Název SŠ: SŠ-COPT Uherský Brod Autoři: Ing. Edita NAĎOVÁ Název prezentace 12. Prvky a sloučeniny I. skupiny Název sady: Obecná a anorganická chemie (pro.

Prezentace na téma: "Název SŠ: SŠ-COPT Uherský Brod Autoři: Ing. Edita NAĎOVÁ Název prezentace 12. Prvky a sloučeniny I. skupiny Název sady: Obecná a anorganická chemie (pro."— Transkript prezentace:

1 Název SŠ: SŠ-COPT Uherský Brod Autoři: Ing. Edita NAĎOVÁ Název prezentace 12. Prvky a sloučeniny I. skupiny Název sady: Obecná a anorganická chemie (pro 3.ročník oboru Mechanik seřizovač a Technik - puškař) Číslo projektu: CZ.1.07./1.5.00/34.0727 Datum vzniku: 30.12. 2012 Uvedení autoři, není-li uvedeno jinak, jsou autory tohoto výukového materiálu a všech jeho částí. Tento projekt je spolufinancován ESF a státním rozpočtem ČR

2 ANOTACE: Záměrem této sady výukových materiálů Obecná a anorganická chemie (pro 3.ročník oboru Mechanik seřizovač a Technik - puškař) je představit žákům, kteří se v této oblasti vzdělávají, obecnou a anorganickou chemii. Jednotlivé prezentace v této sadě popíší postupně tematické oblasti, které jsou probírány v běžné výuce chemie na naší SŠ. Konkrétně tato prezentace je zaměřena na prvky a sloučeniny 1. skupiny.

3 Prvky 1. skupiny Charakteristika: Alkalické kovy jsou prvky 1. skupiny periodické tabulky prvků mimo vodíku (dříve I. A skupina). Jedná se o lithium (Li), sodík (Na), draslík (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) a francium (Fr). Tyto prvky jsou velmi reaktivní a v přírodě se nacházejí pouze ve sloučeninách. Musí být skladovány pod vrstvou nereaktivní, bezvodé kapaliny (např. petroleje)

4 Vlastnosti typické kovy, ze všech kovů nejreaktivnější měkké, stříbrolesklé, dají se krájet dobře vedou elektrický proud i teplo barví plamen lithium, draslík a sodík mají menší hustotu než voda mají nízkou teplotu tání prudce rozkládají vodu za vzniku příslušného hydroxidu a vodíku

5 Lithium (Li) je nejlehčí z řady alkalických kovů, značně reaktivní, stříbřitě lesklého vzhledu velmi lehký a měkký kov (ještě měkčí než mastek), který lze krájet nožem, dobře vede elektrický proud a teplo lithium má nejmenší hustotu ze všech pevných prvků, je lehčí než voda a petrolej ve srovnání s ostatními kovy má lithium poměrně nízké teploty tání a varu

6 Výskyt v přírodě rychle reaguje s kyslíkem i vodou a v přírodě se s ním proto setkáváme pouze ve formě sloučenin v přírodě je lithium přítomno v nevelkém množství jako příměsi různých hornin, nejznámější minerály obsahující lithium jsou aluminosilikáty soli lithia jsou přítomny v mořské vodě a některých minerálních vodách

7 Výroba Při výrobě se vychází z rudy spodumenu, který se zahřívá na 1 100 °C, aby došlo ke změně modifikace, která má menší hustotu. Ta se promývá kyselinou sírovou a získává se síran lithný, který reaguje s uhličitanem sodným a kyselinou chlorovodíkovou za vzniku nerozpustného uhličitanu lithného a rozpustného chloridu lithného. Uhličitan lithný se kompletně převede na chlorid. Kovové lithium se průmyslově získává elektrolýzou roztaveného chloridu lithného, protože je čistý chlorid nejlépe získatelný a má relativně nízkou teplotu tání.

8 Využití uplatňuje se v jaderné energetice využívá se na výrobu baterií a akumulátorů organické soli lithia se používají ve farmaceutickém průmyslu jako součásti uklidňujících léků je přísadou pro výrobu speciálních skel a keramik hygroskopických vlastností se využívá k pohlcování oxidu uhličitého z vydýchaného vzduchu v ponorkách a kosmických lodích slitiny lithia jsou velmi lehké, mechanicky odolné a používají se při konstrukci součástí letadel, družic, kosmických lodí a ložiskových kovů

9 Sodík (Na, Natrium) je nejběžnějším prvkem z řady alkalických kovů, hojně zastoupený v zemské kůře, mořské vodě i živých organismech sodík je měkký, lehký a stříbrolesklý kov, který lze krájet nožem, v Mohsově stupnici tvrdosti má sodík hodnotu menší než 1 (je měkčí než mastek i lithium) sodík dobře vede elektrický proud i teplo, je lehčí než voda elementární kovový sodík lze dlouhodobě uchovávat v petroleji nebo naftě

10 Výskyt v přírodě z minerálů, obsažených v zemské kůře je nejznámější halit (sůl kamenná) - chemicky chlorid sodný NaCl příkladem minerálů biogenního původu je chilský ledek- chemicky dusičnan sodný NaNO 3 další minerály sodíku jsou kryolit Na 3 AlF 6, thenardit Na 2 SO 4, Glauberova sůl Na 2 SO 4. 10 H 2 O, soda Na 2 CO 3, borax Na 2 B 4 O 7.10 H 2 O a další… sodík patří mezi biogenní prvky a nachází se ve všech buňkách rostlinných i živočišných tkání

11 Výroba Dříve se sodík vyráběl elektrolýzou taveniny hydroxidu sodného, který se připravoval elektrolýzou roztoku chloridu sodného. Kovový sodík se dnes průmyslově vyrábí elektrolýzou roztavené směsi 60 % chloridu vápenatého a 40 % chloridu sodného při teplotě 580 °C. Vápník vzniklý elektrolýzou ve sběrné nádobě tuhne, protože jeho teplota tání je vyšší než sodíku a tím se od sodíku odděluje. Materiálem katody je obvykle železo, anoda je grafitová. Dalším produktem je plynný chlór, který bývá obvykle dále zužitkován.

12 Využití kovový sodík se často uplatňuje v jaderné energetice a v leteckých motorech jako látka odvádějící teplo je mimořádně silné redukční činidlo, bývá využíván pro řadu organických syntetických reakcí i při výrobě některých kovů z jejich chloridů jako je titan a zirkonium sodík se také používá jako katalyzátor při výrobě pryže a elastomerů elektrickým výbojem v prostředí sodíkových par vzniká velmi intenzivní světelné vyzařování žluté barvy - sodíkové výbojky pouličního osvětlení používá se na přípravu peroxidu sodného - součást pracích prášků, k přípravě bělících lázní na hedvábí, vlnu, umělé hedvábí, slámu, peří, vlasy, štětiny, mořské houby, dřevo, kosti a slonovin

13 Draslík (K, Kalium) draslík je měkký, lehký a stříbrolesklý kov, který lze krájet nožem, je měkčí než mastek, lithium i sodík a jeho tvrdost se Mohsově stupnici pohybuje okolo stupně 0,5 draslík je lehčí než voda a plave na ní draslík vede velmi dobře elektrický proud a teplo má nízký bod tání a varu ve srovnání s ostatními kovy

14 Výskyt v mořské soli, podzemní minerální vody z minerálů obsažených v zemské kůře je nejznámější sylvín KCl významný je také dusičnan draselný KNO 3, zvaný ledek draselný k dalším draselným minerálům patří arcanit K 2 SO 4, karnalit KCl.MgCl 2.6 H 2 O, glaserit Na 2 SO 4.3 K 2 SO 4, schönit K 2 SO 4.MgSO 4.6 H 2 O a další… draslík spolu se sodíkem patří mezi biogenní prvky a poměr jejich koncentrací v buněčných tekutinách je významným faktorem pro zdravý vývoj organizmu

15 Výroba průmyslově se vyrábí redukcí chloridu draselného sodíkem a následnou destilací draslíku ze směsi draslík se dá také vyrábět elektrolýzou kyslíkatých sloučenin draslíku rozpuštěných v halogenidech draselných (oxid draselný, peroxid draselný nebo superoxid draselný), na grafitové anodě uniká při elektrolýze oxid uhličitý vzniklý reakcí kyslíku s grafitovou anodou draslík lze také připravit reakcí fluoridu draselného s karbidem vápenatým

16 Využití je nestálý- prakticky se využívá pouze minimálně výjimečně je používán k redukčním reakcím v organické syntéze nebo analytické chemii v malém se používá pro výrobu fotoelektrických článků hydroxid draselný se používá při výrobě mýdel, léčiv, celulosy, papíru, umělého hedvábí a oxidu hlinitého uhličitan draselný - potaš - k výrobě skla, v textilním a papírenském průmyslu, jako součást pracích prášků, pigmentů v barvířství a běličství a pro přípravu kyanidu draselného dusičnan draselný se používá jako hnojivo a je využíván v pyrotechnice jako silné oxidační činidlo síran draselný se používá při výrobě skla i jako hnojivo

17 Rubidium (Rb) rubidium je měkký, lehký a stříbrolesklý kov, který lze krájet nožem (vosk) je těžší než voda, velmi dobře vede elektrický proud a teplo, má nízký bod tání a varu díky své velké reaktivitě se v přírodě setkáváme pouze se sloučeninami rubidia a to pouze v mocenství Rb + nejvýznamnější výskyt je uváděn v minerálu lepidolitu, což je poměrně značně komplikovaný hlinito-křemičitan lithno-draselný KLi 2 [AlSi 3 O 6 ] (OH, F) 2 Výskyt v přírodě

18 Výroba rubidium se průmyslově vyrábí elektrolýzou roztavené směsi 60 % chloridu vápenatého a 40 % chloridu rubidného při teplotě 750 °C vápník v nádobě tuhne, protože jeho teplota tání je vyšší než rubidia a tím se od rubidia odděluje Využití ve fotočláncích, sloužících pro přímou přeměnu světelné energie v elektrickou soli rubidia se přidávají do směsí zábavné pyrotechniky a barví vzniklé světelné efekty do fialova

19 Cesium (Cs, Caesium) cesium je měkký, lehký a zlatožlutý kov, který lze krájet nožem na rozdíl od lithia, sodíku a draslíku je spolu s rubidiem těžší než voda a velmi dobře vede elektrický proud a teplo Výskyt v přírodě cesium se vyskytuje pouze vzácně jak na Zemi tak i ve vesmíru v minerálech provází cesium obvykle ostatní alkalické kovy minerál s největším výskytem cesia se nazývá polucit CsSi 2 AlO 6 a nachází se v drúzách ostrova Elby

20 Výroba elementární cesium se průmyslově vyrábí elektrolýzou roztavené směsi 60 % chloridu vápenatého a 40 % chloridu cesného při teplotě 750 °C. Využití do přístrojů pro noční vidění, ve fotonásobičích elektronů izotop 137Cs s poločasem rozpadu 33 let se používá v nedestruktivním zkoušení materiálů a výrobků (defektoskopii) a při ozařování rakovinných nádorů od roku 1967 je v soustavě SI definována základní jednotka času - 1 sekunda, na základě frekvence emitovaného světelného záření izotopu 133 Cs

21 Francium (Fr) nestabilní, velmi silně radioaktivní prvek nejstabilnější izotop francia 223 Fr má poločas rozpadu 21 minut a podléhá β - rozpadu izotop vzniká i v přírodě a to α přeměnou aktinia za pokojové teploty je pevný kov s nejnižší hodnotou elektronegativity, reaktivní a jeho sloučeniny se podobají sloučeninám cesia téměř všechny soli francia jsou ve vodě rozpustné fluorid francia (FrF) je sloučeninou s největším rozdílem elektronegativity mezi vázanými prvky

22 Výskyt v přírodě v přírodě se francium vyskytuje jako produkt alfa rozpadu prvku aktinia, které vzniká v rozpadové řadě uranu, jeho stopy nalézáme v uranových a thoriových rudách v současné době je známo celkem 34 izotopů francia, všechny jsou značně nestálé a poměrně rychle podléhají radioaktivní přeměně uměle se francium připravuje protonovým bombardováním thoria

23 Prvky 11. skupiny Charakteristika: mezi prvky 11. skupiny periodické tabulky prvků (dříve I.B. skupiny) patří měď (Cu), stříbro (Ag), zlato (Au) a roentgenium (Rg) známé jako mincovní kovy všechny prvky této skupiny patří mezi přechodné kovy patří mezi ušlechtilé kovy mají vysoké teploty tání, nejsou těkavé, ale jsou kujné a vykazují vysokou tepelnou i elektrickou vodivost

24 Měď (Cu, Cuprum) je ušlechtilý kovový prvek načervenalé barvy, používaný člověkem již od starověku má velmi dobrou tepelnou a elektrickou vodivost, dobře se mechanicky zpracovává je základní součástí řady velmi důležitých slitin a mimořádně důležitý pro elektrotechniku proti korozi na vzduchu vykazuje měď dobrou odolnost, pokrývá se tenkou vrstvičkou zeleného zásaditého uhličitanu měďnatého (CuCO 3. Cu(OH) 2 ) – měděnkou, která ji účinně chrání proti další korozi (tzv. pasivace)

25 Výskyt ryzí měď se v přírodě nachází vzácně, ve větším množství se vyskytuje převážně ve sloučeninách nejčastěji ji nacházíme ve formě sulfidů, mezi něž patří například chalkozin neboli leštěnec měděný Cu 2 S, chalkopyrit neboli kyz měděný CuFeS 2 dalšími významnými minerály jsou kuprit Cu 2 O, zelený malachit CuCO 3.Cu(OH) 2 a modrý azurit 2 CuCO 3.Cu(OH) 2 měď patří mezi biogenní prvky

26 Výroba hlavním zdrojem pro průmyslovou výrobu mědi jsou sulfidické rudy, které jsou poměrně bohaté na železo, ale obsah mědi se v nich pohybuje kolem 1 % ruda se nejprve drtí a koncentruje, čímž obsah mědi stoupne na 15 až 20 % pražení je první základní krok, jehož podstatou je odstranění co možná největšího množství síry z rudy a převedení co možná největšího množství sulfidů na oxidy

27 tavení na měděný lech (kamínek) probíhá v šachtových nebo plamenných pecích za přidání koksu a struskových přísad (nejčastěji oxid křemičitý) při teplotě 1400 °C, aby se odstranil sulfid železnatý FeS zpracování měděného lechu na surovou měď se dnes výhradně provádí dmýcháním v konvertoru - besemerace mědi poté probíhá oxidace sulfidu měďného na oxid měďnatý, který energicky reaguje se sulfidem měďným na kovovou měď

28 Využití střešní krytiny – vzhledem k vysokým nákladům především pro pokrývání střech chrámů, věží, historických staveb a podobně materiál pro výrobu odolných okapů a střešních doplňků elektrických vodičů jak pro průmyslové aplikace (elektromotory, generátory) při výrobě elektronických součástek kotlů a zařízení pro rychlý a bezeztrátový přenos tepla chladičů např. v počítačích, automobilech a průmyslových zařízeních kuchyňského nádobí

29 Slitiny mědi patrně nejvýznamnější slitinou mědi je bronz pod pojmem bronz rozumíme slitinu mědi s jakýmkoliv prvkem mimo zinku nejznámějším bronzem je slitina mědi s cínem přídavek cínu do kovové mědi odstraňuje její hlavní nedostatek pro výrobu prakticky použitelných nástrojů – malou tvrdost, přitom zůstává zachována vysoká odolnost proti korozi a relativně snadná opracovatelnost

30 z bronzu se vyrábějí kovové součástky čerpadel, která pracují s vysokými tlaky v agresivním prostředí, kluzná ložiska, pružinová pera a velmi často součásti lodí a ponorek - dobře odolávají působení mořské vody stejně jako v minulosti je pak bronz materiálem pro výrobu soch, pamětních desek a mincí, medailí a podobných předmětů z cínového bronzu se vyrábí součásti spínačů, sběrné kroužky, kontaktní segmenty

31 slitina mědi se zinkem se nazývá mosaz - obsahuje optimálně 32% zinku (maximálně 42%) existují stovky různých mosazí, jejichž přesné složení je dáno mezinárodními normami a liší se od sebe mechanickými vlastnostmi, bodem tání a zpracovatelností litím apod. používá se k výrobě různých hudebních nástrojů a dekorativních předmětů, zhotovují se z ní součásti pro vybavení koupelen a drobné bytové doplňky, slouží pro výrobu bižuterie

32 Stříbro (Ag, Argentum) je ušlechtilý kov bílé barvy vyznačuje se nejlepší elektrickou a tepelnou vodivostí ze všech známých kovů má dobrou kujnost a dobře se odlévá na suchém čistém vzduchu je stříbro neomezeně stálé

33 Výskyt a výroba 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 Ag 2 S jako zdroj pro průmyslové získávání stříbra jsou rudy olova, mědi, niklu nebo zinku nejvíce používanou metodou pro získávání i čištění ryzího stříbra je elektrolýza, z halogenidů je však možno jej jako ryzí získat i přímým tavením

34 Využití velmi tenká vrstva kovového stříbra se využívá jako záznamové médium na CD a DVD vysoká optická odrazivost stříbra - výroba kvalitních zrcadel výroba pamětních mincí a medailí kovové stříbro i jeho sloučeniny jsou základním prvkem vysoce účinných miniaturních elektrických článků (baterií) slitiny se používají ve šperkařství, elektronickém průmyslu jeho sloučeniny jsou nezbytné pro fotografický průmysl

35 Slitiny stříbra v medicíně nacházejí uplatnění v dentálních aplikacích speciálním případem dentálního využití stříbra jsou amalgámy slouží v elektrotechnice jako spojovací materiál pro konstrukci plošných spojů a další aplikace klenotnické zlaté slitiny obsahují téměř vždy určité procento stříbra klenotnické stříbro je obvykle slitinou s obsahem kolem 90 % stříbra doplněné mědí

36 Zlato (Au, Aurum) je chemicky odolný, velmi dobře tepelně i elektricky vodivý, ale poměrně měkký drahý kov žluté barvy zlato je mimořádně trvanlivé a odolné vůči povětrnostním i chemickým vlivům pevnost a tvrdost zlata je možné zvýšit přidáním jiných kovů pozlacené průhledné plastické fólie mají vynikající odrazivost světelných a tepelných (infra) paprsků

37 Výskyt a získávání v horninách se díky své inertnosti vyskytuje prakticky pouze jako ryzí kov krychlový nerost, tvoří plíšky a zrna uzavřená nejčastěji v křemenné výplni žil vyskytuje se ryzí nebo ve slitině se stříbrem (elektrum), po rozrušení žil se dostává do náplavů a odtud se rýžuje kov je z horniny získáván hydrometalurgicky nebo amalgámovým způsobem oba tyto způsoby představují značnou ekologickou zátěž pro životní prostředí (kyanidy, rtuť)

38 Využití k výrobě šperků a to ve formě slitin se stříbrem, mědí, zinkem, palladiem či niklem (samotné ryzí zlato je příliš měkké) obsah zlata v klenotnických slitinách neboli ryzost se vyjadřuje v karátech (ryzí zlato je 24karátové) i velmi tenký zlatý film na povrchu neušlechtilého kovu jej dokáže účinně ochránit před korozí díky své vynikající elektrické vodivosti a inertnosti vůči vlivům prostředí je velmi často používáno v mikroelektronice a počítačovém průmyslu

39 ve sklářském průmyslu k barvení nebo zlacení skla je součástí většiny dentálních slitin, tedy materiálů sloužících v zubním lékařství je komoditou s kterou se obchoduje na světových burzách po tisíciletí rozšířeným platidlem (zlaté mince – Dukát)

40 Úkol Chlorid zlatitý se používá na barvení skla, rubínová barva. Vytvořte jeho vzorec Vysvětlete pojem měděnka

41 Zdroje pro textovou část KLIKORKA, J., HÁJEK, B., VOTINSKÝ, J., Obecná a anorganická chemie, SNTL/ALFA, Praha: 1985 KOTLÍK, B., RŮŽIČKOVÁ, K., Chemie I v kostce, Fragment, Havlíčkův Brod: 1996: ISBN 80-7200-056-X FABINI, J., ŠTEPLOVÁ, D., SOKOLÍK, R., Anorganická chémia, SPN, Bratislava: 1969

42 Seznam zdrojů pro použité obrázky Snímek 5 - [ cit. 2012-12-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: Snímek 9 - [ cit. 2012-12-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: Snímek 13 - [ cit. 2012-12-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: Snímek 17 - [ cit. 2012-12-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: Snímek 19 - [ cit. 2012-12-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: Snímek 27 - [ cit. 2012-12-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: Snímek 32 - [ cit. 2012-12-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: Snímek 36 - [ cit. 2012-12-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: Snímek 39 - [ cit. 2012-12-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: