Transcript Zastoupení prvků v přírodě Vesmír: Zemská kůra: H > D >> He >> ............ prvek O Si Al Fe Ca Na K Mg H Ti Celkem zastoupení 49,5 % 25,8 7,54 4,70 3,38 2,63 2,44 1,95 0,88 0,41 99,23 % až asi k Fe – přímá syntéza prvek Cl N C zastoupení 0,19 % 0,03 0,087 Cu Zn 0,01

Zastoupení prvků v přírodě
Vesmír:
Zemská kůra:
H > D >> He >> ............
prvek
O
Si
Al
Fe
Ca
Na
K
Mg
H
Ti
Celkem
zastoupení
49,5 %
25,8
7,54
4,70
3,38
2,63
2,44
1,95
0,88
0,41
99,23 %
až asi k Fe – přímá syntéza
prvek
Cl
N
C
zastoupení
0,19 %
0,03
0,087
Cu
Zn
0,01 %
0,0100
Hg
Au
10–50
10–70
zbývá
0,77 %
VODÍK
VODÍK H
1H , 2H
(D) 0,0156 % v H, 3H (T) 1 mol
D2O
b.v. 104 °C
Výroba:
CH4 + H2O  CO + 3 H2
(H 205)
C3H6 + 3 H2O  3 CO + 6 H2
.
vodní plyn
C + H2O  2 H2 + CO
CO + H2O  H2 + CO2
Elektrolýza – zpracování NaCl
VODÍK H
Použití:
výroba amoniaku,
hydrogenace,
hydroformylace
CH3OH
M+
CO
redukce
kovů
uskladnitelná
energie
–C–C–
C=C
H2
N2
ztužování
margarinů
Fe + H2SO4  FeSO4 + H2
NH3
hnojiva,
plasty.
palivo
Příprava:
M
palivové články,
raketové palivo
Vlastnosti vodíku
H2 + F2  2 HF
(30 K)
2 H 2 + O2  2 H 2O
...........
..........
H2 + Cl2  2 HCl
H2 + N2  2 NH3
Redukční vlastnosti:
CuO + H2  Cu + H2O
WO3 + H2  W + 3 H2O
PbS + H2  Pb + H2S
Zn + H2SO4  Zn2+ + SO42– + 2 H
As2O3 + 12 H  2 AsH3 + 3 H2O
Cr2O72– + 14 H  2 Cr3+ + 7 H2O
..........
Hydridy
1) Iontové (solné) – H–
LiH – CsH,
CaH2 – BaH2
tavenina:
LiH  Li+ + H–
struktura LiH až CsH je NaCl
příprava (výroba)
2 M + H2  2 MH
(tlak, tepl. 300 – 700 °C)
2) Kovalentní – molekulové
HF – HI, H2O – H2Te, NH3 – SbH3 ,
CH4 , SiH4 , polymerní B2H6
Hydridy
3) Hydridy nestechiometrické,
OC
intersticiální
(I)
PPh3
Katalýza
Ir
Ti ............ Zn, Pd,
PdH0,6 , ZrH2 , VH
Ph3P
Cl
H2
vazba – expanse mřížky 130 pm,
Paramagnetická susceptibilita
klesá s obsahem H.
e– z vodivostního pásu +H  H–
H
H
(III)
PPh3
Ir
Ph3P
4) Hydridové komplexy
4 H2O + MH4

4 H2 + M (OH)3 +
H–
Katalýza
Cl
C
O
KYS LÍ K
KYSLÍK O
16O
(99,76%),
17O
2s2 2p4 – O2
(0,04%),
18O
(0,2%)
MO – paramagnetismus
O2 – b. v. 90,1 K
výroba – frakční destilace vzduchu
příprava – rozklad solí,
2 MnO4– + 5 H2O2 + 6 H+  5 O2 + 2 Mn2+ + 8 H2O
2 KNO3  2 KNO2 + O2
O Z O N O3
O – O 149 pm
O
117°
O
128
O
O = O 120 pm
(218 pm)
příprava ozonu – tichý elektrický výboj
oxidační vlastnosti ozonu
E
O2 + 4 H+ + 4 e–  2 H2O
+ 0,815 V
O3 + 2 H+ + 2 e–  O2 + H2O
+ 2,2
O3 + 2 KI + H2O  I2 + KOH + O2
Sloučeniny kyslíku
oxidy – iontové O2–
– kovalentní A = O – O – A – O –
hydroxidy, kyseliny:
peroxidy
– OH
(– O – O –)2– , hyperoxidy (dříve superoxidy) O2–
ozonidy O3– , suboxidy
Oxidy – zásadité – amfoterní – kyselé
neutrální
OXIDY – způsoby přípravy
P4 + 5 O2  P4O10
C + O2  CO2
2 C + O2  2 CO
C + H2O  CO + H2
3 Fe + 4 H2O  Fe3O4 + 4 H2
CuSO4 + 2 NaOH  Cu(OH)2 + Na2SO4

CuO + H2O
2 AgNO3 + 2 NaOH  Ag2O + NaNO3
CaCO3  CaO + CO2
Pb(NO3)2  2 PbO + NO2 + O2
2 CO + O2  2 CO2
2 SO2 + O2  2 SO3
OXIDY – struktura iontových oxidů (1)
1) typ MO: iontový poloměr O2–  140 pm
r+ /r– = 0,4 – 0,7; M = 56 – 98 pm;
• strukturní typ NaCl
NaCl
2) typ M2O: Na2O
• antifluoritový CaF2
CaF2
3) typ MO2: Th4+ 95 pm, Ce4+ 101 pm
• struktura CaF2
.
TiO2 , VO2 , PbO2 , MnO2 , WO2
kamenná
(NaCl)
(CaF
)
• struktura rutilsůl fluorit
rutil (TiO
2) 2
rutil
OXIDY – struktura iontových oxidů (2)
(a)
4) typ MO3: ReO3 , WO3 ,
• stukturní typ oxid rheniový
O
Re
5) typ M2O3: -Al2O3
nejtěsnější hexagonální uspořádání
podíl kovalentní vazby
SnO, PbO, SiO2 , B2O3
polymerní oxidy
(b)
Podvojné OXIDY
Li2TiO3 – NaCl,
FeSbO4 – rutil
CaTiO3 – perovskit

FeTiO3 – ilmenit – hexagonální,
MnTiO3
CoTiO3
FeAl2O4 – spinel

Supravodiče
Cooperův pár
Supravodiče
Kritické teploty Tc některých supravodičů
prvek
Tc / K
sloučenina
Tc / K
Zn
0,88
Nb3Ge
23,2
Cd
0,56
Nb3Sn
18,0
Hg
4,15
LiTiO4
13,0
Pb
7,19
K0,4Ba0,6BiO3
29,8
Nb
9,50
YBa2Cu3O7
95,0
Tl2Ba2Ca2Cu3O10
12200
Supravodiče
YBa2Cu3O7 95 K
Cu
Ba
O
Y
Ba
O
Nestechiometrické OXIDY
Zn1+x O
 Eo = 310 kJ/mol
 En = 5 kJ/mol
Cu1–xO
 Ep
V
O2
Zn
O + 2 e–  O2–
O2–
–
2 e–
O
O
Ca vakance
Struktura ZrO2
s částečně nahraženými
atomy Zr atomy Ca
(vznik vakancí)
Konstrukce  sondy pro automobilové výfuky
2
O2–
+ 2 H2

2 H2O + 4
e–
O2 + 4 e–

2 O2–
Palivový článek pro spalování vodíku
Peroxidy
H2O2 100 % b.v. 152,1; b.t. – 0,4 °C
2 H2O2  2 H2O + O2
H = –99 J/mol
H2O2  H+ + HO2–
k = 1,5 · 10–12
H
97°
O
O
94°
97°
H
Peroxidy
BaO2 + H2SO4  BaSO4 + H2O2
2 HSO4–  HO3S–O–O–SO3H + 2 e–
H2S2O8 + H2O  H2SO5 + H2SO4
H2SO5 + H2O  H2O2 + H2SO4
Peroxidy
Redox vlastnosti
H2O2 + 2 H+ + 2 e–  2 H2O
Eo
1,77 V
H2O2 + OH–  H2O + HO2–
HO2– + H2O + 2 e–  3 OH–
0,87 V
O2 + 2 H+ + 2 e–  H2O2
0,68 V
Oxidace
2 I– + H2O2 + 2 H+  2 H2O + I2
2 Fe2+ + H2O2 + 2 H+  2 Fe3+ + 2 H2O
Redukce
2 KMnO4 + 5 H2O2 + 3 H2SO4
 K2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O + 5 O2
Sloučeniny kyslíku
Peroxidy
2 Na + O2  Na2O2
Ca, Sr, Ba; Na2O2 · 8H2O
Hyperoxidy (dříve superoxidy)
MO2 KO2
Peroxokyseliny;
Na2P2O7 · n H2O2
K2Cr2O7 + 4 H2O2 + H2SO4  2 CrO5 + K2SO4 + 5 H2O
CrO5 + 7 H2O + 3 H2SO4  Cr2(SO4)3 + 10 H2O + 7 O2
Peroxoanionty
189 pm
141 pm
189 pm 46°
90°
Cr
95°
O
PPh3
OC
Ir
Ph3P
PPh3
O
Ir
+ O2
Cl
koordinace „peroxo“ skupiny
Ph3P
Cl
C
O