PŘECHODNÉ PRVKY - I
Přechodné prvky - kovy
Dělí se na:
III.B – skupina skandia – Sc, Y, La, Ac
IV.B – skupina titanu – Ti, Zr, Hf
V.B – skupina vanadu – V, Nb, Ta
VI.B – skupina chromu – Cr, Mo, W
VII.B – skupina manganu – Mn, Tc, Re
VIII.B - triáda železa – Fe, Co, Ni
- triáda lehkých platinových kovů – Ru, Rh, Pd
- triáda těžkých platinových kovů – Os, Ir, Pt
I.B – skupina mědi – Cu, Ag, Au
II.B – skupina zinku – Zn, Cd, Hg
Vlastnosti a výskyt
- mechanická pevnost, vysoké teploty tání, kovy
- velká rozmanitost oxidačních čísel (mají neúplně
obsazeny d-orbitaly)
- kovy II.B skupiny (Zn, Cd, Hg) jsou měkké a mají nízké
teploty tání.
- vytváří koordinační (komplexní) sloučeniny
Výskyt
- reaktivnější přechodné prvky v řadách od III.B až po
VIII.B skupinu, se vyskytují převážně ve sloučeninách s
kyslíkem (oxidy).
- prvky od VIII.B až po II.B skupinu jsou méně reaktivní,
vyskytují se převážně jako sulfidy.
- Au a platinové kovy jsou málo reaktivní, proto se
vyskytují ryzí nebo ve slitinách.
Zástupci
Titan
• 4. skupina (IV.B), 4. perioda
• 7. nejrozšířenější kov zemské kůry
• tvrdý, kujný, v čistém stavu připomíná ocel, je však
odolnější vůči korozi a má o 40% menší hustotu
• nejstálejší oxidační číslo je IV
• použití – výroba součástí nadzvukových letadel, jako
konstrukční materiál
• 2 – oxid titaničitý (titanová běloba), bílý pigment do
nátěrových barev s velkou krycí schopností.
Vanad
• 5. skupina (V.B), 4. perioda
• výskyt pouze ve sloučeninách, často doprovází železné
rudy
• ocelově šedý kov
• nejstabilnější oxidační číslo V
• použití se k zušlechťování ocelí
Chrom
• 6. skupina (VI.B), 4 perioda
• častý výskyt v přírodě, většinou spolu se železem
• za běžné teploty je na vzduchu stálý,
• nejstálejší oxidační číslo III
• sloučeniny chromu jsou barevné, např. 2 3 je zeleným
pigmentem, chroman olovnatý(chromová žluť) je žlutým
pigmentem, dichromany jsou oranžové.
Mangan
• 7. skupina (VII.B), 4. perioda
• velmi rozšířen v přírodě, obvykle provází železné rudy
• stříbrolesklý kov, podobá se železu, rozpouští se v
kyselinách i zásadách za vývoje 2
• nejstálejší oxidační číslo II, je poměrně stabilní i v IV,
případně VII.
• používá se k legování oceli
• 2 – oxid manganičitý (burel) – šedočerná krystalická
látka, používá se v suchých článcích (bateriích), ve
sklářství k odbarvování skla.
• 4 – manganistan draselný – fialová, krystalická
látka, má oxidační účinky. Používá se k dezinfekci,
k odbarvování kůží a v chemické odměrné analýze.
Železo
• 4. nejrozšířenější prvek na Zemi (4,7 %)
• ryzí v přírodě výjimečně (většinou meteorického
původu)
• rudy – hematit 2 3 , magnetit  ∙ 2 3 , pyrit 2
(obsahuje velké množství S ═> není vhodný pro výrobu
železa)
• nejběžnější oxidační číslo III (stálejší) nebo II
Výroba železa
• Vysoká pec – válcový tvar,
průměr asi 7 m, výška 25 až
30 m. Vysoká pec
pracuje nepřetržitě řadu let.
• Kychta – otvor, jímž se shora
vysoká pec plní vsázkou
(nepřetržitě řadu let), kychtou
je odváděn tzv kychtový
plyn
• Vsázka – železná ruda
( nejčastěji hematit) + koks +
struskotvorná přísada (vápenec).
Vsázka se vysouší (100 - 500°C) a klesá dolů.
Výroba železa
• Do spodní části pece (nad výpustí pro strusku) se vhání
horký vzduch obohacený kyslíkem.
• Postupnou redukcí vzniká Fe.
• surové Fe stéká ke dnu vysoké pece, odkud se jednou
za 4 až 6 vypouští.
• Struska – vzniká při redukci rudy reakcí příměsí
(hlušiny) se struskotvornými přísadami. Nemísí se
se železem, plave na něm a chrání Fe před oxidací
horkým vzduchem. Vypouští se horní výpustí, používá
se ve stavebnictví na výrobu cementu.
• Plyny – kychtové plyny (, 2 , 2 , 4 , 2 ) - stoupající
vysokou pecí předehřívají vsázkovou směs a odcházejí
z vysoké pece. Spalují se a získané teplo se využívá k
předehřívání vzduchu vháněného do vysoké pece.
Surové Fe
• tvrdé, křehké, není pružné ani kujné
• obsahuje asi 5 – 10% příměsí
• obsahuje C, Si, Mn, P
Výroba oceli,
- regulace obsahu C, odstranění P a S
1) Zkujňování – oxidace příměsí v surovém Fe, v
nístějových pecích, konvertorech
2) Dezoxidace – odstranění FeO (způsobuje křehkost)
přídavkem Mn nebo Si.
Zušlechtění oceli
- kalení – prudké ochlazení ═> velmi tvrdá, křehká ocel
- popouštění – pomalé zahřívání na 250°C až 300°C
═> odstraní se křehkost, tvrdost zůstává
- legování přidání přísad – Ni, Cr, Co ═> ušlechtilé oceli
žádaných vlastností (tvrdost, pevnost, odolnost proti
korozi, žáruvzdornost)
Litina
• slitina Fe s více než 2,5% uhlíku s přísadami
Sloučeniny železa
• 4 ∙ 72  - heptahydrát síranu železnatého
(zelená skalice),
• 2 3 - oxid železitý, použití – nosič magnetického
záznamu
• 3 - chlorid železitý, použití - při výrobě tištěných
spojů (k leptání mědi)
• 4   6 - hexakyanoželeznatan draselný (žlutá
krevní sůl)
• 3   6 hexakyanoželezitan draselný (červená
krevní sůl), jed, spolu se žlutou krevní solí se
používá na výrobu modrého pigmentu (berlínské
modři)
Koroze
Chemická koroze – působení vzdušného kyslíku na
kovy. Na jejich povrchu vzniká vrstvička oxidu. Pokud je
souvislá a dobře ulpívá na povrchu (2 3 ), chrání kov
před další korozí. 2 3 (rez) souvislou vrstvičku
netvoří, odpadává a koroze pokračuje.
Elektrochemická koroze - ve vlhkém prostředí na
povrchu kovu kondenzuje vzdušná pára a vytvoří se
vrstvička vody s rozpuštěnými látkami ze vzduchu
(2 , 2 …). Vytváří se elektrolyt a vznikají místní
elektrochemické články a probíhají elektrochemické
reakce.
Ochrana proti korozi – nátěry, pokovování (zinkování,
chromování).
Download

přechodné prvkyI.pdf