9. előadás
12-11-12 2
12-11-12 3
12-11-12 4
Kvarc
7
8
B12 9
(boránok) Karborán 10
11
A kevésbé nemes fémek (Cu, Ag, Hg) salétromsavban oldhatók: A forró tömény kénsav is oxidáló hatása révén oldja ezeket a fémeket: A levegő oxigénjének hatására a kevésbé nemes fémek lassan oldódhatnak nem oxidáló savakban is, pl.: A Zn, Al, Sn elemi állapotban is amfoter tulajdonságú, tömény NaOH-ban feloldható, pl:
A fémek általános jellemzése 13
14
16
17
18
Az ón előállítása: Az ón amfoter elem: Az ólom előállítása kétféleképpen történhet: illetve:
25
A d-mező elemei (n-1)d(1-10)ns2; Cr: d5s1; Cu: d10s1; W: d4s2; Pt: d9s2 Átmeneti fémek: EN= 1,0 1,8; Ar fém kontrakció) r (átmeneti Tulajdonságok Kemények Nagy Top és ρ Nagy számú oxidációs állapot Savképzők Komplex kationok [TiO]2+; [NiO]3+ 3+ Komplex vegyületek Ni(CO) ; [Fe(H O) ] 4 2 6 26
Szkandium csoport d1s2 EN= 1,1 1,3; La utáni 14 elem (Z=58 71) a ritka földfémek (RFF) Monacit homok Szupravezetés UV-elnyelő üveg Y-Ba-Cu-oxid La 27
Ti-csoport Hevessy György, 1922 28
Ti-csoport Karbid és nitrid-képzők Oxidjaik stabilisak, nehezen oldhatók Előállítás KROLL-eljárás Ti(IV) színtelen (3d0); Ti(III) : ibolya (3d1) 950 oc 2TiO2 + 3C + 4Cl2 TiCl4 + 2 CO + CO2 TiCl4 W, 600 C Ti + Cl2 Zr: neutronbefogó képessége kicsi Hf: neutronbefogó képessége nagy Kémiai tulajdonságaik nagyon hasonlóak, elválasztás ioncserés kromatográfia Előállítás: KROLL /vagy napkohó (3500 oc)/ Felhasználás: ötvöző (Zr), atomtechnika (Hf) o 29
V-csoport 30
Termit-redukció Al-al Királyvíz; cc. HNO3+ HF 31
32
33
Króm (1797) Igen kemény, de jól kovácsolható Karbidképző, vegyül: halogének, S, N Korrózióálló (passziválódik), krómozás, kromátozás Termites redukció: Cr2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Cr; H < 0 Elektrotermikus redukció: FeO*Cr2O3 + 4C = Fe +2Cr + 4 CO (ferroötvözet) Molibdén (1782) Oxidáló savak oldják, cc. HNO3 passziválja Érceiben: MoS2 v. PbMoO4 Pörkölés: 2MoS2 +5O2 = 2MoO3 + 2SO2 ; red: Al vagy H2 Hőtágulás ~ üveg (átvezetők) Tankok páncéljának ötvözője (1,5 2 %) Volfrám (1781) Passziválódik, oldatbavitel alkalikus ömlesztéssel Általános kémia 2011/2012. I. fé 34
35
Mangán Ezüstfehér, kemény, rideg fém Mn + 2H+ = Mn2+ + H2 Oxidációs fokozatai: +2, +3, +4, +6, +7 Érceiben: MnO2, MnCO3, tengerfenéken Fe+Mn rögök Előáll: 3MnO2 = Mn3O4 +O2 3Mn3O4 + 8 Al = 9 Mn + 4 Al2O3 Hidrometallurgia: kénsavas lúgzás Alkalmazás: acélötvöző (szívós acél: váltócsúcsok) Mágnesek Al-Mn ötvözet: korrózióálló Mn-bronz (5 % Mn) 36
37
Vas- és platina csoport Vízszintes hasonlóság 3 db triád (kémiai tulajdonságok hasonlóak) Fe Co Ni Ru Rh Pd Os Ir Pt OsO4, RuO4 oxidációs szám +8!!! ρ Os= 22,5 g/cm3 /legnehezebb!!) 108Hs (Hassium) 109Mt (Meitnerium) 38
VAS
40
VAS Közepesen reakcióképes Halogének csak vízgőz jelenlétében támadják meg Oxigén könnyen oxidálja (pirofóros vas): 3Fe + 2O2 = Fe3O4 Korrodeál (víz, CO2, halogenidek segítik) Szulfidok: kénnel C: Fe3C (cementit) Si: szilicidek; B: boridok cc. HNO3 passziválja; öntöttvasat: cc. H2SO4 Vizet T>550 oc-on H2 fejlődés közben bontja 41
VAS Előfordulás Színállapot Ércek: hematit (vörösvasérc) Fe2O3 magnetit (mégnesvasérc) Fe3O4 sziderit (pátvasérc) FeCO3 Előállítás Nagyon tiszta vas: vegyületek bontásával Fe(COO)2*8H2O Fe(COO)2 Fe Fe(HCOO)2 = Fe + CO2 +H2 Ipari Nyersvasgyártás: 2Fe2O3 + 3C = 6Fe + 3CO2 Acélgyártás: oldott C csökkentése: Cold + O2 = CO2 42
NIKKEL ρ Ni ~ ρ Co: 8,9 g/cm3; Ni2+; komplexek; Ni(CO)4 Előfordulás Színfém (meteorit) SZULFID kéneskő NiO redukció C-nal Alkalmazás: korrózióálló bevonat, ötvözés (Fe, Cu), katalizátor KOBALT Co2+ (rózsaszín); kristályvíz nélkül kék; Co3+ (kék) Érce nincs; Cu-, Ni-ércben (CoAsS, Co3S4) Alkalmazás: ötvöző; mágnes; 60Co: gyógyászat; kinai kék festék 43
PLATINAFÉMEK 44
PLATINAFÉMEK Királyvízben (3:1 cc. HCl/HNO3 ) oldódnak (H2[PtCl6]) 3Pd + 16HNO3 = 3Pd(NO)3 + 4NO + 8H2O Pt ötvöződik C-nal/rideg, törékeny alkalmazás: laboreszközök, katalizátorok, nanomedicinák Hőelemek Pt_PtRh 300-1600 oc Ir-IrRh - 2000 oc W-WRe - 2800 oc Os-Ir ötvözet nagyon kemény/nagy kopásállóság 45
46
RÉZCSOPORT Kiváló hő és elektromos vezetők Jól oldják egymást Ar nő / nemesfém jelleg nő Oxidációs számok: +1; +2; +3 RÉZ Előfordulás: Cu2S; CuFeS2; Cu2O; CuCO3*Cu(OH)2 Előáll.: kéneskő Cu2S+2Cu2O = 6Cu + SO2 Használata: színréz: építőipar, műtárgyak,edények ötvözetek: alpakka: Cu-Ni bronz: Cu-Sn sárgaréz: Cu-Zn 48
49
EZÜST Legjobb hő- és elektromos vezető 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O 3Ag + 4HNO3 = AgNO3 + 2H2O + NO Hg + Ag+ Ag(Hg) + ½ Hg22+ 2Ag + 4NaCN +H2O +,O = 2Na[Ag(CN)2] + 2NaOH AgNO3 + Cl- = AgCl + (NO)3- (Cl- kimutatás) Előfordulás: Ag2S; Pb-, Cu-ércekben Előállítás: lásd reakciók Pb-érc + Zn (Zn-olvadékban oldódik) Cu-érc: anódiszapba kerül Nemesfém kémlészet 50
ARANY Legjobb hő- és elektromos vezető (1 g Au, Ø0,0001 mm: 3 km) HNO3 + 3HCl = 2H2O + NOCl + 2,Cl (királyvíz) Au + 3,Cl = AuCl3 Au + 3NaCN +H2O +,O = Na[Au(CN)3] + 2NaOH Előfordulás: telér; szilvanit (AgAuTe4), más fémek érceiben Előállítás: lásd reakciók Cu-érc: anódiszapba kerül Finomítás: oldható anódos elektrolízis /elektrolit: H[AuCl4] Nemesfém kémlészet Magyarország: XV. Sz. Nagybánya, Körmöcbánya, Szeben, Selmec 51
52
LANTANOIDÁK E4f ~ E5d Eu : 4f76s2 63 7 1 2 Gd : 4f 5d 6s 64 Yb : 4f146s2 70 14 1 2 Lu : 4f 5d 6s 71 54
LANTANOIDÁK A páros rendszámúak gyakoribbak, mint a páros rendszámúak: HARKINS-szabály Lantanoida-kontrakció 55
56