PRVKY Ing. Alena Hejtmánková, CSc. Katedra chemie

Prezentace na téma: "PRVKY Ing. Alena Hejtmánková, CSc. Katedra chemie"— Transkript prezentace:

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

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

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

5 SLOŽENÍ ROSTLIN Rostlina − 80 až 95 % vody, 5 až 20 % sušiny
Sušina (organické a minerální látky) hn, chlorofyl Cukr + minerální látky − všechny potřebné organické látky (> 50 prvků) 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 spalitelný podíl (95,5 %) popeloviny (4,5 %) Prvky.

6 PRVKOVÉ SLOŽENÍ BIOLOGICKÝCH MATERIÁLŮ
% v sušině Prvek Kukuřice Člověk O 44,43 14,62 S 0,17 0,78 C 43,57 55,99 Cl 0,14 0,47 H 6,24 7,46 Al 0,11 − N 1,46 9,33 Fe 0,08 0,012 Si 1,17 0,005 Mn 0,04 K 0,92 1,09 Na Ca 0,23 4,67 Zn 0,01 P 0,20 3,11 Rb Mg 0,18 0,16 Prvky.

7 PRVKOVÉ SLOŽENÍ BIOLOGICKÝCH MATERIÁLŮ
% v sušině Prvek Uhlovodíky Tuky Bílkoviny O 51,42 11,33 24 C 42,10 76,45 52 H 6,48 12,13 7 N − 16 S 1 Prvky.

8 KOLOBĚH SÍRY V PŘÍRODĚ SO H O S + CO O H CaSO CaCO SO + S H CaCO CO O
nejvíce v chalkosféře, nedostatek kyslíku při tuhnutí − sulfidy S H CaCO CO O CaS 2 3 + energie O H 2 S + oxidace (sirné baktérie) S nedostatek kyslíku − ložiska síry (Sicílie, Polsko) oxidace kyslíkem 3 2 SO H O S + 4 v1 v2 v1 << v2 nehromadí se 2 4 3 CO O H CaSO CaCO SO + CaSO4 se ukládá v mořích (CaSO4 . 2 H2O) geologické změny  redukce Prvky.

9 KOLOBĚH SÍRY V PŘÍRODĚ O H 2 CO CaS CH CaSO + S H CaCO O CO CaS +
4 + zplodiny rozkladu organických látek plynný rozpuštěný ve vodě S H CaCO O CO CaS 2 3 + Prvky.

10 KOLOBĚH SÍRY V PŘÍRODĚ silice, bílkoviny rostliny příjem SO42- H2S
rozklad po odumření S H2S sírany H2SO4 bílkoviny Prvky.

11 KOLOBĚH DUSÍKU V PŘÍRODĚ
dusík v půdě dusík organický nehydrolyzovatelný hydrolyzovatelný a-aminokyseliny amidy aminocukry zbytek dusíku v hydrolyzátu dusík minerální (NH4+ a NO3- 1 až 2 %) NH4+ NO2- NO3- 0,03 až 0,5 % Prvky.

12 KOLOBĚH DUSÍKU V PŘÍRODĚ
za působení bakterií amoniak bílkoviny, humusové látky aminokyseliny + amidy dusitany dusičnany amonizace − vzniká NH3 zdroj výživy, poután půdou, nitrifikace, ztráty do ovzduší Nitrifikace nitritační bakterie energie H 4 O 2 NO 3 NH + - nitratační bakterie energie NO 2 O 3 + - Prvky.

13 KOLOBĚH DUSÍKU V PŘÍRODĚ
Denitrifikace (současně probíhá oxidace organických látek) pravá 2 3 N O NO - nepravá 3 NH NO - asimilace rostlinami Ztráty do ovzduší N2, NH3, NOx, N2O Poutání vzdušného dusíku nitrogenní a hlízkovité bakterie (bobovité rostliny) Prvky.

14 KOLOBĚH DUSÍKU V PŘÍRODĚ
Elektrické výboje při bouřkách NO 2 O N + 2 NO O + 2 3 HNO O H NO + Příjem dusíku rostlinami NO3- ve formě dusičnanů NH4+ ve formě amonných solí Prvky.

15 KOLOBĚH FOSFORU V PŘÍRODĚ
Fosfor − významný biogenní prvek DNA, RNA makroergické sloučeniny ATP, acetylCoA kosti, zuby − Ca3(PO4)2, Mg3(PO4)2 fosfátový pufr v krvi H3PO4 výroba hnojiv, tenzidů, odrezovače, farmacie kontaminace vod eutrofizace Prvky.

16 KOLOBĚH FOSFORU V PŘÍRODĚ
Příjem fosforu rostlinami >> H2PO4- HPO42- PO43- koloběh fosforu je podobný koloběhu dusíku Pz půdy Pz organických látek konečná forma rozkladu organických látek soli kyseliny fosforečné Prvky.

17 VODÍK H I. skupina 1 s1 99,98 % (lehký vodík) 3 izotopy
2 deuterium D, těžká voda D2O 3 tritium T, radioaktivní volný vodík H2 na zemském povrchu se vyskytuje vzácně převládající prvek vesmíru (plynný obal hvězd) vázaný vodík H2 (binární sloučeniny téměř se všemi prvky) hydridy H-I NaH CaH2 AsH3, methan CH4 neslučuje se : vzácné plyny, Mn, Re Prvky.

18 VODÍK H ZnCl HCl Zn + H CO C O + O H Pb PbO + Příprava
2 H ZnCl HCl Zn + Průmyslová výroba 2 H CO C O + 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, H2O O H Pb PbO 2 + Prvky.

19 KYSLÍK O VI. skupina 1s2 2s2 2p4 99,76 % 3 izotopy volný kyslík O2
16 8 99,76 % 17 18 volný kyslík O2 v atmosféře (~ 20,9 %) vázaný kyslík O2 (binární sloučeniny) oxidy O-II kyslíkaté kyseliny s fluorem fluoridy OF2 neslučuje se : vzácné plyny a ušlechtilé kovy Prvky.

20 KYSLÍK O H + KCl KClO O H + Příprava
2 O H + 3 KCl KClO Příprava Průmyslová výroba frakční 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, H2O) 2 O H + Prvky.

21 VODA O H výrazný polární charakter vazebný úhel H−O−H 104,5º
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 CuSO4 . 5 H2O (modrá skalice) CaSO4 . 2 H2O (sádrovec) Na2SO H2O (Glauberova sůl) Prvky.

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

23 VODA OH O H 2 Ca(OH) O H CaO + + HClO O H Cl + OH HF O H F O H Fe(OH)
velmi stálá sloučenina autoprotolýza vody - + OH O H 2 3 2 Ca(OH) O H CaO + + 3 2 5 HClO O H Cl hydrolýza solí - + OH HF O H F 2 + O H Fe(OH) 2 Fe 3 HCl 3 PO H O PCl 2 + redox reakce 2 H CO C O + HClO HCl O H Cl 2 + disproporcionace Prvky.

24 VODA Význam kapalná forma vody − tvoří 70,9 % zemského povrchu (oceány, moře, ...) umožňuje životní pochody (důležitá složka organismů) součást půdních roztoků, minerálů a hornin atmosféra − 0,02 až 6 % vodní páry podílí se na procesu fotosyntézy hn, chlorofyl 2 6 12 O H C CO + Prvky.

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

26 PŘÍRODNÍ VODA Fe K Na Mg Ca SO SiO Cl HCO S H CO atmosférická voda
10 − 100 mg/ l rozpuštěných látek kvalita souvisí s geologickými a pedologickými podmínkami častá kontaminace povrchová voda podzemní voda prosté < 1000 mg/ l rozpuštěných látek minerální > 1000 mg/ l rozpuštěných látek kationty + 3 2 Fe K Na Mg Ca anionty - 2 4 3 SO SiO Cl HCO rozpuštěné plyny S H CO 2 Prvky.

27 TVRDOST VODY SO Na CaCO CO CaSO + CO O H CaCO ) Ca(HCO +
Tvrdost vody − chelatometrické stanovení vlastnost vody daná součtem koncentrací Mg2+ a Ca2+ [mmol.l-1] Tvrdost vody přechodná − HCO3- Ca(HCO3)2 a Mg(HCO3)2 lze odstranit varem 2 3 CO O H CaCO ) Ca(HCO + Tvrdost vody stálá − sírany, chloridy MgSO4, CaSO4 jsou částečně rozpustné (odstraní se přídavkem Na2CO3) 4 2 3 SO Na CaCO CO CaSO + Prvky.

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

29 PEROXID VODÍKU O H + O H SO 4 S + O H 14 5 Mn 2 6 MnO + Vlastnosti
silně polární látka, mísitelný s H2O slabá dvojsytná kyselina NaHO2 BaO2 rozklad peroxidu 2 O H + oxidační účinky O H SO 4 S 2 - + redukční účinky O H 14 5 Mn 2 6 MnO 3 4 + - dodává se jako 3% nebo 30% roztok Prvky.

30 OZON O3 · O 2 O · + O H SO K ) (SO Cr + O H MnO SO K KMnO + Vlastnosti
polární, jedovatý plyn, páchne, má silné oxidační účinky vzniká účinkem elektrických výbojů (atmosféra, laserové tiskárny) působením UV záření O 2 3 2 O + příprava ozónu 3 2 4 7 O H SO K ) (SO Cr + 3 2 4 O H MnO SO K KMnO + Prvky.

31 MEZNÍ HODNOTY VYBRANÝCH UKAZATELŮ PITNÉ VODY
mmol/l mg/l pH 6−8 KNK 4,5 0,8 ChSKMn 3 RZL 1000 NH3, NH4+ 0,5 Ca + Mg 1,5 − 2,5 Mg 125 Fe 0,3 Mn 0,1 sírany 250 chloridy 100 dusičnany 50 fosforečnany 1 Prvky.

32 UHLÍK CO O C + CO Zn C ZnO + IV. skupina 1s2 2s2 2p2 (98,9 %) (1,1 %)
radioaktivní T1/2 = let Diamant (velmi tvrdý) Grafit (vodivý) Beztvarý uhlík (velká adsorpce) REAKTIVITA 2 CO O C + za zvýšené teploty 2 CO Zn C ZnO + redukční vlastnosti Prvky.

33 BEZKYSLÍKATÉ SLOUČENINY UHLÍKU
UHLOVODÍKY organická 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 SCN - KSCN S KCN + HSCN – kys. thiokyanatá (rhodanovodíková), silná kyselina HOCN – kys. kyanatá HNCO – kys. isokyanatá NH2CN – kyanamid C O H N C H N O C H N 2 Prvky.

34 SLOUČENINY UHLÍKU C Ca(OH) CH HC O H CaC + CS S C + Cl S CCl 3 CS +
CaCN2 – kyanamid vápenatý (dusíkaté vápno), hnojivo v půdě rozklad až na (NH4)2CO3 Karbidy  molekulové karbidy velmi tvrdé SiC, CaC2, CuC2, Mg2C3, TiC, Fe3C Acetylidy - 2 C  Cu2C2, Ag2C2  výbušné 2 Ca(OH) CH HC O H CaC + Sirouhlík – hořlavá kapalina, páry jedovaté 2 CS S C + dobrá nepolární rozpouštědla Chlorid uhličitý – nehořlavá kapalina, použití do hasicích přístrojů 2 4 Cl S CCl 3 CS + Prvky.

35 KYSLÍKATÉ SLOUČENINY UHLÍKU
CO – oxid uhelnatý, nedokonalé spalování 2 CO C + plyn, lehčí než vzduch, jedovatý, redukční účinky, součást plynných paliv !! není toxický, ale nedýchatelný CO2 – oxid uhličitý, dokonalé spalování plyn, těžší než vzduch, rozpustný ve vodě H2CO3 – kyselina uhličitá, nestálá, slabá kyselina, 2 řady solí 3 2 CO H O + hydrogenuhličitany uhličitany uhličitany Na2CO3 – soda, K2CO3 – potaš ostatní uhličitany nerozpustné - 3 HCO - 2 3 CO Prvky.

36 KYSLÍKATÉ SLOUČENINY UHLÍKU
Rozklad uhličitanů za vysokých teplot 2 3 CO CaO CaCO + Hydrogenuhličitany rozpustné, zahřátím přechod na uhličitany Krasové jevy O H CO CaCO ) Ca(HCO 2 3 + Deriváty kyseliny uhličité CO(NH2)2  močovina (hnojivo) HO–CO–NH2  kyselina karbamová COCl2  fosgen C O H Prvky.

37 VÝSKYT UHLÍKU V PŘÍRODĚ
Významný biogenní prvek, základní složka všech živých organismů Uhlí, ropa, zemní plyn, základ organické hmoty v půdě, součást SPK diamant, grafit, vápenec CaCO3, magnezit MgCO3, ocelek (siderit) FeCO3 dolomit CaMg(CO3)2 vzduch 0,03 % CO2 Prvky.

38 KOLOBĚH UHLÍKU V PŘÍRODĚ
dynamická rovnováha CaCO3 a CO2 3 2 CO H O + + - O H HCO CO 3 2 rovnovážný stav mezi mineralizací CO2 a fotosyntézou hn, chlorofyl spalování (rozklad organických látek) antropogenní činnost produkce CO2 skleníkový efekt nadbytek CO2 (běžně ve vzduchu − 0,03 %) Prvky.

39 KŘEMÍK H SiF HF Si + H SiO K O KOH Si + + SiF F Si IV. skupina ns2 np2
(89,6 %) (6,2 %) (4,2 %) Čistý křemík - šedý, velmi tvrdý a křehký, vodivý, teplota tání 1413 °C Si je základní prvek neživé přírody, výskyt v nepatrné míře ve všech organismech Málo reaktivní, reaguje pouze s: 2 4 H SiF HF Si + 2 3 H SiO K O KOH Si + + 4 2 SiF F Si Prvky.

40 BEZKYSLÍKATÉ SLOUČENINY KŘEMÍKU
Silicidy (obdoba jako u karbidů)  Ca2Si, CaSi2 Silany SinH2n+2 (n = 0-6) – jsou samozápalné, hoří na SiO2 a vodu Halogenidy křemíku SiX4, i složitější struktury obdobné sloučeninám uhlíku do max. 6 atomů Si, hydrolyzují na kyselinu křemičitou a halogenvodíkovou. Výjimka: 2 6 4 SiO ] [SiF H O SiF + Se sírou tvoří sulfid SiS2 s dusíkem nitrid Si3N4 s uhlíkem SiC (karborundum) Prvky.

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

42 KYSELINY KŘEMIČITÉ A KŘEMIČITANY
polykřemičité kyseliny  obecný vzorec n SiO2 . m H2O jediná reálná je H4SiO4  dehydratací vzniká silikagel křemičitany (soli hypotetických kyselin křemičitých) oxidové vzorce mastek – 3 MgO . 4 SiO2 . H2O nebo Mg3(Si2O5)2.(OH)2 thotveitit – Sc2Si2O7 wolastonit – Ca3Si3O9 Prvky.

43 KYSELINY KŘEMIČITÉ A KŘEMIČITANY
SiO2 i křemičitany  křehké, chemicky i tepelně odolné reagují s HF a se silnými hydroxidy O H SiF 4 HF SiO 2 4 + O H 3 CaF SiF 6 HF CaSiO 2 4 + O H SiO Na NaOH 2 3 + O H CaO SiO Na NaOH 2 CaSiO 3 + reagují při vysoké teplotě s některými bázickými solemi 2 3 CO SiO K + 2 3 CO MgO SiO Na MgSiO + vodní sklo  zředěné dostatečně alkalické roztoky alkalických křemičitanů impregnace a konzervace Prvky.

44 HLINITOKŘEMIČITANY O H 2 . SiO Al 4 KHCO + CO 6 K
substituce křemíku hliníkem  minerály živce (ortoklas, albit, anortit, plagioklas) zeolity obecné vzorce  x M2O . x Al2O3 . y SiO2 . z H2O  x MO . x Al2O3 . y SiO2 . z H2O M = Na, K, Ca, Mg molekulová síta a ionexy zvětrávání hornin křemenný písek (SiO2) kaolín (hlavní součást hlín) O H 2 . SiO Al 4 KHCO 3 + CO 6 K kaolín živec 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 Prvky.

46 HALOGENY I KCl Cl KI + VII. skupina ns2 np5 F2 Cl2 Br2 I2
At (radioaktivní) změna skupenství sloučeniny se všemi prvky (výjimka vzácné plyny) velmi reaktivní prvky, výskyt v přírodě převážně ve formě halogenidů (NaIO3) silně elektronegativní => nekovy tvoří interhalogenové sloučeniny např. BrCl, ICl3, IF7 F2 Cl2 Br2 I2 pokles reaktivity 2 I KCl Cl KI + Prvky.

47 HALOGENY HX HXO O H X + HX 2 HXO 3 + O HF 4 H F + F O H 3 XO X 5 OH 6
halové prvky rozpustné ve vodě (disproporcionace) fluor nedisproporcionuje HX HXO O H X 2 + HX 2 HXO 3 + 2 O HF 4 H F + - F silné oxidační činidlo halové prvky také disproporcionují v zásadách O H 3 XO X 5 OH 6 2 - + O H XO X OH 2 - + Prvky.

48 HALOGENOVODÍKY HCl 2 Cl H + CaSO HF SO H CaF +
páchnoucí bezbarvé plyny vznikají přímou syntézou HCl 2 Cl H + exotermní reakce DH < 0 vytěsněním ze solí silnější kyselinou 4 2 CaSO HF SO H CaF + rozpustné ve vodě kyseliny (azeotropické směsi) HF, HCl, HBr, HI silné kyseliny Prvky.

49 HALOGENIDY HCl 3 PO H O PCl + F Cl Br I
iontové (s typickými kovy, např. CaCl2, KBr) kovalentní molekulové (UF6, PCl5) většinou dobře rozpustné, nerozpustné např. AgCl, CaCl2 molekulové halogenidy hydrolyzují HCl 3 PO H O PCl 2 + často se vyskytují jako ligandy v komplexních sloučeninách roste redukční účinek - F Cl Br I Prvky.

50 OXOSLOUČENINY HALOGENŮ
oxidy oxidy chlóru a brómu jsou nestálé (= reaktivní) X2O, X2O3, X2O5, X2O7 oxidy jódu mnohem stálejší oxosloučenina fluoru  OF2 je fluorid nikoliv oxid oxidy + H2O = kyseliny roste oxidační schopnost roste síla kyselin HClO, HClO2, HClO3, HClO4 HIO, HBrO, HClO Prvky.

51 OXOSLOUČENINY HALOGENŮ
HClO je silné oxidační činidlo chlorové vápno O H 2 CaCl Ca(ClO) Ca(OH) Cl + dezinfekční účinek atomárního kyslíku a částečně chlóru 3 2 CaCO HClO CO O H Ca(ClO) + O HCl HClO + O H Cl HClO 2 + O Cl 2 + v kyselém prostředí HClO HCl CaSO SO H Ca(ClO)Cl 4 2 + O H Cl HClO HCl 2 + Prvky.

52 VYUŽITÍ SLOUČENIN HALOGENŮ
NaCl  výroba louhu CCl4  nepolární rozpouštědlo, náplň hasicích přístrojů HClO4 rozklad biologického materiálu (explozívní) KClO3, NaClO3 (travex), explozívní HF sklářský průmysl (leptá sklo) bromidy  součást sedativ freony  dříve v chladicích zařízeních, spreje, ničí ozonovou vrstvu (např. CCl2F2 freon 12) obdoba freonů  halony (F x Br) teflon  velice odolný chlorované a bromované látky  retardéry hoření 2 CF [ ] n teflon Prvky.

53 VYUŽITÍ SLOUČENIN HALOGENŮ
halové prvky ve formě halogenidů jsou důležité pro živočichy chloridy  aktivace pepsinu, trávení jodidy  tyroxin ve štítné žláze fluoridy  kosti a zuby pozor ! někdy halové prvky živým organismům škodí F2, Cl2  žlutozelené plyny jsou jedovaté, velmi reaktivní Br2  poškozuje pokožku, páry leptají sliznice I2  dezinfekční účinky (jodová tinktura) chloridy  zasolení půdy (toxické pro rostliny) zvýšený obsah jódu v životním prostředí signalizuje radioaktivní zamoření Prvky.

54 VZÁCNÉ PLYNY HF 6 XeO O H 3 XeF + He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
Jsou nereaktivní XeF2, XeF4, XeF6 Ne, Ar, He – součást atmosféry Produkty frakcionace vzduchu Využití - inertní prostředí Ne - výbojky HF 6 XeO O H 3 XeF 2 + Pozor ! Radon (Rn) je radioaktivní (součást uranové rozpadové řady) uvolňuje se z geologického podloží popř. stavebních materiálů Prvky.

55 BOR H O B + NO BO H HNO B + O B 4 + BN 2 N B + III. A skupina ns2 np1
krystalický (šedočerný, tvrdý), inertní amorfní (hnědý), reaktivnější zejména za zvýšené teploty Typické mocenství +III 2 3 H O B + T = 600 °C 2 3 NO BO H HNO B + za zvýšené teploty Spalování na vzduchu 3 2 O B 4 + BN 2 N B + Prvky.

56 BOR H BO Na NaOH 6 B + O H HBO BO + Dále jsou známy B2S3, BX3
T = 180 °C H3BO3  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 – BxHx+2, BH3 nestabilní B2H6, B4H stálé plyny Vyšší borany – kapaliny Soli boranů – boridy, např. Mg3B2 Inertní, tvrdé, žáruvzdorné Prvky.

57 BOR VÝSKYT Minerály Na2B4O7 .10 H2O borax
boracit, borokalcit, boromagnezit, sasolín (H3BO3) Bor – významný mikroelement Příznivý pro fotosyntézu Snižuje obsah cukru v krvi i v listech !! Vyšší dávky boru způsobují sterilitu Prvky.

58 SELEN SeO O Se + H Se + SeO H O + SeO H O + VI. A skupina ns2 np4
několik alotropických modifikací červený selen  amorfní, křehký, rozpustný v CS2 a H2SO4 šedý selen  krystalický, na světle vodivý sloučeniny jsou podobné sloučeninám síry 2 SeO O Se + 2 H Se + selan (silně toxický) jejich soli seleničitany Na2SeO3 . 5 H2O selenany Na2SeO H2O 3 2 SeO H O + 4 2 3 SeO H O + Prvky.

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

60 za obyčejné teploty (bouřlivě)
BEKETOVOVA ŘADA PRVKŮ kovy neušlechtilé kovy ušlechtilé Reakce s O2 za nízkých teplot méně ochotně 25 °C neochotně Reakce s H+ bouřlivě nereagují Reakce s H2O za obyčejné teploty (bouřlivě) za zvýšené teploty Výskyt Cl-, CO32- O2-, O2-(H2O), S2- roste ryzost H Li K Ba Ca Na Mg As Cu Ag Hg Pt Au Al Zn Fe Cd Co Ni Sn Pb Prvky.

61 NEPŘECHODNÉ KOVY H NaOH O Na + kov Me O H CO MeOH 2 = + KF 4 Si K SiF
S  kovy I. A skupina  alkalické kovy Li Na K Rb Cs Fr ns1 II. A skupina  kovy alkalických zemin Ca Sr Ba Ra a Be, Mg ns2 velmi reaktivní, tvoří peroxidy a silné hydroxidy (vyjma Be a Mg) 2 H NaOH O Na + kov Me O H CO MeOH 2 3 = + redukční účinky KF 4 Si K SiF + navíc alkalické kovy tvoří superoxidy (hyperoxidy) a ozonidy přímá syntéza hydridů, sulfidů a halogenidů Prvky.

62 NEPŘECHODNÉ KOVY Ca(OH) O H CaO + + H 3 ]Cl [Be(OH) O 4 HCl 2 Be CO
Be součást komplexních sloučenin + H 3 ]Cl [Be(OH) O 4 HCl 2 Be 2 3 CO CaO CaCO + pálené vápno 2 Ca(OH) O H CaO + hašené vápno vápenatá hnojiva  nepřímá hnojiva (neutralizace půd) významné sloučeniny  Na2CO3, K2CO3, NaHCO3, Na2SO4, K2SO4, CaCO3, CaSO4 . 2 H2O, CaSO4 . 1/2 H2O Výskyt v přírodě: alkalické kovy křemičitany, halogenidy, chilský ledek kovy alkalických zemin křemičitany, uhličitany, sírany, fosforečnany Prvky.

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

64 NEGATIVNÍ PŮSOBENÍ radioaktivní izotopy  součást radioaktivního zamoření kumulace v houbách Cs radioaktivní izotopy  substituce za vápník indikátor zamoření Sr Be silně toxický kov (berylióza), nežádoucí v životním prostředí Ba Ba2+ toxický kationt, všechny rozpustné sloučeniny jsou toxické, BaSO4 nerozpustný Li některé sloučeniny toxické, využití v psychiatrii Prvky.

65 KOVY SKUPINY III. A (p-prvky)
III. A skupina ns2 np1 Al , Ga, In, Tl typické mocenství +III (Tl +III, +I) nejrozšířenější kov v zemské kůře (téměř 8 %) křemičitany, hlinitokřemičitany, bauxit [AlO(OH)], korund Al2O3, kryolit, Na3[AlF6], kamence Al Amfoterní prvek O H 3 AlCl 2 HCl 6 Al + ( ) [ ] 2 4 H 3 OH Al Na O NaOH + Prvky.

66 KOVY SKUPINY III. A (p-prvky)
na vzduchu pasivace  vrstva Al2O3 (Al(OH)3) zabraňuje korozi kovu přes vysoký výskyt není biogenním prvkem !! není těžkým kovem (nízká měrná hmotnost) Al3+ v kyselém prostředí přítomny toxické ionty Al3+ inhibice enzymů potlačuje růst tkání inhibice fotosyntézy Alzheimerova choroba Tl2O, TlOH silně bazické sloučeniny, Tl jedovaté, inhibice fotosyntézy Prvky.

67 KOVY SKUPINY IV. A (p-prvky)
IV. A skupina ns2 np2 Ge, Sn, Pb typické mocenství +II, +IV málo reaktivní, Pb pasivace, amfoterní charakter, nejsou biogenní Ge polovodiče (elektrotechnika) Pb toxické sloučeniny, vliv na tvorbu hemu barevné anorganické pigmenty PbCrO4  chromová žluť Pb(OH)2 . 2 PbCO3  olovnatá běloba Pb3O4  minium (suřík) Prvky.

68 KOVY SKUPINY IV. A (p-prvky)
Pb,Sn součást slitin (Cu + Sn bronz), pájky organické sloučeniny Pb  velmi toxické Sn konzervy, staniol (dříve), pájky SnH4  značně toxický jiné anorganické sloučeniny nejsou tak toxické organické sloučeniny Sn  velmi toxické Prvky.

69 KOVY SKUPINY V. A (p-prvky)
V. A skupina ns2 np3 As, Sb, Bi typické mocenství +III, +V nejsou biogenní As, Sb  polokovy oxidy As2O3, Sb2O3 amfoterní charakter, As2O3 (arsenik) prudce jedovatý sloučeniny As toxické (AsH3) doprovázejí sirné sloučeniny As je součástí pesticidů Ca3(AsO4)2 . 3 H2O Prvky.

70 KOVY SKUPINY III. B (d-prvky)
III. B skupina ns2 (n-1)d1 Sc, Y, La, Ac typické mocenství +III lanthanoidy f-prvky (vnitřně přechodné) ns2 (n-1)d1 (n-2)f aktinoidy lanthanoidy + aktinoidy typické mocenství +III, +I nejznámější Ce (+II, +IV)  užití analytická chemie, PC (monitory) lanthanoidy  časté příměsi mnohých nerostů  v přírodě se vyskytují jen Th, Pa, U  uměle připraveny transurany (radioaktivní) aktinoidy Prvky.

71 KOVY SKUPINY IV. B (d-prvky)
IV. B skupina ns2 (n-1)d2 Ti , Zr, Hf, Ku* Ti (titan) typické mocenství +III, +IV (II, I, 0, +II) v pořadí 7. prvek v zemské kůře minerály: TiO2  rutil (titanová běloba), FeTiO3 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 Hf, Zr  zastoupeny poměrně hojně v zemské kůře, ZrSO4 = zirkon Ku  umělý radioaktivní prvek Prvky.

72 KOVY SKUPINY V. B (d-prvky)
V. B skupina ns2 (n-1)d3 V, Nb, Ta, Ha* typické mocenství +V (stabilní) poměrně ušlechtilé kovy Nb, Ta  rozpouští se jen v HF V  rozpouští se lučavce královské V2O5  katalyzátor při výrobě H2SO4, 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 Prvky.

73 KOVY SKUPINY VI. B (d-prvky)
VI. B skupina ns2 (n-1)d4 Cr, Mo, W typické mocenství +III, +VI reaktivita Cr2O3  nerozpustný ve vodě CrO3  silně kyselý 4 2 3 CrO H O + CrO 2- 4 soli chromany (žluté), stálé při pH > 7 při pH < 7 tvoří dichromany (oranžové), silné oxidační účinky O H 3 Cr 2 CrO - 7 4 + Cr3+ kamence KCr(SO4) H2O  činění kůží nejvýznamnější sloučeniny Mo, W MoO 2- 4 WO 2- 4 Prvky.

74 KOVY SKUPINY VI. B (d-prvky)
Cr6+  velmi toxický, karcinogenní účinky Mo  mikrobiogenní prvek ovlivňuje výživu rostlin dusíkem aktivitu nitrátreduktázy (enzym) účast na biosyntéze kyseliny askorbové Prvky.

75 KOVY SKUPINY VII. B (d-prvky)
VII. B skupina ns2 (n-1)d5 Mn , Tc*, Re Mn  obtížně tavitelný, rozpustný v kyselinách i v zásadách typické mocenství +II, +IV, +VII (+I) MnO  zelený, bazický, ve vodě téměř nerozpustný MnSO4 . 7 H2O, MnCl2 . 4 H2O MnO2  amfoterní, silné oxidační účinky (pH < 7) Mn2O7 4 2 7 HMnO O H Mn + Prvky.

76 KOVY SKUPINY VII. B (d-prvky)
manganistany (např. KMnO4)  silná oxidační činidla kyselé prostředí O H 12 Mn e 5 8 MnO 2 2+ 3 - 4 + zásadité prostředí - + OH 4 MnO e 3 O H 2 - 4 TcO - 4 ReO nejčastěji v přírodě minerály: MnO2  burel, MnCO3  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 Prvky.

77 KOVY SKUPINY VIII. B (d-prvky)
VIII. B skupina ns2 (n-1)d6-8 triáda železa Fe, Co, Ni triáda lehkých platinových kovů Ru, Rh, Pd triáda těžkých platinových kovů Os, Ir, Pt výrazné kovové vlastnosti vysoké body tání a varu tvoří slitiny, komplexní sloučeniny dobrá katalytická účinnost nejreaktivnější je Fe pH < 7 2 3 H O Fe + + 3 2 Fe Prvky.

78 KOVY SKUPINY VIII. B (d-prvky)
při zvýšené teplotě přímá syntéza Fe s řadou prvků koroze (na vlhkém vzduchu) O H . Fe 2 3 4 + jiné kovy VIII. B skupiny nekorodují Fe  významný technický kov (litina, ocel) FeO, Fe2O3  (hematit), Fe3O4  (magnetit) FeSO4 . 7 H2O  (zelená skalice), FeS2  (pyrit), FeCO3  (siderit) CoO  kobaltová modř (barvení skla a porcelánu) NiO  barvení skla NiSO4 . 7 H2O  povrchová úprava kovů Prvky.

79 KOVY SKUPINY VIII. B (d-prvky)
Fe  mikrobiogenní prvek součást redox systému syntéza chlorofylu centrální atom hemu K3[Fe+III(CN)6]  červená krevní sůl K4[Fe+II(CN)6]  žlutá krevní sůl Co  mikrobiogenní prvek součást vitamínu B (kobalamín) Prvky.

80 KOVY SKUPINY I. B (d-prvky)
I. B skupina ns2 (n-1)d9 Cu, Ag, Au ušlechtilé, velmi málo reaktivní kovy Cu reaktivnější typické mocenství Cu +I, +II O H 2 SO CuSO Cu 4 + Cu, Ag  rozpouští se v HNO3 Au  pouze v lučavce královské (HCl + HNO3 směs 3:1) Cu2O, CuO CuSO4 . 5 H2O  modrá skalice (součást kuprikolu  pesticidní účinek) Cu  elektrotechnika, součást slitin Cu + Zn (mosaz), Cu + Sn (bronz), Cu + Zn + Ni (alpaka) 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 AgNO3  analytika, lapis Ag2O  bazický, poměrně stálý Au H[Au(Cl)4] a její soli  galvanické pozlacování Prvky.

82 KOVY SKUPINY II. B (d-prvky)
II. B skupina ns2 (n-1)d10 Zn, Cd, Hg typické mocenství +II, Hg navíc +I 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) 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 Prvky.

84 ZNEČIŠŤUJÍCÍ LÁTKY Zákon o ochraně ovzduší před znečišťujícími látkami (1991) Emise (REZZO I  IV) Imise 0. skupina  Základní znečišťující látky tuhé znečišťující látky (polétavý prach) oxid siřičitý oxidy dusíku (NOx) oxid uhelnatý ozón 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 Prvky.

85 OXIDY SÍRY SO2 (SO3) (s) O Fe 2 (g) SO 8 11 FeS 4 + (g) SO 2 O + (l)
Zdroj: tuhá paliva (1  3 % S ve formě sulfidů kovů) (s) O Fe 2 (g) SO 8 11 FeS 4 3 + (g) SO 2 O 3 + (l) SO H O(l) (g) 4 2 3 + Kyselé deště (pH < 2  3) (l) O H (g) CO (aq) Ca 2 (s) CaCO 3 + Odsíření (s) MgSO 2 (g) O SO MgO(s) 4 + Prvky.

86 OXID UHELNATÝ (CO) O H 18 CO(g) 16 (g) 17 (l) C 2 + (g) O CO(aq) hem
Zdroj: automobilová doprava (80 %)  nedokonalé spalování pohonných látek O H 18 CO(g) 16 (g) 17 (l) C 2 8 + (g) O CO(aq) hem (aq) CO 2 + - stabilní karbonylhemoglobin Odstranění (katalyzátor) (g) CO 2 O CO(g) + Pt, Pd Nevýhoda: potřeba vyššího množství aromátů v benzínu Prvky.

87 OXIDY DUSÍKU (NO, NO2) NO(g) 2 (g) O N + (g) NO 2 O NO(g) + NO(g) (l)
Zdroj: paliva (50 %), automobilová doprava (35 %) NO(g) 2 (g) O N + NO není toxický (g) NO 2 O NO(g) + NO(g) (l) HNO 2 O(l) H (g) NO 3 + Fotochemický smog O(g) NO(g) (g) NO 2 + sluneční záření (g) O O(g) 3 2 + troposférický ozón Prvky.

88 OXIDY DUSÍKU (NO, NO2) O(l) H 6 (g) N 5 NO(g) NH 4 + (g) N CO 2 NO(g)
Snižování emisí NO, NO2 je velmi důležité !! Prevence: snížení teploty spalování nedokonalé spalování zvýšení produkce CO Redukce NO na N2 v elektrárnách O(l) H 6 (g) N 5 NO(g) NH 4 2 3 + v automobilech (g) N CO 2 NO(g) CO(g) + PtPdRh 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 Prvky.

90 TUHÉ ZNEČIŠŤUJÍCÍ ANORG. LÁTKY
Rtuť Hg toxické páry  poškození mozku a nervů velmi toxické jsou organické sloučeniny např. (CH3)2Hg (mikroorganismy) Olovo Pb 0,4 ppm v krvi  normální stav 1,2 ppm v krvi  poškození mozku Hlavní zdroje znečištění automobilová doprava  (C2H5)4Pb aditivum v benzínu pigmenty a barvy  olovnatá běloba Pb(OH)2 a PbCO3  suřík (minium) Pb3O4 (2 PbO.PbO2)  chromová žluť PbCrO4 Nejsledovanější rizikové kovy Pb Cd As Hg Prvky.

91 !!! Nejvíce nebezpečné !!! RADIOAKTIVITA
Radioaktivní izotopy s poločasem rozpadu srovnatelným se stářím živých organismů T1/2 = 28 roků – 0,53 MeV (substituce Ca) Prvky.

92 IMISNÍ LIMITY [mg/m3] − 0,01 Cd 0,5 Pb 500 150 60 prach polétavý 160
IH8hod O3 10000 200 IHk 5000 100 IHd 80 IHr Složka CO NOx (NO2) SO2 pachové látky nesmějí obtěžovat obyvatelstvo 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 CO2) 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 Prvky.

94 NEGATIVNÍ DŮSLEDKY HNOJENÍ
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 2. Předávkování mikroelementy úzké koncentrační rozmezí, vysoká koncentrace toxická potřeba ME různých plodin je odlišná Prvky.

95 NEGATIVNÍ DŮSLEDKY HNOJENÍ
3. Zasolení půd vysoká koncentrace solí v půdě toxická Cl-, Na, K, např. > 5 % Na Na, K  různá tonicita půdního a buněčného roztoku  odvodňování rostlin odstranění  sádrování 4 3 2 Na SO CO Ca Na CaSO + [ ] 2 - CaCl Cl Ca SPK + vyplavují se vyplavování vápníku – nutno vápnit 4. Kyselost půd pH < 4,5 rizikové kovy v iontové formě, tj. ve formě toxické zhoršený příjem živin blokace fosforu O H 3 AlPO PO Al(OH) 2 4 + nutno vápnit Prvky.

96 NEGATIVNÍ DŮSLEDKY HNOJENÍ
5. Přehnojení dusičnany (ledky) - 2 3 NO dusitany oxidace hemoglobinu (dusičnanová alimentární methemoglobinaemie) hygienický limit pro pitnou vodu vznik nitrosamínů (karcinogenní) O H NO HSO SO HNO 2 4 + - O N R NH NO 2 + H HNO2 + dusíkaté báze NK  změna bází denitrifikace  vznik N2O (skleníkový efekt) 6. Přehnojení fosforečnany  eutrofizace toků hnojit méně a vícekrát Prvky.

97 O N R NH NO + H C H N H C O N skleníkový efekt za zvýšené teploty
hn, chlorofyl O N R NH NO 2 + H C H N 2 H C O N Prvky.