7. előadás
12-11-05 3
12-11-05 4
12-11-05 5
12-11-05 6
12-11-05 7
VEGYÜLETEK KÉPLETEI KÉPLET H2O H2O2 HF HCl HOCl HClO2 HClO3 HClO4 HBr KBrO3 HI H2S SO2 H2SO3 SO3 H2SO4 H2S2O3 NH3 N2O HNO2 ELNEVEZÉS Víz hidrogén-peroxid hidrogén-fluorid, folysav hidrogén-klorid, sósav hipoklórossav klórossav klórsav perklórsav hidrogén-bromid kálium-bromát hidrogén-jodid hidrogén-szulfid, kénhidrogén kén-dioxid kénessav kén-trioxid kénsav tiokénsav ammónia dinitrogén-oxid salétromossav KÉPLET Na2S Na2SO3 Na2SO4 Na2S2O3 NaNO2 NaNO3 Na3PO4 Na2HPO4 NaH2PO4 Na2CO3 NaHCO3 Na2SiO3 KOH KCl KBr KI KCN K4[Fe(CN)6] K3[Fe(CN)6] K2SO4 ELNEVEZÉS nátrium-szulfid nátrium-szulfit nátrium-szulfát nátrium-tioszulfát nátrium-nitrit nátrium-nitrát nátrium-foszfát dinátrium-hidrogén-foszfát nátrium-dihidrogén-foszfát nátrium-karbonát nátrium-hidrogén-karbonát nátrium-szilikát kálium-hidroxid kálium-klorid kálium-bromid kálium-jodid kálium-cianid kálium-[hexaciano-ferrát(ii)] kálium-[hexaciano-ferrát(iii)] kálium-szulfát
N2O3 HNO3 N2O5 P2O5 H3PO4 As 2O3 As 2O5 Sb2O3 Sb2O5 CH4 CO CO2 H2CO3 CS2 (CN)2 HCN SiO2 H3BO3 NaOH NaCl NaI NaOCl NaCN KIO 4 dinitrogén-trioxid, nitrogén(iii)-oxid salétromsav dinitrogén-pentoxid, nitrogén(v)-oxid difoszfor-pentoxid, foszfor(v)-oxid foszforsav arzén(iii)-oxid arzén(v)-oxid antimon(iii)-oxid antimon(v)-oxid metán szén-monoxid szén-dioxid szénsav Szén-diszulfid dicián hidrogén-cianid szilicium-dioxid ortobórsav nátrium-hidroxid nátrium-klorid nátrium-jodid nátrium-hipoklorit Nátrium-cianid kálium-perjodát KNO3 kálium-nitrát K2CO3 kálium-karbonát KHCO3 kálium-hidrogén-karbonát NH4Cl ammónium-klorid (NH4)2SO4 (NH4)2S NH4HS NH4NO2 NH4NO3 (NH4)2CO3 MgO Mg(OH) 2 MgCl 2 MgSO4 MgCO3 Mg(HCO3)2 CaO Ca(OH)2 CaS CaCl 2 CaSO 4 Ca(NO3)2 Ca3(PO4)2 KH(IO3)2 ammónium-szulfát ammónium-szulfid ammónium-hidrogén-szulfid ammónium-nitrit ammónium-nitrát ammónium-karbonát magnézium-oxid magnézium-hidroxid magnézium-klorid magnézium-szulfát magnézium-karbonát magnézium-hidrogén-karbonát kalcium-oxid kalcium-hidroxid kalcium-szulfid kalcium-klorid kalcium-szulfát kalcium-nitrát kalcium-foszfát Kálium-hidrogén-jodát
CaHPO4 Ca(H2PO4)2 CaCO 3 BaO Ba(OH)2 BaCl 2 Ba(NO3)2 BaSO 4 BaCO 3 Al 2O3 Al(OH) 3 Na3[AlF 6] AlCl 3 Al 2(SO4)3 KAl(SO4)2 Sn(OH)2 SnO 2 SnCl 2 SnCl 4 PbO Pb(OH)2 PbO2 kalcium-hidrogén-foszfát kalcium-dihidrogén-foszfát kalcium-karbonát bárium-oxid bárium-hidroxid bárium-klorid bárium-nitrát bárium-szulfát bárium-karbonát alumínium-oxid alumínium-hidroxid nátrium-[hexafluoroaluminát] alumínium-klorid alumínium-szulfát kálium-alumínium-szulfát, timsó ón(ii)-hidroxid ón(iv)-oxid ón(ii)-klorid ón(iv)-klorid ólom(ii)-oxid ólom(ii)-hidroxid ólom(iv)-oxid FeO Fe(OH)2 FeS FeSO4 FeCO3 Fe2O3 Fe(OH)3 Fe3O4 FeCl3 FePO4 Co(OH)2 vas(ii)-oxid vas(ii)-hidroxid vas(ii)-szulfid vas(ii)-szulfát vas(ii)-karbonát vas(iii)-oxid vas(iii)-hidroxid vas(ii,iii)-oxid vas(iii)-klorid vas(iii)-foszfát kobalt(ii)-hidroxid CoS kobalt(ii)-szulfid CoCl2 NiO kobalt(ii)-klorid nikkel(ii)-oxid Ni(OH)2 nikkel(ii)-hidroxid NiS NiSO4 Ni(OH)3 Cu2O CuCl CuCN CuO nikkel(ii)-szulfid nikkel(ii)-szulfát nikkel(iii)-hidroxid réz(i)-oxid réz(i)-klorid réz(i)-cianid réz(ii)-oxid
Pb3O4 PbCl2 PbS PbSO4 Pb(NO3)2 PbCO3 Cr2O3 Cr(OH)3 Cr2(SO4)3 CrCl3 CrO3 K2Cr2O7 Na2CrO4 (NH4)2MoO4 MoO3 WO3 Mn(OH)2 MnCl 2 MnS MnSO4 MnCO3 Mn(OH)3 MnO2 KMnO4 mínium ólom(ii)-klorid ólom(ii)-szulfid ólom(ii)-szulfát ólom(ii)-nitrát ólom(ii)-karbonát króm(iii)-oxid króm(iii)-hidroxid króm(iii)-szulfát króm(iii)-klorid króm-trioxid, króm(vi)-oxid kálium-dikromát nátrium-kromát ammónium-molibdenát molibdén-trioxid volfrám-trioxid mangán(ii)-hidroxid mangán(ii)-klorid mangán(ii)-szulfid mangán(ii)-szulfát mangán(ii)-karbonát mangán(iii)-hidroxid mangán-dioxid, mangán(iv)-oxid kálium-permanganát Cu(OH)2 CuCl 2 CuSO 4 Ag 2O AgCl AgNO 3 ZnO Zn(OH)2 ZnCl 2 ZnSO 4 ZnCO 3 Cd(OH)2 Cd(CN)2 CdS CdSO 4 HgO Hg2Cl2 HgCl 2 HgS Hg2(NO3)2 Hg(NO3)2 K2[HgI 4] P2O3 KIO3 réz(ii)-hidroxid réz(ii)-klorid réz(ii)-szulfát ezüst-oxid ezüst-klorid ezüst-nitrát cink-oxid cink-hidroxid cink-klorid cink-szulfát cink-karbonát kadmiun-hidroxid kadmiun-cianid kadmium-szulfid kadmiun-szulfát higany(ii)-oxid higany(i)-klorid higany(ii)-klorid higany(ii)-szulfid higany(i)-nitrát higany(ii)-nitrát kálium-[tetrajodo-merkurát(ii)] difoszfor-trioxid, foszfor(iii)-oxid kálium-jodát
KÉPLET FClOClClO2ClO3ClO4BrBrO3IOIIO3IO4OHSO42HSO 4SO32HSO 3S2O32H- ELNEVEZÉS fluorid-ion klorid-ion hipoklorit-ion klorit-ion klorát-ion perklorát-ion bromid-ion bromát-ion jodid-ion hipojodit-ion jodát-ion perjodát-ion hidroxid-ion szulfát-ion hidrogén-szulfát-ion szulfit-ion hidrogénszulfit-ion tioszulfát-ion hidrid-ion KÉPLET NO3NO2CO32HCO3PO43HPO42H2PO4HSCNSiO32CrO42Cr2O72MnO4O2S2O22OFH+ NH4+ ELNEVEZÉS nitrát-ion nitrit-ion karbonát-ion hidrogén-karbonát-ion foszfát-ion hidrogén-foszfát-ion dihidrogén-foszfát-ion hidrogén-szulfid-ion cianid-ion szilikát-ion kromát-ion dikromát-ion permanganát-ion oxid-ion szulfid-ion peroxid-ion hipofluorit-ion hidrogén-ion ammónium-ion
Csoport 1 2 3 II III IA A B 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 IV V VI VII <-- VIII III IV VI VII VIII I B II B VA B B B B B --> A A A A A Periódus 1 2 3 4 5 6 7 1 H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr 4 5 6 7 8 9 Be B C N O F 12 13 14 15 16 17 Mg Al Si P S Cl 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 * Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At 88 89 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 ** Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus 58 Ce 90 ** Aktinidák Th * Lantanidák 59 Pr 91 Pa 60 Nd 92 U 61 Pm 93 Np 62 Sm 94 Pu 63 Eu 95 Am 64 Gd 96 Cm 65 Tb 97 Bk 66 Dy 98 Cf 67 Ho 99 Es 68 Er 100 Fm 69 Tm 101 Md 70 Yb 102 No 2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn 118 Uuo 71 Lu 103 Lr Elemi sorozatok a periódusos rendszerben Alkálifémek Alkáliföldfémek Lantanidák Aktinidák Átmenetifémek Másodfajú fémek Félfémek Nemfémek Halogének Nemesgázok 13
K 19 Ca 20 Ar4s Ar4s 1 2 Sc Ti V Cr 21 22 23 24 Mn 25 Fe 26 Co 27 Ni 28 Ar4s 3d 2 1 2 2 2 3 1 5 2 5 2 6 2 7 Ar4s 3d Ar4s 3d Ar4s 3d Ar4s 3d Ar4s 3d Ar4s 3d Ar4s 3d 2 14 8
12-09-17 16
12-09-17 17
18
12-09-17 19
20
21
Elemek és szervetlen vegyületeik A periódusos rendszerben elfoglalt helyük alapján tárgyaljuk őket. Legfontosabb szempontok: Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok (elektronszerkezet, vegyülési hajlam, oxidációs állapot, reakciók) Előfordulás (természetben, laboratóriumban, iparban és a köznapi életben) Előállítás (laboratóriumi, ipari módszerek) Felhasználás (laboratóriumi, ipari)
Hidrogén 1s2 Fizikai tulajdonságok: A H-atom átmérője 10-8 cm, a H-mag átmérője 10-13 cm (nagy polarizáló erő) Olvadáspont: 14,025 K; forráspont: 20,268 K Izotópok: H prócium, 1 99,98 % D deutérium (nehéz-hidrogén) T trícium radioaktív, β bomlással 3He-á alakul, T1/2 = 12,32 év 2 3 0,02 %
- Közönséges körülmények között színtelen, szagtalan, elemi gáz, a gázok között a legkönnyebb, - 0 oc, 101325 Pa 22,41 dm3 H2 tömege 2 g. Ugyanennyi levegőé 28,86 g. - A kis molekulatömeg miatt nagyobb az adott hőmérsékletre jellemző átlagos részecske (molekula) -sebesség, és nagyobb a diffúzió-sebesség is. - Nagy a fajhője. - Jó hővezető-képességgel rendelkezik. - Vízben nem, egyes fémekben jól oldódik ( 1 tf. Pd 800 tf. hidrogént képes oldani (hidrogénező, ill. hidrogénátvívő katalizátorok) - Azon fémek egy részét amelyben oldódik ( behatol ) rideggé teszi (hidrogén-ridegedés)
Kémiai tulajdonságai: EN= 2,1 Stabilizáció elektronleadás: H = H+ + e- (H3O+) elektronfelvétel: H + e- = H(sószerű hidridek: K2H2; CaH2; AsH3..) közös elektronpár: H + Cl = H:Cl erős redukálószer (nyomás alatt!!) MeO + H2 = Me + H2O W2O3 +3H2 = 2W + 3H2O MnO-4 + 5,H + 3 H+ =Mn2+ + 4H2O 25
Előfordulása: a világmindenségben legnagyobb gyakorisággal előforduló elem; a Földön elsősorban vegyületeiben található meg; legismertebb vegyülete a víz, de a szerves vegyületek legtöbbje, az élőlények is jelentős mennyiségben tartalmazzák; a deutérium oxidja a nehézvíz.
Előállítása: laboratóriumban: savakból (ε0m/mz+ < ε0h2/h+ ) a tulajdonképpeni reakció: 2 H3O+ + M M2+ + 2 H2O + 2,H' ( H2 ) pl. Zn + 2 HCL ZnCl2 + H2 lúgokból amfoter fémekkel 2 Al + 6 H2O + 2 NaOH 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2 vízbontással (amalgamált alkálifémmel) 2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2 Ca + 2 H2O Ca(OH)2 + H2.
Iparban alkalmazott módszerek: vízgázreakció: C + H2O CO + H2 CO + H2O CO2 + H2 Szénhidrogénekből (pl. metán, 1000 oc, Al2O3 -hordozóra felvitt Ni katalizátor) CH4 + CO 3 H2 + CO Hidridekből: CaH2 + 2 H2O Ca(OH)2 + 2 H2 H3O+ + BH4- + 2 H2O H3BO3 + 4 H2.
a víz elektrolízisével (kénsavat adagolnak a megfelelő vezetőképesség biztosításárért) Anódreakció: 6 H2O 4 H3O+ + 4 e- + O2. Katódfolyamat: 4 H3O+ + 4 e- 4 H2O + 2 H2. A konyhasó vizes elektrolízise (klóralkáli-elektrolízis) Higanykatódos eljárás (a Hg rendkívül toxikus!!!) A katódreakció: Na+ + e- Na(Hg) A hidrogén túl-feszültsége olyan nagy a Hg-n hogy nem tud leválni. A leváló Na a Hg-vel amalgámot képez, Ezt az ún. amalgám-bontóban vízzel megbontják. 2 Na(Hg) + 2 H2O 2 NaOH + H2 (+ Hg). A visszanyert Hg-t visszavezetik az elektrolizálóba. Anódreakció: 2Cl- Cl2 + 2e-. Másodlagos folyamat: Cl2 + H2O HCl + HOCl
Membráncellás elektrolízis
Felhasználás: ammóniaszintézis (Haber-Bosch); szerves vegyipar (hidrogénezés, műbenzin, zsírkeményítés); fűtés; tüzelőanyagcellák ( zöld ipar, autó-ipar); redukciós folyamatok; magas hőmérsékletet (T > 3200 K) igénylő folyamatok; atomreaktorok (nehézvíz - neutronbefogás); szupravezetők;
32
33
34
35
s-mező elemei 36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
H2F2; H4F4; H6F6; 51
52