A 14. csoport elemei. anglezit(pbso 4 ), ceruzit(pbco 3 ) Si: 1823 Jons Berzelius (név: a latin silex : kovakő szóból) Ge: 1886 Clemens Winkler

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A 14. csoport elemei. anglezit(pbso 4 ), ceruzit(pbco 3 ) Si: 1823 Jons Berzelius (név: a latin silex : kovakő szóból) Ge: 1886 Clemens Winkler"

Klaudia Bodnár
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 A 14. csoport elemei anglezit(pbso 4 ), ceruzit(pbc ) Felfedezésük: Si: 1823 Jons Berzelius (név: a latin silex : kovakő szóból) Ge: 1886 Clemens Winkler

2 A szén allotróp módosulatai gyémánt legnagyobb: Cullinan 1905 gyémánt lonsdaleit grafit fullerének, nanocsövek

3 Si, Ge, Sn, Pb szilícium ón ólom germánium szürke ón (ónpestis)

4 A 14. csoport elemeinek fizikai tulajdonságai Felhasználásuk: C: gyémánt csiszolópor, grafit pl. kompozitok, amorf szén energiahardozó, szerves vegyipar fullerének, nanocsövek pl. szerkezeti anyagok Si: félvezetőgyártás Ge: félvezetőgyártás Sn: bronz (20% Sn, 80% Cu) forrasztóón (60% Sn, 40% Pb) vaslemezen védőréteg (passzív korrózióvédelem!) Pb: akkumulátorok, régebben vízvezetékcsövek

szerkezeti anyagok Si: félvezetőgyártás Ge: félvezetőgyártás Sn: bronz (20% Sn, 80% Cu)

5 A világ gyémánttermelése, feldolgozása, kereskedelme

6 A világ grafit termelése

7 A világ szén és szénhidrogén- -tartaléka

8 A világ ón termelése (2005)

9 A világ ólomtermelése és felhasználása

10 Szénciklus GtC: Gigatons of Carbon (gigatonna szén)

11 A 14. csoport elemeinek főbb vegyületei Karbidok: atomrácsos: ionrácsos: intersticiális: szénhidrogének: SiC, szilícium-karbid (szilitrúd): fűtőelem, csiszolópor B 4 C, bór-karbid: gyémántnál is keményebb CaC 2, kalcium-karbid (kalcium-acetilid): karbid-lámpák CaO + 3C = CaC 2 + CO 2000 C CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 Fe 3 C: acélban TiC: páncél-acélban fémrács üregeiben a C, kemények, magas o.p. C x H y : energiahardozók, szerves vegyipar nyersanyagai Halogenidek: CCl 4 : szén-tetraklorid, mérgező, nem gyúlékony, jó oldószer CHCl 3 : triklór-metán, oldószer, altató hatású CFCl 3, CF 2 Cl 2 : freonok: hűtőgépekben, légkondicionálókban, de a magas légkörben katalitikusan bontják az ózonréteget CF 3 -(CF 2 )n-cf 3 : teflon: lágy hidrofób, organofób, savnak, lúgnak, oxidálószereknek ellenáll, 600 C-ig stabil

12 A 14. csoport elemeinek főbb vegyületei CO: szén-monoxid: színtelen, szagtalan, erősen mérgező (hemiglobinhoz kötődik) szerves szintézisek kiinduló vegyülete ipari előállítás: C + H 2 O = CO + H 2 CO 2 : szén-dioxid: kevésbé mérgező, színtelen, szagtalan gáz tűzoltószer, szénsav-gyártás, szilárd formában hűtésre használják C 3 O 2 : O=C=C=C=O szén-szuboxid H 2 C : csak híg vizes oldatban létezik, könnyen elbomlik vízre és CO 2 -re H 2 O + CO 2 = H 2 C, sói a karbonátok CS 2 : szén-diszulfid: jellegzetes szagú, mérgező, illékony folyadék, előállítás: 2CH 4 (g) + 4S(s) = CS 2 (g) + 2H 2 S(g) (600 ºC) HCN: hidrogén-cianid (ciánsav): mandulaszagú, rendkívül mérgező gáz, sói a cianidok SiH 4 : gáz, levegőn spontán meggyullad (Si n H 2n+2 szilánok n= 1-4 viszonylag stabil) SiCl 4 : színtelen folyadék, levegőn hidrolizál SiO 2 : kvarc (lásd korábban) üveg (+Na) különböző szilikátok alumínium szilikátok (+Al) szilikon-olaj: lineáris polimer, viszkózus inert folyadék szilikon-gumi: laza térháló: nem öregszik, szervezetnek nem idegen szilikon-gyanta: térhálós polimer (H 2 Si ) n : metakovasav, vízkilépéssel könnyen térhálósodik Na 2 Si : nátrium-szilikát, vízüveg: impregnáló, ragasztó SiC: szilícium-karbid, kemény, csiszolóanyagként

könnyen elbomlik vízre és CO 2 -re H 2 O + CO 2 = H 2 C, sói a karbonátok CS 2 : szén-diszulfid: jellegzetes szagú, mérgező, illékony folyadék, előállítás: 2CH 4 (g) + 4S(s) = CS 2 (g) + 2H 2 S(g)

13 Szilikátok tetraéderes SiO 4 4 egységek oxigén szilícium

14 A 14. csoport elemeinek főbb vegyületei GeO 2 : germánium-dioxid, argutit nagy törésmutatójú kameralencsék GeCl 4 : germánium-tetraklorid hidrolizál GeO 2 -dá (tiszta GeO 2 előállítás) SnO: ón-oxid Sn(OH) 2 : ón(ii)-hidroxid SnO 2 : ón-dioxid, kassziterit Sn(OH) 4 : ón(iv)-hidroxid kassziterit (SnO 2 ) kvarc (SiO 2 ) PbO: fehéres, sárga, vörös módosulatok felh.: pigmentek, festék, kerámia, ólomüveg levegőn H 2 S szennyezés hatására PbS (fekete) PbO 2 : barna-fekete (akkumulátor) Pb 3 O 4 : mínium, narancssárga régebben védőfesték, ma már tiltott PbS: ólom-szulfid, fekete Pb(C 2 H 5 ) 4 : ólom-tetraetil: ólmozott benzin adalékanyaga (volt) galenit (PbS)

15 Felhasznált ólmozott benzin (piros) Vér átlagos ólomtartalma Ólomszennyezés

16 Ólomszennyezés

17 A 13. csoport elemei Felfedezésük: B: 1808 Sir Humphry Davy, J.L Gay-Lussac (név: Borax-carbon) Al: 1825 Hans Christian Oersted Ga Paul Emile Lecoq de Boisbaudran In: 1863 Ferdinand Reich (név: indigó színű sáv a spektrumában) Tl: 1861 Sir William Crookes

Ga. 1875 Paul Emile Lecoq de Boisbaudran In: 1863 Ferdinand Reich

18 B, Al, Ga, In, Tl bór alumínium indium bór gallium tallium

19 A 13. csoport elemeinek fizikai tulajdonságai Felhasználásuk: B: bórszálas kompozitok Al: szerkezeti anyagok, ötvözetek, Al-dobozok Ga: félvezetőgyártás In: keménycsapágyak bevonata Tl: mérgek, infravörös szenzorok

20 Bauxitbányászat és alumíniumtermelés A világ alumínium termelése A Világ Al termelése tonnában 2006-ban Világ People's Republic of China Russia United States Canada Australia Brazil Norway India Bahrain United Arab Emirates South Africa Iceland Germany Magyarország

3117 000 5 Australia 1945 000 6 Brazil 1674 000 7 Norway 1384 000 8 India 1183 000 9 Bahrain 872 000 10

21 A világ alumínium termelése

22 Alumíniumgyártás 1. Bayer-féle finomítás Al OH + 3 H 2 O 2 [Al(OH) 4 ] 2 Al(OH) 3 Al H 2 O 2. Hall-Heroult elektrolízis Na 3 AlF 6 + Al 2 olvadékelektrolízise grafit katóddal 2Al 2 + 3C = 4Al + 3CO 2

23 A 13. csoport elemeinek reaktivitása Bór: 2 B + 3 F 2 = 2BF 3 4 B + 3 O 2 = 2B 2 B + fém = fém-borid (magas hőmérsékleten) nagyon kemény, magas op, kémiailag inert anyagok pl. turinalapátok Alumínium: Gallium: Indium: amfoter (savakban és lúgban is oldódik) 2Al + 6H + = 2 Al H 2 Al + OH + +3H 2 O = Al(OH) 4 + 3/2 H 2 levegőn spontán oxidálódik: 2Al + 3/2 O 2 = Al 2 Al 2 szintén amfoter halogénekkel hevesen reagál: Al + 3/2 X 2 = AlX 3 Ga és Ga 2 Al-hoz hasonlóan amfoter In nem oldódik lúgban, oxidja is csak gyengén amfoter

24 A 13. csoport elemeinek főbb vegyületei B x H y : boránok koordinatívan telítetlen, elektronhiányos vegyületek változatos H-hídas szerkezetek (két elektronos három centrumos kötés) NaBH 4 : nátrium-tetrahidrido-borát: erős redukálószer BX 3 : (X: halogén) bór-halogenidek BF 3 és BCl 3 (Lewis adduktok pl. NH 3 -mal) H H B H reaktív, öngyulladó B-atom környezetében csak 6db (3 pár) elektron oktett szabály nem teljesül! F F B F Három centrumos, két elektronos kötés H H B H H B H H Három centrumos, két elektronos kötés H H H N B Cl Cl Cl NH 3, N magános elektronpárja koordinálódik : datív kötés B 2 : bór-oxid, B égetése során: 4B(s) + 3O 2 (g) = 2B 2 (s) H 3 B : bórsav, savas hatás: B(OH) 3 + H 2 O = B(OH) 4 + H + tűzálló zománcok (BN) x : bór-nitrid, fehér, gyémántnál is keményebb módosulata is létezik B 12 C 3 : bór-karbid, kemény, csiszolóporként alkalmazzák B 3 N 3 H 6 : borazin ( szervetlen benzol )

25 Boránok

26 A 13. csoport elemeinek főbb vegyületei AlH 3 : elektronhiányos Lewis adduktos dimerek, trimerek (H-híddal) Al(CH 3 ) 3 : trimetil-aluminium: levegőn spontán kigyullad, felh.: szerves vegyipar Ziegler-Natta katalízis LiAlH 4 : lítium-alumínium-hidrid: erős redukálószer AlX 3 : AlF 3 : fehér, vízben oldhatatlan AlCl 3 : fehér, vízben hidrolizál: AlCl 3 + H 2 O = Al(OH) 3 + 3HCl iparban katalizátor KAl( SO 4 ) 2 12H 2 O: timsó: kozmetikaipar, bőrcserzés AlP: alumínium-foszfid: rovarirtó, félvezető hidrolizál: AlP + 3H 2 O = Al(OH) 3 + PH 3 (robbanás Miskolcon) Al 2 : alumínium edényeken bevonat (eloxálás), kromatográfiás töltet a-al 2 : korund: kemény csiszolópor előállítás Al(OH) 3 gél dehidratálásával Cement: CaC + alumínium-szilikátok(márga) + SiO 2 (kvarchomok) őrlés, kiégetés 70% CaO, 20% SiO 2, 5% Al 2 (+ kevés egyéb oxidok) Portland cement: 3CaO SiO 2, 2CaO SiO 2, 3CaO Al 2, 4CaO Al 2 Fe 2 Kötés: 2(3CaO SiO 2 ) + 6H 2 O = 3CaO 2SiO 2 3H 2 O + 3Ca(OH) 2 2(2CaO SiO 2 ) + 4H 2 O = 3CaO 2SiO 2 3H 2 O + Ca(OH) 2

27 Cementgyártás (2004) Magyarországon: Lábatlan, Nyergesújfalú, Bélapátfalva, Selyp, Újlak, Beremend,

Hasonló dokumentumok

Csermák Mihály: Kémia 8. Panoráma sorozat

Csermák Mihály: Kémia 8. Panoráma sorozat Kedves Kollégák! A Panoráma sorozat kiadványainak megalkotása során két fő szempontot tartottunk szem előtt. Egyrészt olyan tankönyvet szerettünk volna létrehozni,