VIII.b skupina

VIII.b skupina • tři sousední skupiny (8.-10.)

• jsou uváděny společně kvůli velké podobnosti mezi prvky těchto skupin – pozorujeme spíše podobnost mezi prvky ve stejné periodě • Fe, Co, Ni – triáda železa • Ru, Rh, Pd – lehké platinové kovy • Os, Ir, Pt – těžké platinové kovy

VIII.b skupina

– kromě prvků podobnosti v rámci skupiny VIII.b můžeme pozorovat i podobnost krajních prvků s prvky sousedních skupin VII.

VIII I.

Mn ← Fe Tc Ru Co Rh Ni Pd

→

Cu → Ag Re Os Ir Pt → Au

triáda železa lehké platinové kovy těžké platinové kovy

Triáda železa Vlastnosti

– za vyšších teplot reagují s nekovy – železo a nikl se rozpouštějí v neoxidujících kyselinách, kobalt s nimi reaguje jen zvolna – kyselina dusičná je všechny pasivuje – kobalt a nikl jsou narozdíl od železa odolné vůči korozi

Fe Co Ni Fe Co Ni

Triáda železa

X 1,8 1,8 1,8 t tání , °C 1535 1495 1455 +II

+II +II +III

+III +III +IV +IV t varu , °C 2750 1960 2920 +VI

Triáda železa

• oxidační číslo +II je u železa stálé pouze v kyselém prostředí – jinak se ochotně oxiduje na oxidační číslo +III • u kobaltu a niklu je nejstálejší oxidační číslo +II – vyšší oxidační čísla (Fe VI , Co III , Co IV , Ni III , Ni IV ) jsou stálá pouze ve vazbě s elektronegativními prvky (O, F)

Železo • Výskyt

– nejrozšířenější přechodný prvek (asi 5,1%) – nejvýznamnější minerály • Fe 2 O 3 • Fe 3 O 4 • FeS 2 – krevel (hematit) – magnetit (magnetovec) – pyrit

Železo

• Výroba – redukce oxidických rud ve vysoké peci koksem za přítomnosti vápence (vytváří strusku) – v chladnějších částech probíhá redukce CO (nepřímá redukce) _ Fe 2 O 3 _ Fe 2 O 3 + _ CO → _ Fe 3 O 4 + _ CO 2 + _ CO → _ FeO + _ CO 2 – v teplejší části (dole) probíhá redukce C (přímá redukce) FeO + CO → Fe + CO

Železo

Železo

• surové železo obsahuje řadu nečistot – 4 %C, 2,5 %Si, 2,5% Mn, 1% P,...

– další zpracování železa spočívá ve snižování množství nečistot – dále se zpracovává na ocel (slitiny železa) • přidávají požadované příměsi • Koroze – za přítomnosti kyslíku a vody se železo oxiduje za vzniku rzi _ Fe + _ H 2 O + _ O 2 → _Fe 2 O 3 ·H 2 O

Železo • sloučeniny

– Fe II • zelená barva • vytváří hydráty - obsahují částici [Fe(H železité 2 O) 6 ] 2+ • v neutrálních roztocích přecházejí na sloučeniny • FeSO 4 ·7H 2 O – zelená skalice

Železo

– Fe III • žluté až červené sloučeniny • krystalují ve formě hydrátů – obsahují [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ • mají velkou afinitu k fosforečnanovému aniontu – kyselina fosforečná se používá v odrezovačích • hydroxid železitý se rozpouští v nadbytku hydroxidů za vzniku železanů FeO 4 2 – komplexní sloučeniny • žlutá krevní sůl K 4 [Fe(CN) 6 ] • červená krevní sůl K 3 [Fe(CN) 6 ]

Železo

• Význam – velmi levné a snadno opracovatelné – litina – železo s velkým obsahem C – vytváří obrovské množství slitin s velmi rozmanitými vlastnostmi – hlavní průmyslový a nástrojový kov

Kobalt • Výskyt

– podobné zastoupení jako u vanadu a chromu – především ve formě sulfidických a arsenidových rud • smaltin CoAs 2 • kobaltin CoAsS

Kobalt • Výroba

– pražení rud → oxid kobaltnatý – redukce oxidu uhlíkem nebo aluminotermicky

• Sloučeniny

– Co II • nejstálejší oxidační číslo • tvoří soli jako růžovo-červené hydráty – při dehydrataci mění barvu na modrou • CoCl 2 – indikátor kvality silikagelu » bezvodý → hydratovaný

Kobalt

• hydroxid kobaltnatý Co(OH) 2 – málo rozpustný v roztocích hydroxidů – dobře rozpustný v amoniaku → [Co(NH 3 ) 6 ] 2+ – Co III • silné oxidační účinky • stálé pouze ve sloučeninách s elektronegativními prvky (CoF 3 , Co 3 O 4 ,...) • komplexní sloučeniny jsou stálejší než u Co II

Kobalt • Využití

– Alnico • feromagnetická slitina Fe, Co, Ni, Al, Cu => výroba permanentních magnetů – výroba barev • barvení porcelánu a skla – kobaltové sklo – výroba žáropevných a pevných slitin • pro plynové turbíny • nástroje pro obrábění kovů, vrtné hlavice – např. widia (od „wie Diamant“) – karbid wolframu + kobalt

Nikl • Výskyt

– podobně jako kobalt se vyskytuje především ve formě sulfidů a arsenidů – jeho výskyt je asi 10x vyšší než u kobaltu – významnou rudou je pentlandit (Fe,Ni)S

Nikl • Výroba

– rudy se pražením převádějí na oxidy a ty se redukují uhlíkem nebo vodním plynem (CO + H 2 )

• Sloučeniny

– Ni 2+ • soli vytvářejí většinou hydráty obsahující [Ni(H 2 O) 6 ] 2+ – zelená barva , například NiCl 2 ·6H 2 O

Nikl

• v alkalickém prostředí se soli nikelnaté sráží na zelený hydroxid nikelnatý Ni(OH) 2 – nerozpustný v nadbytku hydroxidu – dobře rozpustný v nadbytku amoniaku → [Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ – v komplexních sloučeninách je nejstálejší oxidační číslo rovněž Ni +II

Nikl

• Využití – poniklování • ochrana železných materiálů před korozí – mincovní kov • zejména ve slitině s mědí – galvanické články • nikl-hydridové, nikl-kadmiové – katalyzátor • Raneyův nikl – pro hydrogenační reakce v organické chemii

Platinové kovy

• pozorujeme výraznou podobnost mezi lehkými a těžkými platinovými kovy – Ru + Os, Rh + Ir, Pd + Pt • v přírodě se vyskytují ve formě slitin – ve formě rud se vyskytuje prakticky pouze platina • sperrylit PtAs 2 a cooperit PtS • ostatní prvky platinu v jejích rudách doprovázejí

Platinové kovy • Vlastnosti

– jsou málo reaktivní • pouze palladium je rozpustné v kyselině dusičné • platina a osmium se rozpouštějí v lučavce královské (konc.HNO

3 + konc.HCl v poměru 1:3) – mají výrazné sklony k tvorbě komplexních sloučenin

Ru Rh Pd Os Ir Pt

X

2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2

Platinové kovy

+II +I +II +I +II oxidační čísla +III +III +VI +IV +VI +III +IV +VIII

Platinové kovy • využití

– rhodium • vysoce lesklý kov (2. po stříbru) – tenké vrstvy jako imitace stříbra na špercích, zrcadla • katalyzátory v autech – osmium • nejtěžší prvek • gramofonové jehly, hroty plnících per • OsO 4 – těkavý silně toxický oxid – používá se v organických syntézách

Platinové kovy

– iridium • automobilové svíčky • slitina s osmiem – osmiridium – palladium • katalyzátor – organické syntézy, automobily – levnější náhražka platiny • šperkařství – imitace stříbra, bílé zlato

Platinové kovy

– platina • katalyzátor – organické syntézy, automobily • inertní chemické nádobí – kelímky,...

• elektrody, automobilové svíčky • šperky a mince