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 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) 21ScSkandium44,961,3III YYttrium88,911,2III LaLanthan138,911,1III AcAktinium227,031,1III1 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 %). 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) ZrZirkonium 91,22(III), IV1,5 (IV) HfHafnium178,49(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 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) NbNiob 92,91(III), IV, V1,7 (V) TaTantal180,95(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) Mo Molybden 95,94 (III), IV, (V), VI 1,6 (IV) 2,1 (VI) W 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) TcTechnecium(98,91) (III), IV, V, VI, VII 2,3 (VII) ReRhenium186,21 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, VI ,87 44RuRuthenium101,07 II, III, IV, VI,VII,VIII ,41 76OsOsmium190,20 II, III, IV, VI, VIII ,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, III ,9 45RhRhodium102,91III, IV ,5 77IrIridium192,22III, IV ,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 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) ,9 46PdPalladium106,40II, IV ,0 78PtPlatina195,09II, IV ,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) ,93 47AgStříbro107,87I, (II, III) 960,5 10,5 79AuZlato196,97I, (II), III ,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 ( %) (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 = ) 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