Kovy

Fyzikální vlastnosti kovů –

• velká elektrická vodivost klesající s rostoucí teplotou, tepelná vodivost, silný kovový lesk, tažnost, kujnost a další mechanické vlastnosti souvisejí s kovovou vazbou, která v kovech existuje v pevném i kapalném stavu
• nejlepší vodivost má Ag a Cu, nejkujnější je Au
• kovy alkalické, alk. zemin, přechodné d prvky, lanthanoidy, aktinoidy

• soustava: b)Krychlová –

 

• a)šesterečná
• tělesově centrovaná (kovy alk., kovy alk.zemin)= měkké kovy
• plošně centrovaná = tvrdé kovy

Chemické vlastnosti kovů

• – lze vyvodit z řady kovů.
• Řada kovů:

K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, H₂, Cu, Ag, Hg, Au, Pt

 

Beketovova řada kovů

Beketovova řada kovů je řada kovů, vytvořená významným ruským fyzikálním chemikem N. N. Beketovem, která řadí kovy dle hodnot jejich standardního elektrodového potenciálu. Tyto hodnoty vypovídají především o oxidačně – redukčních vlastnostech a o reaktivitě kovů. Beketov takto kovy rozdělil na základě zkoumání reakcí kovů mezi sebou a chování kovů při reakci s kyselinami. Výhradní postavení v Beketovově řadě kovů má vodík, který tuto řadu rozděluje na kovy ušlechtilé a neušlechtilé.

a)Ušlechtilé kovy (elektropozitivní) se v Beketovově řadě nacházejí za a jsou oxidačními činidly, protože mají kladný standardní potenciál. (jejich kationty mají oxidační účinky)

b)Neušlechtilé (elektronegativní) kovy se nacházejí před vodíkem a jsou redukčními činidly. Čím více nalevo je neušlechtilý prvek, tím silnější je redukční činidlo.

Kov stojící více vlevo (více elektronegativní) dokáže kov stojící více vpravo redukovat a sám se tím pádem oxidovat, a bude mít tendenci jej vytěsnit ze sloučeniny (hliník je redukčním činidlem, železo oxidačním; kov, který je více vlevo je schopen vytěsnit kationt kovu více vpravo):

Reakce kovů s kyselinami

Kov stojící před vodíkem, tj. neušlechtilý, je schopen redukovat vodík a sám sebe zoxidovat. Reagují s kyselinami kyslíkatými i bezkyslíkatými. Vzniká vodík. Příklady takovéto reakce jsou následující:

(kovy stojící daleko před vodíkem jsou schopny zredukovat vodík dokonce i z vody)

Kov, který stojí od vodíku napravo, tedy ušlechtilý, je schopný zoxidovat vodík a sám sebe redukovat.

Ušlechtilé kovy nedokážou z kyseliny (ať už z kyslíkaté nebo bezkyslíkaté) vytěsnit kation vodíku, a proto se rozpouští pouze v oxidujících kyselinách (HNO₃, koncentrovaná H₂SO₄) nebo v neoxidujících kyselinách (HCl, zředěná H₂SO₄) v prostředí oxidačních činidel (například H₂O₂). Příklad reakcí ušlechtilých kovů:

1. a) Reakce s neoxidující kyselinou za přítomnosti oxidačního činidla – vzniká sůl kyseliny a voda

zředěná

1. b) Reakce s oxidující kyselinou – vzniká voda a oxid

Se zředěnou kys. dusičnou:

S koncentrovanou kys. dusičnou:

V koncentrované kyselině sírové se měď zprvu nerozpouští a pouze černá na oxid měďnatý a uvolňuje se oxid siřičitý a teprve po zčernání mědi se oxid měďnatý rozpouští v kyselině sírové na modrý roztok síranu měďnatého:

 

 

Kovová vazba

• – atomy kovů jsou uspořádány v krystalové mřížce tak, že na valenční elektrony působí přitažlivé síly jader sousedních atomů. V krystalu kovu je každý atom obklopen zpravidla 8-12 stejnými atomy, se kterými je bezpečně vázán. Povaha vazby v jednotlivých kovech také závisí na počtu valenčních elektronů. Kovy, jejichž atomy poskytují na kovovou vazbu více valenčních elektronů, jsou tvrdší mají vyšší teploty tání.
• Hodnota elektronegativity základních (nepřechodných) prvků v jednotlivých periodách vzrůstá z leva doprava a ve skupinách zdola nahoru. Nejnižší hodnotu elektronegativity mají alkalické kovy.

1.ALKALICKÉ KOVY

(s¹ prvky) mají velké atomové poloměry, k vazbě přispívá každý atom jen jedním elektronem. Proto jsou tyto stříbrolesklé kovy poměrně měkké, mají nízkou teplotu tání a malou hustotu. Vyznačují se dobrou elektrickou a tepelnou vodivostí.

– s prvky jsou nejreaktivnější známé kovy

-mají hlavně iontový charakter

– silné redukční vlastnosti

 

2.KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN:

(s² prvky) mají menší atomové poloměry a dvojnásobný počet vazebných elektronů. -Proto mají vyšší teploty tání i hustoty než s¹ prvky, jsou tvrdší a křehké.

s² prvky jsou ve srovnání s s¹ prvky méně reaktivní, protože mají dvojnásobný počet valenčních elektronů, které jsou v menších atomech pevněji vázány. Ionizační energie jsou proto větší.

 

3.D PRVKY

• Jejich atomové poloměry jsou relativně menší než u s prvků. Na kovové vazbě se podílejí valenční elektrony hlavně z neúplně obsazených d orbitalů. Přechodné kovy mají proto velké hodnoty hustoty, teploty tání a varu, jsou vesměs tvrdé, vynikají mechanickou pevností zejména ve slitinách.
• Výjimkou jsou Zn, Cd a Hg, mají uzavřenou konfiguraci (n-1)d¹⁰ elektronů, které se málo podílejí na kovové vazbě. Hg má mimořádně nízkou teplotu tání (-38,9 ⁰C). Přechodné kovy jsou dobrými tepelnými a elektrickými vodiči, především Ag a Cu.

• Mnoho z přechodných prvků a jejich sloučenin působí jako katalyzátory chemických REAKCE KOVŮ

 

1.koroze = oxidace vzdušným kyslíkem

– Ochrana pokovováním (pozinkování, pocínování atd.)

 

2.pasivace= pokrývání vrstvičkou svého oxidu, typická pro neušlechtilé kovy

 

VÝROBA KOVŮ

-spočívá v redukčních pochodech, vyrábějí se ze svých rud (oxidy, sulfidy)

1. a) Oxidové – Fe2O3 (hematit), Fe3O4 (magnetit)

b)Sulfidické – PbS(galenit), SnO2 (kasiterit=cínovec), CuFeS2 (chalkopyrit)

– výroba sulfidů je složitější, nejdříve se musí převést na oxidy pražením a pak redukovat koksem

a)Koksem– jako vedlejší produkt vzniká vždy CO

– závěr ve vysoké peci: FeO+C®Fe+CO

ZnO+C®Zn+CO

b)Vodíkem

– u kovů, které by s C vytvářely karbid (W+C®WC)

WO3+H2®W+H2O

c)Jiným kovem = metalotermie

Cr2O3+Al®Cr+ Al2O3 (aluminotermie)

d)Pražení sulfidů

Fes2+O2 ® Fe2O3+ SO2

 

d)Elektrolýza

anoda: oxidace

katoda: redukce

– kovy se vylučují na katodě

1.CÍN

Výroba: SnO2+ 2C ®Sn+2CO (redukce koksem)

Vlastnosti:

a)Fyzikální: stříbrolesklý, kujný, tažný, odolný na vzduchu, zdravotně nezávadný

b)Chemické- stabilní ox. číslo IV, ale tvoří i II (cínaté sloučeniny jsou redukční činidla)

Modifikace: a)Šedý cín

b)Bílý cín – měkký a kujný, k výrobě staniolu

c)Práškový cín

Cínový mor= rozpad bílého cínu při nižší teplotě na šedý

Užití: Vnitřky konzerv,pocínování železných předmětů, slitiny (Sn+Cu=bronz, Sn+ Pb=pájecí kov)

Sloučeniny:

SnO2 – výroba smaltu

Reakce dokazující amfoterní charakter: rozpustný v HCL : Sn+HCl®SnCl2 + H2

reakce s OH: Sn+ NaOH+ H2O ®                 +H2 (tetrahydroxociničitany)

 

2.OLOVO

Výroba : I.Pbs+ O2®PbO+SO2 (pražení)

1. PbO+ C® Pb+ CO

Vlastnosti:

a)Fyzikální – šedomodrý, měkký, kujný,zdravotně závadné

b)Chemické- jeho páry a rozpustné sloučeniny jsou jedovaté, nereaguje s kyselinami

Pb+H2SO4® PbSO4+ H2O (pasivace) – zreaguje jen na povrchu, nevznikne oxid

– stabilní ox. číslo II, u ox.číslo IV sloučeniny jako oxidační činidla

Užití: Pájecí kov, clona RTG záření/ alfa, beta, gama, olověné akumulátory (autobaterie), olověné kulky

Sloučeniny: PbCrO4 = chromová žluť

PbO2 – do akumulátorů (druhá elektroda je Pb, elektrolyt H2SO4)

Pb3O4 (oxid olovnatoolovičitý)= suřík

– kdysi jako nátěrové barvy (oranžovočervená)

3.STŘÍBRO

Výskyt: AgS = argentit, ryzí

Vlastnosti:

a)Fyzikální: lesklý

b)Chemické: nejlepší tepelný a elektrický vodič

– ušlechtilý ®

– rozpustný jen v H2SO4 (konc): Ag+H2SO4 ®Ag2SO4 + SO2 + H2O

– rozpustný v HNO3 (žř.i konc) : Ag + HNO3 ® AgNO3 + NO + H2O

– oxidační číslo I

– na vzduchu černá : * Ag2S

užití: šperky, elektrotechnika, DVD a CD

Sloučeniny:

AgNO3 =lapis -Důkazy: a)součástí Tollensova činidla

b)důkaz aniontů a * nerozpustné soli : AgNo3 + Cl- ®AgCl-

= argentometrie: stanovení Cl- ve vodě

– jediná ve vodě rozpustná sloučenina Ag

AgCl – černobílé fotografie

4.ZLATO

Výskyt: ryzí

– izolace: a)Amalgamace – rozpouštění zlata v Hg za vzniku amalgamu ® destilace Hg

1. b) Kyanidový způsob : Au + NaCN+H2o+O2®NaOH +               (dikyanozlatnatan sodný)

– rozpustné v Lučavce královské (HCl:HNO3 v poměru 3:1)

-reakcí se Zn * Au

užití: šperkařství

-čisté 24 karátů, 14 karátové obsahuje 58 % Au, zbytek Ag nebo Cu, bílé zlato obsahuje jako příměs Pt)

– zdravotnictví

Sloučeniny: AuCl3- výroba červeného barviva (Cassiův purpur)

– vzniká rozpouštěním v Lučavce královské

5.RTUŤ

Výroba: HgS + O2 ® Hg + SO2 (pražení za vysoké teploty)

Vlastnosti:

a)Fyzikální: stříbrolesklá, kapalná, vodivá, teplotně roztažitelná

b)Chemické: ušlechtilý kov

Hg+ H2SO4 ®SO2 + HgSO4+ H2O

Hg + HNO3 (konc) ® Hg(No3)2 + NO2 + H2O

Hg + HNO3 (zřed.) ® Hg (No3)2 + NO + H2O

Užití: amalgámy(rozpustné kovy v rtuti krom Fe,Co,Ni) – postříbřování, do zubů (Sn,Cu)

teploměry(1 mm Hg = 1 Tor)

projímadlo v dobách dávných 😀