Přechodné prvky

Prírodné vedy » Chémia

Autor: babuska
Typ práce: Maturita
Dátum: 16.09.2015
Jazyk: Čeština
Rozsah: 1 276 slov
Počet zobrazení: 4 438
Tlačení: 372
Uložení: 371

Přechodné prvky

Charakteristika
-  jsou zařazeny v B skupinách periodické soustavy prvků
-  nazýváme je také d-prvky, protože mají valenční elektrony v orbitalech d
-  všechny d-prvky jsou podle svých fyzikálních, chemických a mechanických vlastností kovy
-  mají ve sloučeninách různá oxidační čísla, neboť jejich valenční elektrony mají přibližně stejnou energii
-  chemická podobnost přechodných prvků se projevuje jednak ve skupinách a jednak v řadách. Podobnost v řadách je mnohem větší, než u prvků nepřechodných. Je dána podobnými atomovými  iontovými poloměry prvků
-  atomy přechodných prvků poskytují k vytvoření vazeb valenční elektrony umístěné v orbitalech (n – 1)d a ns nebo vakantní (prázdné) orbitaly (n – 1)d, ns a np
 
Vlastnosti
všechny přechodné prvky jsou kovy, tvrdé, kujné, mající vysoké teploty tání a varu, dobré tepelné a elektrické vodiče
tvoří vzájemně slitiny nebo též s jinými kovy
většinou reagují s kyselinami, pouze některé jsou ušlechtilé a jsou odolné vůči kyselinám (Cu, Ag, Au, Pt) – mají kladný standardní potenciál a nejsou schopny redukovat kationty H3O+
tvoří koordinační sloučeniny
stálost sloučenin s různým oxidačním číslem závisí na pH prostředí, vazebných poměrech ve sloučeninách, stálosti jejich elektronové konfigurace
-  většina přechodných kovů reaguje s nekovy majícími malý atomový poloměr (C, N, B, H) za vzniku intersticiálních sloučenin, které mají nestechiometrické složení (TiC, TiN, Fe3C)
sloučeniny přechodných prvků jsou barevné
 
Výskyt
většina přechodných prvků se nachází v přírodě ve sloučeninách (oxidy, sulfidy, uhličitany, křemičitany…)
ušlechtilé popř. málo reaktivní prvky se nacházejí v přírodě ryzí nebo ve slitinách (Cu, Pt, Pd, Au…)
 
Výroba
získávají se z rud redukčními pochody
Mn+  +  n e-  →  M
-  nejčastější redukční činidla:
a)  uhlík v podobě koksu nebo CO (př. Fe, Zn, Cd)
b)  hliník např. V, Cr, Mn
c)  hořčík, vápník, vodík
 
Reakce

- reakce s kyselinami:
-  kovy umístěné vlevo od vodíku v Beketově řadě tzv. neušlechtilé kovy, reagují s kyselinami. Vytěsňují vodík. Výjimky Fe, Co, Ni, Cr, které nereagují s kyselinou mající oxidační účinky – pasivace kovů
ušlechtilé kovy – nereaktivní, nereagují s kyselinami, které nemají oxidační nebo komplexotvorné vlastnosti:
Cu  [CuCl4]2-
Au   [AuCl4]-

- reakcí s dusíkem poskytují kovy na začátku přechodných řad např.
  Ti   TiN

- reakce s vodní parou např.
  Cr   Cr2O3

- reakce s halogeny např.
  Ni  +  Cl2  NiCl2

- reakce se sírou např.
  Fe  +  S  →  FeS
 
Sloučeniny
Halogenidy: se stoupajícím oxidačním číslem prvku v halogenidech se zvyšuje jejich kovalentní charakter (např. FeCl2 – iontová sloučenina, FeCl3 – kovalentní charakter).
Oxidy: přechodné kovy první přechodné řady (s výjimkou Sc) tvoří oxidy popř. hydroxidy MO, M(OH)2. Mají zásaditý charakter (ZnO – amfoterní). Řada z nich (CrO, MnO) jsou silná redukční činidla. Se stoupajícím oxidačním číslem roste kyselý charakter oxidů.
Zásadité → amfoterní → kyselé
MnO MnO2  Mn2O7
CrO Cr2O3  CrO3
 
Významné přechodné prvky a jejich sloučeniny
Chrom
-  výskyt spolu s železem v minerálu chromit Cr2O3 . FeO
-  tvrdý, stříbřitě lesklý kov
-  na vzduchu je velmi stálý, protože se na jeho povrchu vytváří ochranná vrstva Cr2O3
-  rozpouští se ve zř. HCl, konc. HNO3 je pasivován
-  vyrábí se aluminotermicky nebo redukcí chromitu v elektrické peci při 1300 0C vzniká ferochrom (70 % Cr + 30 % Fe)
-  používá se na výrobu chromových a antikorozních ocelí, na galvanické pokovování
-  ve sloučeninách převažuje v oxidačním čísle III a VI
Cr2O3 – zelený „chromová zeleň“, amfoterní. CrIII – má velkou schopnost tvořit koordinační sloučeniny. Chromany (žluté) a dichromany (oranžové) jsou silná oxidační činidla. Nerozpustné chromany jsou většinou žluté, vznikají srážením a používají se jako pigmenty např. PbCrO4 – chromová žluť.
 
Molybden, wolfram
stříbrolesklé kovy, mají vysoké body tání, odolné vůči kyselinám, s kyslíkem se slučují až za žáru
používají se k výrobě ušlechtilých ocelí, výroba obráběcích nástrojů, W – žhavicí vlákna žárovek
 
Mangan
-  vyskytuje se jako burel MnO2 – pyrolusit
stříbrolesklý, tvrdý, křehký kov, umístěný nalevo od vodíku v Beketově řadě kovů, vytěsňuje vodík ze zředěných kyselin, které nemají oxidační účinky
vyrábí se aluminotermicky
-  používá se na výrobu manganové oceli (houževnaté a nárazu vzdorné), na výrobu slitin
-  ve sloučeninách se vyskytuje v oxidačních číslech II, III, IV, VI, VII
Sloučeniny manganaté: bezvodé jsou bílé, hydratované růžové. Sloučeniny manganité jsou málo stálé. MnO2 – burel, při zahřátí reaguje s kyselinami jako oxidační činidlo. Manganany – známy v temně zeleném iontu MnO. Manganistany: KMnO4 – fialové krystalky, ve vodě rozpustné na červenofialový roztok. Má silné oxidační vlastnosti, užívá se v analytické chemii v manganometrii. Uplatňuje se jako dezinfekční prostředek, používá se k odbarvování kůží a příze.
 
Železo
-  čtvrtý nejrozšířenější prvek zemské kůry (asi 5 %)
-  nejdůležitější kov, který se člověk naučil vyrábět už v nejstarších historických dobách
-  vyskytuje se v kovové formě v množství 0,5 % v měsíčním prachu, jinak ve sloučeninách: Fe3O4 – magnetovec (magnetit), Fe2O3 – krevel (hematit), Fe2O3 . n H2O – hnědel (limonit), FeCO3 – ocelek (siderit), FeS2 – pyrit
-  čisté železo je stříbrně bílé, lesklé a měkké, za tepla se dá dobře kovat a je tažné
-  na vlhkém vzduch rezaví. Proto se povrch železe chrání pokovováním (Zn, Sn, Cr, Ni), popř. nátěrem
-  je to kov neušlechtilý, reaguje za vyšších teplot s mnoha prvky
-  ve zředěných kyselinách se rozpouští za vzniku vodíku a příslušné železnaté soli, s konc. H2SO4 při laboratorní teplotě nereaguje, v konc. HNO3 se pasivuje
-  má feromagnetické účinky
-  je biogenní prvek. Fe je vázáno v rostlinných a živočišných organismech (hemoglobin)
-  výroba v hutním průmyslu, kde se vyrábí:
a)  surové železo, obsahující více než 1,7 % uhlíku
b)  ocel, obsahuje méně než 1,7 % uhlíku
c)  slitiny železa
-  chemicky čisté železo nemá v praxi význam
ocel – výroba spočívá ve snížení obsahu uhlíku (pod 1,7 %), Si, Mn a P oxidací vzdušným kyslíkem tzv. zkujňování. Pro různé technické účely se vyrábí speciální legované oceli, které obsahují několik kovů úmyslně přidaných, např. Cr, Mn, Ni, W, Co, V, Ti aj. Přítomnost těchto kovů zlepšuje některé vlastnosti oceli.
-  použití: litina – kamna, pláty na sporáky, podstavce strojů, příklopy kanálů. Ocel – konstrukční materiál, součástky, nástroje.
-  ve sloučeninách se vyskytuje v oxidačních číslech II, III a VI
 
Kobalt
-  namodralý, tvrdý kov, pomalu reaguje se zř. kyselinami
-  málo reaktivní
-  používá se na výrobu tvrdých slitin, barvení skla a keramiky
 
Nikl
-  bílý kov, vysoká tepelná a elektrická vodivost
-  reaguje se zř. kyselinami, HNO3 nikl pasivuje
-  v kompaktním stavu je odolný vůči vzduchu a vodě, proto se užívá ke galvanickému pokovování, výrobě slitin, součást akumulátorů, katalyzátor
 
Platina
-  vyskytuje se buď v sulfidických rudách mědi a niklu, nebo ve slitinách s ostatními platinovými kovy (Os, Ir)
-  je to lesklý šedobílý kov, poměrně měkký a tažný
-  odolává kyselinám lépe než zlato, je však méně odolná k alkáliím, síře, uhlíku, fosforu a křemíku, jejichž působením křehne a praská
-  používá se jako heterogenní katalyzátor, ke zhotovení ochranných povlaků chemických reaktorů a přístrojů, na výrobu šperků a ve zdravotnictví, na výrobu elektrod a elektrických kontaktů
 

Využití přechodných prvků v organických syntézách

Vanad – ve formě V2O5 se používá jako katalyzátor, který je promotorován K2O a aktivován teplotou 450 0C při oxidaci naftalenu.
Chrom – ve formě Cr2O3 se využívá jako katalyzátor při výrobě polystyrenu, dehydrogenační katalyzátor.
Molybden – ve formě MoO3 se využívá jako katalyzátor při oxidaci propylenu (výroba kyseliny akrylové), MoS2  jako hydrogenační katalyzátor.
Wolfram – ve formě WS2 jako hydrogenační katalyzátor, WO3 jako katalyzátor při oxidaci propylenu.
Železo – jeho oxidy jako hydrogenační katalyzátor, ve formě FeCl3 jako katalyzátor při halogenačních procesech.
Kobalt – ve formě Co2+ se využívá jako katalyzátor při oxidaci toluenu (výroba kyseliny benzoové) a oxidaci p-xylenu (výroba kyseliny tereftalové).
Nikl – katalyzátor při ztužování tuků, při výrobě cyklohexanu a cyklohexanolu a jiných hydrogenačních procesech.
Palladium – ve formě PdCl2 se využívá při oxidaci acetylenu za vzniku acetaldehydu.
Platina – jako katalyzátor při výrobě teflonu.

Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Kľúčové slová

Vyhľadaj ďalšie študentské práce pre tieto populárne kľúčové slová:

#amfoterne hydroxidy #d prvky #Prechodné prvky #Nepřechodné prvky #prvky #vlastnosti kyseliny benzoovej #katalyzator

Maturitné otázky z chémie



Odporúčame

Prírodné vedy » Chémia

:: KATEGÓRIE – Referáty, ťaháky, maturita:

Vygenerované za 0.025 s.
Zavrieť reklamu