d- prvky 2. část •Prvky skupiny chromu •Charakteristika ØVI. B skupina, prvky Cr, Mo, W Ømaximální oxidační číslo VI., převládá amfoterní povaha, nižší oxidy zásadotvorné, oxidy s vyšším oxidačním číslem - anhydridy silných kyselin chrom - nárazník •Cr, Mo, W •Výskyt a použití Cr (122 ppm) Mo (1,2 ppm) W (1,2ppm) Chromit, FeCr2O4 Chromový okr, Cr2O3 MoS2 Wulfenit, PbMoO4 Scheelit, CaWO4 Wolframit, (Fe,Mn)WO4 §Ferrochrom §Přísada do slitin §Pokovování chromem §Ferromolybden (jako přísada do ocelí) §Katalyzátor §Materiál pro elektrody §Výroba WC (mř. tvrdý, řezné nástroje) §Žáruvzdorné slitiny §Žhavicí vlákna žárovek Zpracovávají se lisováním nebo slinováním (sintrováním) práškového kovu §za normální teploty stálé §při zahřátí reagují s nekovy za vznik intersticiálních nebo nestechiometrických sloučenin •Fyzikální vlastnosti Cr, Mo, W 24Cr 42Mo 74W Počet izotopů 4 7 5 Elektronegativita 1,6 1,8 1,7 Elektronová konfigurace [Ar]3d54s1 [Kr]4d55s1 [Xe]4f145d56s1 Teplota tání /°C 1900 1620 (3380) Teplota varu /°C 2690 4650 (5500) §stříbrolesklé, měkké , křehké, §u W mř. vysoká teplota tání (zpracování metodami práškové metalurgie) •Oxidační stavy Cr, Mo, W Cr -II II (redukční) III nejstálejší IV V VI (oxidační) Mo II III IV VI (nejstálejší) W II III IV VI (nejstálejší) •Chrom – Cr •Vlastnosti – tvrdý, stříbřitě lesklý kov, na vzduchu stálý, •CrVI je vysoce toxický, CrIII je biogenní prvek • •Sloučeniny • §Cr2O3 – zelená látka, tzv. chromová zeleň, vzniká rozkladem (NH4)2Cr2O7, užívá se k tisku bankovek, vlastnosti polovodiče § §CrO2 – použití v nahrávací technice (magnetické pásky) § §(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4 H2O (sopka) § §CrO3 - červený, krystalický, hydroskopický, silné oxidovadlo § §H2CrO4 – soli chromany (žluté), • dichromany (oranžové), které vznikají okyselením, silná oxidační činidla; chromany, které jsou rozpustné, jsou jedovaté, užívají se k činění kůží, k výrobě žlutých pigmentů § §Tvorba isopolyaniontů § §Bichromátometrie: Cr2O72- + 6e- + 14 H+ = 2 Cr 3+ + 7 H2O •Wolfram – W §tvrdý, šedý kov nepodléhající korozi, používá se do slitin a na výrobu žárovkových vláken § §Tvorba isopoly -a heteropolyaniontů § §Minimální biologická aktivita •Molybden – Mo §Tvrdý, bílý kov, používaný do speciálních ocelí pro výrobu kuličkových ložisek, vyrábí se z něj žárovková vlákna § §Tvorba isopolyaniontů § §Je součástí enzymu nitrogenáza – fixace dusíku § §Hnojivá přísada pro květák § § •Rhenium – Re §tvrdý, těžký kov šedé barvy, který se používá do termočlánků, katalyzátorů, při výrobě vysokooktanového benzínu §s wolframem vytváří slitinu na vlákna bleskových žárovek •Prvky skupiny manganu Mn, Te, Re •Mangan – Mn • •Vlastnosti – šedý, tvrdý, křehký kov •Užití – manganové oceli (ušlechtilé), odporové spirály •Technecium – Tc §existuje pouze jako nestabilní izotop 99Tc, produkt štěpení uranu, v lékařství se používá k lokalizaci nádorů i k jejich terapii •Mn, Tc, Re •Výskyt a použití Mn (1060 ppm) Tc (radioaktivní) Re (rozptýlené, velmi vzácné)) Mnoho minerálů Pyroluzit, MnO2 Hausmanit, Mn3O4 Přeměnový produkt samovolného štěpení uranu v podobě 99 Tc Ve štěpných produktech z použitého jaderného paliva §Ferromangan (80 % Mn) §Přísada do ocelí § §Vlákna hmotnostních spektrometrů §Termoelektrické články §Vinutí do elektrických pecí §Katalyzátor Pt/Re •Fyzikální vlastnosti Mn, Tc, Re 25Mn 43Tc 75Re Počet přírodních izotopů 1 - 2 Elektronegativita 1,5 1,9 1,9 Teplota tání /°C 1244 2200 (3180) Teplota varu /°C 2060 4567 (5650) §tvrdé , křehké, •Oxidační stavy Mn, Tc, Re Mn II (redukční, nejstálejší stav) III (redukční) IV (ox.) V VI (ox.) VII (ox.) Tc II IV VI VII Re III IV VI VII •Sloučeniny • Oxidy: MnO, Mn3O4, MnO2 (burel), Mn2O7 • TcO2, Tc2O7 • ReO2, Re2O5, ReO3, Re2O7 • • • •Oxokyseliny a soli: kyseliny manganová, manganistá • kyseliny technecistá • kyseliny rhenistá • •Halogenidy a halogenid-oxidy: existují téměř všechny Použití sloučeniny Mn: §MnO2 – černý prášek, oxidační činidlo, katalyzátor, fialově barví sklo §MnO42- – manganany, tvoří zelené roztoky §MnO4‾ – manganistany, KMnO4 – fialové krystalky, silné oxidační vlastnosti, dezinfekční prostředek §užívá se v analytické chemii (permanganátometrie) § MnO4- + 5e- + 8 H+ = Mn2+ + 4 H2O generátor obr25 •99Mo 99mTc 99Tc •6 hodin •67 hodin •Tc pro nukleární medicínu obr70 obr71 •Tc pro nukleární medicínu •Scintigrafie •Prvky VIII. B skupiny •Rozdělení §triáda železa – Fe, Co, Ni §lehké platinové kovy – Ru, Rh, Pd §těžké platinové kovy – Os, Ir, Pt •Železo – Fe •Výskyt §Fe3O4 – magnetovec – magnetit, černý §Fe2O3 – krevel, hematit – krvavě červený §Fe2O3 . H2O – hnědel, limonit – hnědý §FeCO3 – ocelek, siderit §FeS2 – pyrit §čtvrtý v zemské kůře •Vlastnosti – stříbrolesklý kov, těžký, kujný, magnetický, na vzduchu koroduje, slučuje se s nekovy – sírou a halogeny, reaguje se zředěnými kyselinami za vzniku H2, stopový prvek – důležitý pro dýchání •Výroba – vyrábí se ve vysokých pecích redukcí kyslíkatých rud uhlíkem (koksem) a oxidem uhelnatým za teploty 400 – 1700 °C a přítomnosti struskotvorných přísad (vápenec), vzniká surové železo, není kujné, obsahuje hodně C ve formě Fe3C (karbid triželeza), proto se zpracovává na litinu a z větší části na ocel • Fe2O3 + 3 C → 2 Fe + CO • FeO + CO → Fe + CO2 •8. Skupina – Fe, Ru, Os •Výroba oceli – ke snížení obsahu uhlíku pod hranici 1,7 % se užívají tři způsoby – v konvertorech, v Martinských pecích (zpracování šrotu) a v elektrických pecích (nejkvalitnější ocel). Takto vyrobená ocel se dále zkvalitňuje – zpracováním, přísadami nebo povrchovou úpravou. • •Kalená ocel – zahřátá na vysokou teplotu a prudce ochlazená, je tvrdá, ale křehká •Popouštěná ocel – pomalé zahřátí kalené oceli na 300°C, tvrdá, ale není křehká •Legované (ušlechtilé) oceli – obsahují další kovy (Cr, Mn, V, Ni), mají různé vlastnosti. • •Sloučeniny • •FeSO4 . 7 H2O – zelená skalice – desinfekce, barvy • •(NH4)2Fe(SO4)2 . 6 H2O – Mohrova sůl – užití v analytické chemii • •Fe(HCO3)2 – v pitné vodě, oxiduje se na Fe(OH)3 – rezavý kal • •NH4Fe(SO4)2 .12 H2O – kamenec amonno-železitý – fialové krystalky •Ruthenium – Ru §nerozpustné v lučavce královské, do roztoku se převádí alkalickým oxidačním tavením s peroxidem vodíku) §tvrdý, křehký kov, používá se do slitin a jako katalyzátor, §oxidační číslo IV (oxid, soli, VI (ruthenan), VIII (oxidy, rutheničelan) Osmium – Os §bílý, tvrdý, krystalický kov, prvek s největší hustotou, v přírodě doprovází platinu, jeho slitiny s platinou a iridiem se užívají v elektrotechnice na kontakty, oxid osmičelý se používá při léčení zánětlivých onemocnění §oxidační číslo IV, VI oxid, osmian), VIII (oxid, osmičelan) § •RuO4 a OsO4 – jedovaté, •rozpustné v organických rozpouštědlech Soubor:Hemoglobin.jpg Soubor:Heme b.svg •Hemoglobin •Hem •Charakteristika §ušlechtilé kovy, tvoří komplexní sloučeniny, velká hustota, odolné vůči chemikáliím (Rh a Ir se nerozpouští ani v lučavce královské) §v přírodě se nachází ryzí, slitiny s převahou Pt §největší význam má platina – katalyzátor, elektrody, elektrické kontakty, šperky, léky •Kobalt – Co §tvrdý, magnetický stříbrolesklý kov, v přírodě ve sloučeninách se sírou a arsenem, výroba slitin, radioizotop k léčbě rakoviny (60Co) §chlorid kobaltnatý - důkaz vody, kobalt - barví sklo, keramiku na modro •chlorid kobaltnatý •9. skupina – Co, Rh, Ir •Rhodium – Rh §oxidační číslo (I), III, tvrdý stříbrolesklý kov, používá se jako katalyzátor, do speciálních ocelí a na výrobu vysoce kvalitních zrcadel •Iridium – Ir §vzácný, tvrdý, nereaktivní kov, jeho radioizotop 192Ir se používá k léčení nádorových onemocnění a spolu s platinou na výrobu kardiostimulátorů, jeho slitiny slouží k výrobě špiček per, oxidační číslo III, IV •Nikl – Ni § magnetický kov, v přírodě se vyskytuje jako arsenid nikelnatý (NiAs), používá se jako katalyzátor, na slitiny, pokovování, na výrobu baterií, ze slitiny niklu se razí mince a přidává se nerezových ocelí •Palladium – Pd (rozpustné v HNO3) §oxidační číslo II, (IV), stříbrolesklý kov, používá se na výrobu slitin pro telefonní relé a vysoce kvalitních chirurgických nástrojů, katalyzátor tvořený palladiem a platinou snižuje obsah oxidu uhličitého a uhlovodíků ve výfukových plynech automobilů •Platina – Pt (rozpustná v lučavce) §oxidační číslo II, IV, tvrdý, stříbrolesklý kov požívaný jako katalyzátor, na výrobu elektrických kontaktů, ve šperkařství, v chirurgii na různé spoje kostí a spolu s indiem na elektrody kardiostimulátorů, cis-platina - cytostatikum •10. skupina – Ni, Pd, Pt •Prvky skupiny mědi •Charakteristika §skupina I. B, patří sem prvky Cu, Ag, Au § §valenční elektrony ns1 (n-1) d10 (př. Cu: [Ar] 3 d10 4 s1) § §vyšší hustota, jsou kujné, tažné, vodivé, málo reaktivní (ušlechtilé kovy) •Měď – Cu §Výskyt – ryzí i ve sloučeninách § §Vlastnosti – těžký kov červené barvy, na povrchu se povléká měděnkou (zelená), reaguje pouze s kyselinami s oxidačními vlastnostmi (H2SO4, HNO3) § §Užití – elektrotechnika (vodič), potravinářství (trubky, kotle, plechy, nádobí), umělecká řemesla, mince, slitiny (mosazi Cu + Zn, bronzy Cu + Sn, alpaka Cu + Ni) •Sloučeniny Cu • •Cu2O – červený prášek, v H2O nerozpustný, používá se k barvení skla • •CuO – černý prášek, v H2O nerozpustný, barvení skla (modrá, zelená), výroba emailu • •CuSO4 . 5 H2O – skalice modrá, v H2O výborně rozpustná, bezvodá je šedobílá, používá se ke galvanickému pokování, jako postřik nebo mořidlo (vinaři) •Stříbro – Ag oxid. č. I, II, III • •Výskyt – ryzí nebo jako argentit Ag2S (příměs v PbS) , nachází se vázané s jinými prvky • •Vlastnosti – těžký, stříbrolesklý kov, na vzduchu černá ( působením H2S), nejlepší vodič, měkký, bílý kov • •Užití – výroba šperků, mincí, kuchyňské náčiní (příbory), zrcadla, fotochemikálie, na výrobu AgNO3, jako katalyzátor, v elektrotechnice • •Sloučeniny – AgNO3 – bílá, krystalická látka, výborně rozpustná v H2O, užití v analytické chemii, v lékařství pod názvem lapis – k leptání bradavic •Zlato – Au •Výskyt – většinou ryzí zarostlé v horninách, po rozpadu se dostalo do písků, z nichž se rýžuje; nyní se izoluje z hornin dvěma způsoby •– amalgamace – Au se rozpustí v Hg za vzniku amalgamu, pak se Hg oddestiluje •– kyanidování – Au se rozpustí v KCN za přístupu vzduchu, vyloučí se pomocí Zn, 4 Au + 8 KCN + O2 + 2 H2O → 4 K[Au(CN)2] + 4 KOH •Vlastnosti – žlutý, lesklý, měkký, kujný, tažný, vodivý, ušlechtilý kov, odolný vůči chemikáliím, rozpouští se v lučavce královské •Užití – klenoty, mince, lékařství výroba slitin; ryzost se určuje v karátech (24 karátů = 100% zlato) •Sloučeniny – AuCl3 - vzniká rozpouštěním Au v lučavce královské, používá se na výroba Cassiova purpuru (koloidně rozptýlené molekuly Au v H2S4O3, barví sklo rubínově červeně) •Prvky skupiny zinku Zn, Cd, Hg • Charakteristika §mají dva valenční elektrony v orbitalu d, menší atomové poloměry než prvky skupiny mědi, jsou to stříbrolesklé kovy s nízkou teplotou tání, jsou málo reaktivní, jejich oxidační číslo je II, tvoří komplexní sloučeniny •Zinek – Zn •Výskyt – jako ZnS – sfalerit nebo wurtzit, ZnCO3 – smithsonit • •Výroba – pražením a následnou redukcí • • 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 • ZnO + C → Zn + CO • •Vlastnosti – stříbrolesklý kov, reaktivní (amfoterní), sloučeniny zinku jsou jedovaté • •Užití §výroba Zn plechů, pozinkovaných železných předmětů, §slitiny (mosazi - Cu + Zn), §sloučeniny, ve kterých se vyskytuje dvojmocný kation zinku Sloučeniny Zn §ZnO – bílý prášek, v H2O nerozpustný, pigment (tzv. zinková běloba) § §ZnSO4 . 7H2O – tzv. bílá skalice, užití na galvanické pozinkování § §Zn2SiO4 – výroba televizních obrazovek § §ZnCO3. Zn(OH)2 – v lékařství, příprava mastí •Kadmium – Cd •Výskyt – v ZnS jako příměs ve formě CdS •Vlastnosti – měkký kov (lze ho krájet nožem), sloučeniny jsou jedovaté •Užití – do niklo–kadmiových akumulátorů (alkalické) – NiCd •Sloučeniny – CdS – kanárkově žlutý prášek, nerozpustný v H2O, užívá se jako pigment (kadmiová žluť) Rtuť – Hg Výskyt – ryzí ve formě kapek (minimálně), HgS – rumělka (cinnabarit) Výroba – pražením HgS HgS + O2 → Hg + SO2 Vlastnosti – stříbrolesklá kapalina, teplota tání – 39 °C, vypařuje se , páry jsou jedovaté, chemicky stálá, používá se na výrobu slitin – amalgámy, sloučeniny jedovaté Užití – teploměry, tlakoměry, relé, amalgámy (stomatologie), pro extrakci Au a Ag z rud Sloučeniny §HgO – 2 modifikace (žlutý, červený), používá se v kožním lékařství §Hg2Cl2 – kalomel, bílý nerozpustný, výroba kalomelových elektrod §HgCl2 – sublimát, rozpustný v H2O, prudký jed, mořidlo obilí •rumělka