Zlepšování podmínek pro výuku technických oborů a řemesel Švehlovy střední školy polytechnické Prostějov registrační číslo : CZ.1.07/1.1.26/

Prvky IV.A skupiny Ing. Eva Gefingová

Charakteristika: PRVEKZNAČKAZ ELEKTRONOVÁ KONFIGURACE ELEKTRONEGATIVITA UHLÍKC6[He] 2s 2 2p 2 2,5 KŘEMÍKSi14[Ne] 3s 2 3p 2 1,7 GERMANIUMGe32[Ar] 3d 10 4s 2 4p 2 2,0 CÍNSn50[Kr] 4d 10 5s 2 5p 2 1,7 OLOVOPb82[Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2 1,5

prvky 14. (IV.A) skupiny PSP neboli p 2 – PRVKY, mají čtyři valenční elektrony (ns 2 np 2 ) všechny jsou pevné látky uhlík a křemík jsou nekovy, germanium polokov, cín a olovo jsou kovy ke snadnějšímu zapamatování lze použít pomůcku: Což Si Gertruda Snědla Plombu? Germanium je šedobílá, lesklá, křehká látka, používá se na výrobu polovodičových součástek uhlík je maximálně čtyřvazný

UHLÍK 1)Výskyt v přírodě: volný se vyskytuje ve dvou modifikacích:  DIAMANT je nejtvrdší nerost v přírodě, elektricky nevodivý  GRAFIT (tuha) má černošedé zabarvení, kovový lesk, je měkký, dobře vede elektrický proud diamant grafit

vázaný:  v anorg. sloučeninách: - nerosty KALCIT = CaCO 3, MAGNEZIT = MgCO 3 - horniny DOLOMIT, VÁPENEC - v atmosféře a vodách jako CO 2 kalcit magnezit  ve všech org. sloučeninách, je to biogenní prvek

2) Vlastnosti a reakce: má schopnost tvořit násobné vazby poměrně málo reaktivní, s jinými prvky reaguje až při vyšších teplotách má nízkou elektronegativitu (netvoří vodíkové vazby) k reakcím se používají technické formy uhlíku (koks, uhlí)

3) Výroba: vyrábí se rozkladem organických sloučenin bez přístupu vzduchu uměle se vyrábějí obě modifikace uhlíku: grafit i diamant 4) Použití: grafit se používá k výrobě elektrod, tužek, mazadel ložisek diamant slouží k obrábění tvrdých materiálů, do vrtných hlavic, ve šperkařství aktivní uhlí (pórovitá forma uhlíku s velkým povrchem) slouží k adsorpci plynných látek např. ve filtrech ochranných masek, v lékařství při nemocech trávicího traktu (živočišné uhlí) saze jsou rozptýlený uhlík vznikající při nedokonalém spalování organických látek, používá se jako plnidlo při výrobě pneumatik

5) Sloučeniny: a)Sirouhlík CS 2 bezbarvá jedovatá kapalina, nerozpustná ve vodě nepolární rozpouštědlo b) Kyanovodík HCN bezbarvá kapalina, rozpustná ve vodě prudce jedovatý, způsobuje ochrnutí dýchacího svalstva jeho roztok – kyselina kyanovodíková se chová jako velmi slabá kyselina soli od HCN jsou KYANIDY = prudce jedovaté - nejznámější je KCN = kyanid draselný (CYANKÁLI)

c) Karbidy sloučeniny uhlíku s elektropozitivnějšími prvky jsou tvrdé, pevné, mají vysokou teplotu tání neuvádí se u nich oxidační číslo, názvy se tvoří opisem: např. CaC 2 = karbid vápníku, s vodou tvoří acetylen Fe 3 C = karbid železa, důležitá složka oceli SiC = tzv. karborundum, brusný materiál d) Oxidy Oxid uhelnatý CO bezbarvý plyn, bez zápachu, ve vodě málo rozpustný vzniká hořením uhlíku za nedostatku kyslíku: 2C + O 2 → 2CO připravuje se rozkladem kyseliny mravenčí: HCOOH → CO + H 2 O je jedovatý, má schopnost vázat se na krevní barvivo hemoglobin, zabraňuje tak přenosu kyslíku a může dojít k zadušení

Oxid uhličitý CO 2 bezbarvý, lehce zkapalnitelný plyn, bez chuti, bez zápachu vzniká při dokonalém spalování uhlíku za dostatečného přístupu vzduchu, při dýchání, tlení, hnití, kvašení: C + O 2 → CO 2 přepravuje se v ocelových lahvích s černým pruhem jeho ochlazením vzniká pevný oxid uhličitý známý jako suchý led připravuje se tepelným rozkladem uhličitanů: CaCO 3 → CaO + CO 2 používá se při výrobě nápojů, cukru, sody, kapalný se používá jako náplň do sněhových hasicích přístrojů jeho rozpuštěním ve vodě vzniká slabá kyselina uhličitá

e) Kyseliny Kyselina uhličitá H 2 CO 3 dvojsytná, slabá, velmi nestálá kyselina připravuje se zaváděním CO 2 do vody: CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 vytváří dvě řady solí: - uhličitany: K 2 CO 3 = potaš, výroba skla - hydrogenuhličitany: NaHCO 3 = jedlá soda vzájemná přeměna mezi uhličitanem vápenatým a hydrogenuhličitanem vápenatým je podstatou krasových jevů: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3 ) 2

KŘEMÍK 1) Výskyt v přírodě: hned po kyslíku druhý nejrozšířenější prvek na Zemi, obsahuje ho třetina všech známých nerostů elementární křemík je uměle vyrobená látka, v přírodě existuje křemík pouze ve svých sloučeninách v přírodě se nachází ve formě kyslíkatých anorg. sloučenin s ox. číslem IV jako:  KŘEMEN  KŘEMIČITANY  HLINITOKŘEMIČITANY (slídy, živce)

2) Vlastnosti a reakce: tmavošedá, kovově lesklá, tvrdá, křehká krystalická látka většinou čtyřvazný není příliš reaktivní, s ostatními prvky se slučuje až za vysokých teplot, např. s kyslíkem na oxid křemičitý, sírou na disulfid, s uhlíkem na karbid, s kovy na silicidy je rezistentní vůči kyselinám s výjimkou HF křemík

3) Výroba: získává se např. redukcí oxidu křemičitého uhlíkem v el. pecích: SiO 2 + 2C → Si + 2CO 4) Použití: jako polovodič (látka, která vede el. proud pouze za určitých podmínek, např. za vyšších teplot) v elektrotechnickém průmyslu

5) Sloučeniny: a) Silany sloučeniny křemíku s vodíkem jsou samozápalné a velmi reaktivní, s vodou reagují za vývoje vodíku b) Oxidy Oxid křemičitý SiO 2 pevná, tvrdá, chemicky odolná a obtížně tavitelná látka je odolný vůči vodě a všem kyselinám kromě HF (leptá sklo) v přírodě se SiO 2 nejčastěji nachází jako drobně krystalický znečištěný křemen – písek

používá se ve stavebnictví, při výrobě skla a porcelánu, zbarvené odrůdy křemene se používají při výrobě šperků: záhněda ametyst citrín růženín křišťál

SKLO = homogenní amorfní látka vznikající ochlazením taveniny, běžné sklo vzniká tavením sklářského písku (SiO 2 ), uhličitanů alkalických kovů a vápence c) Kyseliny Kyselina křemičitá H 2 SiO 3 vzniká okyselením vodných roztoků alkalických křemičitanů nebo hydrolýzou halogenidů křemičitých delším stáním nebo zahřátím se přeměňuje v rosolovitý gel, jeho vysušením získáme amorfní tvrdý gel = SILIKAGEL = díky své pórovitosti má velmi dobré adsorpční vlastnosti a používá se v chemické laboratoři

d) Křemičitany vznikají tavením SiO 2 s hydroxidy a uhličitany alkalických kovů: SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O jsou v přírodě rozšířeny jako nerosty nebo součásti hornin (živce, azbest, slídy) používají se především pro výrobu keramiky a cementu e) Silikony jsou mimořádně tepelně odolné a hydrofobní (odpuzují vodu) používají se jako mazací oleje, nátěrové hmoty, izolační materiál

CÍN, OLOVO 1) Výskyt v přírodě: elementárně se vyskytují vzácně, většinou ve svých sloučeninách jako GALENIT (PbS) nebo CÍNOVEC (SnO 2 ) 2) Vlastnosti a reakce: cín je stříbrolesklý tažný kov, který se dá válcovat na tenkou fólii – STANIOL = je odolný proti vodě, kyselinám i zásadám olovo je šedý měkký kov, na vzduchu se pokrývá PbO = chrání ho před oxidací, nerozpouští se ve zředěných kyselinách, rozpouští se v kys. dusičné

3) Výroba: cín se vyrábí z SnO 2 redukcí uhlím olovo se vyrábí pražením galenitu na PbO 4) Použití: cín se používá na povrchové úpravy méně odolných kovů, tzv. pocínování, k výrobě slitin, např. bronzu (měď + cín), jako pájka (slitin kovů sloužící ke spojování kovů pájením) olovo se používá k výrobě obalů kabelů, elektrod pro akumulátory, ochranných obalů před RTG zářením, jako pájka

Děkuji za pozornost

Literatura a zdroje: 1)BENEŠOVÁ, M., SATRAPOVÁ, H.: Odmaturuj z chemie. Nakladatelství DIDAKTIS spol. s.r.o., Brno, ISBN )VACÍK, J. a kol.: Přehled středoškolské chemie. SPN Praha, ISBN )MAREČEK, A.,HONZA, J.: Chemie pro čtyřletá gymnázia. Nakladatelství Olomouc s.r.o., ISBN )Banýr, J., Beneš, P.: Chemie pro střední školy. SPN Praha, ISBN ) 6) 7) 8) 9) 10)