Přechodné prvky – d-prvky - v periodické tabulce leží mezi s a p prvky - Kolik d prvků leží v každé (4., 5. a 6.) periodě ? …………….. - Proč právě tento počet? ………………………………………………………………………... - Kolik má prvků 7. perioda? ……… Proč tento počet? ………….. charakteristika: - valenční elektrony ve valenčních orbitalech - ns 1-2 (n-1)d 1-10 (pro n = 4 – 7) - zapište (pomocí předchozího vzácného plynu) elektronovou konfiguraci (pozor malý chyták): -
vanadu a jeho kationtu V3+ – ……………………………. ; ……………………………………
-
železa a jeho kationtu Fe2+ – ……………………………. ; ……………………………………
-
kadmia a jeho kationtu Cd2+ – ……………………………. ; ……………………………………
-
skandia a jeho kationtu Sc3+ - ……………………………. ; ……………………………………
-
chrómu – …………………………………….
-
mědi a jejího kationtu Cu1+ – ……………………………. ; ……………………………………
-
chrom a měď nemají elektronovou konfiguraci tak docela podle pravidel. Jak byste vysvětlili to, že nemají zcela zaplněné orbitaly s (které se zaplňují dříve než d (proč asi? …………….…...) a přesouvají vlastně jeden elektron z orbitalu s do orbitalu d? …………………………………………………………………………………………………….. – najdete v tabulce i jiné d - kovy, kterých se tato změna týká? (je jich celkem 9) ………………………………………………………………………………………………….…. všechny d-prvky jsou kovy jejich atomové poloměry jsou menší / větší (je třeba vybrat) než u s-prvků – z toho také vyplývá, že jsou reaktivnější / méně reaktivní (je třeba opět vybrat) než s-prvky (je to tím, že valenční elektrony jsou u s-prvků slaběji vázány k jádru a proto se snáze odštěpí a vytváří kation) elektronegativita d-prvků je …….……….…… než s-prvků a ………..………… než p-prvků a jak se potom mění elektropozitivita? …………………………………….…………………….. d-prvky poskytují do kovové vazby (co to je ?!) více elektronů než s-prvky (a to elektrony z neúplně obsazených d-orbitalů) – proto mají velkou hustotu, vysoké teploty tání (wolfram 3410° C), teploty varu, jsou tvrdé, ale křehké a vedou dobře elektrický proud a teplo (zvláště stříbro a měď) a teď mi tedy vysvětlete, proč zinek, kadmium a rtuť jsou kovy měkké a mají nízké teploty tání (rtuť je dokonce kov kapalný) ? ………………………………………………………………. Nevíte ? Co takhle si zkusit zapsat jejich elektronovou konfiguraci?
-
-
-
-
Zn –
-
Cd –
-
Hg – Stále nic? Tak si ještě jednou přečtěte to, co je napsáno o 9 až 10 řádek výše ! Už ? Ještě ne? Je to napsáno v závorce !! Tak co? Vyřešeno? Stále ne? Tak jinak, mají tato kovy nějaké neúplně obsazené d-orbitaly ? A je to jasný !! Není ? No nic, tak jdeme teda radši dál ! Naopak, které z d-prvků budou nejtvrdší, a budou mít nejvyšší teploty tání ? ………………………………………………………………………………………………… Ano jsou to zrovna tyhle, protože mají naopak velký počet elektronů v neúplně obsazených orbitalech d (pro srovnání teploty tání: vanad 1915 °C, chrom 1900 °C, zinek 420 °C, wolfram 3410 °C, a teď sami vyhledejte železo …………, měď ………., stříbro ………, zlato ………., mangan …………, molybden ………..)
-
Ve sloučeninách mohou mít d-prvky různá oxidační čísla – mají velký počet elektronů, které mohou poskytnout na vazbu – až 8 třeba …………..… ve sloučenině ………………………, dále platí, že tyto elektrony mají zhruba stejnou energii a navíc jsou na vazbu použity i elektrony z orbitalů s (a teď pozor: nejdříve se na vazbu využívají elektrony z orbitalů s a až poté z orbitalů d !! – čili to jde naopak než při obsazování – to se nejdříve umisťují elektrony do orbitalů s a až poté do orbitalů d) - Typická je také pro d-prvky a jejich ionty barevnost – ta je umožněna přechody d-elektronů mezi jednotlivými energetickými hladinami (pozor: neberevné jsou ty, jejichž d-orbitaly jsou prázdné – bez elektronů – např: Ag+, Zn2+, Sc3+, Cu+) - Elektronová konfigurace se také projevuje při chování v magnetickém poli – známe látky: - diamagnetické – odpuzovány magnetickým polem – pokud mají všechny elektrony spárovány - paramagnetické – přitahovány mg. polem – mají nepárové elektrony, mezi ně patří také kovy feromagnetické - ……………………………………………………., například ………………. Sloučeniny d-prvků - velké množství sloučenin - největší oxidační čísla mají ve sloučeninách s kyslíkem a fluorem – VF5, MnO4- sloučeniny s prvky s nižší elektronegativitou mají nižší oxidační čísla – VCl2, MnS - s rostoucím oxidačním číslem roste kovalentní charakter vazby kov – kyslík (Copak to znamená kovalentní charakter? Co je opakem kovalentního charakteru? ) …………………………………………………………………………………………………. - podobný charakter také vazeb také vyvolává podobnost sloučenin : chromany – sírany manganistany – chloristany - s rostoucím ox. číslem rostou kyselé vlastnosti a klesají vlastnosti zásadité (co to jsou kyselé a zásadité vlastnosti ? ……………………………………………………………………..…………………. - MnII - mírně zásadité vlastnosti - MnIII, Mn IV – amfoterní vlastnosti (co to je ?! ……………………) - MnVI – mírně kyselé vlastnosti - MnVII – silně kyselé vlastnosti -
-
-
koordinační sloučeniny koordinační sloučeniny obsahují jednu nebo více koordinačních částic, což jsou molekuly nebo ionty, v nichž je centrální atom a k němu je vázáno koordinační vazbou několik atomových skupin – tzv. ligandů koordinační vazba se svými vlastnostmi neliší od vazby kovalentní – liší se svým vznikem – kovalentní vazba je tvořena elektronovým párem – každý atom poskytne na vazbu jeden elektron. Při vazbě koordinační poskytují ligandy (- tzv. donory) celý elektronový pár (např. některé anionty – CN-, molekuly s volnými elektronovými páry – H2O); centrální atom ( – tzv. akceptor) poskytuje prázdné atomové orbitaly (většinou atom přechodného kovu – Fe, Cu). vzorec koordinační částice píšeme do hranatých závorek (jako první se uvádí centrální atom, jako další ligandy; její oxidační číslo získáme součtem nábojových čísel centrálního atomu a ligandů počet ligandů udává koordinační číslo koordinační částice může vystupovat jako kation, anion nebo jako neutrální molekula pokud je koordinační částicí kation, je podstatné jméno tvořeno názvem aniontu a přídavné jméno je tvořeno z počtu a názvů ligandů a názvu centrálního atomu s příslušným zakončením podle oxidačního čísla: [CuII(NH30)4]2+ SO42- síran tetraamminměďnatý pokud je koordinační částicí anion, je podstatné jméno tvořeno názvem centrálního atomu s příslušným zakončením oxidačního čísla a předponou tvořenou počtem a názvem ligandů a přídavné jméno je tvořeno názvem jednoduchého kationtu: K1[AlIII(OH-)4]1- tetrahydroxohlinitan draselný
-
pokud je koordinační částice elektroneutrální, je přídavné jméno tvořeno počtem a názvy ligandů oddělených pomlčkami a názvem centrálního atomu se zakončením podle oxidačního čísla a podstatným jménem „komplex“: [Co(NH30)3Cl31-] triammin-trichlorokobaltitý komplex -
-
-
-
-
názvy ligandů: F- fluoro (chloro, bromo, jodo) O2- oxo OH- hydroxo H- hydrido CN- kyano SCN- thiokyano (rhodano)
-
pojmenujte tyto sloučeniny:
-
K2[PtCl6] …………………………………………………………………………………………
-
[Co(NH3)5Cl] Cl2 ………………………………………………………………………………..
-
[Cr(H2O)4Cl2] [SbCl6] ……………………………………………………………………………
-
vytvořte vzorce:
-
jodo-pentakyanokobaltitan draselný ……………………………………………………………..
-
kation tetraamminměďnatý ………………………………………………………………………
-
diammin-dichloroplatnatý komplex ……………………………………………………………...
-
SO42- sulfato NO3- nitrato H2O aqua NH3 ammin CO karbonyl NO nitrosyl
výskyt d-prvků 1) ve sloučeninách s kyslíkem (oxidy, oxoanionty) - prvky od skandia k železu - Fe2O3 – krevel (hematit) – systematicky : ……………………………………………………. - Fe2O3 . n H2O – hnědel (limonit) – systematicky: …………………………………………… - Fe3O4 – jak je to s oxidačními čísly v této sloučenině ? Trochu zvláštní že ? - je to tak že: ………………………………………………………………………………………. - MnO2 – burel (pyroluzit) - TiO2 – tomu se říká: ………………….. - FeTiO3 – tohle je zase: ……………………….. 2) ve sloučeninách se sírou (sulfidy) - prvky od železa k zinku - FeS2 – pyrit – systematicky - NiS – milerit - CuFeS2 – označuje se jako ……………………….. - ZnS – sfalerit (blejno zinkové) - jeho jméno vzniklo ze slova: …………………., proč? …….. 3) ryzí - jako čistý prvek (zlato, platinové kovy, rtuť) 4) v živých organizmech – biogenní prvky - ve velmi malém množství - označují se také jako …………………………………. - jsou součástí řady enzymů např. …………………………………………………….. výroba d-prvků - zpracovávání rud a výroba kovů se označuje jako hutnictví či metalurgie - obecně se kovy ze sloučenin získávají redukcí: Mn+ +
ne-
nM
- jako redukční činidla se využívají C, CO, Al (tento způsob výroby – použitím hliníku – se nazývá: …………………...), Mg, H2, nebo použitím elektrického proudu
- sulfidy se před redukcí převádí na oxidy – tomu se říká: ………………………… a jako vedlejší produkt vzniká také …………………, který se používá třeba při výrobě …………………… - zapiš reakci sfaleritu s kyslíkem: - a ještě reakci kyslíku s pyritem Železo - asi nejvýznamnější technický kov se širokým uplatněním - kromě již uvedených sloučenin ho nacházíme v FeCO3 (ocelek neboli …………..) - zkus spočítat, která ze všech uvedených sloučenin železa obsahuje procentuálně železa nejvíce a je tedy pro využití v průmyslu nejvýhodnější - jedná se o prvek …...B skupiny a spolu s kobaltem a niklem tvoří tzv. triádu železa - železo je 4. nejrozšířenější prvek v zemské kůře (1. je ………., 2. …..……. a třetí ……..….) - jedná se o stříbrolesklý, kujný, tažný, feromagnetický a neušlechtilý kov – zapiš jeho reakci s kyselinou sírovou: -
v lidském organizmu ho nacházíme např. v hemoglobinu, v cytochromech vyrábí se ve vysoké peci kde na našem území se vyrábí železo? ………………………………………………………. v peci probíhá řada reakcí: 1) reakce koksu Tady si nakresli a popiš vysokou pec C + O2 --- CO2 CO2 + C --- 2 CO - 2) přímá redukce: Fe3O4 + 4 C --- 3 Fe + 4 CO Fe2O3 + 3 C --- 2 Fe + 3 CO - 3) nepřímá redukce 3 Fe2O3 + CO --- 2 Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO --- 3 FeO + CO2 FeO + CO --- Fe + CO2 - 4) tvorba strusky CaCO3 --- CaO + CO2 CaO + SiO2 --- CaSiO3 -
z pece odtéká surové železo – to obsahuje velké množství uhlíku (více než 1,7 %) surové železo se používá: 1) na výrobu litiny (z ní kotle, radiátory, pláty na kamna) – je křehká a tedy nekujná 2) na výrobu oceli – u ní se snižuje obsah uhlíku (= zkujňování železa - uhlíku asi 0,2 – 1,7 %) a) v konvertorech (pomocí kyslíku) b) přidáním oxidu železa nebo železného šrotu (nístějové pece – Siemens – Martinův proces) c) v elektrických pecích – velmi drahé – pouze speciální druhy ocelí Co je kalení ? ………………………………………………………………………………………………. Co je popuštění? ………………………………………………………………………………………………. Co je legování? ……………………………………………………………………………………………….
-
Která ocel se uvádí jako nejpevnější? ………………………………………………………………………………………………. K čemu se používá struska? ………………………………………………………………………………………………. Co je to koroze? Co ji vyvolává a urychluje. Proč u některých kovů ke korozi nedochází? Jak se korozi bráníme? Co to znamená koroze chemická a elektrochemická? sloučeniny železa: oxidační číslo II nebo III, stálejší jsou sloučeniny železité – proč? FeSO4 . 7 H2O - zelená skalice - nátěry na dřevo proti hnilobě, impregnace, inkoust Fe2O3 – benátská (pompejská) červeň – barvivo, magnetická vrstva na mg. páskách FeCl3 . 6 H2O – leptání tištěných spojů K4 [Fe(CN)6] – žlutá krevní sůl – systematicky: ………………………………………….…. K3 [Fe(CN)6]3 – červená krevní sůl – systematicky: ………………………………………… Obě tyto soli se používají jako činidla v analytické chemii na důkaz železa v ox. čísle II a III Pojmenuj: Fe3 [Fe(CN)6]2 ……………………………………………………………………
Titan …….. (vždy si vedle jména napiš také chemickou značku prvku !) - odolný proti korozi, velmi pevný a lehký – proto se využívá: ………………………………………………………………………………………………….. - TiO2 – minerál …………….. , používá se jako titanová běloba k výrobě barev Vanad ……… - používán k zušlechťování oceli – vanadová ocel je nejpevnější – využití: ……………………………………………………………………………………………………. - V2O5 – použití jako katalyzátor při výrobě ………….., při přeměně…………………………... Chrom ……… - stříbrolesklý tvrdý kov - ve sloučeninách ox. čísla III a VI - sloučeniny chromité jsou zelené - sloučeniny s ox. číslem VI jsou žluté, oranžové až červené - chromany – žluté CrO42- dichromany – oranžové Cr2O72- Co se asi děje, když okyselením žlutého roztoku chromanu sodného se barva stává oranžovou ? - reakce: …………………………………………………………………………………………. - CrO3 – jedovatá sloučenina, silné ox. účinky - Popiš si průběh pokusu, který jste sledovali. Co připomínal? - …………………………………………………………………………………………………. - …………………………………………………………………………………………………. - ………………………………………………………………………………………………… - reakce: (NH4)2Cr2O7 ----Cr2O3 + N2 + H2O - kde se využívá skutečnosti, že i ethanolem dochází k redukci chromanu na chromitou sůl? - ……………………………………………………………………………………………….. - Co to znamená, že se chrom získává aluminotermicky z Cr2O3 ? Co takhle zapsat reakci? - ………………………………………………………………………………………………. - chrom se vyskytuje v FeCr2O4 – neboli ….……………… (jméno minerálu) - chrom je také biogenní prvek – součást některých enzymů (cytochromy) - využití chrómu – chromování (ochrana kovů pře korozí) - barviva – chromová zeleň Cr2O3, chromová žluť PbCrO4 - chromsírová směs – roztok Na2Cr2O7 v H2SO4 – mytí laboratorního nádobí
Mangan ……… - stříbrolesklý, tvrdý kov, vyrábí se aluminotermicky - vyskytuje se ve formě MnO2 – říkáme mu …………….., nebo také pyroluzit (a také MnSiO2) - vytváří řadu oxidačních čísel: - Mn II - bezbarvé, případně - slabě růžové, nejstálejší ox. číslo - MnIV – hnědé - Mn VII – fialové - využití: jako přísada do oceli, - MnO2 jako oxidační činidlo a katalyzátor (najdi alespoň jeden případ reakce, kde vystupuje jako katalyzátor ……………………………………………………………………………… - KMnO4 – hypermangan – má ……………………………. barvu, používá se jako oxidační činidlo (přitom se jeho barva odbarvuje), má desinfekční účinky, také se využívá k manganometrii – to je typ odměrné analýzy, kdy se stanovuje pomocí této sloučeniny koncentrace některých látek v roztoku, metoda je založena na oxidačně-redoxních pochodech Kobalt ……… - ve sloučeninách oxidační číslo II (je stálejší, sloučeniny zelené, růžové, modré) a ox. č. III - vysvětlete, čím je způsobena poměrně pestrá škála barev ox. čísla II (není to tak snadné) - ………………………………………………………………………………………………… - vyskytuje se např. jako minerál kobaltin …………………. (doplň vzorec) - kobalt je prvek biogenní – u nás ve vitamínu B12 (jak ho získáváme? ……………………) - využívá se jako přísada do oceli; radioaktivní 60C se využívá jako zdroj γ-záření v radioterapii - sloučenina CoCl2 : bezvodá – modrá hexahydrát (na jednu molekulu chloridu se váže 6 molekul vody) sloučenina je červená nebo růžová - toho se využívá při zjišťování vzdušné vlhkosti – mění se barva Nikl ……… - vyskytuje se v sulfidech, je významnou složkou meteoritů, ve větší míře je v zemském jádře – odtud označení NiFe - ve sloučeninách má ox. číslo II (to je stálejší a sloučeniny jsou zbarveny do zelena) a III - využívá se při výrobě slitin (mincovní kov, alpaka) - práškový se využívá jako katalyzátor při přeměně nenasycených (co to je?) tuků na ztužené tuky; používá se také na galvanické pokovování; znáte také z Ni-Cd baterií - sloučenina: NiSO4 . 7 H2O – zelená skalice Měď ……… - ušlechtilý kov (copak to znamená? ……………………………..…………………………. ) - dobrý vodič, dobře kujná a tažná, má červenou barvu - vyskytuje se jako: (jakpak se jmenují příslušné minerály?) - CuFeS2 - ……………………… - Cu2S - ………………….…… - CuCO3 . Cu(OH)2 - ………………………… - CuSO4 . 5 H2O - …………………………… - nejčastěji ox. číslo II (modré sloučeniny) nebo I (bezbarvé) - využívá se na výrobu vodičů, ke galvanickému pokovování (v 3% roztoku modré skalice) - sloučeniny: - modrá skalice – CuSO4 – CuII+ jedovaté – proti houbovým chorobám, proti mechům .. - měděnka – vzniká na měděných střechách vlivem povětrnostních vlivů – Cu(HCO3)2 – zelený povlak (aby se někdy zabránilo růstu mechů na střechách, tak se natahoval na vršek střechy měděný drát) - doplň a vyčísli reakci: Cu + HNO3 --- ………………. + ….. NO + ……………………
Zinek ……. - neušlechtilý kov (copak to znamená? …………………………………………………………..) - stříbrolesklý, nízká teplota tání (podobně jako ostatní z této skupiny - ………………………..) - vyskytuje se jako minerál ZnS - ………………….. - jedná se o prvek biogenní - má amfoterní charakter - to znamená: …………………………………………………………. - Využívá se na výrobu slitin, ke galvanickému pokovování (využívá se roztok ZnSO4 . 7 H2O – bílá skalice) nebo na výrobu zinkové běloby ZnO, která se využívá jako barvivo, v malířství Kadmium …… - jeho sloučeniny jsou jedovaté, používá se v akumulátorech nebo na výrobu organokovových sloučenin, případně k pokovování - sloučenina CdS – kadmiová žluť – v malířských barvách Molybden ……. - přísada do oceli, v enzymu nitrogenáza – zjisti vše o tomto enzymu (kde se vyskytuje, co umí) - …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… Stříbro …… - svým výskytem doprovází olovo a uran, v černém minerálu argentit – jeho vzorec …………… - ušlechtilý kov, dobrý vodič - na špercích – černání stříbra - proč ? …………………………………………………………… - využití v klenotnictví - sloučenina AgNO3 – v analytické chemii na důkaz halogenů; lápis proti bradavicím - AgCl – bílý, AgBr – nažloutlý, AgI – žlutý - použití při výrobě fotografií – citlivé na světlo – černají - (naneseny na filmech) Wolfram …... - nejvyšší teplotu tání – 3 410 °C – použití na výrobu vláken žárovek Platina ….… - ušlechtilý kov, vůbec nejdražší, používá se jako katalyzátor Zlato ……… - v přírodě jako ryzí – netvoří sloučeniny (jen uměle s ox. číslem I a III), ušlechtilý kov - rozpouští se pouze v ……………………..………, což je ………………………………….. - jeho ryzost se určuje v karátech (Proč toto označení? Odkud pochází? Co vlastně znamená, že zlato je 18 karátové? …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………. - používá se v klenotnictví, v bankovnictví, v zubním lékařství Rtuť ……. - jediný kapalný kov, ušlechtilý kov, její prudké páry prudce jedovaté (rtuť z rozbitého teploměru posypat zinkovým práškem, rychle odstranit) - vyskytuje se ryzí nebo v minerálu HgS – neboli……………..… neboli ……………..….. - tepelně roztažitelný kov – využití v teploměrech - její slitiny – amalgámy – v zubařství - využití při polarografii – Co to je? Proč na ni mohou být Češi pyšní? ……………………………………………………………………………………………….. - sloučeniny – kalomel Hg2Cl2 – na výrobu elektrod nebo jako projímadlo - HgCl2 – jedovatá sloučenina
Závěrečné úkoly: - Co to jsou těžké kovy? Proč škodí? (mechanizmus účinku v organizmu) Které to jsou? Jak se dostávají do životního prostředí ? Pokus se najít nějaká aktuální čísla o jejich množství v životním prostředí. - Najdi nějaké jedovaté sloučeniny d-prvků. Kde se využívaly? - Doplň do tabulky složky slitin a jejich použití: název pružinová ocel bronz konstantan alpaka mosaz dural pájka ložiskové kovy mincovní kov -
složení
použití
kde se u nás těžilo stříbro, zlato případně další kovy? V současné době se akumulátory (dobíjecí baterky nevyrábí z niklu a kadmia ale je na nich napsáno NiMH – co to znamená ? Jakou mají tyto akumulátory výhodu? Co je u vás doma z přechodných kovů ? Kdo to byl Jaroslav Heyrovský? Co má společného s Jaroslavem Seifertem? Jaká je v současné době ve výkupu cena zlata za jeden gram? Co to je redoxní řada kovů? Který kov byl „oblíbencem“ alchymistů ? Proč?
f-prvky – prvky vnitřně přechodné -
-
-
jedná se o prvky 6 a 7 periody jejich elektrony obsazují orbitaly: - 4f, 5d a 6s - 5f, 6d a 7s prvky za lanthanem se označují jako lanthanoidy (v 6. periodě) prvky za aktiniem se označují jako aktinoidy (v 7. periodě) - lanthanoidy nejsou v přírodě až tak příliž vzácné, jak by se mohlo zdát ale jsou velmi rozptýlené – vyskytují se jen po malých množstvích – např. minerál …………………. - v průmyslu se využívají jako přísada některých slitin, chemické vlastnosti všech těchto prvků velmi podobné aktinoidy většinou uměle připravené – ty za uranem se označují jako transurany - v přírodě se více vyskytuje thorium a uran – v minerálu …………….. - uran a plutonium se využívají jako jaderná paliva - v přírodě se vyskytuje uran 239U , jako palivo se využívá 235U – problematická výroba (tzv. obohacování uranu, ne všechny státy toto dovedou - ničivá síla 1 kg uranové bomby je jako 10 000 tun TNT - u nás se uran těžil (doplň kde) ……………………………………………………….. Jak se nazývají prvky s protonovým číslem 105 a více?
