14. Prvky a sloučeniny III. skupiny Obecná a anorganická chemie Název SŠ: SŠ-COPT Uherský Brod Autoři: Ing. Edita NAĎOVÁ Název prezentace 14. Prvky a sloučeniny III. 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: 30.1.2013 Uvedení autoři, není-li uvedeno jinak, jsou autory tohoto výukového materiálu a všech jeho částí. Tento projekt je spolufinancován ESF a státním rozpočtem ČR

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 3. skupiny.

Prvky III. A skupiny mezi prvky III. A skupiny (mezinárodně 3. skupiny) periodické tabulky prvků patří skandium (Sc), yttrium (Y), lanthan (La) a aktinium (Ac) všechny prvky této skupiny patří mezi přechodné kovy nazývají se též kovy vzácných zemin.

Skandium (Sc, Scandium) je silně elektropozitivní, stříbřitě bílý, měkký kov průmyslové uplatnění skandia je poměrně malé, hlavní využití nachází při výrobě světelných zdrojů

Yttrium (Y, Yttrium) šedý až stříbřitě bílý, přechodný kovový prvek, chemicky silně příbuzný prvkům skupiny lanthanoidů jeho hlavní uplatnění bylo ve výrobě barevných televizních obrazovek jako základní materiál při syntéze luminoforů oxidy železa, hliníku a yttria (granáty) Y3Fe5O12 a Y3Al5O12 mají tvrdost až 8,5 Mohsovy stupnice a používají se při výrobě šperků jako levná náhrada diamantu

Lanthan, (La, Lanthanum) stříbřitě lesklý, přechodný kovový prvek, 1. člen skupiny lanthanoidů a 3. člen skupiny kovů vzácných zemin hlavní uplatnění nalézá v metalurgickém průmyslu při výrobě speciálních slitin nebo jejich deoxidaci a jako složka některých speciálních skel katalyzátory s obsahem lanthanu se používají i v petrochemii při krakování ropy

Aktinium (Ac, Actinium) je prvním členem z řady aktinoidů je silně radioaktivní, září přibližně 150× intenzivněji než radium a ve tmě proto vydává namodralé světlo nemá žádný stabilní izotop praktický význam aktinia je pouze minimální, je možno jej použít jako zdroj neutronů při experimentech s jadernými přeměnami

Prvky III.A skupiny prvky III.A skupiny - triely (mezinárodně skupina prvků 13. skupiny) periodické tabulky prvků jedná se o bor (B), hliník (Al), gallium (Ga), indium (In), thalium (Tl) a ununtrium (Uut) bor je považován za polokov, ostatní triely jsou kovy

Bor (B, Borum) bor patří mezi polokovové prvky s vysokým bodem tání i varu vyskytuje se ve dvou modifikacích – amorfní a kovové kovová modifikace patří mezi velmi tvrdé látky – dosahuje hodnoty 9,3 v Mohsově stupnici tvrdosti

Výskyt a výroba elementární bor se v přírodě prakticky nevyskytuje kyselina boritá je obvykle přítomna v sopečných plynech v rostlinách je bor mikrobiogenním prvkem elementární bor lze připravit redukcí oxidu boritého kovovým hořčíkem nebo hliníkem B2O3 + 3 Mg → 2 B + 3 MgO pro zisk velmi čistého polokovu se využívá redukce vodíkem 2 BBr3 + 3 H2 → 2 B + 6 HBr čistý bor se v praxi používá minimálně

Využití ve sklářství jako přísada do skelných vláken a borokřemičitanových skel - vysoká tepelná odolnost v keramice k výrobě emailů a glazur při výrobě mýdel a detergentů v metalurgii neželezných kovů a žáruvzdorných materiálů k výrobě tzv. řídicích tyčí v reaktorech a neutronových zrcadel v jaderných reaktorech bor a jeho sloučeniny barví plamen intenzivně zeleně - pyrotechnika

Hliník (Al, Aluminium) je velmi lehký kov bělavě šedé barvy, dobrý vodič elektrického proudu, široce používaný v elektrotechnice a ve formě slitin v leteckém průmyslu hliník je v čistém stavu velmi reaktivní, na vzduchu se rychle pokryje tenkou vrstvičkou Al2O3, která chrání kov před další oxidací hliník a jeho slitiny jsou velmi dobře svařitelné téměř všemi metodami svařování- výjimkou je dural

Výskyt nejběžnější horninou na bázi hliníku je bauxit - Al2O3 · 2 H2O - bývá doprovázen dalšími příměsi na bázi oxidů křemíku, titanu , železa kryolit - hexafluorohlinitan sodný Na3AlF6 - používaný jako tavidlo pro snížení teploty tání oxidu hlinitého při elektrolytické výrobě hliníku minerály na bázi oxidu hlinitého Al2O3 patří mezi velmi významné i ceněné korund je na 9. místě Mohsovy stupnice tvrdosti červený rubín je zbarven příměsí oxidu chromu, modrý safír obsahuje především stopová množství oxidů titanu a železa

Výroba a využití při elektrolýze se z taveniny směsi předem přečištěného bauxitu a kryolitu o teplotě asi 950 °C na katodě vylučuje elementární hliník, na grafitové anodě vzniká kyslík, který reaguje na elektrodě za vzniku toxického plynného oxidu uhelnatého hliník nalézá uplatnění především díky své poměrně značné chemické odolnosti a nízké hmotnosti: předměty denní potřeby, elektrické vodiče, slitiny (např. dural), práškový hliník se používá také jako složka některých trhavin

Gallium (Ga) je velmi lehce tavitelný kov bílé barvy s modrošedým nádechem, měkký a dobře tažný hlavní uplatnění nalézá v elektronice jako složka polovodičových materiálů v přírodě se vyskytuje pouze ve formě sloučenin vlastnosti gallitých solí jsou velmi podobné solím hlinitým

Výskyt a výroba vyskytuje se vždy pouze jako příměs v rudách hliníku, zinku a olova ve větším množství než v jiných rudách se vyskytuje v bauxitu Al2O3 . 2 H2O a sfaleritu ZnS nejbohatší nerost na gallium je germanit gallium vyrábí z germanitu (Cu13Fe2Ge2S16 ) jeho převedením na chlorid gallitý GaCl3 a následnou elektrolýzou jeho taveniny

Využití využití nachází gallium v elektronice je důležitým ve výrobě polovodičových technologiích např. arsenid, fosfid a fosfoarzenid gallia mají polovodičové vlastnosti využití: diody, tranzistory, lasery, integrované obvody (počítačová a kopírovací technika) gallium i GaAs jsou surovinou k výrobě monokrystalových waferů pro mikroprocesory

Indium (In) snadno tavitelný kov, bílé barvy, měkký a dobře tažný vyskytuje se jako příměs v rudách hliníku a zinku, z nichž je také průmyslově získáváno elektrolýzou roztoku chloridu inditého InCl3 slitiny Ge-In jsou důležitým prvek při výrobě mnoha polovodičových prvků – tranzistorů, termistorů, kapalných krystalů (LCD) a LED diod indium slouží také k pájení polovodičových spojů za nízkých teplot na výrobu velmi kvalitních zrcadel

Thalium (Tl) je značně toxický, měkký, lesklý kov bílé barvy vyskytuje se jako příměs v sulfidických rudách mědi, olova a zinku většina produkce se spotřebovává v elektronice je důležitým prvkem při výrobě polovodičů např. tranzistorů, fotočlánků s citlivostí v infračervené oblasti spektra a supravodičů radioizotop 201Tl se používá při radionuklidovém vyšetření průtoku krve koronárním řečištěm nachází uplatnění při výrobě speciálních skel

Úkol Popiš využití slitin duralu. K čemu se používají polovodiče?

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

Seznam zdrojů pro použité obrázky Snímek 4 - [cit. 2013-1-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Scandium_sublimed_dendritic_and_1cm3_cube.jpg> Snímek 5 - [cit. 2013-1-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Yttrium_sublimed_dendritic_and_1cm3_cube.jpg> Snímek 6 - [cit. 2013-1-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Lanthan_1.jpg> Snímek 9 - [cit. 2013-1-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Boron.jpg> Snímek 12 - [cit. 2013-1-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Aluminium-4.jpg> Snímek 15 - [cit. 2013-1-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Gallium_crystals.jpg> Snímek 18 - [cit. 2013-1-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Indium_wire.jpg> Snímek 19 - [cit. 2013-1-30]. Dostupný pod licencí Public Domain na WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Thallium.jpg>