Život je džungle. Člověk se pořád za něčím honí.

Maturitní otázky-9 (7.část)

2. března 2007 v 9:01 |  Maturitní otázky z chemie

Obecné způsoby výroby kovů

Ø výrobou kovů se zabývá hutnictví (metalurgie)
Ø některé kovy se v přírodě nacházejí v elementárním stavu - ryzí (např. Au, Ag, Pt, Hg)
Ø většina je vázána ve sloučeninách (jsou to hlavně oxidy, sulfidy, uhličitany, křemičitany, sírany, fosforečnany a chloridy)
Ø přechodné i ostatní kovy se z rud získávají redukcí: Mn+ + ne- M (M je kov)
Ø k redukci se používají:
Ø uhlík a oxid uhelnatý (výroba Fe, Mn, Sn, Pb, Zn)
Ø kov, např. Al, Mg, Ca, Na, hliník při aluminotermické výrobě Cr: Cr2O3 + 2 Al Al2O3 + 2 Cr
Ø vodík nebo hydridy (výroba kovů z MoO3, WO3, GeO2, TiO2)
Ø elektrolýza vodných roztoků (např. výroba Cu, Zn z roztoků odpovídajících síranů okyselených kyselinou sírovou, dále při rafinaci Ni, Ag, Au) nebo taveniny (např. výroba hliníku)
Ø dále se používají speciální postupy - transportní reakce (rozklad TiI4 na žhavém vlákně, rozklad těkavých karbonylů kovů, např. tetrakarbonylu niklu), destilace (Zn), sublimace,…

Titan ,vanad, chrom, mangan

Ø titan - patří k nejrozšířenějším prvkům zemské kůry, v čistém stavu připomíná vzhledem ocel, je však pevnější a odolnější vůči korozi a má o 40 % menší hustotu, používá se na výrobu součástí nadzvukových letadel, jako přísada do titanových ocelí, jeho nejdůležitější sloučenina je oxid titaničitý TiO2 (titanová běloba), bílý pigment do nátěrových barev s největší krycí schopností
Ø vanad - v zemské kůře je značně rozptýlený, často doprovází železné rudy, používá se k zušlechťování ocelí, vanadové oceli jsou vůbec nejpevnější, nejdůležitější sloučeniny vanadu je oxid vanadičný V2O5, který se používá jako katalyzátor oxidace SO2 na SO3 při průmyslové výrobě H2SO4
Ø chrom - v přírodě se vyskytuje většinou spolu se železem, používá se hlavně při výrobě korozivzdorných ocelí, vyrábí se aluminotermicky, je odolný vůči vnějším vlivům, (chrání ho povrchová oxidová vrstva), proto se chromem elektrolyticky pokovují povrchy kovových předmětů, sloučeniny chromu jsou barevné, nejstálejší jsou sloučeniny chromité (např. zelený pigment oxid chromitý Cr2O3), chromanyM2ICrO4 a dichromany M2ICr2O7 mají oxidační účinky, používají se v koželužství
Ø mangan - v přírodě obsažen hlavně v oxidových rudách, sloučeniny manganu jsou většinou barevné, používá se jako důležitá legovací přísada v ocelích (manganová ocel), oxid manganičitý MnO2 (burel) se používá v suchých článcích, ve sklářství k odbarvování skla, manganistan draselný KMnO4 - krystalická látka fialové barvy, má oxidační účinky, používá se k dezinfekci, k odbarvování kůží, příze,…

Prvky skupiny železa

Ø železo, kobalt a nikl, prvky VIII.B skupiny a 4. periody, mají podobné vlastnosti, označují se jako triáda železa
Ø železo - patří k nejrozšířenějším prvkům v přírodě (4. místo), je nejdůležitějším kovem
Ø čisté železo - stříbřitě lesklý, poměrně měkký kov bez technického významu
Ø technické železo - velký technický význam, má feromagnetické vlastnosti, je to neušlechtilý kov, reaguje za vyšších teplot s mnoha prvky, např. chlorem, kyslíkem, sírou, reakcí se zředěnými kyselinami vznikají železnaté nebo železité soli a vodík, např.: Fe + H2SO4 FeSO4 + H2
Ø nejdůležitější železné rudy jsou magnetit Fe3O4 nebo FeO . Fe2O3, hematit Fe2O3, limonit Fe2O3.Nh2O, siderit FeCO3, pyrit FeS2
Ø jako biogenní prvek je železo vázáno v rostlinných a živočišných organismech (zejména v hemoglobinu a myoglobinu)
Ø hydrogenuhličitan železnatý Fe(HCO3)2 je obsažen v minerálních vodách
Ø kobalt a nikl - méně běžné prvky, vyskytují se v sulfidických rudách, nikl ve slitině s železem se na zemský povrch dostává také dopadem meteoritů, oba kovy se používají zejména ve slitinách s železem, k zušlechťování ocelí
Ø kobalt vytváří mnoho koordinačních sloučenin, biologicky významný je např. vit. B12
Ø kovový nikl je odolný proti korozi, používá se proto ke galvanickému pokovování povrchu kovů, uplatňuje se jako katalyzátor a také v akumulátorech, spolu se železem tvoří jádro Země

Výroba železa a oceli

Ø čisté železo nemá vhodné vlastnosti, zatímco jeho slitiny s různými prvky jsou technicky významné materiály
Ø příměsi jiných prvků upravují vlastnosti železa (pevnost, tvrdost, odolnost proti korozi, teplotu tání,…)
Ø významně mění vlastnosti železa uhlík, podle obsahu uhlíku se rozlišuje surové železo - nekujné - litina (2 až 4 %C) a zušlechtěné - kujné železo - ocel (do 1,7 %C)
Ø surové železo se vyrábí ve vysokých pecích z kyslíkatých rud
Ø surové železo je tvrdé a křehké, není pružné ani kujné, kromě jiných prvků obsahuje uhlík přítomný jako grafit nebo jako karbid železa Fe3C (tzv. cementit)
Ø část surového železa se zpracuje na litinu (radiátory, kotle,…), většina (asi 60 % světové produkce) na ocel
Ø výroba oceli (zkujňování železa) spočívá především ve snižování obsahu uhlíku na 1,7 až 0,2 %
Ø uhlík a další příměsi se z roztaveného surového železa odstraní vzdušným kyslíkem v kyslíkových konvertorech nebo přidáním oxidů železa (rudy nebo železného šrotu) v nístějových pecích (proces Siemens-Martinův), speciální oceli se vyrábějí v elektrických pecích
Ø ocel se obvykle dále zušlechťuje vhodným zpracováním (kalením, popouštěním), přísadami (Ni, Cr, Co) nebo povrchovou úpravou
Ø prudkým ochlazením (kalením) se získává ocel velmi tvrdá, ale křehká, křehkost oceli způsobuje vnitřní pnutí vznikající rychlým ochlazením
Ø pomalým zahříváním na 250 až 300 °C (popouštěním) se křehkost odstraní, ocel však zůstává tvrdá
Ø přísadou různých prvků se vyrábějí ušlechtilé (legované) oceli, žádaných vlastností: tvrdost, pevnost, odolnost proti korozi, žáruvzdornost,…

Sloučeniny železa

Ø ve sloučeninách mají atomy železa převážně ox. č. II nebo III, stálejší jsou sl. Železité
Ø z anorganických ve vodě rozpustných sloučenin je nejběžnější heptahydrát síranu železnatého (zelená skalice) FeSO4. 7 H2O, z podvojných solí hexahydrát síranu amonno-železnatého (Mohrova sůl) (NH4)2Fe(SO4)2. 6 H2O a hydratované podvojné sírany železité (kamence) MIFe(SO4)2. 12 H2O, kde M je NH4+ nebo K+
Ø oxid železitý Fe2O3 - dnes se používá jako pigment a nosič magnetického záznamu (u magnetofonových pásků, pružných disků)
Ø chlorid železitý FeCl3 - krystalizuje z vodného roztoku jako hexahydrát, uplatňuje se při výrobě tištěných spojů )k leptání mědi)
Ø hexakyanoželeznatan draselný (žlutá krevní sůl) K4[Fe(CN)6] a hexakyanoželezitan draselný (červená krevní sůl) K3[Fe(CN)6] slouží k výrobě modrého pigmentu - berlínské modři, vodné roztoky obou solí se používají ve fotografii

Slitiny

Ø vznikají sléváním nebo vhodným mísením dvou nebo více kovů, většinou to jsou homogenní látky s kovovými vlastnostmi
Ø většinou mají lepší vlastnosti než čisté kovy ze kterých se skládají (pevnost, tvrdost,..)

Koroze

Ø koroze je rozrušování látky vlivem prostředí, v němž se látka nachází
Ø chemická koroze - působení vzdušného kyslíku na kovy
Ø ušlechtilé kovy jako zlato a platina s kyslíkem nereagují, méně ušlechtilé kovy, např. železo, hliník, chrom s kyslíkem reagují a na jejich povrchu vzniká vrstvička oxidu
Ø pokud je vrstvička oxidu souvislá a na povrchu kovu dobře ulpívá (např. Al2O3 nebo Cr2O3) chrání kov před další korozí (pasivace), oxid železitý však takovou vrstvičku nevytváří
Ø vrstva hydratovaného oxidu železitého )rez) odpadává z povrchu kovu, který se obnažuje, a koroze železa pokračuje
Ø elektrochemická koroze - probíhá ve vlhkém prostředí, na povrchu kovového předmětu vystaveného účinku ovzduší se vytváří kondenzací vzdušné vodní páry tenká vrstvička vody, v níž jsou rozpuštěny látky ze vzduchu (CO2, SO2, oxidy dusíku), tento vodný roztok - elektrolyt - s kovy vytváří elektrody - vznikají místní elektrochemické články, v nichž probíhají elektrodové reakce
Ø proti korozi se kovové předměty chrání různými nátěry (s obsahem pigmentů, olejů,…), zinkováním, cínováním, chromovými povlaky nebo vrstvičkami stálých nerozpustných sloučenin (např. fosforečnanu železnatého na povrchu železa - tzv. fosfatací)

Prvky skupiny mědi

Ø měď, stříbro a zlato jsou prvky I.B skupiny, v orbitalech ns mají jeden elektron, (n - 1) d-orbital je zaplněn 10 elektrony, které se mohou podílet na vazbách ve sloučeninách, proto mají vedle oxidačního čísla I i ox. č. vyšší (II, III, zlato dokonce V)
Ø mají výrazně vyšší teploty tání, větší hustoty a menší atomové poloměry než prvky I.A
Ø jsou výbornými vodiči tepla a elektřiny, jsou tažné a kujné
Ø měď je načervenalá, stříbro bílé, zlato žluté
Ø ve srovnání s s1-prvky jsou málo reaktivní a z kyselin nevytěsňují vodík, nejstálejší jsou sloučeniny měďnaté (CuII), stříbrné (AgI) a zlatité (AuIII)
Ø měď - reaguje s vlhkým vzduchem a pokrývá se zelenou vrstvičkou hydrogenuhličitanů mědi - měděnkou (zabarvení střech z měděného plechu), s oxidujícími kyselinami reaguje např. takto:
2 Cu + 8 HNO3 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O, měďnaté sloučeniny vytvářejí modré tetraaquaměďnaté kationty [Cu(H2O)4]2+, existující i v krystalickém stavu, např. v pentahydrátu síranu měďnatého (síranu měďnatého) CuSO4. 5 H2O, sloučeniny mědi se používají do přípravků na ochranu rostlin
Ø stříbro - na vzduchu zčerná (účinkem sulfanu), ze sloučenin stříbra jsou významné ve vodě nerozpustné halogenidy (AgCl, AgBr a AgI), které jsou citlivé na světlo - rozkládají se působením záření za vyloučení kovového stříbra - fotografování, hlavní spotřeba stříbra je na výrobu fotografických materiálů a zrcadel, používá se i v lékařství (bakteriální účinky)
Ø zlato - na vzduchu je stálé, rozpouští se jen v lučavce královské, zastoupení zlata ve slitinách se udává v karátech, ryzí zlato má 24 karátů, zlato má široké uplatnění v klenotnictví, zdravotnictví,…
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama