d prvky



•Společné vlastnosti:
vkovová vazba (realizují se elektrony z neúplně obsazených orbitalů)
vtěžké kovy, vysoká teplota tání a varu (mimo Zn, Cd, Hg), dobré vodiče tepla a elektřiny
voxidační čísla různá
vionty a sloučeniny d prvků jsou většinou barevné (způsobeno přechody d elektronů při pohlcení
viditelného světla), pouze ionty s prázdnými nebo plnými orbitaly jsou bezbarvé
včasto tvoří koordinační sloučeniny – komplexy
vužívají se jako katalyzátory v organické chemii a jaderné chemii
vjsou součástí významných přírodních látek (hemoglobin, B12)
•Charakteristika:
Øvalenční elektrony ns (n-1)d uspořádány ve třech úplných řadách, čtvrtá řada je neúplná, vytváří
deset skupin
Øorbitaly se zaplňují nepravidelně (počet elektronů často nesouvisí s číslem sloupce)
•Krystalové mříže:
qKubická tělesně centrovaná
qHexagonální
qKubická plošně centrovaná

•Užití:
• zatím nenahraditelné, užívají se buď čisté nebo ve slitinách (ocel, mosaz, bronz, liteřina,
amalgamy …)
• strojírenství, stavebnictví, mincovny, klenoty, elektrotechnika, chemický průmysl (katalyzátory)
•
•Výskyt:
•volně jako ryzí kovy (Au, Ag, Pt)
•vázané ve sloučeninách (oxidy, sulfidy, disulfidy, soli)
•Výroba:
• převážně redukcí
• 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2
• ZnO + C → Zn + CO   (platí pro Fe, Cu, Pb …)
• aluminoterií
• Cr2O3 + 2 Al → 2 Cr + Al2O3
• magneziotermií (pomocí Mg)

•Lanthan – La
•vlastnostmi velmi podobný hliníku, jeden ze skupiny lanthanoidů, fotografická technika používá
sklo s oxidem lanthanitým (La2O3)
•Lanthanoidy - skupina prvků vzácných zemin. Kovy s stříbrolesklou barvou, měkké. Výskyt v
monazitových píscích. Použití v metalurgii, sklářském průmyslu, při výrobě barevných televizních, v
jaderné energetice a při výrobě laserů.
•Lanthanoidová kontrakce = jev, kdy se s postupným zvyšováním atomového čísla prvku zmenšuje
poloměr atomů.
•Prvky III. B skupiny – vzácné zeminy
Skandium – Sc
•  velmi vzácný kov
•Yttrium – Y
•  používá se do laserových krystalů a jako přísada do hliníkových slitin na výrobu
vysokonapěťových vodičů pro zvýšení vodivosti
C:\Dokumenty\Obrázky\MonaziteUSGOV.jpg contract

•Sc, Y, La a Ac
•Výskyt a použití
Sc
(25 ppm)
Y
(31 ppm)
La
(35 ppm)
Ac
(radioaktivní)
křemičitany
Sc2O3
(vedlejší produkt při zpracování uranu)
doprovází lanthanoidy
doprovází lanthanoidy
ve stopách v uranových rudách;
0,2 mg Ac/t uranu
získává se extrakcí nebo na ionexech
v luminoforech, mikrovlnné filtry v radarech
kov do slitin, optická skla, katalyzátor (náhrada Pt)
nemá použití
(snad dříve v radioterapii)

•Fyzikální vlastnosti
21Sc
39Y
57La
89Ac
Počet izotopů
1
1
2
(2)
Elektronegativita
1,3
1,2
1,1
1,1
Iont. poloměr pro k.č. 6 /pm
74,5
Nejmenší kovový kation
90,0
103,2
112
E0
Me3+ + 3e-  = M(s)
Redukční vlastnosti
-2,077
-2,372
-2,522
-2,6
Teplota tání  /°C
1539
1530
920
817
Teplota varu /°C
2748
3264
3420
2470

vDominantní oxidační stav III (iontové sloučeniny)
vznačně reaktivní, na povrchu oxidují
v
vpři zahřátí hoří a vzniká M2O3
v
vreagují s halogeny
v
vredukují vodu na vodík (podobně jako např. alkalické zeminy)
v
vrozpouštějí se ve zředěných kyselinách
v
vse silnými kyselinami vznikají rozpustné soli
v
vse slabými kyselinami poskytují špatně rozpustné soli
v
vostatní oxidační stavy se vyskytují málo nebo vůbec
v
vSc projevuje největší tendenci k tvorbě komplexů (má největší povrchovou hustotu náboje) a má také
sklon k hydrolýze solí (podobnost s hliníkem)
•Chemické vlastnosti

•Sloučeniny
Oxidy M2O3
Bílé látky, vznikají přímou syntézou
Hydroxidy M(OH)3
Gelovité sraženiny, vznikají ze solí srážením hydroxidem
Sc (OH)3 se v nadbytku rozpouští za vzniku [Sc(OH)63-]
Soli MIII
§Bezbarvé a diamagnetické, vznikají rozpouštěním hydroxidů nebo oxidů v kyselinách.
§Skandité soli hydrolyzují a tvoří polymerní sloučeniny s můstkovou OH skupinou.
§Fluoridy jsou nerozpustné
Hydridy
Přímá reakce s vodíkem za tepla – nestechiometrické MH2

•Prvky IV. B skupiny – skupina titanu
•Hafnium – Hf
• Používá se na výrobu řídicích tyčí v jaderných reaktorech, protože pohlcuje neutrony, speciální
slitiny na řezné stroje
•Titan – Ti
• Výroba pevných a antikorozních slitin s vysokou teplotou tání, které se uplatňují při výrobě
letadel, umělých kloubů, golfových holí, kardiostimulátorů a v klenotnictví
•Zirkonium – Zr
• Vzácný kov, používá se do slitin brusných materiálů, při nehořlavé úpravě materiálů, konstrukční
slitiny pro jadernou energetiku (Zircalloy, Zr+Fe)

•Ti, Zr, Hf
•Výskyt
Ti
(6320 ppm)
Zr
(162 ppm)
Hf
(2,8 ppm)
Ilmenit FeTiO3
TiO2 -  rutil, anatas, brookit
Zirkon ZrSiO4  - jediný v přírodě se vyskytující orthokřemičitan
(polodrahokam)
Baddeleyit    ZrO2
Doprovází rudy Zr,        2-7 %,
Vzhledem k lanthanoidové kontrakci se špatně dělí od Zr ( …..kapalinová extrakce, ionexy)
•Fyzikální vlastnosti
22Ti
40 Zr
72Hf
Počet izotopů
5
5
6
Elektronegativita
1,5
1,4
1,3
Hustota, g cm-3
4,50
6,51
13,28
Iont. poloměr M(IV) pro k.č. 6  /pm
60,5
72
71
Teplota tání  /°C
1667
1857
2222
Teplota varu /°C
3285
4200
4450

vOxidační stav stavy II, III a IV
vznačně reaktivní, na povrchu oxidují
v
vpři zahřátí reagují s většinou nekovů
v
vTi se slučuje i s dusíkem (hoří v něm) – vzniká nitrid
v
vjemně práškové jsou pyroforické (samozápalné)
v
vpokrývají se vrstvičkou oxidu (ochrana proti korozi, zvláště Zr)
v
vnerozpouštějí se v minerálních kyselinách (vyjma HF – vznik fluorokomplexů)
v
voxidující kyseliny kovy pasivují
v
vostatní oxidační stavy se vyskytují málo nebo vůbec
v
vprojevují největší tendenci k tvorbě komplexů s vyšším k.č. (8 a více)
•Chemické vlastnosti Ti, Zr a Hf

•Sloučeniny Ti, Zr a Hf
Binární sloučeniny
Hydridy, boridy, nitridy
Oxidy , TiO, M2O3   a MO2
Bílé látky, vznikají přímou syntézou
TiO2 – pigment (titanová běloba)
ZrO2   - ve vláknitém provedení pro výrobu tkanin (žáruvzdorný)
Sulfidy
málo studovány
Halogenidy MX4
Jsou známy všechny, mají do značné míry kovalentní charakter
Soli MIV
§pouze jako TiOSO4.H2O
§Zr(NO3)4 ; Zr(SO4)2;      existují i s Hf
§soli lze udržet pouze v silně kyselém prostředí, jinak dochází k hydrolýze
Soli TiIII
tvoří kamence (MI = Cs, Rh)

•Prvky V. B skupiny
•Vanad – V
•tvrdý, bílý kov, který se přidává do oceli pro zvýšení tvrdosti a pevnosti
•oxid vanadičný je katalyzátorem při kontaktním způsobu výroby kyseliny sírové, v přírodě je vzácný
•Niob – Nb
•vzácný šedý kov, který se v malých množstvích přidává do speciálních ocelí odolávajících korozi
při vysokých teplotách, jeho slitiny našly uplatnění při konstrukci tryskových a raketových motorů
•Tantal – Ta
•vzácný, světle šedý kov, vyrábí se z něj vlákna žárovek, je rovněž používán v chirurgii jako
náhrady kostí a jako vodivá spojení přerušených nervů

•Výskyt V, Nb a Ta
V
(136 ppm)
Nb
(20 ppm)
Ta
(1,7 ppm)
Vanadinit , PbCl2.3Pb3(VO4)2
Karnotit, K(UO2)VO4.1,5 H2O
(Fe,Mn)M2O6
Kolumbit (s Ti)
Tantalit (s Ta)
Doprovází rudy Nb,
vzhledem k lanthanoidové kontrakci se špatně dělí od Nb (kapalinová extrakce, ionexy)
•Fyzikální vlastnosti
23V
41 Nb
73Ta
Počet izotopů
2
1
2
Elektronegativita
1,6
1,6
1,5
Hustota, g cm-3
6,11
8,57
16,65
Iont. poloměr M(IV) pro k.č. 6   /pm
134
146
146
Teplota tání  /°C
1915
2468
2980
Teplota varu /°C
3350
4578
5534

vBěžné oxidační stav stavy V (II, III, IV a V), Nb a Ta(IV a V)
vpři zahřátí reagují s většinou nekovů, intersticiální a nestechiometrické produkty
v
vpokrývají se vrstvičkou oxidu (ochrana proti korozi, zvláště Ta)
v
vrozpouštějí se v horkých konc. roztocích minerálních kyselin
v
vV2+ a V3+  mají redukční účinky
v
vrozpustné v roztavených hydroxidech
v
vprojevují největší tendenci k tvorbě komplexů s vyšším k.č. (8 a více)
v
vu V tvorba isopolyaniontů
•Chemické vlastnosti V, Nb a Ta

•Isopolyanionty vanadu