Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

S YSTEMATICKÁ ANORGANICKÁ CHEMIE Přechodné prvky.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "S YSTEMATICKÁ ANORGANICKÁ CHEMIE Přechodné prvky."— Transkript prezentace:

1 S YSTEMATICKÁ ANORGANICKÁ CHEMIE Přechodné prvky

2 d-prvky  Kovové prvky 3.-12. skupiny PSP. Obecná charakteristika  S rostoucím Z dochází v rámci dané periody k růstu coulombických interakcí mezi atomovým jádrem a obalem.  Kromě prvků 12. skupiny, nemají jejich atomy zcela zaplněny orbitaly d.  Tvoří přechod mezi bloky s a p – označují se proto jako přechodné kovy.  Elektrony z neúplně obsazených d-orbitalů se podílejí na tvorbě vazeb – velká variabilita oxidačních čísel.  Z uvedeného vyplývá zmenšování iontových poloměrů v periodách z leva směrem doprava.

3 Fyzikální a chemické vlastnosti Vzhledem k menším atomovým poloměrům, mají d-prvky velké hustoty, vysoké body tání a varu. Nepárové elektrony na d-orbitalech způsobují paramagnetismus přechodných kovů. Většina sloučenin i některé ionty absorbují určité vlnové délky viditelného záření - jsou barevné. Elementární (Fe, Ni, Pt…) i ve formě sloučenin (V 2 O 5, MnO 2, MoO 3...), jsou často používány jako katalyzátory chemických reakcí. Mají tendenci vytvářet stabilní koordinační (komplexní) sloučeniny.

4 P RVKY 3. SKUPINY (d 1 -prvky) Vazebné možnosti: Mají tři valenční elektrony v uspořádání (n-1)d 1 ns 2. Vzhledem k nízké elektronegativitě a ionizační energii vytvářejí kationty M 3+ (podobnost s kovy alkalických zemin). ZZnačkaNázevM (g mol -1 ) Elektro- negativita Oxidační číslo Teplota tání (°C) 21ScSkandium44,961,3III1 539 39YYttrium88,911,2III1 509 57LaLanthan138,911,1III 920 89AcAktinium227,031,1III1 050

5 Obecné vlastnosti: Neušlechtilé a velmi reaktivní prvky (reaktivita vzrůstá s rostoucím Z) se značnou afinitou ke kyslíku. Vytváří stabilní oxidy (M 2 O 3 ) zásadité povahy. Vyskytují se v přírodě velmi vzácně (w = cca 10 -5 %). Využití- přísady do speciálních ocelí a slitin, - Yttrium – luminofor do televizních obrazovek (vyvolání červené barvy), - La + Mg – slitiny používané v leteckém průmyslu, - La 2 O 3 – přísada do speciálních skel (optické filtry).

6 P RVKY 4. SKUPINY (d 2 -prvky) Ve sloučeninách neexistují ionty M 4+. Ač vykazují silně záporné E 0, jsou odolné proti kyselinám (pasivace). ZZnačkaNázevM (g mol -1 ) Oxidační čísla Elektro- negativita Teplota tání (°C) 22TiTitan 47,87(II), III, IV1,6 (IV)1667 40ZrZirkonium 91,22(III), IV1,5 (IV)1857 72HfHafnium178,49(III), IV1,4 (IV)2467 Elektronová konfigurace ns 2 (n – 1) d 2

7 Titan Výskyt - odrudy TiO 2 (rutil, atanas, brookit) - perowskit (CaTiO 3 ), ilmenit (FeTiO 3 ) Výroba- nelze získat redukcí rudy uhlíkem (vznik TiC) TiCl 4 + 2 Mg = Ti + 2 MgCl 2 Vlastnosti - kujný a tažný kov, nízké hustoty, vlivem příměsí se stává tvrdým a křehkým, Využití - letectví a kosmonautika, chemický průmysl (konstrukce reaktorů), strojírenství – motory, turbiny... Sloučeniny: TiO 2 - bílý pigment (titanová běloba), TiC – tvrdá, vysokotavitelná, chemicky odolná látka – slinuté karbidy. - rozpouští se jen obtížně v silných, neoxidujících kyselinách.

8 P RVKY 5. SKUPINY (d 3 -prvky) Obecné vlastnosti: Mají pět valenčních elektronů – oxidační číslo V je u všech prvků v jejich sloučeninách nejstálejší (oxidy typu M 2 O 5 ). Ocelově šedé, lesklé, těžké a neušlechtilé kovy (na vzduchu se pasivují). ZZnačkaNázevM (g mol -1 ) Oxidační čísla Elektro- negativita Teplota tání (°C) 23VVanad 50,94III, IV, V1,9 (V)1920 41NbNiob 92,91(III), IV, V1,7 (V)2470 73TaTantal180,95(III), IV, V1,7 (V)3000

9 Vanad Výroba V 2 O 5 + 5Ca = 2V + 5CaO Vlastnosti - tvrdý, šedo-bílý kujný kov, Využití - přísada do vysoce kvalitních, nástrojových ocelí (zjemnění struktury - vznik karbidů V 4 C 3, VC ), Sloučeniny: V 2 O 5 - katalyzátor při kontaktním způsobu výroby H 2 SO 4, - metalotermická redukce oxidu vanadičného - za studena je chemicky velmi odolný vůči kyselinám (mimo HF a lučavky královské). - rozpouští se snadno v alkalických hydroxidech za vzniku polyvanadičnanů, jako (V 3 O 9 ) – 3, (V 4 O 12 ) – 4, (V 10 O 28 ) – 6, aj. - slitiny vanadu jsou odolné vůči mořské vodě (loďařství).

10 P RVKY 6. SKUPINY (d 4 -prvky)  Všechny tři prvky nacházejí uplatnění jako legury do vysoce tvrdých, houževnatých a rychlořezných ocelí. Obecné vlastnosti:  Stříbrolesklé, tvrdé kovy s vysokými teplotami tání.  Díky pasivaci odolávají působení kyselin i alkalických hydroxidů. ZZnačkaNázev M (g mol -1 ) Oxidační čísla Elektro- negativita Teplota tání (°C) 24Cr Chrom 51,99 II, III, (IV), (V), VI 1,6 (III) 2,4 (VI) 1900 42Mo Molybden 95,94 (III), IV, (V), VI 1,6 (IV) 2,1 (VI) 2620 74W Wolfram183,85 (III), IV, V, VI 1,6 (IV) 2,0 (VI) 3380  S kovy triády železa (Fe, Co, Ni) tvoří významné slitiny.

11 Chrom Výroba: Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3 Vlastnosti – nejtvrdší elementární kov, vyznačující se mimořádně nízkou reaktivitou a chemickou odolností. Využití - legura ušlechtilých ocelí (rychlořezná ocel - 18%Cr), - galvanické pochromování ocelových výrobků. - aluminotermicky z oxidu chromitého - redukce chromitu uhlíkem (1000°C) FeCr 2 O 4 + 4C = Fe + 2Cr + 4CO Ferrochrom (60-70%Cr)

12 Sloučeniny: Cr 2 O 3 - nejstálejší oxid – pigment chromová zeleň PbCrO 4 - nerozpustná látka – pigment chromová žluť.  nejstálejší sloučeniny chromu jsou odvozeny od Cr III,  sloučeniny, obsahující Cr VI, mají silné oxidační vlastnosti.. Chromany - obsahují aniont CrO 4 2-, Všechny rozpustné sloučeniny chromu jsou jedovaté. - všechny jsou žluté a stálé jen v zásaditém prostředí. Okyselením přecházejí chromany ve stabilnější dichromany s aniontem Cr 2 O 7 2–. K 2 Cr 2 O 7 - je důležitým oxidačním činidlem v odměrné analýze, používá se např. ke stanovení oxidovatelnosti látek.

13 P RVKY 7. SKUPINY (d 5 -prvky) Tc - umělý radioaktivní prvek. Re - nemá vlastní minerály, v přírodě doprovází sulfidické molybdenové rudy. ZZnačkaNázev M (g mol -1 ) Oxidační čísla Elektro- negativita Teplota tání(°C) 25MnMangan 54,94 II, (III), IV, (V), VI, VII 1,4 (II) 2,5 (VII) 1244 43TcTechnecium(98,91) (III), IV, V, VI, VII 2,3 (VII)2200 75ReRhenium186,21 III, IV, V, VI, VII 2,2 (VII)3180 Elektronová konfigurace: mangan a rhenium technecium n s 2 (n – 1) d 5 n s 1 (n – 1) d 6

14 Mangan Výroba Vlastnosti - tvrdý a křehký, světle šedý kov. Rozpouští se lehce v kyselinách i hydroxidech za vývinu vodíku. Využití - desoxidace a legování ocelí (do 10% Mn) - aluminotermicky z podvojného oxidu Mn 3 O 4 - slitiny - Ferromangan, Zrcadlovina (Mn + Fe) - Dural (Al + Cu + Mg + Mn) - Heuslerovy slitiny (Mn + Al + Sb + Sn) - glazování porcelánu 3Mn 3 O 4 + 8Al = 9Mn + 2Al 2 O 3 - Manganin (Cu + Mn + Ni)

15 Sloučeniny: MnO 2 (burel) - oxidační činidlo při různých chemických výrobách. KMnO 4 (hypermangan) - silné oxidační činidlo. - desinfekční prostředek (náhrada Cl 2 při úpravě pitné vody). - odbarvující prostředek při výrobě skla. Mangan vytváří celou řadu sloučenin, v nichž vystupuje v širokém spektru oxidačních čísel (II – VII). - součást suchých baterií (Leclanchův galvanický článek). MnO 2 + HCl = MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O

16 P RVKY 8. SKUPINY (d 6 -prvky) Obecné vlastnosti: Oxidačního čísla VIII ve sloučeninách dosahují pouze Ru a Os. Železo tvoří OČ max. VI (železany). Ru a Os - ušlechtilé kovy, Fe je kov neušlechtilý. Prvky 8.,9. a 10. skupiny vykazují horizontální podobnost – triády. ZZnačkaNázev M (g mol -1 ) Oxidační čísla Teplota tání (°C) Hustota (kg dm -3 ) 26FeŽelezo 55,85II, III, VI1 535 7,87 44RuRuthenium101,07 II, III, IV, VI,VII,VIII 2 28212,41 76OsOsmium190,20 II, III, IV, VI, VIII 3 04522,57

17 Železo Výskyt: hematit – Fe 2 O 3 ; magnetit – Fe 3 O 4 ; siderit (ocelek) - FeCO 3 ; pyrit (kyz železný) - FeS 2 Výroba: Vlastnosti - stříbrobílý, lesklý, nepříliš tvrdý, reaktivní kov, b) čisté železo - redukce Fe 2 O 3 vodíkem, a) surové železo - redukce železné rudy koksem čtvrtý nejrozšířenější prvek na Zemi. - rozklad pentakarbonylu Fe(CO) 5 - na vzduchu oxiduje za vzniku hydratovaných oxidů FeO(OH) a Fe 2 O 3.xH 2 O, - rozpouští se v kyselinách i horkých alkalických hydroxidech.

18 Sloučeniny: Fe 2 O 3 - vyskytuje se v modifikacích  a  Využití - výroba oceli (nejrozšířenější konstrukční materiál), - katalyzátor (např. při syntéze amoniaku). FeCl 3 - výroba tištěných el. obvodů (leptá měď), FeSO 4.7H 2 O (zelená skalice) - konzervace dřeva, výroba barev. - katalyzátor organických syntéz (např. styrénu). 2FeCl 3 + 2Cu = 2FeCl 2 + CuCl 2  -Fe 2 O 3 (maghemit) má ferromagnetické vlastnosti – využití k magnetickému skladování dat, cílené dopravě léčiv…atd.

19 P RVKY 9. SKUPINY (d 7 -prvky) Co - neušlechtilý kov, Rh a Ir – ušlechtilé. S rostoucím Z, vzrůstá hustota kovů (Ir = 22,61 kg.m -3 ). ZZnačkaNázev M (g mol -1 ) Oxidační čísla Teplota tání (°C) Hustota (kg.dm -3 ) 27CoKobalt 58,93II, III1 490 8,9 45RhRhodium102,91III, IV1 96012,5 77IrIridium192,22III, IV2 410 22,61 Elektronová konfigurace: rhodium ns 1 (n – 1)d 8 kobalt a iridium ns 2 (n – 1)d 7

20 Kobalt Výroba Vlastnosti - tvrdý, namodralý kov, na vzduchu stálý. Rozpouští se v neoxidujících kyselinách, v oxidujících se pasivuje. Využití - legura do ocelí (odolnost proti korozi), Sloučeniny: CoO + SiO 2 - výroba žárovzdorných skel a smaltů. soli Co 2+ - barevné indikátory stupně navlhnutí vysoušedel. - ruda => Co 3 O 4 - redukce (H 2 ) - elektrolýzou roztoku CoSO 4 - speciální slitiny pro výrobu endoprotéz. - výroba tzv. tvrdokovů - slinutých karbidů, CoCl 2 + 6 H 2 O = CoCl 2.6H 2 O

21 P RVKY 10. SKUPINY (d 8 -prvky) Obecné vlastnosti: Mají vysoké body tání a varu. Ni - kov neušlechtilý, Pd a Pt – kovy ušlechtilé Stříbřitě lesklé, kujné a tažné kovy. Lze je získat v rozptýlené formě (katalytické využití). ZZnačkaNázevM (g mol -1 ) Oxidační čísla Teplota tání (°C) Hustota (kg.dm -3 ) 28NiNikl 58,71II, (III, IV)1 452 8,9 46PdPalladium106,40II, IV1 55012,0 78PtPlatina195,09II, IV1 770 21,45

22 Nikl Výroba Vlastnosti - lesklý, ferromagnetický, kujný a snadno tvařitelný kov. Je špatným vodičem tepla a elektrického proudu. Využití - katalyzátor (v práškovém stavu) Sloučeniny: Ni(OH) 2, NiO(OH) - elektrodový materiál alkalických akumulátorů Fe-Ni, Ni-Cd. - pražně-redukčním postupem ze sulfidů - rozkladem karbonylů: - slitiny - Monelův kov (68%Ni + 32%Cu) - Alnico (Al,Cu,Fe,Ni,Co) - legura ocelí (+ Cr = žáro - a korozivzdornost) Ni(CO) 4 = Ni + 4CO - Nitinol (Ni+Ti) - tvarová paměť

23 P RVKY 11. SKUPINY (d 9 -prvky) Obecné vlastnosti: Všechny krystalizují v KPC mřížce, vyznačují se neobyčejnou kujností a tažností. Těžké kovy s charakteristickým zabarvením. Kovy ušlechtilé, jejich stálost roste s rostoucím Z. Mimořádná schopnost tvořit s jinými kovy slitiny. ZZnačkaNázev M (g mol -1 ) Oxidační čísla Teplota tání (°C) Hustota (kg.dm -3 ) 29CuMěď 63,55I, II, (III) 1 084 8,93 47AgStříbro107,87I, (II, III) 960,5 10,5 79AuZlato196,97I, (II), III 1 063 19,3

24 Měď Výroba Vlastnosti - měkký, kujný, načervenalý kov, - pyrometalurgicky (pražením) ze sulfidických rud, - hydrometalurgicky (loužením) z chudých rud. - na vzduchu se pokrývá vrstvou měděnky - CuCO 3.Cu(OH) 2. - velmi dobře vede elektrický proud a teplo, Využití - elektrotechnika (vodiče), - slitiny - mosazi (Cu+Zn) (el.odpory), - bronzy (Cu+Sn) (ložiska, zvony, mince). Výskyt – chalkopyrit – CuFeS 2, malachit – CuCO 3.Cu(OH) 2

25 Sloučeniny: CuSO 4.5H 2 O – elektrolyt v pokovovacích lázních, fungicid, výchozí látka při výrobě dalších sloučenin Cu. Reakce – ušlechtilý kov (E 0 = + 0,34V), proto:  nereaguje s neoxidujícími kyselinami - HCl, H 2 SO 4 (zřeď.)  rozpouští se v kyselinách s oxidačními účinky – HNO 3, H 2 SO 4 (konc.) – nikdy při tom nevzniká vodík, uvolňuje se oxid vzniklý redukcí aniontu kyseliny 3Cu + 8HNO 3 (zřeď.) = 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O Cu + 2H 2 SO 4 (konc., za horka) = Cu(SO 4 ) + SO 2 + 2H 2 O  obdobným způsobem reaguje s kyselinami i stříbro

26 P RVKY 12. SKUPINY (d 10 -prvky) Elektronová konfigurace: Elektrony - d se neúčastní tvorby vazeb (nevyhovují charakteristice přechodných kovů). Zn, Cd, Hg - (n-1)d 10 ns 2 Těžké kovy s nízkou teplotou tání - měkčí, než ostatní přechodné kovy. Tvorba slitin s jinými kovy (mosazi, amalgámy). ZZnačkaNázev M (g mol -1 ) Oxidační čísla Teplota tání (°C) Hustota (kg.dm -3 ) 30ZnZinek 65,38II 419,47,14 48CdKadmium112,40II 320,98,65 80HgRtuť200,59 I, II – 38,913,53

27 Zinek Výroba - na vlhkém vzduchu je stálý díky pasivaci, Vlastnosti - měkký, modravě-bílý kov, neušlechtilý a reaktivní, Využití - pozinkování železných předmětů, - Převedení sulfidické rudy pražením na ZnO, který se následně redukuje koksem při teplotě1150°C. - výroba suchých galvanických článků, - laboratorní výroba H 2, redukční činidlo. Sloučeniny: ZnO - bílý, nerozpustný prášek - zinková běloba. ZnSO 4.7H 2 O - konzervace dřeva, galvanické pozinkování. - rozpustný v kyselinách i hydroxidech,

28 Rtuť Výroba - pražením rudy při 600°C: Vlastnosti - jediný kov, za normální teploty kapalný, Využití - náplň teploměrů a tlakoměrů, - v zubním lékařství (amalgamové plomby), Sloučeniny: Hg 2 Cl 2 (kalomel) - referenční elektrody v měřící technice. HgS + O 2 = Hg + SO 2 - analytická chemie (polarografie). - s ostatními kovy tvoří slitiny – amalgamy. - rozpouští se v HNO 3 a horké koncentrované H 2 SO 4, Výskyt – minerál cinnabarit (rumělka) – HgS.

29 P RVKY 4 F 1-14 (Lanthanidy) Vlastnosti - podobné ve vodorovném směru. Středně těžké, stříbrolesklé kovy s nízkou pevností v tahu. Vykazují nízké E 0 a malou elektronegativitu. Výskyt - v zemské kůře společně s prvky 3.skupiny (10 -3 -10 -5 %) (kromě Pm - umělý prvek). Výroba - elektrolýza chloridových tavenin. Použití – katalyzátory, permanentní magnety, barvení skla, desoxidace roztavených kovů, elektronika….) Sloučeniny: Oxidy (Ln 2 O 3 ) – mají vysoké teploty tání. Výroba supravodivých materiálů, barvení skla a keramiky.

30 P RVKY 5 F 1-14 (Aktinidy) Vlastnosti - všechny aktinidy jsou radioaktivní kovy, Prvky následujících v PSP za aktiniem (Z = 90-103) Použití - v jaderných reaktorech jako palivo (U, Pt), Výskyt – v přírodě se vyskytují pouze Th, Pa,U. Aktinidy těžší, než uran (transurany) se připravují uměle (jadernými reakcemi). - v technických aplikacích radionuklidů (lékařství) - svými vlastnostmi se podobají lanthanidům. - jejich poločasy rozpadu klesají s protonovým číslem,


Stáhnout ppt "S YSTEMATICKÁ ANORGANICKÁ CHEMIE Přechodné prvky."

Podobné prezentace


Reklamy Google