Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

PRVKY Ing. Alena Hejtmánková, CSc. Katedra chemie Agronomická fakulta, ČZU Praha © Praha, 2004.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "PRVKY Ing. Alena Hejtmánková, CSc. Katedra chemie Agronomická fakulta, ČZU Praha © Praha, 2004."— Transkript prezentace:

1 PRVKY Ing. Alena Hejtmánková, CSc. Katedra chemie Agronomická fakulta, ČZU Praha © Praha, 2004

2 Prvky.2 ROZŠÍŘENÍ PRVKŮ V KŮŘE ZEMSKÉ Kyslík O (49,13 %) dalších 12 prvků (17,03 %) Hliník Al (7,45 %) Křemík Si (26,00 %) Fe, Ca, Na, Mg, K, H, Ti, C, Cl, P, S, Mn prvních 15 prvků celkem : 99,61 %

3 Prvky.3 ROZDĚLENÍ PRVKŮ makroelementy (biogenní prvky) nejdůležitější prvky pro život (včetně N − 0,02 %) O, Fe, Ca, Na, Mg, K, H, C, Cl, P, S, N mikroelementy Mn, B, F, I, Cu, Zn, Co, V, Ti a některé další nutné, ale v menší míře (stopové prvky < 0,05 %)

4 Prvky.4 STOPOVÉ PRVKY toxicita biologické funkce příjem deficience optimum smrt

5 Prvky.5 SLOŽENÍ ROSTLIN Rostlina − 80 až 95 % vody, 5 až 20 % sušiny Sušina (organické a minerální látky) makroelementy C (45 %), H (7 %), O (42 %), N (1,5 %) P, S, Ca, K, Mg, Fe mikroelementy Mn, B, Cu, Zn, Co, Mo prvky užitečné Si, Al, Cl, Na h, chlorofyl Cukr + minerální látky − všechny potřebné organické látky (> 50 prvků) popeloviny (4,5 %) spalitelný podíl (95,5 %)

6 Prvky.6 PRVKOVÉ SLOŽENÍ BIOLOGICKÝCH MATERIÁLŮ % v sušině PrvekKukuřiceČlověkPrvekKukuřiceČlověk O44,4314,62S0,170,78 C43,5755,99Cl0,140,47 H6,247,46Al0,11− N1,469,33Fe0,080,012 Si1,170,005Mn0,04− K0,921,09Na−0,47 Ca0,234,67Zn−0,01 P0,203,11Rb−0,005 Mg0,180,16

7 Prvky.7 PRVKOVÉ SLOŽENÍ BIOLOGICKÝCH MATERIÁLŮ % v sušině PrvekUhlovodíkyTukyBílkoviny O51,4211,3324 C42,1076,4552 H6,4812,137 N−−16 S−−1

8 Prvky.8 KOLOBĚH SÍRY V PŘÍRODĚ nejvíce v chalkosféře, nedostatek kyslíku při tuhnutí − sulfidy energieOH2SOSH2 222  SHCaCOCOOHCaS 2322  oxidace (sirné baktérie) nedostatek kyslíku − ložiska síry (Sicílie, Polsko) oxidace kyslíkem v 1 << v 2 nehromadí se 3222 SOHOHOS  H2O H2  v1v1 v2v COOHCaSOCaCOSOH  CaSO 4 se ukládá v mořích (CaSO 4. 2 H 2 O) geologické změny  redukce S

9 Prvky.9 KOLOBĚH SÍRY V PŘÍRODĚ zplodiny rozkladu organických látek plynný rozpuštěný ve vodě OH2COCaSCHCaSO 2244  SHCaCOOHCOCaS 2322 

10 Prvky.10 KOLOBĚH SÍRY V PŘÍRODĚ silice, bílkovinyrostlinypříjem SO 4 2  H2SH2Srozklad po odumření S H2SH2S sírany H 2 SO 4 bílkoviny

11 Prvky.11 KOLOBĚH DUSÍKU V PŘÍRODĚ dusík v půdě dusík organický nehydrolyzovatelný hydrolyzovatelný  -aminokyseliny amidy aminocukry zbytek dusíku v hydrolyzátu dusík minerální (NH 4 + a NO 3  1 až 2 %) NH 4 + NO 2  NO 3  0,03 až 0,5 %

12 Prvky.12 KOLOBĚH DUSÍKU V PŘÍRODĚ za působení bakterií amoniak bílkoviny, humusové látky aminokyseliny + amidy dusitanydusičnany amonizace − vzniká NH 3 zdroj výživy, poután půdou, nitrifikace, ztráty do ovzduší energieNO2O   Nitrifikace nitritační bakterie nitratační bakterie energieH4OH2NO2O3NH  

13 Prvky.13 KOLOBĚH DUSÍKU V PŘÍRODĚ Denitrifikace (současně probíhá oxidace organických látek) pravá Ztráty do ovzduší N 2, NH 3, NO x, N 2 O Poutání vzdušného dusíku nitrogenní a hlízkovité bakterie (bobovité rostliny) 2223 NONNO  33 NHNO  nepravá asimilace rostlinami

14 Prvky.14 KOLOBĚH DUSÍKU V PŘÍRODĚ Elektrické výboje při bouřkách ve formě dusičnanů 22 NO2O 2  2ON 22  2322 HNO OHNO2  Příjem dusíku rostlinami NH 4 + NO 3  ve formě amonných solí

15 Prvky.15 KOLOBĚH FOSFORU V PŘÍRODĚ Fosfor − významný biogenní prvek DNA, RNA makroergické sloučeniny ATP, acetylCoA kosti, zuby − Ca 3 (PO 4 ) 2, Mg 3 (PO 4 ) 2 fosfátový pufr v krvi H 3 PO 4 výroba hnojiv, tenzidů, odrezovače, farmacie kontaminace vodeutrofizace

16 Prvky.16 KOLOBĚH FOSFORU V PŘÍRODĚ Příjem fosforu rostlinami >> H 2 PO 4  HPO 4  PO 4  >> koloběh fosforu je podobný koloběhu dusíku P z půdy P z organických látek konečná forma rozkladu organických láteksoli kyseliny fosforečné

17 Prvky.17 VODÍK I. skupina1 s 1 volný vodík H 2 na zemském povrchu se vyskytuje vzácně převládající prvek vesmíru (plynný obal hvězd) vázaný vodík H 2 (binární sloučeniny téměř se všemi prvky) hydridy H  I NaH CaH 2 AsH 3, methan CH 4 3 izotopy H ,98 % (lehký vodík) H 2 1 deuterium D, těžká voda D 2 O H 3 1 tritium T, radioaktivní neslučuje se : vzácné plyny, Mn, Re

18 Prvky.18 VODÍK Příprava 22 HZnClHCl2Zn  Průmyslová výroba 22 HCOCOH  elektrolýza vody nebo roztoku NaCl Vlastnosti bezbarvý plyn bez zápachu, prakticky nerozpustný ve vodě výbušný, silné redukční účinky, za běžných teplot nereaktivní obsažen − kyseliny, hydroxidy, hydrogensoli, uhlovodíky, H 2 O OHPbHPbO 22 

19 Prvky.19 KYSLÍK VI. skupina1s 2 2s 2 2p 4 volný kyslík O 2 v atmosféře ( ~ 20,9 %) vázaný kyslík O 2 (binární sloučeniny) oxidy O  II kyslíkaté kyseliny s fluoremfluoridy OF 2 3 izotopy O ,76 % O 17 8 O 18 8 neslučuje se : vzácné plyny a ušlechtilé kovy

20 Prvky.20 KYSLÍK Příprava Průmyslová výrobafrakční destilace zkapalněného vzduchu elektrolýza vody (levná elektrická energie) Vlastnosti bezbarvý plyn bez zápachu a chuti, málo rozpustný ve vodě silné oxidační účinky, silně elektronegativní prvek (X=3,5) reaktivní (obsažen − kyseliny, hydroxidy, peroxidy, H 2 O) 2222 OOH2OH2  23 O3KCl2KClO2  222 OH2OH2 

21 Prvky.21 VODA výrazný polární charakter vazebný úhel H−O−H104,5º HH O anomálie vody − max. hustota při 4 ºC hustota vody > hustota ledu led má větší objem než voda led − vrstevnaté struktury se šestičlennými kruhy voda − deformovaný tetraedr součást krystalohydrátů CuSO 4. 5 H 2 O (modrá skalice) CaSO 4. 2 H 2 O (sádrovec) Na 2 SO H 2 O (Glauberova sůl)

22 Prvky.22 O Vazba H-můstkem H H H H H H O O O H H O H H O H H ++ ++  ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ vazba vodíkovým můstkem bod varu 100 ºC bod tání 0 ºC H−MŮSTKY VE VODĚ

23 Prvky.23 VODA velmi stálá sloučenina autoprotolýza vody   OHOHOH Ca(OH)OHCaO  3252 HClO2OHOCl hydrolýza solí   OHHFOHF 2 HCl3POHOH3PCl 3323  redox reakce HClOHClOHCl 22  22 HCOCOH  disproporcionace +   OHFe(OH)OH2Fe

24 Prvky.24 VODA Význam u kapalná forma vody − tvoří 70,9 % zemského povrchu (oceány, moře,...) u umožňuje životní pochody (důležitá složka organismů) u součást půdních roztoků, minerálů a hornin u atmosféra − 0,02 až 6 % vodní páry u podílí se na procesu fotosyntézy h, chlorofyl O6OHCOH6CO6 

25 Prvky.25 KVALITA VODY přírodní vodaodpadní voda atmosférická povrchová podzemní splašková průmyslová voda

26 Prvky.26 PŘÍRODNÍ VODA atmosférická voda 10 − 100 mg/ l rozpuštěných látek povrchová voda kvalita souvisí s geologickými a pedologickými podmínkami častá kontaminace podzemní voda prosté < 1000 mg/ l rozpuštěných látek minerální > 1000 mg/ l rozpuštěných látek SHCO 22  3222 Fe KNaMgCa  SOSiOClHCO kationty rozpuštěné plyny anionty

27 Prvky.27 TVRDOST VODY Tvrdost vody přechodná − HCO 3  Ca(HCO 3 ) 2 a Mg(HCO 3 ) 2 lze odstranit varem Tvrdost vody − chelatometrické stanovení vlastnost vody daná součtem koncentrací Mg 2+ a Ca 2+ [mmol.l -1 ] Tvrdost vody stálá − sírany, chloridy MgSO 4, CaSO 4 jsou částečně rozpustné (odstraní se přídavkem Na 2 CO 3 ) COOHCaCO)Ca(HCO  SONaCaCOCONaCaSO 

28 Prvky.28 ODPADNÍ VODA častá kontaminace anorganickými i organickými látkami u těžké kovy, dusičnany, amonné soli, dusitany,... u tenzidy, chlorované uhlovodíky, aromatické látky,... čištění odpadních vod mechanické (česla) chemické a fyzikální (neutralizace, ionexy) biologické (bakterie)

29 Prvky.29 PEROXID VODÍKU Vlastnosti silně polární látka, mísitelný s H 2 O slabá dvojsytná kyselina NaHO 2 BaO 2 2 OH2 22 OH2  2 rozklad peroxidu oxidační účinky OH14O5Mn2OH6OH5MnO   OHSOOH4S  redukční účinky dodává se jako 3% nebo 30% roztok

30 Prvky.30 OZON O 3 Vlastnosti polární, jedovatý plyn, páchne, má silné oxidační účinky vzniká u účinkem elektrických výbojů (atmosféra, laserové tiskárny) u působením UV záření příprava ozónu  O2O 2 32 OOO  OOH4SOK)(SOCrSOH4OCrK  OOHMnO2SOK HKMnO2 

31 Prvky.31 MEZNÍ HODNOTY VYBRANÝCH UKAZATELŮ PITNÉ VODY Ukazatelmmol/lmg/l pH6−8 KNK 4,50,8 ChSK Mn 3 RZL1000 NH 3, NH 4 + 0,5 Ca + Mg1,5 − 2,5 Mg125 Fe0,3 Mn0,1 sírany250 chloridy100 dusičnany50 fosforečnany1

32 Prvky.32 UHLÍK IV. skupina 1s 2 2s 2 2p 2 REAKTIVITA Diamant (velmi tvrdý) Grafit (vodivý) Beztvarý uhlík (velká adsorpce) 22 COOC  za zvýšené teploty redukční vlastnosti 2 COZn2CZnO2  (98,9 %)(1,1 %)radioaktivní T 1/2 = let

33 Prvky.33 HSCN – kys. thiokyanatá (rhodanovodíková), silná kyselina BEZKYSLÍKATÉ SLOUČENINY UHLÍKU UHLOVODÍKYorganická chemie (CN) 2 – dikyan – plynný, jedovatý HCN – kyanovodík (ve vodném roztoku slabá kyselina) soli jsou kyanidy – např. KCN, Zn(CN) 2 a jiné prudké jedy ligandy v komplexních sloučeninách, žlutá a červená krevní sůl, berlínská modř těžba zlata kyanidovým loužením  CN KSCNSKCN  SCN  NH 2 CN – kyanamid COHN HOCN – kys. kyanatáHNCO – kys. isokyanatá CHN O CHN N 2

34 Prvky.34 SLOUČENINY UHLÍKU CaCN 2 – kyanamid vápenatý (dusíkaté vápno), hnojivo v půdě rozklad až na (NH 4 ) 2 CO 3 Karbidy  molekulové karbidy velmi tvrdé SiC, CaC 2, CuC 2, Mg 2 C 3, TiC, Fe 3 C dobrá nepolární rozpouštědla 222 Ca(OH)CHHCOH2CaC  Sirouhlík – hořlavá kapalina, páry jedovaté Chlorid uhličitý – nehořlavá kapalina, použití do hasicích přístrojů 2 CSS2C  ClSCClCl3CS  Acetylidy  2 2 C  Cu 2 C 2, Ag 2 C 2  výbušné

35 Prvky.35 CO – oxid uhelnatý, nedokonalé spalování KYSLÍKATÉ SLOUČENINY UHLÍKU H 2 CO 3 – kyselina uhličitá, nestálá, slabá kyselina, uhličitany Na 2 CO 3 – soda, K 2 CO 3 – potaš ostatní uhličitany nerozpustné 2 CO2C  !! není toxický, ale nedýchatelný plyn, lehčí než vzduch, jedovatý, redukční účinky, součást plynných paliv CO 2 – oxid uhličitý, dokonalé spalování plyn, těžší než vzduch, rozpustný ve vodě 3222 COHOH  uhličitanyhydrogenuhličitany 2 řady solí  3 HCO  2 3 CO

36 Prvky.36 Rozklad uhličitanů za vysokých teplot KYSLÍKATÉ SLOUČENINY UHLÍKU Deriváty kyseliny uhličité CO(NH 2 ) 2  močovina (hnojivo) HO–CO–NH 2  kyselina karbamová COCl 2  fosgen Hydrogenuhličitany rozpustné, zahřátím přechod na uhličitany Krasové jevy 23 COCaOCaCO  OHCO CaCO )Ca(HCO  C O O O H H

37 Prvky.37 vzduch 0,03 % CO 2 VÝSKYT UHLÍKU V PŘÍRODĚ Významný biogenní prvek, základní složka všech živých organismů Uhlí, ropa, zemní plyn, základ organické hmoty v půdě, součást SPK Uhlík diamant, grafit, vápenec CaCO 3, magnezit MgCO 3, ocelek (siderit) FeCO 3 dolomit CaMg(CO 3 ) 2

38 Prvky.38 KOLOBĚH UHLÍKU V PŘÍRODĚ   OHHCOOHCOH dynamická rovnováha CaCO 3 a CO 2 h, chlorofyl rovnovážný stav mezi mineralizací CO 2 a fotosyntézou spalování (rozklad organických látek) antropogenní činnost produkce CO 2 nadbytek CO 2 (běžně ve vzduchu − 0,03 %) skleníkový efekt 3222 COHOH 

39 Prvky.39 KŘEMÍK IV. skupina ns 2 np 2 Čistý křemík  šedý, velmi tvrdý a křehký, vodivý, teplota tání 1413 ° C (89,6 %)(6,2 %)(4,2 %) 24 H2SiFHF4Si  2322 H2SiOKOHKOH2Si   42 SiFF2Si Málo reaktivní, reaguje pouze s: Si je základní prvek neživé přírody, výskyt v nepatrné míře ve všech organismech

40 Prvky.40 Silany Si n H 2n+2 (n = 0-6) – jsou samozápalné, hoří na SiO 2 a vodu BEZKYSLÍKATÉ SLOUČENINY KŘEMÍKU Silicidy (obdoba jako u karbidů)  Ca 2 Si, CaSi 2 Halogenidy křemíku SiX 4, i složitější struktury obdobné sloučeninám uhlíku do max. 6 atomů Si, hydrolyzují na kyselinu křemičitou a halogenvodíkovou. Výjimka: SiO][SiFHOHSiF2  Se sírou tvoří sulfid SiS 2 s dusíkem nitrid Si 3 N 4 s uhlíkem SiC (karborundum)

41 Prvky.41 tridymit ochlazením vzniká křemenné sklo, propouští UV, chemicky i tepelně odolné 870 °C křemencrystobalit 1470 °C 1710 °C KYSLÍKATÉ SLOUČENINY KŘEMÍKU

42 Prvky.42 polykřemičité kyseliny  obecný vzorec n SiO 2. m H 2 O jediná reálná je H 4 SiO 4  dehydratací vzniká silikagel KYSELINY KŘEMIČITÉ A KŘEMIČITANY křemičitany (soli hypotetických kyselin křemičitých) oxidové vzorce mastek – 3 MgO. 4 SiO 2. H 2 O nebo Mg 3 (Si 2 O 5 ) 2.(OH) 2 thotveitit – Sc 2 Si 2 O 7 wolastonit – Ca 3 Si 3 O 9

43 Prvky.43 KYSELINY KŘEMIČITÉ A KŘEMIČITANY SiO 2 i křemičitany  křehké, chemicky i tepelně odolné reagují s HF a se silnými hydroxidy OH3CaFSiF6 HFCaSiO 2243  OHSiF4 HFSiO 242  COMgOSiONaCONaMgSiO  COSiOKCOKSiO  OHCaOSiONaNaOH2CaSiO 2323  OHSiONaNaOH2SiO 2322  reagují při vysoké teplotě s některými bázickými solemi vodní sklo  zředěné dostatečně alkalické roztoky alkalických křemičitanů impregnace a konzervace

44 Prvky.44 HLINITOKŘEMIČITANY substituce křemíku hliníkem  minerály živce (ortoklas, albit, anortit, plagioklas) zeolity obecné vzorce  x M 2 O. x Al 2 O 3. y SiO 2. z H 2 O  x MO. x Al 2 O 3. y SiO 2. z H 2 O M = Na, K, Ca, Mg molekulová síta a ionexy zvětrávání hornin křemenný písek (SiO 2 ) kaolín (hlavní součást hlín) OH2.SiO.OAlSiO4KHCO  OH3CO2SiO6.OAl.OK  kaolín živec

45 Prvky.45 HLINITOKŘEMIČITANY využití hlinitokřemičitanů  keramický a sklářský průmysl, plnivo (zubní pasty) negativní vliv  prach způsobuje silikózu křemík je součástí silikonových kaučuků a olejů, náplní chromatografických kolon

46 Prvky.46 HALOGENY VII. skupina ns 2 np 5 F2F2 Cl 2 Br 2 I2I2 At (radioaktivní) sloučeniny se všemi prvky (výjimka vzácné plyny) velmi reaktivní prvky, výskyt v přírodě převážně ve formě halogenidů (NaIO 3 ) silně elektronegativní => nekovy tvoří interhalogenové sloučeniny např. BrCl, ICl 3, IF 7 změna skupenství F2F2 Cl 2 Br 2 I2I2 pokles reaktivity 22 IKCl2ClKI2 

47 Prvky.47 HALOGENY halové prvky také disproporcionují v zásadách  FF silné oxidační činidlo halové prvky rozpustné ve vodě (disproporcionace) fluor nedisproporcionuje HXHXOOHX 22  HX2HXO 3 3  222 OHF4OH2F2  OH3XOX5OH6X3 2  3  2   OHXOXOH2X 2  2  

48 Prvky.48 HALOGENOVODÍKY vznikají přímou syntézou HCl2ClH 22  exotermní reakce  H < CaSOHF2SOHCaF  rozpustné ve vodě kyseliny (azeotropické směsi) HF, HCl, HBr, HI silné kyseliny vytěsněním ze solí silnější kyselinou páchnoucí bezbarvé plyny

49 Prvky.49  iontové (s typickými kovy, např. CaCl 2, KBr)  kovalentní  molekulové (UF 6, PCl 5 ) HALOGENIDY většinou dobře rozpustné, nerozpustné např. AgCl, CaCl 2 molekulové halogenidy hydrolyzují HCl3POHOH3PCl 3323  často se vyskytují jako ligandy v komplexních sloučeninách roste redukční účinek  F  Cl  Br  I

50 Prvky.50 oxidy oxidy chlóru a brómu jsou nestálé (= reaktivní) X 2 O, X 2 O 3, X 2 O 5, X 2 O 7 oxidy jódu mnohem stálejší oxosloučenina fluoru  OF 2 je fluorid nikoliv oxid OXOSLOUČENINY HALOGENŮ oxidy + H 2 O = kyseliny roste oxidační schopnost roste síla kyselin HClO, HClO 2, HClO 3, HClO 4 roste síla kyselin HIO, HBrO, HClO

51 Prvky.51 dezinfekční účinek atomárního kyslíku a částečně chlóru OXOSLOUČENINY HALOGENŮ 3222 CaCOHClO2COOHCa(ClO)  OClO 22  OHO HClO2 22  OHClHClO  HClO je silné oxidační činidlo chlorové vápno OH2CaClCa(ClO)Ca(OH)2Cl  v kyselém prostředí HClOHClCaSOSOHCa(ClO)Cl 442  OHClHClOHCl 22 

52 Prvky.52 VYUŽITÍ SLOUČENIN HALOGENŮ  NaCl  výroba louhu  CCl 4  nepolární rozpouštědlo, náplň hasicích přístrojů  HClO 4 rozklad biologického materiálu (explozívní)  KClO 3, NaClO 3 (travex), explozívní  HF sklářský průmysl (leptá sklo)  bromidy  součást sedativ  freony  dříve v chladicích zařízeních, spreje, ničí ozonovou vrstvu (např. CCl 2 F 2 freon 12)  obdoba freonů  halony (F x Br)  teflon  velice odolný  chlorované a bromované látky  retardéry hoření 2 CF 2 [ ] n teflon

53 Prvky.53 VYUŽITÍ SLOUČENIN HALOGENŮ halové prvky ve formě halogenidů jsou důležité pro živočichy u chloridy  aktivace pepsinu, trávení u jodidy  tyroxin ve štítné žláze u fluoridy  kosti a zuby pozor ! někdy halové prvky živým organismům škodí u F 2, Cl 2  žlutozelené plyny jsou jedovaté, velmi reaktivní u Br 2  poškozuje pokožku, páry leptají sliznice u I 2  dezinfekční účinky (jodová tinktura) u chloridy  zasolení půdy (toxické pro rostliny) zvýšený obsah jódu v životním prostředí signalizuje radioaktivní zamoření

54 Prvky.54 VZÁCNÉ PLYNY He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Jsou nereaktivní XeF 2, XeF 4, XeF 6 Ne, Ar, He – součást atmosféry Produkty frakcionace vzduchu Využití - inertní prostředí Ne - výbojky Pozor ! Radon (Rn) je radioaktivní (součást uranové rozpadové řady) uvolňuje se z geologického podloží popř. stavebních materiálů HF6XeOOH3XeF 326 

55 Prvky OB2O3B4  Spalování na vzduchu BOR za zvýšené teploty III. A skupina ns 2 np 1 u krystalický (šedočerný, tvrdý), inertní u amorfní (hnědý), reaktivnější zejména za zvýšené teploty Typické mocenství +III 2322 H3OBOH3B2  T = 600 °C 2333 NO3BOHHNO3B  BN2NB2 2 

56 Prvky.56 BOR Dále jsou známy B 2 S 3, BX 3 H 3 BO 3  jednosytná velmi slabá kyselina tvoří bílé krystalky rozpustné ve vodě Soli – boritany, jsou nerozpustné (vyjma solí alkalických kovů) Využití ve sklářství, potravinářství, keramickém průmyslu, zemědělství, farmacii Borany – B x H x+2, BH 3 nestabilní B 2 H 6, B 4 H 10 stálé plyny Vyšší borany – kapaliny Soli boranů – boridy, např. Mg 3 B 2 Inertní, tvrdé, žáruvzdorné 233 H3BONa2NaOH6B2  OHHBOBOH 2233  T = 180 °C

57 Prvky.57 BOR VÝSKYT Minerály Na 2 B 4 O 7.10 H 2 O borax boracit, borokalcit, boromagnezit, sasolín (H 3 BO 3 ) Bor – významný mikroelement Příznivý pro fotosyntézu Snižuje obsah cukru v krvi i v listech !! Vyšší dávky boru způsobují sterilitu

58 Prvky.58 jejich soli u seleničitany Na 2 SeO 3. 5 H 2 O u selenany Na 2 SeO H 2 O SELEN selan (silně toxický) VI. A skupina ns 2 np 4 několik alotropických modifikací u červený selen  amorfní, křehký, rozpustný v CS 2 a H 2 SO 4 u šedý selen  krystalický, na světle vodivý sloučeniny jsou podobné sloučeninám síry 22 SeOOSe  22 HH  3222 SeOHOH  4223 HOH 

59 Prvky.59 SELEN VÝSKYT doprovází sloučeniny síry např. sulfidy, součást pedosféry ve střední Evropě se vyskytuje málo u rostlin u ovlivňuje aktivitu enzymu nitrátreduktázy u biosyntézu bílkovin u živočichů nedostatek selenu způsobuje: u svalová dystrofie u poruchy štítné žlázy a srdce u nekróza jater překročení optimální koncentrace vede k selenotoxikóze

60 Prvky.60 BEKETOVOVA ŘADA PRVKŮ kovy neušlechtilékovy ušlechtilé Reakce s O 2 za nízkých teplotméně ochotně 25 °Cneochotně Reakce s H + bouřlivěméně ochotně 25 °Cnereagují Reakce s H 2 O za obyčejné teploty (bouřlivě) za zvýšené teplotynereagují VýskytCl , CO 3 2  O 2   O 2  (H 2 O), S 2  roste ryzost Li K Ba Ca Na MgAs Cu Ag Hg Pt Au Al Zn Fe Cd Co Ni Sn Pb H

61 Prvky.61 navíc alkalické kovy tvoří superoxidy (hyperoxidy) a ozonidy přímá syntéza hydridů, sulfidů a halogenidů NEPŘECHODNÉ KOVY S  kovy u I. A skupina  alkalické kovy Li Na K Rb Cs Fr ns 1 u II. A skupina  kovy alkalických zemin Ca Sr Ba Ra a Be, Mg ns 2 velmi reaktivní, tvoří peroxidy a silné hydroxidy (vyjma Be a Mg) 22 HNaOH2OH2Na2  redukční účinky KF4SiK4SiF 4  kovMeOHCOMeCOMeOH 

62 Prvky.62 významné sloučeniny  Na 2 CO 3, K 2 CO 3, NaHCO 3, Na 2 SO 4, K 2 SO 4, CaCO 3, CaSO 4. 2 H 2 O, CaSO 4. 1/2 H 2 O Výskyt v přírodě: alkalické kovy křemičitany, halogenidy, chilský ledek kovy alkalických zemin křemičitany, uhličitany, sírany, fosforečnany NEPŘECHODNÉ KOVY Be součást komplexních sloučenin pálené vápno  H3]Cl[Be(OH)OH4HCl2Be COCaOCaCO  22 Ca(OH)OHCaO  hašené vápno vápenatá hnojiva  nepřímá hnojiva (neutralizace půd)

63 Prvky.63 podíl na přesunech vody v organismu acidobazické rovnováhy osmotický tlak botnání bílkovin MAKROBIOGENNÍ PRVKY otevírání průduchů rychlost pohybu asimilátů kosti a zuby snižuje propustnost buněčných membrán kosti a zuby součást enzymů a chlorofylu Na K Mg Ca

64 Prvky.64 NEGATIVNÍ PŮSOBENÍ silně toxický kov (berylióza), nežádoucí v životním prostředí Ba 2+ toxický kationt, všechny rozpustné sloučeniny jsou toxické, BaSO 4 nerozpustný Cs Sr Ba Be radioaktivní izotopy  součást radioaktivního zamoření kumulace v houbách radioaktivní izotopy  substituce za vápník indikátor zamoření některé sloučeniny toxické, využití v psychiatrii Li

65 Prvky.65 nejrozšířenější kov v zemské kůře (téměř 8 %) křemičitany, hlinitokřemičitany, bauxit [AlO(OH)], korund Al 2 O 3, kryolit, Na 3 [AlF 6 ], kamence III. A skupina ns 2 np 1, Ga, In, Tl typické mocenství +III (Tl +III, +I) Al Amfoterní prvek   H3 OHAlNa2OH2NaOH2 Al2  OH3 AlCl2HCl6 Al2 23  KOVY SKUPINY III. A (p-prvky)

66 Prvky.66 KOVY SKUPINY III. A (p-prvky) na vzduchu pasivace  vrstva Al 2 O 3 (Al(OH) 3 ) zabraňuje korozi kovu přes vysoký výskyt není biogenním prvkem !! není těžkým kovem (nízká měrná hmotnost) v kyselém prostředí přítomny toxické ionty Al 3+ u inhibice enzymů u potlačuje růst tkání u inhibice fotosyntézy u Alzheimerova choroba Al 3+ Tl 2 O, TlOH silně bazické sloučeniny, Tl jedovaté, inhibice fotosyntézy

67 Prvky.67 málo reaktivní, Pb pasivace, amfoterní charakter, nejsou biogenní IV. A skupina ns 2 np 2 Ge, Sn, Pb typické mocenství +II, +IV KOVY SKUPINY IV. A (p-prvky) polovodiče (elektrotechnika) Ge toxické sloučeniny, vliv na tvorbu hemu barevné anorganické pigmenty u PbCrO 4  chromová žluť u Pb(OH) 2. 2 PbCO 3  olovnatá běloba u Pb 3 O 4  minium (suřík) Pb

68 Prvky.68 KOVY SKUPINY IV. A (p-prvky) součást slitin (Cu + Sn bronz), pájky organické sloučeniny Pb  velmi toxické Pb,Sn konzervy, staniol (dříve), pájky SnH 4  značně toxický jiné anorganické sloučeniny nejsou tak toxické organické sloučeniny Sn  velmi toxické Sn

69 Prvky.69 nejsou biogenní V. A skupina ns 2 np 3 As, Sb, Bi typické mocenství +III, +V KOVY SKUPINY V. A (p-prvky)  As, Sb  polokovy  oxidy As 2 O 3, Sb 2 O 3 amfoterní charakter, As 2 O 3 (arsenik) prudce jedovatý  sloučeniny As toxické (AsH 3 )  doprovázejí sirné sloučeniny  As je součástí pesticidů Ca 3 (AsO 4 ) 2. 3 H 2 O

70 Prvky.70 nejznámější Ce (+II, +IV)  užití analytická chemie, PC (monitory) lanthanoidy  časté příměsi mnohých nerostů III. B skupina ns 2 (n  1)d 1 Sc, Y, La, Ac typické mocenství +III KOVY SKUPINY III. B (d-prvky) lanthanoidy aktinoidy f-prvky (vnitřně přechodné) ns 2 (n  1)d 1 (n  2)f lanthanoidy + aktinoidy typické mocenství +III, +I aktinoidy  v přírodě se vyskytují jen Th, Pa, U  uměle připraveny transurany (radioaktivní)

71 Prvky.71 v pořadí 7. prvek v zemské kůře minerály: TiO 2  rutil (titanová běloba), FeTiO 3 ilmenit čistý Ti  velmi odolný (letecký a chemický průmysl) mikrobiogenní prvek (listy)  pravděpodobně katalyzátor redox reakcí při výměně látkové  urychluje nitrifikační procesy v půdě vyšší koncentrace toxické IV. B skupina ns 2 (n  1)d 2, Zr, Hf, Ku* KOVY SKUPINY IV. B (d-prvky) Ti (titan) typické mocenství +III, +IV (  II,  I, 0, +II) Hf, Zr  zastoupeny poměrně hojně v zemské kůře, ZrSO 4 = zirkon Ku  umělý radioaktivní prvek Ti

72 Prvky.72 poměrně ušlechtilé kovy Nb, Ta  rozpouští se jen v HF V  rozpouští se lučavce královské V 2 O 5  katalyzátor při výrobě H 2 SO 4, v organických syntézách mikrobiogenní prvek, ve stopových koncentracích  účastní se metabolických pochodů  brzdí tvorbu cholesterolu ve vyšších koncentracích  silně toxický  hromadí se v játrech a ledvinách V. B skupina ns 2 (n  1)d 3 V, Nb, Ta, Ha* KOVY SKUPINY V. B (d-prvky) typické mocenství +V (stabilní)

73 Prvky.73 nejvýznamnější sloučeniny Mo, W Cr 2 O 3  nerozpustný ve vodě CrO 3  silně kyselý VI. B skupina ns 2 (n  1)d 4 Cr, Mo, W KOVY SKUPINY VI. B (d-prvky) typické mocenství +III, +VI 4223 CrOHOH  2- 4 soli chromany (žluté), stálé při pH > 7 OH3OCrOH2CrO   při pH < 7 tvoří dichromany (oranžové), silné oxidační účinky Cr 3+ kamence KCr(SO 4 ) H 2 O  činění kůží MoO 2- 4 WO 2- 4 reaktivita

74 Prvky.74 KOVY SKUPINY VI. B (d-prvky) Cr 6+  velmi toxický, karcinogenní účinky Mo  mikrobiogenní prvek  ovlivňuje výživu rostlin dusíkem  aktivitu nitrátreduktázy (enzym)  účast na biosyntéze kyseliny askorbové

75 Prvky.75 Mn  obtížně tavitelný, rozpustný v kyselinách i v zásadách VII. B skupina ns 2 (n  1)d 5, Tc*, Re KOVY SKUPINY VII. B (d-prvky) typické mocenství +II, +IV, +VII (+I) MnO  zelený, bazický, ve vodě téměř nerozpustný MnSO 4. 7 H 2 O, MnCl 2. 4 H 2 O MnO 2  amfoterní, silné oxidační účinky (pH < 7) Mn 2 O HMnO2OHOMn 

76 Prvky.76 KOVY SKUPINY VII. B (d-prvky) manganistany (např. KMnO 4 )  silná oxidační činidla OH12Mne5OH8MnO  4      OH4MnOe3OH2 22  4 zásadité prostředí kyselé prostředí  4 TcO  4 ReO nejčastěji v přírodě minerály: MnO 2  burel, MnCO 3  dialogit Mn  mikrobiogenní prvek  aktivátor oxidáz a fosfatázy  pozitivní vliv na fotosyntézu a využití dusíku  aktivátor mikrobiálních procesů v půdě vyšší koncentrace zejména v kyselých půdách působí toxicky

77 Prvky.77 VIII. B skupina ns 2 (n  1)d 6-8 triáda železa Fe, Co, Ni KOVY SKUPINY VIII. B (d-prvky)  výrazné kovové vlastnosti  vysoké body tání a varu  tvoří slitiny, komplexní sloučeniny  dobrá katalytická účinnost triáda lehkých platinových kovů Ru, Rh, Pd triáda těžkých platinových kovů Os, Ir, Pt nejreaktivnější je Fe HOH2FeOH2   pH < 7  32 Fe

78 Prvky.78 KOVY SKUPINY VIII. B (d-prvky) při zvýšené teplotě přímá syntéza Fe s řadou prvků koroze (na vlhkém vzduchu) OH.OFe2O3OH  jiné kovy VIII. B skupiny nekorodují Fe  významný technický kov (litina, ocel) FeO, Fe 2 O 3  (hematit), Fe 3 O 4  (magnetit) FeSO 4. 7 H 2 O  (zelená skalice), FeS 2  (pyrit), FeCO 3  (siderit) CoO  kobaltová modř (barvení skla a porcelánu) NiO  barvení skla NiSO 4. 7 H 2 O  povrchová úprava kovů

79 Prvky.79 KOVY SKUPINY VIII. B (d-prvky) Fe  mikrobiogenní prvek  součást redox systému  syntéza chlorofylu  centrální atom hemu K 3 [Fe +III (CN) 6 ]  červená krevní sůl K 4 [Fe +II (CN) 6 ]  žlutá krevní sůl Co  mikrobiogenní prvek  součást vitamínu B (kobalamín)

80 Prvky.80 ušlechtilé, velmi málo reaktivní kovy Cu reaktivnější I. B skupina ns 2 (n  1)d 9 Cu, Ag, Au KOVY SKUPINY I. B (d-prvky) typické mocenství Cu +I, +II Cu, Ag  rozpouští se v HNO 3 Au  pouze v lučavce královské (HCl + HNO 3 směs 3:1) Cu 2 O, CuO CuSO 4. 5 H 2 O  modrá skalice (součást kuprikolu  pesticidní účinek) Cu  elektrotechnika, součást slitin Cu + Zn (mosaz), Cu + Sn (bronz), Cu + Zn + Ni (alpaka) OH2SOCuSOSOH2Cu 

81 Prvky.81 KOVY SKUPINY I. B (d-prvky) Cu  mikrobiogenní prvek  nedostatek vede k anémii, nervové poruchy  podíl na metabolismu tuků a bílkovin  stabilizace chlorofylu vyšší koncentrace toxické  součást pesticidů Ag AgCl, AgBr  součást fotografických materiálů AgNO 3  analytika, lapis Ag 2 O  bazický, poměrně stálý Au H[Au(Cl) 4 ] a její soli  galvanické pozlacování

82 Prvky.82 plně obsazené d-orbitaly, neměly by být považovány za přechodné kovy nízké teploty tání (Hg kapalná za normální teploty) Zn, Cd  neušlechtilé kovy, na vzduchu pasivace (oxidy) Hg  ušlechtilý kov, slitiny s Ag, Sn, Zn, aj. = amalgamy (zubní plomby) Zn, Cd  v povrchové úpravě kovů Hg  elektronika, lékařství v přírodě se vyskytují nejčastěji ve formě sulfidů ZnS (sfalerit), HgS (cinnabarit, rumělka), CdS (greenockit) II. B skupina ns 2 (n  1)d 10 Zn, Cd, Hg KOVY SKUPINY II. B (d-prvky) typické mocenství +II, Hg navíc +I

83 Prvky.83 KOVY SKUPINY II. B (d-prvky) Zn  důležitý mikrobiogenní prvek  ovlivňuje enzymatické pochody  nedostatek způsobuje vypadávání vlasů rostliny (semena)  důležitý pro tvorbu chlorofylu, kyseliny askorbové, metabolismus cukrů a bílkovin sloučeniny Cd a Hg jsou toxické (zvláště organické sloučeniny) !!! Hg  toxické páry Cd  kumulace v ledvinách, varlatech Hg  kumulace v játrech teratogenní a karcinogenní účinky

84 Prvky.84 ZNEČIŠŤUJÍCÍ LÁTKY Zákon o ochraně ovzduší před znečišťujícími látkami (1991) Emise (REZZO I  IV) Imise 0. skupina  Základní znečišťující látky a)tuhé znečišťující látky (polétavý prach) b)oxid siřičitý c)oxidy dusíku (NO x ) d)oxid uhelnatý e)ozón f)pachové látky 1. skupina  Znečišťující látky s karcinogenním účinkem 2. skupina  Tuhé znečišťující anorganické látky 3. skupina  Plynné znečišťující anorganické látky 4. skupina  Organické plyny a páry

85 Prvky.85 OXIDY SÍRY SO 2 (SO 3 ) Zdroj: tuhá paliva (1  3 % S ve formě sulfidů kovů) Kyselé deště (pH < 2  3) (s)OFe2(g)SO8(g)O11(s)FeS  (g)SO2(g)O SO2 322  (l)SOHO(l)H(g)SO 4223  (s) MgSO2(g)O SO2MgO(s)2 422  (l) OH(g)CO(aq)Ca(aq)H2(s)CaCO   Odsíření

86 Prvky.86 OXID UHELNATÝ (CO) Zdroj: automobilová doprava (80 %)  nedokonalé spalování pohonných látek Odstranění (katalyzátor) Nevýhoda: potřeba vyššího množství aromátů v benzínu OH18CO(g)16(g)O17(l)HC  (g)OCO(aq)hem(aq)Ohem(g)CO 22  stabilní karbonylhemoglobin (g)CO2(g)OCO(g)2 22  Pt, Pd

87 Prvky.87 OXIDY DUSÍKU (NO, NO 2 ) Zdroj: paliva (50 %), automobilová doprava (35 %) Fotochemický smog NO není toxický NO(g)2(g)O N 22  NO2(g)ONO(g)2 22  (l)HNO2O(l)H(g)NO3 322  O(g)NO(g)(g)NO 2  sluneční záření (g)OO(g)(g)O 32  troposférický ozón

88 Prvky.88 OXIDY DUSÍKU (NO, NO 2 ) Snižování emisí NO, NO 2 je velmi důležité !! Redukce NO na N 2 v elektrárnách Prevence: snížení teploty spalovánínedokonalé spalování zvýšení produkce CO (g)N CO2NO(g)2CO(g)2 22  Pt  Pd  Rh O(l)H6(g)N5NO(g)6(g)NH4 223  v automobilech

89 Prvky.89 TUHÉ ZNEČIŠŤUJÍCÍ ANORG. LÁTKY Esenciální stopové prvky Cr Co Cu Fe Li Mn Mo Sn V Zn Se (Te Sb F  CN  ) vyšší koncentrace je toxická Toxické stopové prvky (prašný aerosol) koncentrace se udává v ppm (parts per million) Karcinogenní účinek Be Cd As Cr +VI Co Ni

90 Prvky.90 TUHÉ ZNEČIŠŤUJÍCÍ ANORG. LÁTKY Rtuť Hg toxické páry  poškození mozku a nervů velmi toxické jsou organické sloučeniny např. (CH 3 ) 2 Hg (mikroorganismy) Olovo Pb 0,4 ppm v krvi  normální stav 1,2 ppm v krvi  poškození mozku Hlavní zdroje znečištění automobilová doprava  (C 2 H 5 ) 4 Pb aditivum v benzínu pigmenty a barvy  olovnatá běloba Pb(OH) 2 a PbCO 3  suřík (minium) Pb 3 O 4 (2 PbO.PbO 2 )  chromová žluť PbCrO 4 Nejsledovanější rizikové kovy Pb Cd As Hg

91 Prvky.91 RADIOAKTIVITA Radioaktivní izotopy s poločasem rozpadu srovnatelným se stářím živých organismů T 1/2 = 28 roků  – 0,53 MeV !!! Nejvíce nebezpečné !!! (substituce Ca)

92 Prvky.92 IMISNÍ LIMITY [  g/m 3 ] −−−0,01Cd −−−0,5Pb 500−15060 prach polétavý 160 − − − IH 8hod −−−O3O IH k IH d − IH r Složka CO NO x (NO 2 ) SO 2 pachové látky nesmějí obtěžovat obyvatelstvo

93 Prvky.93 ORGANICKÁ HNOJIVA chlévský hnůj, močůvka, kejda skotu, prasat a drůbeže komposty, zelené hnojení, sláma, rašelina Vitahum – průmyslově vyráběný kompost Výhody všestranná hnojiva, nepostradatelná pro bilanci půdního humusu rozložitelná organická hmota (20 – 30 t hnoje  3 – 5 t CO 2 ) hlavní živiny – N, K + mikroelementy mikroorganismy, růstové látky, voda zužitkování odpadu hospodářských zvířat Nevýhody velký objem  nízká koncentrace živin pevně daný poměr živin nutná ruční práce nedostatek P ! ekologické zemědělství připouští hnojení fosfáty

94 Prvky.94 NEGATIVNÍ DŮSLEDKY HNOJENÍ 2. Předávkování mikroelementy úzké koncentrační rozmezí, vysoká koncentrace toxická potřeba ME různých plodin je odlišná 1. Kontaminující složky hnojiv superfosfát Afrika (rizikové kovy – Cd) močovina (biuret) dusíkaté vápno (kyanamid) odpadní suroviny průmyslu čistírenské kaly rizikové kovy  Hg, As, Pb, Cd, Cr

95 Prvky Zasolení půd vysoká koncentrace solí v půdě toxická Cl , Na, K, např. > 5 % Na Na, K  různá tonicita půdního a buněčného roztoku  odvodňování rostlin NEGATIVNÍ DŮSLEDKY HNOJENÍ odstranění  sádrování 4. Kyselost půd pH < 4,5 rizikové kovy v iontové formě, tj. ve formě toxické zhoršený příjem živin blokace fosforu Na SOCOCaCONaCaSO  nutno vápnit  2  CaClCl2 Ca  SPK  vyplavování vápníku – nutno vápnit OH3AlPOPOHAl(OH)    vyplavují se

96 Prvky.96 NEGATIVNÍ DŮSLEDKY HNOJENÍ 5. Přehnojení dusičnany (ledky) u dusitany oxidace hemoglobinu (dusičnanová alimentární methemoglobinaemie)  2  3 NO hygienický limit pro pitnou vodu u vznik nitrosamínů (karcinogenní) ONNRNHRNO 2   H   2 u HNO 2 + dusíkaté báze NK  změna bází u denitrifikace  vznik N 2 O (skleníkový efekt) 6. Přehnojení fosforečnany  eutrofizace toků OHNOHSOSOHHNO   hnojit méně a vícekrát

97 Prvky.97 h, chlorofyl za zvýšené teploty skleníkový efekt C O H N CHN N 2 ONNRNHRNO 2   H  


Stáhnout ppt "PRVKY Ing. Alena Hejtmánková, CSc. Katedra chemie Agronomická fakulta, ČZU Praha © Praha, 2004."

Podobné prezentace


Reklamy Google