Kovy

Kovy a jejich vlastnosti

• 63 z 83 neradioaktivních prvků • Zařazení na základě fysikálních vlastností: – Kujnost – Tažnost – Vodivost • Tepelná • Elektrická

Chemické vlastnosti kovů

• Nízká elektronegativita • Obvykle kladné oxidační číslo ve sloučeninách s nekovovými prvky • V solích tvoří vždy kationty

• • • • • • •

Molekulární struktura kovů – kovová vazba

Atomy kovů v kovech obklopeny stejnými, nebo podobnými atomy Společná vlastnost → schopnost uvolňovat část valenčních elektronů

Struktura:

elektrony kladně nabité „zbytky atomů“ tvoří statickou mřížku, ve které se volně pohybují uvolněné „zbytky atomů“: průměrný počet uvolněných elektronů není celočíselný  nejedná se o ionty Valenční elektrony vazby současně sdíleny všemi obklopujícími se atomy Vznik obrovského delokalisovaného vazebného orbitalu Ve sloučeninách s nekovovými prvky tvoří atomy kovů vazby kovalentní, nebo iontové v závislosti na charakteru vázaného protiatomu

Fysikální vlastnosti kovů – kujnost a tažnost

• Kujnost = možnost deformování plastickou deformací • Tažnost = schopnost prodlužovat se při tahu (dráty) • Při plastické deformaci se posouvají vrstvy atomů vůči sobě, aniž by se měnilo jejich okolí

Fysikální vlastnosti kovů – pevnost a tvrdost

Vlákno

Skleněné vlákno Al – drát Cu – drát Drát z běžné oceli Duralový drát Drát ze speciální oceli

Hmotnost závaží

10 17 28 40 60 120 • Pevnost - zatížení, jaké unese drát o průměru 1 mm

Kov Tt ( °C)

• Tvrdost kovů je závislá na teplotě tání W Ti Cu Pb Na 3 400 1 670 1 080 330 100

Poměrná tvrdost

7,5 6 3 1,5 0,4

Fysikální vlastnosti kovů – vodivost

• Valenční elektrony tvoří tzv. „elektronový plyn“ – oblak snadno pohyblivých elektronů • Přiložení vnějšího napětí má za následek usměrněný tok elektronů – elektrická vodivost • Zahřátí na konci kovu má za následek zvýšení srážek mezi elektrony navzájem – rázy se přenáší energie postupně přes celou délku kovu – tepelná vodivost

Fysikální vlastnosti – optické vlastnosti

• Volně pohyblivé elektrony snadno absorbují a následně emitují záření • Kovový lesk • Ionty kovů zbarvují charakteristicky plamen

Slitiny – ovlivňování vlastností kovů

• Elektrická vodivost – lepší u čistých kovů • Topné spirály – odporové slitiny – nichrom (80 % Ni a 20 % Cr); kanthal (80 % Fe, 18 % Cr a 2 % Al) • Oceli – zvýšená tvrdost a pevnost oproti surovému Fe • Mosaz (Cu – Zn) • Dural (Al, Mg + další prvky) – konstrukční materiál pro výrobu dopravních prostředků, nízká teplota tání • Bronz (Cu – Sn) • Titanové slitiny – nejvýhodnější poměr pevnost/hmotnost, letecká a raketová technika

Otázky k opakování

• Co jsou kovy?

• Co je kovová vazba a jak vypadá?

• Proč jsou kovy dobře kujné a tažné?

• Proč jsou kovy dobře vodivé?

• Jakou mají kovy barvu? Které se liší a jak?

• Jmenujte dvě slitiny. • Proč se slitiny používají?

Výskyt kovů

• Ryzí – Au, Ag, Pt, … • Vázané - většina • Rudy: přírodniny vhodné k výrobě kovů – Nejčastěji oxidické a sulfidické – Bohaté: bauxit  40 – 60 % AlO(OH) – Chudé: měděné rudy  1 % CuFeS 2 • Hlušina = příměsi rud, balast • Geopolitické souvislosti • Recyklace a tříděný sběr

Postup při výrobě kovů

Těžba rudy Zpracování rudy – isolace čisté „kovonosné látky“ fysikální zpracování rud chemické zpracování rud Redukce – výroba čistého kovu uhlíkem vodíkem - elektrolysou jiným kovem Rafinace vyrobeného kovu

Fysikální zpracování rud

• Rýžování – Au • Flotace – rudy Cu, Pb a Zn • Magnetická separace – rudy Fe

Chemické zpracování rud - bauxit

• Bauxit = AlO(OH); Fe 2 O 3 (až 15 %); hlušina • AlO(OH) (s) + NaOH (aq) + H 2 O (l)  Na[Al(OH) 4 ] (aq) – Fe 2 O 3 – nerozpustný – Křemičitany – sraženina hlinitokřemičitanů • Zředění  pokles pH: [Al(OH) 4 ] (aq)  Al(OH) 3(s) + OH (aq) • Žíhání: 2 Al(OH) 3(s)  Al 2 O 3(s) + 3 H 2 O (g) •  základní krok chemické separace = přeměna „kovonosné sloučeniny“ na sloučeninu stabilní v jiné fázi, než složky hlušiny

Chemické zpracování rud

•

Au

– 0,0001 % v rudě – 4 Au (s) + 8 CN (aq) + O 2(g) – V ČR postup zakázán + 2 H 2 O  4 [Au(CN) 2 ] (aq) + 4 OH (aq) •

Ti

– Rutil – TiO 2 – TiO 2(s) + C (s) + 2 Cl 2(g)  TiCl 4(g) + CO 2(g) •

Pražení

– 2 ZnS (s) + 3 O 2 t  2 ZnO (s) + 2 SO 2(g) – Zn, Cu, Pb, Ni, Fe – Příprava rudy pro redukci kovu uhlíkem

Redukce elektrolysou

• Výroba elektropositivních kovů • Elektrolysa tavenin (hlavně chloridy) • Na, Mg • Al – Elektrolysa Al 2 O 3 při 950 °C – Přídavek Na 3 [AlF 6 ] – snižuje teplotu tání Al 2 O 3 (normálně 2 050 °C) – 2 Al 2 O 3(l)  4 Al (l) + 3 O 2(g)

Elektrolysa Al

2

O

3

Redukce uhlíkem – výroba Fe

• Redukce uhlíkem za vysokých teplot • Suroviny: – Obohacená železná ruda: Fe 2 O 3 , zbytky hlušiny s SiO 2 – Koks: uhlík – slouží současně i jako palivo 2 C (s) + O 2(g)  2 CO (g) – Vápenec: CaCO 3 – Vzduch: předehřátý, vháněný spodem • Hlavní redukovadlo – CO, C pouze v tavící části pece!

Redukce uhlíkem – výroba Fe

Napište rovnice pro redukci uhlíkem!

Redukce uhlíkem – výroba Fe

• Struska: – Střední část pece: CaCO 3(s)  CaO (s) + CO2 (g) – Reakce se zbytky hlušiny: CaO (s) + SiO 2(s)  CaSiO 3(l) – Význam: • Brání styku s kyslíkem • Brání reakci s Si

Redukce jiným kovem

• Redukce hořčíkem: TiCl 4(g) + 2 Mg (l)  Ti (s) + 2 MgCl 2(l) • Redukce hliníkem = aluminothermie: Cr 2 O 3(s) + 2 Al (l)  2 Cr (l) + Al 2 O 3(s) • Obdobně V; Nb; Mn • Redukce v roztoku: 2 [Au(CN) 2 ] (aq) + Zn (s)  [Zn(CN) 4 ] 2 (aq) + 2 Au (s) • Elektrolysou roztoku Ni; Zn; Cd; Ga

Rafinace – surové železo a výroba oceli

• Surové železo: 4 % C; 2 % Si; P; Mn; S • Princip: oxidace příměsí kyslíkem na oxidy – Plynné – CO, SO 2 – Pevné – SiO 2 , P 4 O 10 , MnO 2  součást strusky • Rozhodující pro vlastnosti – obsah C – Nástrojová ocel – 1,5 % C – Konstrukční ocel – méně než 0,3 % • Další přísady: – Cr (více než 12 %) – nerezocel

Rafinace – surové železo a výroba oceli

Siemensova pec Konvertor

Rafinace elektrolysou – rafinace mědi

CVD – chemical vapor deposition

Ni

(

s

)  4

CO

(

g

)    

Ni

(

CO

) 4  (

g

)

200 °C

Zr

(

s

)  2

I

2 (

g

)   

ZrI

4 (

g

)

1 300 °C

Otázky k opakování

• Co je flotace a jaký je její princip?

• Jak se vyrábí hliník?

• Popište činnost vysoké pece!

• Co je struska a jakou má funkci?

• Co je aluminothermie a k čemu se používá?

• Jak se rafinuje měď?

• K čemu jsou dobré anodové kaly?

• Popište princip CVD!

Koroze kovů a elektrochemie

Koroze

• Elementární kovy jsou obvykle nestabilní a přeměňují se zpět na částice s kladným oxidačním číslem • Postupná oxidace kovů slučováním s jinými prvky působením okolního prostředí • Obvykle ve vodném prostředí • Soubor procesů, kterými se postupně mění vlastnosti jakýchkoliv materiálů do té míry, že ztrácejí užitnou hodnotu

Koroze železa

Fe

(

s

) 

Fe

( 2 

aq

)  2

e



O

2 (

g

)  2

H

2

O

(

l

)  4

e

   4

OH

(

aq

)

Fe

( 2 4

Fe



aq

)   2

OH

(

aq

) (

OH

) 2 (

s

)  

O

2 (

g

)

Fe

(

OH

) 2 (

s

)  4

FeO

(

OH

) (

s

)  2

H

2

O

(

l

)

• • • • • •

Beketovova řada kovů

Kovy odštěpují valenční elektrony a tvoří kationty Kovy se liší svojí schopností kationty tvořit Reaktivnější kovy vytěsňují z roztoku kovy méně reaktivní Reaktivní kovy snadno korodují – ušlechtilé a neušlechtilé kovy Ušlechtilé a neušlechtilé kovy se liší svojí reakcí s kyselinami Beketov – sestavil kovy do řady dle jejich schopnosti vzájemně se redukovat:

Ušlechtilé kovy K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Au Neušlechtilé kovy

• • • • Vodík – výsadní postavení

Kovy vlevo redukují kovy vpravo Neušlechtilé kovy

reagují s kyselinami za vzniku vodíku, snadno korodují

Ušlechtilé kovy

s kyselinami nereagují, a nebo pouze za současné redukce kyseliny a vzniku vody – vodík nevzniká. Jsou extrémně stále, korodují pomalu, v přírodě často v ryzí formě

Voltův sloup

• Pokud se dva rozdílné kovy vodivě spojí, generuje se elektrické napětí • Alessandro Volta – 1799/1800 – Voltův sloup • Měděné a zinkové destičky proložené papírem nasáklým elektrolytem (vodivou kapalinou)

Anoda

:

Zn

(

s

) 

Zn

( 2 

aq

)  2

e



Katoda

:

Cu

( 2 

aq

)  2

e

 

Cu

(

s

)

nebo



O

2 (

g

)  4

e

  2

H

2

O

 4

OH



Daniellův článek

• John Frederic Daniell – 1836 • Zinková a měděná tyčinka ponořené do svých iontových roztoků (ZnSO 4 ; CuSO 4 ), spojené solným můstkem, který nedovolí průchod iontů

Anoda

:

Zn

(

s

) 

Zn

( 2 

aq

)  2

e



Katoda

:

Cu

( 2 

aq

)  2

e

 

Cu

(

s

)

Celkem

:

Zn

(

s

) 

Cu

( 2 

aq

) 

Zn

( 2 

aq

) 

Cu

(

s

)

Pojmy

• • • • • •

Elektroda

: vodivý materiál ponořený do příslušného elektrolytu

Anoda

: elektroda, na níž dochází k oxidaci

Katoda

: elektroda, na níž dochází k redukci

Elektrolyt

: vodivý roztok

Poločlánek

: elektroda

Článek

: kombinace dvou poločlánků, zdroj elektrického napětí

Standardní elektrodový potenciál

• Schopnost generovat napětí je možné využít pro charakterisaci reaktivity kovů • Standardní elektrodový potenciál – E° – Charakterisuje schopnost atomů daného kovu odštěpovat elektrony za vzniku iontů – Určuje se jako napětí, které je generováno v článku, tvořeném elektrodou kation/kov a vodíkovou elektrodou za standardních podmínek (101,325 kPa, 1 M roztoky) – Tabelován jako dílčí iontová poloreakce, vyjadřující redukční reakci na katodě • Ušlechtilé kovy: – Odštěpují elektrony méně snadno než vodík – Kladný E° • Neušlechtilé kovy: – Odštěpují elektrony snadněji než vodík – Záporný E° Vodíková elektroda: - E ° = 0 V

Standardní elektrodový potenciál

Dílčí reakce

Au 3+ + 3 e  Au Pt 2+ + 2 e  Pt Hg 2+ + 2 e  Hg Ag + + e  Ag Cu 2+ + 2 e  Cu 2 H + Pb 2+ + 2 e + 2 e  H 2  Pb Sn 2+ + 2 e  Sn Ni 2+ + 2 e  Ni Fe 2+ + 2 e  Fe Cr 3+ + 3 e  Cr Zn 2+ + 2 e  Zn Al 3+ + 3 e  Al Mg 2+ + 2 e  Mg Na + + e  Na

E ° (V)

1,42 1,20 0,85 0,80 0,34 0,00 -0,13 -0,14 -0,23 -0,41 -0,74 -0,76 -1,66 -2,38 -2,71

Využití E° pro určení průběhu reakce

• Pokud se kovy seřadí dle vzrůstajícího E°, získá se Beketovova řada kovů • Kovy s nižším E° redukují kovy s vyšším E° Ag + Cu(NO 3 ) 2 Zn + CuSO 4 Mg + NiCl 2 Cr + Al 2 O 3 Cu + AgNO 3 ZnSO 4 + Cu MgCl 2 + Ni Cr 2 O 3 + Al

Využití E° pro odhad napětí článku

• Z rovnic dílčích reakcí se sestaví celková rovnice • E° příslušných poloreakcí se od sebe odečtou – Je-li rozdíl kladný, probíhá reakce zleva doprava – Je-li rozdíl záporný, probíhá reakce opačně – Hodnota rozdílu udává napětí článku • Daniellův článek: – Cu 2+ + Zn → Cu + Zn 2+ – D E ° = E°(Cu 2+ + 2 e  0,34 – (-0,76) = 1,00 V Cu) – E°(Zn 2+ + 2 e  Zn) =

Monočlánek

Anoda

:

Zn



Zn

2   2

e



Katoda

: 2

MnO

2  2

H

3

O

  2

e

  2

MnO

(

OH

)  2

H

2

O Zdroj

_

Koplexace Srážení H

: 3

O

_ 

Zn

(  : 2

NH Zn

2 

NH

3 : )

Zn

2   2 4 2     2 

H

2 2

O NH

3  2 

NH



Zn

3 ( 2

Cl

  

Zn

( 

NH NH

3 2 ) 3 2

H

) 3

O

 2  2 

Cl

2 

Celkem

:

Zn

 2

MnO

2  2

NH

4

Cl

 2

MnO

(

OH

)  

Zn

(

NH

3 ) 2 

Cl

2

Monočlánek

• Spočtěte napětí monočlánku, jsou-li známé E° dílčích poloreakcí: • Zn(OH) 2 / Zn Zn(OH) 2 + 2e  Zn + 2 OH E 0 = - 1,246 • MnO 2 / Mn 2 O 3 ; 2 MnO 2 + 2e + H 2 O  Mn 2 O 3 + 2 OH E 0 = + 0,15

Olověný akumulátor

• • • • • Možnost zpětného nabití – obrácení chemického děje dodáním energie Katoda: houbovité olovo Anoda: vrstva oxidu olovičitého Elektrolyt: 38% kyselina sírová Nenabitý akumulátor – obě elektrody pokryty vrstvou síranu olovnatého

Anoda

:

PbO

2 

SO

4 2   4

H

3

O

  2

e

 

PbSO

4  6

H Katoda

:

Celkem

:

Pb



Pb



SO

2  4

PbO

2 

PbSO

4  2

H

2

SO

4  2

e

  2

PbSO

4  2

H

2

O

2

O

Olověný akumulátor

• Spočtěte napětí olověného akumulátoru, jsou-li známé E° dílčích poloreakcí:

Elektrolysa

• • • fyzikálně-chemický jev, způsobený průchodem elektrického proudu kapalinou, při kterém dochází k chemickým změnám na elektrodách Při elektrolyse putují kationty elektrolytu ke katodě, kde jsou redukovány a anionty putují k anodě, kde jsou oxidovány Využití: – Výroba chlóru – Rozklad různých chemických látek (elektrolýza vody) – Elektrometalurgie - výroba čistých kovů (hliník) – viz presentace

01 Kovy

– Elektrolytické čištění kovů - rafinace (měď, zinek, nikl) – viz presentace

01 Kovy

– Galvanické pokovování (chromování, niklování, zlacení) - pokrývání předmětů vrstvou kovu – Galvanoplastika - kovové obtisky předmětů, např. pro výrobu odlévacích forem – Galvanické leptání - kovová elektroda se v některých místech pokryje nevodivou vrstvou, nepokrytá část se průchodem proudu elektrolytem vyleptá – Polarografie - určování chemického složení látky pomocí změn elektrického proudu procházejícího roztokem zkoumané látky – Akumulátory - nabíjení chemického zdroje elektrického napětí průchodem elektrického proudu – Epilace - metoda jak permanentně odstranit chloupky na těle

Elektrolysa solanky

• • • • • • Elektrolytem vodný roztok NaCl (

kuchyňská sůl

) –disociován na Na + Elektrody např. uhlíkové, železné a Cl − Elektrické napětí mezi elektrodami usměrní pohyb Na si iont H + vezme elektron a změní se na Záporné ionty Cl − + ke katodě, ze které

elektricky neutrální

částici - atom vodíku H, který se sloučí s jiným atomem vodíku za vzniku molekuly H jsou přitahovány k anodě, které odevzdají svůj přebytečný elektron, a po dvou se sloučí do elektricky neutrální molekuly chloru Cl 2 2 Na záporné elektrodě se z roztoku nevylučuje pevný sodík (to by se stalo v tavenině – viz výroba sodíku), ale probíhá zde redukce vodíku Sodíkové kationty zůstávají v roztoku spolu s hydroxidovými anionty - jedná se o výrobu hydroxidu sodného.

• • • • • • • •

Elektrolysa vody

Elektrolyt roztok H 2 SO 4 Hofmanův přístroj.

ve vodě Elektrody z platiny (nereaguje s H 2 SO 4 ) Disociací H 2 SO 4 vznikají v roztoku H + záporné ionty SO 4 2− a Kationty vodíku se pohybují ke katodě, od které přijímají elektron a slučují se do molekuly vodíku H 2 . Anionty SO 4 2− se pohybují ke kladné elektrodě, které odevzdají své přebytečné elektrony a elektricky neutrální molekula SO 4 okamžitě reaguje s vodou za vzniku H 2 SO 4 a molekuly kyslíku O 2 U katody se vylučuje z roztoku vodík, u anody se vylučuje kyslík, počet molekul kyseliny sírové H 2 SO 4 se nemění  ubývá molekul H 2 O roztoku se zvyšuje  koncentrace Energetická účinnost elektrolýzy vody (získaná chemická energie/dodaná elektrická energie) dosahuje v praxi 60 70%.

Navrhněte rovnice!

Faradayovy zákony

• 1. zákon: „Hmotnost látky vyloučené na elektrodě závisí přímo úměrně na elektrickém proudu, procházejícím elektrolytem, a na čase, po který elektrický proud procházel.“

m



A

.

I

.

t



A

.

Q

m … hmotnost vyloučené látky [g] A … elektrochemický ekvivalent [g/C] I … proud [A] t … čas [s] Q … náboj [C] • 2. zákon: „Látková množství vyloučená

stejným

nábojem jsou pro všechny látky

chemicky ekvivalentní

, neboli elektrochemický ekvivalent

A

závisí přímo úměrně na molární hmotnosti látky.“

A



M F

.

z

M … molární hmotnost vyloučené látky [g/mol] F z … Faradayova konstanta [9,6481×10 4 C.mol

−1 ] … počet elektronů potřebných pro průběh redukce

Příklad 1

• Vypočítejte, kolik mědi se vyloučilo na katodě při rafinaci surové mědi, pokud elektrolysa probíhala po dobu 1,5 h a elektrolytem tekl proud 2 A.

tabulky

m



A

.

I

.

t



A

.

Q A



M F

.

z

konstanta – 9,6481×10 4 Cu 2+ + 2 e  Cu 0

m



A

.

I

.

t



M F

.

z

.

I

.

t

 63 , 546 9 , 6481 .

10 4 .

2 .

2 .

 1 , 5 .

3600   3 , 6

g

Příklad 2

• Kolik chromu se vyloučí na povrch elektrody při galvanickém pokovování v roztoku kyseliny chromové, pokud elektrolysa bude probíhat po dobu 24 h a bude použit proud o velikosti 2,5 A

Zástupci kovů, jejich vlastnosti a použití

Alkalické kovy

• Prvky skupiny I.A

• Li, Na, K, Rb, Cs, Fr • Valenční konfigurace ns 1 • Elementární kovy odevzdávají 1 elektron a přechází na oxidační číslo +I • Obecné vlastnosti: – Nízká elektronegativita – Nízké teploty tání a varu – Malá hustota – Měkké (lze je krájet nožem) – Velmi reaktivní – všechny reagují s vodou podle rovnice: 2

M

 2

H

2

O

2

MOH



H

2

Lithium – Li

• Přídavek do slitin s hliníkem – součástky letadel (extremně nízká hustota) • Výroba akumulátorových baterií s dlouhou životností • Použití v organické synthese

Sodík – Na

• Redukční činidlo v organických laboratořích • Chladící činidlo v jaderných reaktorech (nízká teplota tání – 98 °C je spojena s dobrou tepelnou vodivostí) • Sloučeniny: – Chlorid sodný –

NaCl

chloru – Hydroxid sodný – – kuchyňská sůl, výroba sodíku i

NaOH

– důležitá průmyslová chemikálie – Uhličitan sodný –

Na 2 CO 3

– soda, levná náhražka hydroxidu, změkčovadlo vody, výroba skla – Hydrogenuhličitan sodný –

NaHCO 3

– jedlá soda, soda bicarbona, antacidum, prášek do pečiva

Draslík – K

• Sloučeniny: – Chlorid draselný –

KCl

– hnojivo – Uhličitan draselný – skla

K 2 CO 3

– potaš, výroba

Kovy alkalických zemin

• Prvky skupiny II.A

• Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra • Valenční konfigurace ns 2 • Elementární odevzdávají 2 elektrony elektronegativnějšímu prvku a přechází v oxidační číslo +II • Obecné vlastnosti: – Méně reaktivní než kovy alkalické – Ra je radioaktivní

Hořčík - Mg

• Oproti ostatním zástupcům této skupiny relativně málo reaktivní – možno skladovat na suchém vzduchu • Redukovadlo v organických laboratořích a použití v organické synthese • Využití ve slitinách s hořčíkem • Pyrotechnika • Sloučeniny: – Oxid hořečnatý –

MgO

pecí – Hydroxid hořečnatý – – žáruvzdorný materiál, tepelná isolace

Mg(OH) 2

- antacidum

Sloučeniny vápníku a baria

Vápník – Ca

• Oxid vápenatý – base

CaO

– nejrozšířenější průmyslová – pálené vápno

Barium – Ba

• Rozpustné sloučeniny baria jsou jedovaté!

• Hemihydrát síranu vápenatého –

CaSO 4 .1/2H 2 O

– sádra • Uhličitan vápenatý – – vápenec, mramor, výroba CaO

CaCO 3

• Síran barnatý –

BaSO 4

– nerozpustný, netoxický, pohlcuje rentgenové záření, použití v lékařství pro vyšetření trávicího ústrojí

Zajímavé kovy p-bloku

Hliník – Al

• Používá se jako vodič elektrického proudu • Válený na folii – alobal • Výroba nádobí a příborů • Použití do slitin •

Sloučeniny:

– Oxid hlinitý – – Síran hlinitý –

Al Al 2 2 O 3

– chemicky stálý, přetavený = korund – brusivo, korundová keramika (laboratorní vybavení)

(SO 4 ) 3

– výroba papíru a úprava vody

Olovo – Pb

• Těžký, ale měkký kov • Nízká teplota tání • Ve sloučeninách zaujímá oxidační číslo +II a +IV • Sloučeniny s ox.č. +IV jsou nestálé a snadno se redukují na +II – využití jako oxidačních činidel • Výroba akumulátorů, olůvek, ochrana před zářením (X, g )

Kovy d-bloku

• Na vazbách se podílí jak valenční elektrony, tak i elektrony předcházející vrstvy (n-1)d • Rozmanité vazebné možnosti, více stabilních oxidačních stavů • Vysoká hustota

Skupina I.B – Cu, Ag, Au

Měď - Cu

• Rudohnědý kov • Výborný vodič • Výroba kotlů a slitin • Na vzduchu oxiduje (za sucha na hnědý Cu CuCO 3 2 O, za vlhka na zelenou měděnku .Cu(OH) 2 ) • Sloučeniny: – Oxid měďný –

Cu 2 O

– Oxid měďnatý –

CuO

– polovodič – oxidační činidlo – Pentahydrát síranu měďnatého –

CuSO

škůdci

4 .5H

2 O

– modrá skalice, poměďování, ocharana před

Stříbro - Ag

• Bílý, stříbrolesklý kov • Výborný vodič • Součástky v elektronice • Pamětní medaile, šperky, ozdobné předměty, mince • Výroba zrcadel • Slitiny se zlatem • Na vzduchu postupně černá (Ag 2 S – působení sulfanu ve vzduchu) • Sloučeniny: – Dusičnan stříbrný –

AgNO 3

– nejznámější sloučenina stříbra, výchozí látka pro výrobu stříbrných sloučenin, fotografických materiálů, použití v lékařství (lápis – léčba bradavic)

Zlato - Au

• Žlutý kov • Chemicky velmi stálé – rozpouští se pouze v lučavce královské (HCl : HNO 3 = 3 : 1) (Pozn.: Všechny kovy skupiny I.B jsou ušlechtilé kovy, chemicky stálé, ale Au vyniká) • Z větší části zlatý poklad státu – mezinárodní platidlo • Zubní lékařství • Zlatnictví, pamětní medaile • Slitiny se stříbrem a mědí • Zdobení skla a keramiky

Skupina II.B – Zn, Cd, Hg

• • • • • • •

Zinek - Zn

Bílý kov s modrošedým odstínem Křehký Na vzduchu se pokrývá vrstvou ZnO – pasivace Pozinkovávání železných plechů Tiskařské štočky Slitiny – mosaz Sloučeniny: – Oxid zinečnatý –

ZnO

– zinková běloba, kosmetika, lékařství (masti – Heptahydrát síranu zinečnatého

ZnSO 4 .7H

2

dřeva, kůže

O

– bílá skalice, oční lékařství, galvanické pokovování, impregnace – Sulfid zinečnatý – etc.

ZnS

– sfalerit, stínítka na televisní obrazovky, stínící číselníky, • • • • • • • • • •

Rtuť - Hg

Kapalný kov!

Dobrý vodič Páry i sloučeniny prudce jedovaté Ušlechtilý kov Reaguje jen s kyselinou dusičnou Amalgámy Náplň teploměrů a tlakoměrů Elektroda Zubní lékařství Sloučeny: – Chlorid rtuťný – lékařství – mast –

Hg 2 Cl 2

– kalomel, oční Chlorid rtuťnatý –

HgCl 2

– sublimát, desinfekce, impregnace

Poznámka:

Cadmium a jeho sloučeniny jsou prudce jedovaté, použití do akumulátorů

Chrom – Cr

• Bílý kov s modrých nádechem • Lesklý, velmi tvrdý • Pokovování, přísada do nerez-ocelí (ložiska, chirurgické nástroje, příbory) • Vyskytuje se v oxidačním stavu +III a +VI, přičemž stav +VI je nestabilní a snadno se redukuje na +III – oxidační činidla • Sloučeniny v oxidačním stupni +VI jsou toxické, karcinogenní • Sloučeniny: – Oxid chromitý – složkou rudy chromitu (FeO.Cr

– Oxid chomičitý – – Oxid chromový – činidlo, pokovování, v roztoku přechází na kyselinu chromovou – H 2 CrO 4

Cr 2 O CrO 2 CrO

– Chroman olovnatý –

3 3

– zelený prášek (chromová zeleň), hlavní 2 O 3 ) – součást magnetofonových pásků – tmavočervené krystaly, silné oxidační , obé se používá v organické synthese

PbCrO 4

– žlutý pigment (chromová žluť)

Mangan – Mn

• Šedý, tvrdý a křehký kov • Slitiny se železem na výrobu namáhaných součástek • Slitina Mn, Cu a Ni na výrobu přesných odporů v elektrotechnice • Oxidační stavy II, III, IV, VI, VII – nejstabilnější II, ostatní oxidační činidla se vzrůstající silou • Sloučeniny: – Oxid manganičitý –

MnO 2

– burel, černý prášek, oxidační činidlo, barvivo ve sklářství, katalysator – Manganistan draselný –

KMnO 4

– hypermangan, fialová krystalická pevná látka, velmi silné oxidační činidlo, desinfekční prostředek v lékařství