Prvky 11., 12., 13. skupiny periodické soustavy prvků

Prírodné vedy » Chémia

Autor: babuska
Typ práce: Maturita
Dátum: 16.09.2015
Jazyk: Čeština
Rozsah: 1 871 slov
Počet zobrazení: 5 407
Tlačení: 374
Uložení: 331

Prvky 11., 12., 13. skupiny periodické soustavy prvků


Prvky 11. skupiny PSP

Charakteristika
-  dříve používaný společný název „mincovní kovy“
-  jsou to ušlechtilé kovy, mají minimální snahu vytvářet sloučeniny. Ušlechtilost od mědi ke zlatu stoupá.
-  mají v orbitalu ns jeden elektron. Elektrony v orbitalu (n – 1)d se mohou podílet také na vazbách ve sloučeninách.
-  přehled nejběžnějších oxidačních čísel: CuI, CuII, AgI, AuI, AuIII
-  mají výrazně vyšší teploty tání, větší hustotu, jsou výborné elektrické i tepelné vodiče, jsou tažné a kujné
-  jsou málo reaktivní, z kyselin nevytěsňují vodík
 
Měď
výskyt v minerálech: Cu2O – kuprit, CuCO3 . Cu(OH)2 – malachit, 2 CuCO3 . Cu(OH)2 – azurit, Cu2S – chalkosin, CuFeS2 – chalkopyrit
-  načervenalý kov, velmi dobrý vodič tepla a elektřiny
-  nereaguje s vodou, ale dlouhodobým působením vlhkého vzduchu se pokrývá vrstvičkou měděnky - CuCO3 . Cu(OH)2
-  nerozpouští se ve zř. HCl a zř. H2SO4
-  rozpouští se za horka v konc. H2SO4:
Cu  +  2 H2SO4  →  CuSO4  +  SO2  +  2 H2O
-  rozpouští se ve zř. HNO3 a konc. HNO3:
3 Cu  +  8 HNO3 (zřed.)  →  3 Cu(NO3)2  2 NO  +  4 H2O
Cu  4 HNO3 (konc.)  →  Cu(NO3)2  +  2 NO2  +  2 H2O
-  snadno se slučuje se sírou a halogeny
vyrábí se pražením sulfidické rudy. Pro další použití se měď rafinuje. Anodu tvoří surová měď, katodu plech z čisté mědi. Elektrolytem je okyselený CuSO4. Čistá měď se vylučuje na katodě.
použití: v elektrotechnice jako vodič, na výrobu kotlů a jiných zařízení, k výrobě slitin: mosaz (Cu + Zn), bronz (Cu  + Sn)
Cu2O – červený prášek, nerozpustný ve vodě. Používá se k barvení skla a smaltů, k hubení škůdců a při výrobě usměrňovačů elektrického proudu
CuO – černý prášek, ve vodě nerozpustný. Má uplatnění jako katalyzátor v organické elementární analýze a jako přísada při výrobě rubínového skla..
CuSO4 . 5 H2O – modrá skalice. K přípravě se používá oxid, hydroxid nebo uhličitan měďnatý, který reakcí s H2SO4 vytváří CuSO4. Používá se k elektrolytickému pokovování, na výrobu přípravků k hubení rostlinných škůdců (kuprikol), jako minerální barva.
Cu vytváří řadu koordinačních sloučenin: [Cu(NH3)4]2+, [Cu(CN)4]2-
 
Stříbro
výskyt v elementární formě pouze vzácně, minerál Ag2S – argentit, doprovází sulfidické rudy olova, mědi a niklu
-  bílý kov, nejlepší vodič tepla a elektřiny a je velmi tažný
-  nerozpouští se v neoxidujících kyselinách. Dobře se rozpouští v HNO3:
3 Ag  +  4 HNO3  →  3 AgNO3  +  NO  +  2 H2O
-  roztokům i taveninám alkalických hydroxidů a dusičnanů odolává
-  působením sulfanu stříbro černá vzniklým Ag2S:
  4 Ag  +  2 H2S  +  O2  →  2 Ag2S  +  2 H2O
výroba parkesováním – k roztavenému olovu se přidá práškový zinek, stříbro se extrahuje do zinku a po vychladnutí se horní část (zinková pěna) zpracovává destilací. Těkavější zinek se oddestiluje a zůstává stříbro
použití: pro fotografické účely, na výrobu slitin, zrcadel a reflektorů, šperků, mincí, v elektrotechnice, v medicíně pro své baktericidní účinky, ke galvanickému postříbření
AgNO3 – používá se v lékařství pod názvem „lapis“
-  nerozpustné AgCl, AgBr, AgI – jsou citlivé na světlo. Tato vlastnost se využívá při fotografování.
 
Zlato
-  v přírodě se nachází většinou v ryzí formě zarostlé v horninách. Rozpadem hornin se dostávalo do písků řek. Doprovází také jiné kovy, zejména měd’ a stříbro
-  měkký, žlutý, lesklý kov. Je nejkujnější a nejtažnější ze všech kovů. Je pevné, málo tvrdé, dobrým vodičem elektřiny
-  je ze všech kovů nejušlechtilejší, odolává kyselinám i zásadám. Rozpouští se v lučavce královské, chlorové vodě a alkalickém kyanidu za přítomnosti kyslíku.
-  dříve se získávalo rýžováním
-  dnes izolací z hornin, která se provádí:
a)  amalgamací – zlato se rozpouští ve rtuti za vzniku amalgamu, ze kterého se zlato získá oddestilováním rtuti
b)  kyanidovým loužením – účinkem roztoku NaCN za přístupu vzduchu probíhá reakce:
  4 Au  +  8 NaCN  +  O2  +  2 H2O  →  4 Na[Au(CN)2]  +  4 NaOH
  Z roztoku se získá redukcí zinkem nebo elektrolyticky.
použití: v mezinárodním obchodu k vyrovnání platební bilance, na výrobu šperků, mincí, slitin (ryzost zlata se uvádí v karátech – čisté zlato je 24karátové), v lékařství, v elektrotechnice
AuCl3 – slouží k přípravě Cassiova purpuru (jemně rozptýlené zlato v kyselině cíničité), kterým se barví sklo rubínově červeně    
 

Prvky 12. skupiny PSP

Charakteristika
-  zcela zaplněné orbitaly (n – 1)d
-  vyskytují se pouze v oxidačním čísle II, rtuť tvoří kation Hg
 
Zinek
výskyt: ZnS – sfalerit, ZnCO3 – smithsonit
-  modrobílý středně tvrdý křehký kov. Na vzduchu se pokrývá vrstvičkou ZnO, která ho chrání před korozí
-  chemicky značně reaktivní, reaguje se zředěnými kyselinami i alkalickými hydroxidy:
   Zn  +  2 HCl  →  ZnCl2  +  H2
Zn  +  2 NaOH  +  2 H2O  →  Na2[Zn(OH)4]  +  H2
-  patří mezi nezbytné kovy pro jakékoli formy života, je součástí některých enzymů
výroba pražením ZnS se získá ZnO, který se dále redukuje koksem při teplotě 1000 0C
-  čistý se získává elektrolyticky ze ZnSO4 za použití olověné anody a hliníkové katody
použití: na výrobu pozinkovaného plechu a drátu, slitin, baterií (suchých článků), jako redukční činidlo
ZnO – bílý, ve vodě nerozpustný prášek, používá se jako pigment zinková běloba. Jeho hlavní použití je při výrobě pryže, kdy zkracuje dobu vulkanizace.
ZnCl2 – jeho dihydrát tvoří bezbarvé krystaly hygroskopické povahy. Slouží při úpravě textilií a používá se v řadě metalurgických tavidel.
ZnSO4 . 7 H2O – bílá skalice. Používá se k impregnaci dřeva, je součástí elektrolytu pro galvanické pokovování a výchozí látkou pro výrobu zinečnatých sloučenin.
-  praktický význam mají i organokovové sloučeniny zinku 
 
Kadmium
-  v přírodě doprovází zinkové rudy ve formě CdS
-  měkký kov na vzduchu stálý, velmi kujný a tažný
-  v kyselinách se rozpouští za vývoje vodíku, s alkáliemi nereaguje. Zapálený shoří červeným plamenem na CdO.
-  sloučeniny kadmia jsou jedovaté. V lidském těle se hromadí hlavně v ledvinách a játrech.
výroba: kadmium je těkavější než zinek, a proto destiluje s prvními podíly zinku. Destilace probíhá v přítomnosti uhlíku, který brání jeho oxidaci na CdO. Rafinuje se elektrolýzou.
použití: výroba lehce tavitelných slitin, kademnato – nikelnatých akumulátorů, kadmiové tyče na regulaci toku elektronů
CdS – žlutý prášek, rozpustný ve vodě, používá se jako pigment kadmiová žluť
-   praktický význam mají i organokovové sloučeniny kadmia (příprava ketonů a acylchloridů)
 
Rtuť
-  v přírodě se vyskytuje v malém množství v horninách ve formě kapek. HgS – rumělka
-  za normální teploty lesklá kapalina, velmi těkavá, ušlechtilý kov, páry jsou jedovaté
-  je velmi stálá, vzdušným kyslíkem se neoxiduje. Rozpouští se v konc. H2SO4:
Hg  +  2 H2SO4  →  HgSO4  +  SO2  +  2 H2O
-  s halogeny a sírou se slučuje při laboratorní teplotě
-  snadno se slévá s řadou kovů na amalgámy
výroba: pražením rumělky v proudu vzduchu a kondenzací vznikajících par:
HgS  +  O2   Hg  +  SO2
  Čistí se destilací za sníženého tlaku.
použití: náplň do měřicích přístrojů (teploměry, tlakoměry), příprava amalgámů, jako elektroda, v medicíně, do výbojek a lamp (zdroj UV-záření)
Hg2Cl2 – kalomel, bílá nerozpustná látka, má silné redukční účinky
HgO – červený nebo žlutý
HgCl2 – sublimát, prudce jedovatý, používá se jako antiseptikum
 

Prvky 13. skupiny PSP

Charakteristika
3 valenční elektrony, elektronová konfigurace ns2 np1
kromě boru všechny prvky typické kovy, kovový charakter stoupá s rostoucím Z
-  bor tvoří výhradně kovalentní sloučeniny
-  se stoupajícím Z klesá stálost sloučenin s oxidačním číslem III a stoupá stálost sloučenin s oxidačním číslem I (př. sloučeniny TlI se podobají sloučeninám alkalických kovů a jsou stálejší než sloučeniny TlIII)
-  se stoupajícím Z stoupá bazický charakter oxidů, popř. hydroxidů (B(OH)3 – kyselý charakter, Al(OH)3 – amfoterní, Tl(OH)3 – bazický)
 
Bor
výskyt: borax – Na2[B4O5(OH)4] . 8 H2O
-  je pevná látka, nekov, známá v několika modifikacích:
a)  černý krystalický je lesklý, velmi tvrdý, polovodič, chemicky málo reaktivní
b)  amorfní bor je hnědý, s kyslíkem reaguje již při teplotě 700 0C
-  biogenní prvek – některé rostliny ho potřebují pro růst (luštěniny, cukrovka)
výroba: redukcí oxidu boritého hořčíkem nebo hliníkem, redukcí bromidu boritého vodíkem na tantalovém vlákně, žhaveném elektrickým proudem:
2 BBr3  +  3 H2  2 B  +  6 HBr
  nebo tepelným rozkladem hydridů a halogenidů boru
použití: přísada do některých ocelí, na výrobu syntetických herbicidů a hnojiv
borany: sloučeniny boru s vodíkem, mají obecný vzorec BnHn+4 nebo BnHn+6. Jsou mimořádně reaktivní a některé samozápalné, toxické. Nižší homology jsou za normální teploty látky plynné a vyšší těkavé kapaliny až pevné látky.
boridy: jsou sloučeniny boru a kovu. Mají různé složení a vesměs pozoruhodné vlastnosti (tvrdost, vysoké teploty tání), chemicky netečné, žáruvzdorné, mají schopnost absorbovat neutrony. Užití v jaderné energetice – neutronové štíty, kontrolní tyče (regulují průběh řetězové reakce v jaderných reaktorech).
- kyselina boritá H3BO3 – tvoří lesklé šupinky dobře rozpustné ve vodě. Je slabou kyselinou. Má antiseptické účinky – borová voda. Zahříváním uvolňuje vodu a postupně se mění na oxid B2O3 – používá se jako přísada na výrobu tepelně a chemicky odolných skel (borosilikátová skla).
borax Na2[B4O5(OH)4] . 8 H2O – používá se při výrobě smaltovaných nádob, pájení kovů, je součástí čisticích prostředků.
 
Hliník
-  patří k nejrozšířenějším prvkům, zemská kůra – hlinitokřemičitany
-  pouze ve sloučeninách: AlO(OH) – bauxit, Na3AlF6 – kryolit, Al2O3 – korund, slídy, živec, kaolin a další.
-  stříbrošedý, měkký, malá hustota, výborný tepelný  i elektrický vodič (tenká folie Alobal), kujný, odolný vůči korozi (souvislá vrstvička Al2O3 brání další oxidaci), pevnost se zvyšuje přísadou jiných kovů
-  je to amfoterní prvek – rozpouští se v neoxidujících kyselinách i alkalických hydroxidech za vývoje vodíku
aluminotermie – založená na schopnosti hliníku vázat kyslík z oxidů některých kovů (Mn, Mo, Cr)
-  za vysokých teplot reaguje s dusíkem, fosforem a uhlíkem za vzniku nitridu, fosforu a karbidu
výroba elektrolýzou taveniny směsi Al2O3 a Na3AlF6 při teplotě asi 950 0C
použití: v elektrotechnice jako vodič elektrického proudu, na výrobu lehkých slitin (dural Al + Mg + Cu + Mn), hliníkových plechů a fólií (alobal) pro stavebnictví, strojírenství a potravinářství, k aluminotermické výrobě některých kovů
ve sloučeninách je hliník vždy v oxidačním čísle III
-   Al2O3 – bílý prášek amfoterní povahy, v přírodě korund. Odrůdy korundu – rubín (červený), safír (modrý), smaragd (zelený), topas (hnědý), ametyst (fialový) se používají na výrobu klenotů. Technický korund se používá jako brusný a žáruvzdorný materiál.
AlCl3 – významný katalyzátor mnoha organických reakcí
Al2(SO4)3 – bílé krystalky. Důležitá surovina v papírenském průmyslu při výrobě klíženého papíru, jako mořidlo v kožedělném průmyslu.
LiAlH4 – silné redukční činidlo  užívané v organické chemii
-  Halogenidy hlinité mají schopnost vázat molekuly s volnými elektronovými páry – využití v organické chemii (Friedel – Craftsovy katalyzátory)
Al4C3 – užívaný k výrobě methanu
 

Galium, indium, thalium

-  vyskytují se poměrně vzácně. Ga – provází hliník a zinek v jejich rudách, In – obsaženo jako příměs v rudách zinku a Tl – bývá součástí galenitu PbS
-  jsou to stříbrobílé, měkké kovy s velmi nízkými body tání. Jsou ušlechtilejší než hliník.
Ga – se používá v polovodičových technologiích (laserové diody) a jako náplň do křemenných teploměrů, určených pro měření teplot do 1200 0C. In – bývá součástí nízko tajících slitin a Tl – se používá při výrobě infračervených detektorů.
 

Využití v organických syntézách a jejich výskyt v organických sloučeninách

Měď – slouží jako katalyzátor u hydrogenačních procesů (výroba methanolu, anilinu).
Stříbro – slouží jako katalyzátor při oxidaci ethylenu za vzniku ethylenoxidu.
Rtuť – slouží jako katalyzátor při sulfonaci antrachinonu, kdy dochází k zavedení sulfoskupiny do polohy α.
Hliník – ve formě AlCl3 slouží jako katalyzátor u chloračních procesů a Al2O3 jako katalyzátor při výrobě diethyleteru. 

Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Maturitné otázky z chémie



Odporúčame

Prírodné vedy » Chémia

:: KATEGÓRIE – Referáty, ťaháky, maturita:

Vygenerované za 0.033 s.
Zavrieť reklamu