Prvky 14. Skupiny (Tetrely)
19.1.2011
-‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐ -‐
p2 prvky C -‐ nekov Si, Ge -‐ polokov Sn, Pb -‐ kov ns2 np2 Na vytvoření kovalentních vazeb ve sloučeninách poskytují 2, nebo 4 elektrony Všechny prvky jsou pevné látky
Uhlík (Carbonium) -‐ Nekov Výskyt -‐ Volný o V 6 alotropických modifikacích o Diamant § Čirý bezbarvý krystal § Atomové krystaly § Pevná kovalentní vazba § Každý atom se váže na dalších 4 sousední atomy uhlíku umístěných ve vrcholech čtyřstěnu § Nejtvrdší přírodní látka § Nevede el. proud § Na vzduchu hoří -‐> možné je spálit a vzniká oxid uhličitý § Slouží k opracování tvrdých materiálů, do vrtných hlavic, klenotnictví o Tuha § Vrstevnaté krystaly § Ve vrstvách kovalentní vazby (šestiúhelníky) tj. Hexagonální struktura § Vrstvy jsou spojeny Van der Walsovými vazbami § Vrstvy v krystalu po sobě snadno kloužou -‐> Proto je grafit na rozdíl od diamantů měkký § černý, lesklý § Nejstálejší modifikace § Uhlíky spojeny se 3 dalšími -‐> Jeden volný elektron, takže vede dobře el. proud § Hoří také za vzniku CO2 § Slouží k výrobě tužek, elektrody (například v jaderných elektrárnách – zpomalují neutrony), dobré mazadlo ložisek o Fulleren
§ § § § -‐
60 atomové molekuly – C60 Měkké molekulové krystaly Pravidelně uspořádané atomy v 5-‐ti a 6-‐ti úhelnících jako fotbalový míč Objeven v roce 1985
Vázaný o CO2 § v ovzduší, nasycené nápoje o Uhličitany § Horniny – CaCO3 (vápenec), MgCO3 (magnezit), FeCO3 (siderit/ocelek) o Ve všech organických sloučeninách § Uhlí § Ropa § Zemní plyn § Těla všech živých organismů Výroba -‐ Přírodní formy o Diamant § Z grafitu za vysokých teplot ( 1 500 °C) a tlaku ve speciálních zařízeních – Nákladná a obtížná o Grafit § Reakce koksu s křemenným pískem za velmi vysoké teploty ( 1 200 °C) • C(koks) + SiO2 -‐> SiC + CO o SiC -‐>(t) C(grafit) -‐ Uměle vyrobené formy (technické) o Nejsou krystalické -‐> Amorfní o Koks § Vzniká při karbonizaci černého uhlí • Zahřívání uhlí na 900 °C bez přístupu vzduchu § Použití jako velmi výhřevné palivo, v chemickém průmyslu jako důležité redukční činidlo (např. výroba železa – Fe2O3 + C -‐>(t) Fe + CO) o Saze § Vznikají při nedokonalém spalování uhlovodíků (např. metanu) • CH4 -‐>(t) C + 2H2 § Významné jako plnidlo při výrobě pryže, pneumatik a plastů, tiskařská čerň o Aktivní uhlí § Uhlík s velkým pórovitým povrchem § Vzniká termickým rozkladem rostlin, nebo dřevěných pilin za přítomnosti anorganických solí § Pohlcuje některé nežádoucí látky – Digestoře, živočišné uhlí, plynové masky Vlastnosti -‐ Málo reaktivní o S jinými látkami reaguje až při vysokých teplotách
-‐
V sloučeninách je 4 vazný (podle konfigurace volných val. elektronů v excitovaném stavu) -‐ Dokáže vytvářet i násobné kovalentní vazby (dvojné, trojné) v rozmanitých řetězcích (otevřených i uzavřených) vzniklých spojováním velkého počtu uhlíkových atomů -‐ Značná rozmanitost uhlíkatých řetězců je důvodem obrovského počtu sloučenin uhlíku 20.1.2011 -‐ Pro chemické reakce se používá uhlík ve formě koksu, nebo uhlí Použití -‐ viz. výroba a výskyt Sloučeniny -‐ Je po vodíku na druhém místě v počtu sloučenin -‐ Většinu sloučenin studuje organická chemie
Bezkyslíkaté
Sirouhlík (CS2) -‐ -‐ -‐ -‐ -‐
bezbarvá hořlavá kapalina jedovatá Nerozpustné ve vodě Získáváme přímým slučováním uhlíku se sírou za zvýšené teploty Nepolární rozpouštědlo – Síra, pryskyřice, fosfor, jod
Kyanovodík (HCN) -‐ Jedovatá bezbarvá kapalina – již 0.2 g zabije člověka -‐ Hořkomandlový zápach -‐ Rozpustná ve vodě i v lihu -‐ S vodou vytváří velmi slabou kys. kyanovodíkovou -‐ Používá se pro výrobu plastů a umělých vláken „Sirovodík, kyanovodík, co víc si přát!“
Kyanidy
-‐ -‐ -‐ -‐ -‐
Soli kys. kyanovodíkové Vysoce toxické látky Kyanidy těžkých kovů jsou nerozpustné Kyanidy alkalických kovů a zemin jsou rozpustné velmi dobře Např. KCN, NaCN, Ca(CN)2
Halogenidy -‐ bezkyslíkaté sloučeniny uhlíku -‐ Např. CCl4,
-‐ Jedovaté nepolární rozpouštědlo
Karbidy
-‐ sloučenin uhlíku s prvky s malou el. negativitou (tj. kovy, křemík, bor) -‐ Pevné látky s vysokými teplotami tání -‐ Např. CaC2 – C22-‐ Důležitá látka pro přípravu acetylenu § CaC2 + H2O -‐> C2H2 + Ca(OH)2 -‐ SiC § Struktura podobná diamantu § Pravidelně se střídají kovalentně vázané atomy uhlíku a křemíku § Nereaguje s vodou § Poměrně tvrdý § Slouží jako brusný materiál (brousky, smirkový papír)
21.1.2011
Kyslíkaté
Oxidy -‐ CO § § § § § § § § § -‐ CO2 § § § § § § §
Jedovatý, bez barvy a zápachu Vysoce reaktivní, ve vodě nerozpustný Hoří namodralým plamenem Vzniká při nedokonalém spalování uhlíku (nedostatek kyslíku)¨ o C + O2 -‐> CO Silně redukční účinky – využívá se při výrobě železa o Fe2O3 + CO -‐> Fe + CO2 o Nepřímá redukce Součástí průmyslově významných plynů o Např. Vodní plyn – CO + H2 Nebezpečný v tabákovém kouři Při vdechování se váže na krevní barvivo (hemoglobin) pevněji než kyslík a zabraňuje tak jeho přenosu k organismu Součástí výfukových plynů Bezbarvý plyn bez zápachu, chuti a není jedovatý Nedýchatelný Nehořlavý Působí na oheň dusivě Ve vodě částečně rozpustný Vzniká dokonalém spalováním uhlíku, dýchání kvašení, tlení Je konečným produktem při spalování každé organické látky
Podchlazením se získá pevný suchý led, který tvoří molekulové krystaly – Použití jako chladící látka v průmyslu „Chemie je cool“ ... může říct jen vůl! § Výroba spalováním uhlíku je neekonomická § Získáváme tepelným rozkladem uhličitanů, nebo reakcí uhličitanů se silnými kys. • CaCO3 + HCl -‐> CaCl2 + CO2 + H2O § Podílí se na zvyšování skleníkového efektu § Roztok CO2 ve vodě je slabě kyselý a nazývá se špatně „Kyselina uhličitá“ – H2CO3 • S vodou reaguje pouze malá část § Soli od hypotetické kys. uhličité • Uhličitany s aniontem CO32-‐ o Většinou nerozpustné ve vodě (vyjma sodného, draselného a amonného) • Hydrogen uhličitany o Rozpustné ve vodě • §
