal jsou stříbrolesklé, na vzduchu stálé kovy, odolné vůči kyselinám a vodě. Vyskytují se společně v jednom nerostu a nemají praktické použití. Chrom je šedý kov s vysokou teplotou tání, který se pasivuje působením vody a kyselin. Vyskytuje se v mnoha sloučeninách, které mají charakteristické barvy. Vyrábí se redukcí uhlíkem, hliníkem nebo křemíkem. Používá se jako složka slitin, zejména nerezových ocelí, na galvanické pochromování předmětů a jeho sloučeniny jako pigmenty a v chemických výrobách. Sloučeniny chromu v oxidačním čísle +VI jsou vysoce toxické.
www.spsstavvm.cz
2012 - 2013
Chrom
Dichroman draselný
Molybden a wolfram mají podobné vlastnosti jako chrom, používají se jako příměsi do slitin, wolfram kvůli vysoké teplotě tání na vlákna žárovek. Mangan je reaktivní stříbrolesklý kov s vysokou teplotou tání, který se rozpouští v kyselinách i v zásadách za vývoje vodíku, reaguje i s vodou.
Mangan
Manganistan draselný
V přírodě je velmi rozšířený, jeho sloučeniny doprovázejí rudy železa. Jeho nejvýznamnějším minerálem je burel MnO2. Vyrábí se buď redukcí hliníkem, nebo společně s rudami železa redukcí uhlíkem vzniká slitina železa a manganu, tzv. ferromangan. Mangan se používá jako složka slitin, při výrobě železa a na výrobu svých sloučenin. Tvoří sloučeniny v mnoha oxidačních číslech až po +VII. Mezi jeho důležité sloučeniny patří oxid manganičitý (burel), složka baterií a surovina pro výrobu barviv a v ocelářském průmyslu a manganistan draselný, silné oxidační činidlo. Technecium a rhenium jsou v přírodě vzácné kovy s vysokými teplotami tání, které nemají praktické použití. Ruthenium a osmium jsou vzácně se vyskytující se kovy, které se používají jako katalyzátory některých reakcí.
www.spsstavvm.cz
2012 - 2013
Kobalt je šedý lesklý tvrdý kov, za normální teploty stálý, ale při zahřátí reaguje s řadou ne-kovů. Vyskytuje se společně s dalšími kovy a patří mezi biogenní prvky – je součástí vitamínu B12. Používá se v malém množství jako součást slitin a na výrobu magnetů. Jeho sloučeniny se používají jako pigmenty díky svým výrazným barvám.
Sloučeniny kobaltu Rhodium a iridium se vzácně vyskytují v přírodě. Iridium se používá na výrobu speciálních chemicky odolných materiálů, rhodium na katalyzátory reakcí. Nikl je stříbřitě lesklý, kujný, tažný kov, odolný vůči korozi, za běžné teploty poměrně nereaktivní, po zahřátí reaguje s některými nekovy, odolává roztokům hydroxidů alkalických kovů. Nachází se vzácně i ryzí, ale běžnější je ve sloučeninách, ze kterých se vyrábí. Používá se jako katalyzátor v potravinářství a na povrchovou ochranu kovů před korozí. Paladium a platina jsou také stříbrolesklé, kujné a tažné kovy, platina je odolná vůči veškerým kyselinám kromě lučavky královské. V přírodě jsou vzácné, používají se v klenotnictví a na speciální odolné náčiní.
Úkoly: 1.
Uran má dva používané izotopy:
235
U a
238
U. Který z nich je třeba pro provedení jaderné
reakce? 2.
Nachází se ložiska uranu i v České republice?
3.
Oxid zirkoničitý se používá v klenotnictví. Zjistěte k čemu, a zapište jeho vzorec.
4.
Pojmenujte a nalezněte barvy sloučenin Cr2O3, KMnO4, PbCrO4, CoCl2, Fe2O3.
5.
Jaké je složení lučavky královské?
6.
Které kovy se používají na ochranu železa před korozí? Jak tato ochrana funguje?
www.spsstavvm.cz
2012 - 2013
Řešení úkolů: 1.
Oba izotopy, ale ve vhodném poměru.
2.
Severní Čechy, Ralsko.
3.
Na falešné diamanty, ZrO2.
4.
Oxid chromitý – zelený, manganistan draselný – fialový, chroman olovnatý – žlutý, chlorid kobaltnatý – modrý, fialový, až růžový, oxid železitý – okrový až hnědý.
5.
Kyselina dusičná a kyselina chlorovodíková v poměru 1:3.
6.
Například chrom nebo nikl, tyto kovy se pasivují a vytvářejí nepropustnou vrstvu na povrchu předmětu.
Zdroje: Dvořák M.: Výuka chemie na středních průmyslových školách stavebních v České republice. Doktorská práce. Praha 2012.
Obr. 1 [cit. 2013-3-10]. Dostupný volně na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/HEUraniumC.jpg
Obr. 2 [cit. 2013-3-10]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/45/Pubutton.jpg
Obr. 3 [cit. 2013-3-10]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/14/Titanium_crystal_bar.jpg
Obr. 4 [cit. 2013-3-10]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/FerroVanadium.jpg
Obr. 5Tomihahndorf [cit. 2013-3-10]. Dostupný volně na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cf/Chrom_1.jpg
Obr. 6Benjah-bmm27[cit. 2013-3-10]. Dostupný volně na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/62/Potassium-dichromate-sample.jpg
www.spsstavvm.cz
2012 - 2013
Obr. 7[cit. 2013-3-10]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2b/Mangan_1.jpg
Obr. 8 [cit. 2013-3-10]. Dostupný volně na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/Manganistan_draseln%C3%BD.JPG
Obr. 9[cit. 2013-3-10]. Dostupný volně na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5c/Cobalt_Blue.JPG
Obr. 10 [cit. 2013-3-10]. Dostupný volně na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/Cobalt_Chromium_Blue.JPG
Obr. 11 Benjah-bmm27 [cit. 2013-3-10]. Dostupný volně na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ca/Cobalt%28II%29-chloride-hexahydratesample.jpg
www.spsstavvm.cz
2012 - 2013
