Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

14. skupina. Základní přehled prvekXt t, °Ct v, °Ckovovost C2,5035504830nekov Si1,7414202700nekov Ge2,029402830polokov Sn1,722302270kov Pb1,553301760kov.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "14. skupina. Základní přehled prvekXt t, °Ct v, °Ckovovost C2,5035504830nekov Si1,7414202700nekov Ge2,029402830polokov Sn1,722302270kov Pb1,553301760kov."— Transkript prezentace:

1 14. skupina

2 Základní přehled prvekXt t, °Ct v, °Ckovovost C2, nekov Si1, nekov Ge2, polokov Sn1, kov Pb1, kov

3 Základní přehled obecná elektronová konfigurace ns 2 np 2 C-IV(II)IV Si(-IV)IV GeIV SnIIIV PbIIIV

4 Základní přehled se vzrůstajícím protonovým číslem –stoupá kovovost prvků (C→Pb) –klesá stabilita vyšších oxidačních čísel C, Si, Ge, Sn (IV → II) Pb –stoupá stabilita nižších oxidačních čísel stabilní oxidační číslo –IV má pouze C –ostatní prvky ve skupině mají již nízkou elektronegativitu

5 Uhlík Výskyt –vyskytuje se ve třech izotopech – 12 C, 13 C, 14 C 12 C – nejstálejší, 99% 13 C – stabilní izotop, asi 1% 14 C – radioaktivní izotop, poločas rozpadu 5000 let –vzniká působením kosmického záření v atmosféře –jeho zastoupení v přírodě je malé, ale stálé

6 Uhlík na Zemi se vyskytuje: –elementární – poměrně malé množství (uhlí,...) –CO 2 – v atmosféře asi 0,033% –CO 3 2- – uhličitany Ca (vápenec), Mg (magnesit) –organické látky základem je „uhlíková kostra“ –methan 75%, propan 81,8% základní stavební látky živé hmoty

7 Uhlík elementární tvoří modifikace –diamant nejtvrdší přírodní materiál za běžné teploty není reaktivní nejvyšší známá tepelná vodivost elektricky nevodivý –grafit (tuha) měkká černá látka vytváří vrstevnaté struktury elektricky vodivá – „vede mezi vrstvami“ poměrně reaktivní

8 Uhlík –aktivní uhlí amorfní struktura - nemá pravidelnou krystalovou strukturu má obrovský povrch –velké množství dutin –umožňuje adsorbovat různé molekuly vyrábí se dehydratací a uhelnatěním organických látek –zbyde pouze uhlíková kostra –fullereny saze připravené za speciálních podmínek C 60, C 70,...

9 Uhlík Vlastnosti –uhlík má výraznou schopnost vytvářet vazby C-C => obrovské množství organických látek –za vyšších teplot má výrazné redukční účinky oxiduje se na CO (případně CO 2 ) redukuje řadu kovů z jejich oxidů na elementární kov Fe 2 O C → 2 Fe + 3 CO

10 Uhlík Využití –diamant šperky, brusné a řezné nástroje –tuha žáruvzdorný materiál, tužky, jaderné reaktory (moderátor) –aktivní uhlí čištění ovzduší, chemikálií, vody, katalyzátor –uhlíkové vlákno vysoce pevné a odolné materiály, elektrotechnika

11 Sloučeniny uhlíku hydridy a halogenidy řadíme do organické chemie –uhlovodíky a jejich deriváty –CCl 4 = chlorid uhličitý = tetrachlormethan karbidy –binární sloučeniny s prvky podobné nebo nižší elektronegativity

12 Sloučeniny uhlíku –iontové karbidy jsou zpravidla acetylidy (C≡C) 2- obsahují anion odvozený od acetylenu nejznámější je karbid vápenatý CaC 2 –používal se v důlních lampách karbidkách CaC H 2 O → Ca(OH) 2 + HC≡CH –kovalentní karbidy jsou látky velmi tvrdé a nereaktivní SiC (karbid křemíku), B 4 C (karbid boru)

13 Sloučeniny uhlíku oxidy –oxid uhelnatý CO bezbarvý plyn bez zápachu, velmi toxický vzniká spalováním uhlíku za nepřístupu vzduchu nebo redukcí oxidu uhličitého uhlíkem 2 C + O 2 → 2 CO CO 2 + C → 2 CO připravuje se z kyseliny mravenčí působením H 2 SO 4 HCOOH → CO + H 2 O s hydroxidem sodným reaguje za vzniku mravenčanu NaOH + CO → HCOONa H 2 SO 4

14 Sloučeniny uhlíku je považován za anhydrid kyseliny mravenčí, i když s vodou nereaguje lze jej spalovat na oxid uhličitý vyskytoval se ve svítiplynu – směs H 2, CO, CO 2,... za vysokých teplot je dobrým redukčním činidlem CO + FeO → Fe + CO 2 –oxid uhličitý CO 2 bezbarvý plyn bez zápachu pevný oxid uhličitý („suchý led“) sublimuje (-78°C) je spolu s vodou hlavním produktem spalování organického materiálu

15 Sloučeniny uhlíku CH O 2 → CO H 2 O vyrábí se jako vedlejší produkt pálení vápence CaCO 3 → CaO + CO 2 připravuje se reakcí uhličitanů se silnými kyselinami Na 2 CO HCl → 2 NaCl + H 2 O + CO 2 je rozpustný ve vodě, malá část (0,2%) rozpuštěného oxidu reaguje s vodou za vzniku kyseliny uhličité CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3

16 Sloučeniny uhlíku využití –sycení nápojů –inertní atmosféra –výroba močoviny, uhličitanů –chladivo – suchý led i kapalný kyselina uhličitá –slabá nestálá kyselina rozkládá se na CO 2 a vodu podstatně stálejší jsou její soli

17 Sloučeniny uhlíku –Na 2 CO 3 – (prací) soda »úprava přechodné tvrdosti vody –NaHCO 3 – jedlá (zažívací) soda, soda bicarbona –K 2 CO 3 – potaš –jedlá a prací soda se vyrábí Solvayovou metodou NaCl + NH 3 + CO 2 + H 2 O → NaHCO 3 + NH 4 Cl 2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O –deriváty kyseliny uhličité »fosgen COCl 2 »močovina CO(NH 2 ) 2

18 Sloučeniny uhlíku Sirouhlík CS 2 –disulfid uhlíku –bezbarvá nízkovroucí kapalina –silně toxický a hořlavý –nerozpustný ve vodě, je dobrým nepolárním rozpouštědlem (síra, fosfor, tuky,...)

19 Sloučeniny uhlíku sloučeniny s dusíkem –kyanovodík HCN bezbarvá nízkovroucí kapalina (25°C) silně toxický, voní po hořkých mandlích v roztoku se chová jako slabá kyselina → kyanidy připravuje se reakcí kyanidu se silnou kyselinou NaCN + HCl → NaCl + HCN kyanid draselný KCN = cyankáli použití – výroba jedů, těžba zlata, výroba plastů

20 Sloučeniny uhlíku –kyanatany obsahují skupinu OCN - odvozeny od kyseliny kyanaté HOCN –thiokyanatany = rhodanidy obsahují skupinu SCN - odvozeny od kyseliny thiokyanaté

21 Křemík druhý nejvíce zastoupený prvek v Zemské kůře vyskytuje se pouze vázaný ve sloučeninách –SiO 2 – křemen –křemičitany a hlinitokřemičitany je velmi tvrdý, má strukturu diamantu modrošedá barva, kovový lesk

22 Křemík vazba Si-Si není příliš pevná –netvoří na rozdíl od uhlíku řetězce tvořené křemíkem velká afinita ke kyslíku –vazba Si-O je velmi pevná = příčina velké stálosti a nereaktivity křemene a křemičitanů

23 Křemík výroba –redukce křemene uhlíkem SiO C → Si + 2 CO čištění převodem na chlorid a poté redukce hořčíkem nebo vodíkem chemicky stálý - díky vrstvě SiO 2 na povrchu reaguje s hydroxidy za vzniku křemičitanů z kyselin reaguje pouze s fluorovodíkovou za vysokých teplot má redukční účinky

24 Křemík Využití křemíku –slitiny –polovodičové součástky solární články, tranzistory –výroba SiC = karborund vysoká tvrdost (9,5) brusné materiály polovodičové součástky

25 Sloučeniny křemíku hydridy = silany –jsou analogické uhlovodíkům –obecný vzorec Si n H 2n + 2 –narozdíl od uhlovodíků jsou velmi nestálé díky malé pevnosti vazby Si-Si jsou samozápalné, rozkládají se vodou Si 3 H H 2 O → 3 SiO H 2 silicidy –dvouprvkové sloučeniny křemíku, málo stálé –s kovy tvoří křemík spíše slitiny

26 Sloučeniny křemíku Halogenidy –snadno se hydrolyzují vodou za vzniku oxidu křemičitého SiCl H 2 O → SiO HCl –chlorid křemičitý se používá při výrobě velmi čistého křemíku

27 Sloučeniny křemíku silikony (siloxany) –halogeny v halogenidech křemíku lze substituovat organickými zbytky RSiX 3, R 2 SiX 2, R 3 SiX –tyto sloučeniny se hydrolyzují a spojují do větších celků R 3 SiCl + H 2 O → R 3 Si-OH + HCl 2 R 3 Si-OH → R 3 Si-O-SiR 3 + H 2 O –R 2 SiX 2 tvoří řetězce, RSiX 3 rozvětvení sítě, R 3 SiX ukončuje řeetězení

28 Sloučeniny křemíku –jsou mimořádně stabilní díky vysoké pevnosti vazby Si – O –nejčastějším uhlíkatým zbytkem je methyl –CH 3 –různě rozvetvené řetězce Si-O-Si s navázanými uhlovodíkovými zbytky na křemících –podle délky řetězců a rozvětvenosti vznikají kapaliny (silikonové oleje) polotuhé látky (silikonové tuky) pružné pevné látky (silikonové pryže)

29 Sloučeniny křemíku oxidy –SiO 2 v přírodě se vyskytuje v mnoha odrůdách –křemen, křišťál, citrín, růženín, záhněda, ametyst, pazourek, achát,... ochlazením taveniny vzniká křemenné sklo chemicky velmi odolný – odolný vůči působení kyselin kromě HF rozpouští se v roztavených alkalických hydroxidech a uhličitanech za tvorby křemičitanů SiO KOH → K 2 SiO 3 + H 2 O

30 Sloučeniny křemíku zvláštní uměle připravená amorfní modifikace SiO 2 je silikagel –obsahuje velké množství dutin – má velký povrch –je schopen na sebe vázat vodu a další látky –připravuje se hydrolýzou alkalických křemičitanů využití SiO 2 –křemen – piezoelektrické součástky –křemenné sklo – vysoká tepelná odolnost, propouští UV –silikagel – sušidlo, sorbent, protispékavá látka (potraviny)

31 Sloučeniny křemíku Kyselina křemičitá H 4 SiO 4 –velmi nestálá slabá kyselina –vzniká například hydrolýzou chloridu křemičitého –prakticky okamžitě kondenzuje na kyselinu dikřemičitou a dále až na silikagel

32 Germanium, cín, olovo výskyt, výroba –Ge poměrně hojně zastoupeno ve stopových množstvích –Sn v cínovci (kassiteritu) SnO 2 –získává se redukcí uhlíkem –Pb v galenitu PbS –vyrábí se pražením (→ PbO) a následnou redukcí uhlíkem

33 Germanium, cín, olovo vlastnosti –Ge šedobílé křehké krystaly se strukturou diamantu –Sn „šedý“ cín – nekovová forma, struktura diamantu kovový cín – kujný šedý kov –při dlouhodobém působení nízkých teplot přechází na šedý cín – cínový mor –Pb šedý kujný kov

34 Germanium, cín, olovo –chemické vlastnosti klesá stálost ox. čísla IV a vzrůstá stálost ox. čísla II –Ge (IV), Sn (IV, II), Pb (IV, II) –sloučeniny cínaté mají silné redukční účinky, Sn II → Sn IV –sloučeniny olovičité mají silné oxidační vlastnosti, Pb IV → Pb II s neoxidujícími kyselinami Ge nereaguje, Pb a Sn za vzniku vodíku Sn (Pb) + 2 HCl → SnCl 2 (PbCl 2 ) + H 2 s oxidujícími kyselinami (HNO 3,...) reagují za vzniku GeO 2, SnO 2 a Pb(NO 3 ) 2

35 Germanium, cín, olovo využití –Ge výroba polovodičových součástek –Sn v metalurgii pro výrobu slitin- bronz, zvonovina,pájka... staniol (tenká cínová folie) –Pb výroba akumulátorů (autobaterie), slitiny (pájka) výroba nábojů stínění před radiací

36 Germanium, cín, olovo Sloučeniny –hydridy velmi nestálé, samozápalné olovo již hydrid nevytváří díky kovovému charakteru –halogenidy halogenidy cínaté jsou významná redukční činidla __ SnCl 2 + __ FeCl 3 → __ SnCl 4 + __ FeCl 2

37 Germanium, cín, olovo –oxidy GeO 2 –velmi se podobá SiO 2, také tvoří germaničitany obdobné křemičitanům SnO 2 –amfoterní charakter PbO –amfoterní charakter PbO 2 –výrazné oxidační účinky (např. Mn II → MnO 4 - ) –používán v autobateriích PbO 2 + Pb + 2 H 2 SO 4 2 PbSO H 2 O vybíjení → ← nabíjení


Stáhnout ppt "14. skupina. Základní přehled prvekXt t, °Ct v, °Ckovovost C2,5035504830nekov Si1,7414202700nekov Ge2,029402830polokov Sn1,722302270kov Pb1,553301760kov."

Podobné prezentace


Reklamy Google