Upload
others
View
6
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Chemia nieorganiczna
Gabriela Grzybek
Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
prawo okresowoś i w szeregu pierwiastków uporządkowa y h według ros ą y h wartoś i li z ato owy h właś iwoś i fizy z e i he i z e
z ie iają się periody z ie
grupy
ok
resy
Układ okresowy
s p d
f
Dr Gabriela Grzybek
Dmitri Mendeleev (1869) twór a pierwowzoru o e ego układu okresowego pierwiastków
Dr Gabriela Grzybek
postać spiralna Benfey’a
Dr Gabriela Grzybek
postać Tarantoli
postać Stowe'a
Dr Gabriela Grzybek
postać trójkąt a
Zmaczynskiego i Bayley’a
Dr Gabriela Grzybek
postać okrągła Mohda Abubakra z Indii
Dr Gabriela Grzybek
postać piramidalna
Dr Gabriela Grzybek
Aktualna liczba pierwiastków???
Między arodowa U ia Che ii Czystej i Stosowa ej IUPAC
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Cn
113
Uut
114
Fl
115
Uup
116
Lv
117
Uus
118
Uuo
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
Metale ziem alkalicznych
Metale przejściowe
Halogeny Gazy szlachetne Metale alkaliczne
Lantanowce i aktynowce
Dr Gabriela Grzybek
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
1 2 13 14 15 16 17 18
3
11Na
K2L8M1
12Mg
K2L8M2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13Al
K2L8M3
14Si
K2L8M4
15P
K2L8M5
16S
K2L8M6
17Cl
K2L8M7
18Ar
K2L8M8
4
19K
K2L8M8N1
20Ca
K2L8M8N2
21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn
31Ga
K2L8M18N3
32Ge
K2L8M18N4
33As
K2L8M18N5
34Se
K2L8M18N6
35Br
K2L8M18N7
36Kr
K2L8M18N8
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
powinowactwo elektronowe
charakter metaliczny
promie atomowy elektroujemność
energia jonizacji
Dr Gabriela Grzybek
liczba atomowa
pro
ień
ato
owy/
p
Li
K
Na
Rb
Cs
He
Ar
Kr
Xe
Rn
Ne
PROMIE ATOMOWY
Dr Gabriela Grzybek
liczba atomowa
pie
rwsz
a e
ne
rgia
jo
niz
acj
i /k
Jmo
l-1
Li
K Na
Rb Cs
He
Ar
Kr
Xe
Rn
Ne
ENERGIA JONIZACJI
Cu(g) Cu+(g) + e-
(g) Cu+(g) Cu2+
(g) + e-(g)
I1 = (energia Cu+ + e-) – (energia Cu)
I1 = 785 kJ/mol; I2 = 1958 kJ/mol
Dr Gabriela Grzybek
ENERGIA JONIZACJI
Dr Gabriela Grzybek
POWINOWACTWO ELEKTRONOWE Cl(g) + e- Cl-(g)
Ep.e. = (energia Cl + e-) – (energia Cl-)
Dr Gabriela Grzybek
Metale alkaliczne -
litowce
Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
Dr Gabriela Grzybek
M
e
t
a
l
e
a
l
k
a
l
i
c
z
n
e
Ttop = 28.5°C
Dr Gabriela Grzybek
M
e
t
a
l
e
a
l
k
a
l
i
c
z
n
e
Występują w przyrodzie w stanie związanym.
Najbardziej rozpowszechnione są sód (halit NaCl i saletra chilijska NaNO3)
i potas (sylwin KCl i saletra indyjska KNO3). Frans pojawia się w ilościach
śladowych jako produkt rozpadu aktynu
(223Fr – najtrwalszy izotop: t1/2 = 21min).
Srebrzystobiałe i miękkie
(można je kroić nożem).
Należą do najlepszych przewodników
elektryczności.
Charakteryzują się małą gęstością
(Li – najlżejszy metal, Na i K mają gęstość mniejszą od H2O)
Dr Gabriela Grzybek
Wydzielanie litowców w stanie wolnym przeprowadza się na
drodze:
•elektrolizy stopionych wodorotlenków lub soli (chlorków)
•rozkładu termicznego azotków
•redukcji chlorków za mocą metalicznego wapnia (Rb i Cs)
Otrzymywanie litowców
Dr Gabriela Grzybek
• Sole litowców są bezbarwne i w większości łatwo
rozpuszczalne w wodzie
• W roztworach wodnych kationy litowców ulegają
hydratacji (najsilniejsza w przypadku Li+)
• Praktycznie wszystkie sole Li zawierają wodę
krystalizacjną, uwodnionych jest także wiele soli Na,
nieliczne sole potasu. Sole Cs i Rb są bezwodne.
Lit w odróżnieniu od pozostałych litowców tworzy trudno rozpuszczalny: Li2CO3 oraz Li3PO4
Dr Gabriela Grzybek
• Konfiguracja: ns1
• Niskie energie jonizacji (małe wartości elektroujemności)
• Tworzą kationy E+ silne właściwości redukujące
• Typowy stopień utlenienia: I
• Wzrost aktywności wraz ze wzrostem liczby atomowej
• Największy w danym okresie promień atomowy oraz
największy promień jonowy
Ogólna charakterystyka
Dr Gabriela Grzybek
Reaktyw ość Litowce, i h tle ki i wodorotle ki ają harakter zasadowy
• Reak ja litow ów z wodą
Lit reaguje spokoj ie, sód e ergi z ie, potas i ru id zapalają się, ez wy u ha.
Na + H2O NaOH + H2
• Reakcja litowców z kwasami
2K + H2SO4 K2SO4 + H2
• Reakcja litowców z niemetalami fluorow e, siarka, azot, węgiel, wodór
6Li + N2 2Li3N
Dr Gabriela Grzybek
Reaktyw ość
Litowce reagują z tlenem tworząc tlenki, nadtlenki i ponadtlenki
4Li + O2 2Li2O
2Na + O2 Na2O2
K + O2 KO2
W reakcji z tlenem atmosferycznym tylko lit tworzy tlenek (370K),
pozostałe metale w temperaturze pokojowej tworzą nadtlenki lub mieszaniny
nadtlenków i ponadtlenków.
Li2O
Na2O2
KO2
Dr Gabriela Grzybek
Wraz ze wzrostem liczby atomowej w grupie litowców zmieniają się następujące właściwości:
rośnie promień atomowy:
rośnie aktywność chemiczna:
zmniejsza się elektroujemność:
Li
152 pm
Na
186 pm
K
231 pm
Rb
244 pm
Cs
262 pm
Elektroujemność (Pauling)0,98 0,93
0,82 0,82 0,79
0
0,5
1
Li Na K Rb Cs
Li Na K Rb Cs
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
wzrasta moc zasad:
rośnie charakter zasadowy tlenków:
LiOH NaOH KOH RbOH CsOH
Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
zmniejsza się temperatura topnienia
zmniejsza się energia jonizacji:
rośnie promień jonowy:
I energia jonizacji513496
419 403 376
0
200
400
600
Li Na K Rb Cs
kJ/mol
temperatura topnienia181
98
6439 29
0
100
200
Li Na K Rb Cs
0C
Li+
Na+
K+
Rb+
Cs+
78 pm 98 pm 133 pm 149 pm 165 pm
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
Metale ziem alkalicznych -
berylowce
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 1898r.
Dr Gabriela Grzybek
Mg Ca
Ba
B
e
r
y
l
o
w
c
e
Ra
Dr Gabriela Grzybek
• Konfiguracja: ns2
• Typowy stopień utle ie ia: II
• Tworzą katio y E2+ → sil e właś iwoś i redukują e
• Wzrost aktyw oś i wraz ze wzroste li z y ato owej
Ogólna charakterystyka
Dr Gabriela Grzybek
B
e
r
y
l
o
w
c
e
Spotyka e w przyrodzie wyłą z ie w związka h.
Naj zęś iej spotyka e: wapń i ag ez wapień CaCO3, magnezyt MgCO3,
dolomit MgCO3CaCO3, CaSO4, Ca3(PO4)2, CaCl2 i MgCl2).
Sre rzysto iałe etale.
Beryl jest kru hy i stosu kowo twardy ale pozostałe etale oż a kroić oże .
Dr Gabriela Grzybek
CHLOROFIL
Dr Gabriela Grzybek
MARMUR – zwarta od ia a węgla u wap ia
Kreda - skała osadowa
kalcyt
aragonit
WĘGLAN WAPNIA
Dr Gabriela Grzybek
Be3Al2(SiO3)6 - glinokrzemian berylu
bixbit Be3(AlMn)2Si6O18
akwamaryn szmaragd goshenit
heloidor
morganit
Dr Gabriela Grzybek
Reaktyw ość Berylowce, ich tlenki i wodorotlenki (z wyjątkie erylu
ają harakter zasadowy
• Reak ja erylow ów z wodą
Be ie reaguje, Mg gwałtow ie reaguje w te p. przy aj iej °C,
Ca reaguje ardzo wol o z zi ą wodą, pozostałe e ergi z ie.
Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2
• Reakcja berylowców z kwasami
Mg + H2SO4 MgSO4 + H2
• Reakcja berylowców z niemetalami fluorow e, siarka, azot, węgiel, wodór
Ca + S CaS
Dr Gabriela Grzybek
Be + HCl → BeCl2 + H2
Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2
BeO + NaOH(s) → Na2BeO2(s) + H2
A fotery z ość erylu
Beryl, jest jedy y pierwiastkie loku s wykazują y
charakter amfoterycznym
Małe rozmiary atomu →
duża elektroujemność →
wiązania kowalencyjne
Dr Gabriela Grzybek
Reaktyw ość
Berylow e reagują z tle e tworzą tle ki
(Ca, Sr i Ba tworzą adtle ki; Mg tworzy tylko uwod io y adtle ek
2Ca+ O2 CaO
BaO+ ½ O2 BaO2
Dr Gabriela Grzybek
O e ość wodorowęgla ów, hlorków i siar za ów wap ia i ag ezu
wywołuje tzw. twardość wody, utrud iają ą pie ie ie się ydła i i y h
środków piorą y h.
Twardość prze ijają a
Gotowanie wody → ka ień kotłowy:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓+ CO2 + H2O
Ca(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 → CaCO3 + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2→ CaCO3↓ + Mg OH 2↓ + H2O
Twardość wody
Dr Gabriela Grzybek
Usuwa ie Twardoś i wody trwałej ieprze ijają ej - o e ość hlorków
lub siarczanów - destyla ja lu de i eraliza ja za po o ą jo itów.
Jonity-su sta je wielo ząste zkowe, które oż a przedstawić
schematycznie Kt-H (kationity) lub An-OH (anionity).
Katio ity wy ie iają katio y z roztworu a jo y H+:
2Kt-Na + Ca2+ → Kt)2Ca + 2Na+
Regeneracja kationitu:
(Kt)2Ca + 2HCl(aq) → Kt-H + CaCl2(aq)
A io ity wy ie iają a io y:
2An-OH + SO42- → An)2SO4 + 2OH-
Rege era ję a io itu :
(An)2SO4 + NaOH →Na2SO4 + 2An-OH
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Ca+
Ca+
Ca+
Ca+
Ca+
Ca+ Ca+
twarda woda
Dr Gabriela Grzybek
Wapno palone CaO - higroskopij y, iały proszek, powsze h ie stosowa y w udow i twie do produk ji zapraw wiążą y h.
Zaprawa murarska: woda, piasek - SiO2 i wapno gaszone -
Ca(OH)2.
Gaszenie wapna:
CaO + H2O → Ca OH 2
Zastyganie zaprawy:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Wapno palone i wapno gaszone
Dr Gabriela Grzybek
Gips - dwuhydrat siarczanu(VI) wapnia (CaSO4 · 2H2O)
- iała, trud o rozpusz zal a, krystali z a su sta ja.
Gips palony - produkt handlowy - półhydrat otrzy ywa y w te peraturze
100° C):
2 CaSO4 · 2H2O → CaSO4)2 · H2O + 3H2O
Zaprawa gipsowa powstaje w wy iku z iesza ia gipsu palo ego z wodą,
dość szy ko tward ieje, a skutek tworze ia się kryształu dwuhydratu
(reakcja odwrotna do palenia gipsu).
Gips
Dr Gabriela Grzybek
Wraz ze wzrostem liczby atomowej berylowców:
wzrasta promień atomowy
maleje elektroujemność
rośnie aktywność chemiczna
Mg
160 pm
CaLi
197 pm
Sr
215 pm
Ba
217 pm
Ra
223 pm
Be
111 pm
Elektroujemnośc (Pauling)1,61,3
1,0 1,0 0,9 0,9
0
0,8
1,6
Be Mg Ca Sr Ba Ra
Be Mg Ca Sr Ba Ra
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
rośnie aktywność chemiczna
zmniejsza się temperatura topnienia
rośnie charakter zasadowy tlenków
rośnie moc zasad
temperatura topnienia1278
649839 769 729 700
0
400
800
1200
1600
Be Mg Ca Sr Ba Ra
oC
Be Mg Ca Sr Ba Ra
MgO CaO SrO BaO
Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
zmniejsza się energia jonizacji
rośnie promień jonowy
I i II energia jonizacji
0
400
800
1200
1600
Be Mg Ca Sr Ba Ra
kJ/mol
78 pm
Mg2+
Ca2+
106 pm 127 pm
Sr2+
143 pm
Ba2+
152 pm
Ra2+
34 pm
Be2+
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
Fluorowce
F, Cl, Br, I, At
Dr Gabriela Grzybek
Cl Chlor
Br Brom F
l
u
o
r
o
w
c
e
Dr Gabriela Grzybek
F
l
u
o
r
o
w
c
e
Występują w przyrodzie w stanie związanym.
Najbardziej rozpowszechnione jest chlor (sól kuchenna – NaCl, sylwin – KCl,
karnalit – KMgCl3·H2O) , następnie fluor (fluoryt – CaF2, apatyt – Ca5(PO4)3F
oraz kriolit (Na3AlF6)). Astat to pierwiastek otrzymywany jedynie na drodze
sztucznej (czas połowicznej przemiany najtrwalszego izotopu: 8,3 h).
Fluorowce w stanie gazowym mają ostry zapach i silnie drażnią drogi
oddechowe (działanie trujące).
Cl2 i Br2 rozpuszczają się dość dobrze w wodzie tworząc tzw. Wodę chlorową
(bezbarwna) i wodę bromową (brunatna). Małą rozpuszczalność I2 zwiększa się
poprzez wprowadzenie jonów KI dzięki czemu tworzy się jon trójjodkowy I3-.
Fluorowce znacznie lepiej rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych.
Dr Gabriela Grzybek
• Konfiguracja: ns2np5
• Możliwe stop ie utle ie ia: -I, I, III, V, VII
F występuje tylko a –I)
• O iże ie aktyw oś i wraz ze wzroste li z y ato owej
• Silne utleniacze (F najsilniejszy utleniacz)
• W sta ie wol y występują w posta i ząste zek
dwuatomowych
Ogólna charakterystyka
F
l
u
o
r
o
w
c
e
Dr Gabriela Grzybek
F
l
u
o
r
o
w
c
e
Otrzymywanie fluorowców
• Fluor otrzy uje się w wy iku elektrolizy stopio ego
wodorofluorku potasu KHF2
• Chlor otrzy uje się w wy iku elektrolizy wod ego
roztworu NaCl lub stopionej soli
• Bro i jod otrzy uje się z ro ków i jodków w wy iku
wypierania aktywniejszym fluorowcem
Dr Gabriela Grzybek
Stopień utlenienia
F
(-I)
Cl
(-I, I, III, V, VII)
Br
(-I, I, V)
I
(-I, I, V, VII)
-I HF, OF2 HCl HBr HI
I Cl2O, HClO Br2O, HBrO
III Cl2O3, HClO2 BrF3
IV ClO2, Cl2O4 BrO2 I2O4
V HClO3 HBrO3 I2O5, HIO3
VI Cl2O6
VII Cl2O7, HClO4 HBrO4 HIO4
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
F
l
u
o
r
o
w
c
e
Reaktyw ość Fluor – najsilniejszy utleniacz
• Reaguje z metalami lekkimi i metalami ciężkimi 2 Fe(s) + 3 F2(g) → 2 FeF3(s)
• Reaguje z tlenem podczas wyładowań elektrycznych
2 Au(s) + 3 F2(g) → 2 AuF3(s)
Niektóre metale pokrywają się na powierzchni warstewką fluorków chroniąc przed dalszą reakcją z gazem. Pozwala to na przechowywanie i transportowanie ciekłego fluoru (stop Monela: Ni, Cu oraz Mn i Fe)
• Z niematalami H, S, P reaguje w temp. 73K
F2 + H2 → 2 HF
F2 + O2 → O2F2
• Nie reaguje jedynie z helem i neonem Fluorki ksenonu: XeF2, XeF4 i XeF6
Dr Gabriela Grzybek
Dr Gabriela Grzybek
Dr Gabriela Grzybek
• Reaguje z metalami lekkimi i metalami ciężkimi 2 Fe(s) + 3 Cl2(g) → 2 FeCl3(s)
2 Au(s) + 3 Cl2(g) → 2 AuCl3(s)
F
l
u
o
r
o
w
c
e
• Łączy się bezpośrednio z większością niematali (np. S, P, As);
wyjątek stanowią: O, N, C
F2 + H2 → 2 HF
Reaktyw ość Chlor
• Reakcja z wodorem przebiega po naświetleniu, ogrzaniu lub inicjacji iskrą elektryczną
Dr Gabriela Grzybek
F
l
u
o
r
o
w
c
e
Reaktyw ość Brom
Z liżo e właś iwoś i do hloru ale iej aktyw y
Z wodore łą zy się dopiero przy sil y świetle sło e z y .
Jod – najmniej aktywny
Reakcja charakterystyczna
wol y jod tworzy ze skro ią gra atowy kompleks
Jodyna – roztwór jodu (7%) i jodku potasu (3%) w etanolu – służy do dezynfekcji ran i skaleczeń
Dr Gabriela Grzybek
Reaktyw ość
F
l
u
o
r
o
w
c
e
Fluorowce reagują z wodą dając fluorowcowodory. Ich wodne roztwory mają odczyn kwasowy.
F2 + H2O → 2 HF + O
Cl2 + H2O → HCl + HClO
Fluorowce wypierają inne fluorowce o większej liczbie atomowej z wodnych roztworów ich soli beztlenowych
Cl2 + 2 Br- → 2 Cl- + Br2 Cl2 + 2 I- → 2 Cl- + I2
Br2 + 2 I- → 2 Br- + I2 I2 + 2 Br- → nie zachodzi
Wzrost mocy kwasów
H2F2 HCl HBr HI
! Wodorosole np. KHF2
Dr Gabriela Grzybek
Właś iwoś i he i z e fluorow ów z ie iają się ze wzroste li z y ato owej w astępują y sposó :
spadek aktyw oś i chemicznej
F2 Cl2 Br2 I2
wzrost mocy kwasu
HF HCl HBr HI
spadek mocy kwasu
HF HClO HBrO HlO
wzrost temperatury topnienia
i wrzenia
F2 Cl2 Br2 I2
zmiana stanu skupienia
F2 Cl2 Br2 I2
gazy ciecz . stałe
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek
Zastosowanie
F
l
u
o
r
o
w
c
e
Fluor:
• Otrzymywanie teflonu i freonów
(instalacje chłodnicze, kosmetyki aerozolowe) • Otrzymywanie kwasu fluorowodorowego (trawienie szkła) • Jako utleniacz paliwa rakietowego
• Dodatek do pasty do zębów (działanie przeciwpróchnicze)
Chlor:
• Synteza organiczna (np. PCV)
• Odkażanie wody
• Bielenie papieru i włókien
Fluoroza
Brom:
• Rozpuszczalniki, barwniki
• Przemysł fotograficzny
• Produkcja leków
Dr Gabriela Grzybek
Węglow e
C, Si, Ge, Sn, Pb
Dr Gabriela Grzybek
• Konfiguracja: ns2np2
• Możliwe stop ie utle ie ia: -IV, II, IV
Stopień utle ie ia IV staje się oraz iej trwały,
w iarę jak zwiększa się li z a ato owa
Ogólna charakterystyka
W
ęg
l
o
w
c
e
Dr Gabriela Grzybek
Węgiel - 4 pierwiastek pod względem rozpowszechnienia we Wszechświecie,
- 15 pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej,
- Występowanie: węglany, CO2, związki organiczne,
- W stanie wolnym, występuje tylko w niewielkich ilościach
diament grafit
• przezroczysty
• bardzo twardy (zastosowanie: wyrób noży do cięcia
szkła; oszlifowany diament to brylant używany w
jubilerstwie)
• gęstość 3,5g/cm³
• budowa tetraedryczna (wiązania kowalencyjne)
• hybrydyzacji sp3
• wszystkie elektrony walencyjne są wykorzystane do
tworzenia wiązań – nie przewodzi prądu
• stalowoszary, nieprzezroczysty
• miękki,
• posiada połysk zbliżony do metalicznego;
• gęstość 2,25g/cm³
• budowa warstwowa (każdy atom węgla połączony jest z
trzema atomami)
• hybrydyzacji sp2
• każdy atom C wykorzystuje trzy z czterech ewal. do
tworzenia wiązań w warstwie, pozostały czwarty ewal.
tworzy gaz elektronowy - przewodzi prąd elektryczny
(wyrób elektrod,ogniw i baterii)
Dr Gabriela Grzybek
Odmiany alotropowe C
Grafit Diament
sp2
sp3
Dr Gabriela Grzybek
Grafen
Fulleren
28
- 1
50
0 a
tom
ów
węg
la
Inne odmiany alotropowe C
są półprzewodnikami
• Bardzo dobry przewodnik ciepła oraz elektryczności
• Niewielka rezystancja
• Wysoka wytrzymałość na
rozciąganie
Dr Gabriela Grzybek
http://www.sciencebuzz.org/buzz_tags/carbon_nanotubes
http://www.extremetech.com/extreme/167421-scientists-build-the-first-carbon-
nanotube-computer-change-computing-world-forever
Inne odmiany alotropowe C
Nanorurki - struktury ad ząste zkowe
wytrzy ałość na roz iąga ie, u ikal e włas oś i elektry z e, przewodniki iepła. - o ie ują e ateriały do zastosowań w a ote h ologii, elektro i e, opty e i ada ia h ateriałowy h
Dr Gabriela Grzybek
Krzem 2 pierwiastek pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej (krzemiany SiO3
2-, SiO2)
kwarc kwarcyt krystobalit
Piasek – skała osadowa, złożo a głów ie z ziare kwar u.
• produkcji szkła, szkła wodnego, zaprawy murarskiej, cementu, wyrobów ceramicznych, emalii
• surowiec do otrzymywania krzemu i jego stopów
• wyroby jubilerskie
• kwarc oraz szkło kwarcowe są ważnymi materiałami stosowanymi w optyce, spektroskopii i elektronice.
Odmiany krzemionki
Dr Gabriela Grzybek
Krzemiany
Cyrkon ZrSiO4
substytut diamentu w jubilerstwie
Tremolit (azbest)
(Ca2Mg5 (Si4O11)2(OH)2
Talk – ateriał warstwowy - ięki i śliski
Mg3(OH)2Si4O10
- krystaliczne lub amorficzne związki zawierają e tetraedry SiO4,
- tetraedry ogą łą zyć się aroża i tworzą złożo e aniony
krzemotlenowe.
Dr Gabriela Grzybek
Skalenie KAlSi3O8 – NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8 - glinokrzemiany, główne składniki granitu
Podczas wietrzenia skał następuje wymycie niektórych kationów, struktura się rozpada i tworzy się glina:
2 KAlSi3O8(s) + 2H2O(c) + CO2(g) = K2CO3(aq) + Al2Si2O5(OH)4(s) + 4SiO2(s)
6 CaO·SiO2 + 9 H2O → 6 CaO·SiO2·9 H2O 3 CaO·Al2O3 + 12 H2O → 3 CaO·Al2O3·12 H2O
Cement portlandzki - uzyskiwany z surowców zawierających głównie węglan wapnia i glinokrzemiany.
- ogrzewanie mieszaniny krzemionki, gliny i kamienia wapiennego do T ok. 1500C
- Następnie ochłodzoną masę rozdrabnia się i dodaje gipsu
Dr Gabriela Grzybek
Azotowce
N, P, As, Sb, Bi
Dr Gabriela Grzybek
• Konfiguracja: ns2np3
• Możliwe stop ie utle ie ia: -III, III, V
• Ze wzroste li z y ato owej astępuje o iże ie
trwałego stop ia utle ie ia z V a III
dla Bi ajtrwalszy jest III stopień
Ogólna charakterystyka
A
z
o
t
o
w
c
e
Dr Gabriela Grzybek
Azot – bezbarwny, niepalny gaz bez smaku i zapachu.
Występowa ie:
• w posta i wol ej głów y skład ik at osfery zie skiej
• w posta i związa ej: i erały saletra hilijska NaNO3,
saletra indyjska KNO3, saletra norweska Ca(NO3)2),
iałka, kwasy uklei owe
Otrzymywanie:
• Destylacja frakcjonowana skroplonego powietrza
• Rozkład ter i z y NH4NO2 lub NaN3
NH4NO2 → N2 + 2 H2O NaN3 → Na + / N2
Dr Gabriela Grzybek
Zastosowanie:
Ciekły azot - środek hłodzą y do uzyskiwa ia te peratur
po iżej -100 °C.
Gazowy azot - at osfera o hro a, pro esy prze ysłowe,
gaz ro o zy w iektóry h układa h p eu aty z y h.
Azot
Twrzenia = −195,8 °C
Dr Gabriela Grzybek
Azot
Dr Gabriela Grzybek
Reaktyw ość:
W te peraturze pokojowej jest ardzo ało aktywny
(Ewiąza ia NN = 944 kJ/mol).
W podwyższo ej te peraturze reaguje z iektóry i etala i
tworzą azotki p. azotek ag ezu, lity, eru , z wodore i z
tlenem:
6 Li + N2 → Li3N
N2 + 3 H2 → NH3
N2 + O2 → NO
Azot
Dr Gabriela Grzybek
Tlenki i kwasy tlenowe azotu
TLENEK KWAS
WZÓR NAZWA WZÓR NAZWA
N2O5 tlenek azotu(V) HNO3 kwas azotowy(V)
NO2 tlenek azotu(IV) -
N2O4 tlenek azotu(IV) -
N2O3 tlenek azotu(III) HNO2 kwas azotowy(III)
NO tlenek azotu(II) -
N2O tlenek azotu(I) H2N2O2 kwas azotowy(I)
NH4NO3(s) N2O(g) + 2 H2O(g)
250C
2 NH3(g) + 5O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g)
1000C, Pt
2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)
4 HNO3 + 4H2O + As4O6 4 H3AsO4 + 2 NO + 2NO2
N2O3 (intensywnie niebieska ciecz)
powstaje w wy iku ozię ie ia iesza i y NO i NO2
2 HNO3 + P2O5 2 HPO3 + N2O5
Dr Gabriela Grzybek
• Katalityczne utlenianie (spalanie) amoniaku w powietrzu do tlenku azotu(II)
• Utlenianie tlenku azotu(II) do tlenku azotu(IV)
• Absorpcja tlenku azotu(II) przez wodę i powstanie kwasu azotowego(V)
Produkcja HNO3 w procesie Ostwalda
NH3 + 1,25 O2 NO + 1,5 H2O
2 NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)
3 NO2(g) + H2O(c) 2 HNO3(aq) + NO(g)
1000C, Pt
http://www.natgeocreative.com/photography/423260
Siatki platynowo-rodowe
Dr Gabriela Grzybek
Fosfor Cztery odmiany alotropowe:
fosfor iały, zerwo y, fioletowy oraz zar y.
Fosfor iały (fosfor żółty) - ajaktyw iejsza od ia a. Biała, lepka, woskowata su sta ja.
Fosfor iały jest sil ie trują y dawka ś iertel a dla dorosłego złowieka - ok. 0,1 g).
Otrzymywanie fosforu:
Ca3(PO4)2 + 3 SiO2 + 5 C → 3 CaSiO3 + 5 CO + ½ P4
Dr Gabriela Grzybek
Fosfor czerwony —ciemnoczerwony proszek, nierozpuszczalny w wodzie,
zwany fosforem bezpostaciowym.
Jest jed y ze skład ików draski a pudełka h od zapałek.
Fosfor czarny - najtrwalsza odmiana fosforu, otrzymywana przez ogrzewanie
fosforu iałego ez dostępu tle u w te p. °C i pod iś ie ie at . Właś iwoś i fosforu fioletowego i zar ego są sła o poz a e.
Fosfor fioletowy - powstaje w wy iku ogrzewa ia fosforu zerwo ego w próż i w temperaturze ok. 550 °C. Nierozpusz zal y w żad ej su sta ji. Od ia a
ało aktyw a he i z ie.
Dr Gabriela Grzybek
Tlenowce
O, S, Se, Te, Po (1898r.)
Dr Gabriela Grzybek
• Konfiguracja: ns2np4
• Możliwe stop ie utle ie ia: -II (konsekwencja wysokiej
elektrouje oś i , IV, VI
• Ze wzroste li z y ato owej astępuje o iże ie trwałego
stop ia utle ie ia z VI a IV dla Po ajtrwalszy jest IV stopień
• Aktyw ość tle ow ów aleje ze wzroste li z y ato owej
• Tlen jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem
a Zie i ok. 4 % , siarka zaj uje iejs e pod względe
rozpowsze h ie ia w posta i ie związa ej, siar zki, siar za y
Ogólna charakterystyka
T
l
e
n
o
w
c
e
Dr Gabriela Grzybek
Odmiany alotropowe tlenu: O2, O3 (niebieski gaz o charakterystycznym zapachu)
Ozo powstaje a skutek wyładowań elektry z y h w zasie urz oraz pod wpływe UV; po hła ia pro ie iowa ie UV hro ią ży ie a Zie i; ozo a właś iwoś i akterio ój ze – odkaża ie wody pit ej. Działa draż ią o a ło y śluzowe i o zy.
Otrzymywanie O2:
• skroplenie powietrza
• ter i z ego rozkładu KM O4 lub KClO3
W podwyższo ej te peraturze tle łą zy się ie al ze wszystki i pierwiastka i oraz reaguje z ogro ą iloś ią związków – reak ja spala ia. Ozo harakteryzuje się wyższą aktyw oś ią od O2.
Tlen
Dr Gabriela Grzybek
Dr Gabriela Grzybek
Siarka Siarka rodzima
Siarka występuje w wielu od ia a h alotropowy h, zawierają y h ząste zki o udowie pierś ie iowej, składają e się z , , , -15, 18 i 20 atomów. Dwie
podstawowe odmiany alotropowe siarki to siarka
rombowa (siarka-α i siarka jednoskośna (siarka-β , o ie z udowa e z oś io zło owy h pierś ie i S8, róż ią e się sposobem upakowania w krysztale.
Siarka ro owa prze hodzi w jed oskoś ą w wy iku ogrzania do temperatury 368,7K.
Otrzymywanie siarki elementarnej:
• Wydobycie siarki rodzimej
• Oczyszczanie gazu ziemnego z H2S
• Ogrzewanie pirytu
Bezpostaciowa
siarka plastyczna
2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
PIRYT
Dr Gabriela Grzybek
Dr Gabriela Grzybek
W roku Charles Goodyear wy alazł te h ologię wulka iza ji kau zuku naturalnego. Wulka iza ja jest pro ese ogrzewa ia kau zuku z siarką. W ten sposób
otrzy uje się gu ę, która sta owi ideal y ateriał do opo .
Zastosowanie:
Prze ysł he i z y oparty a kwasie siarkowy VI
Rol i two awozy sztu z e, środki o hro y rośli
Prze ysł far a euty z y
Produkcja barwników
Motoryzacja
Dr Gabriela Grzybek
Helowce
Gazy szlachetne
He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
Dr Gabriela Grzybek
• Konfiguracja: 1s2 dla helu oraz ns2np6 – ardzo trwałe
konfiguracje
• Niemetale; bezbarwne gazy bez smaku i zapachu
• Najbardziej rozpowszechniony jest argon i hel
(produkty przemian promieniotwórczych)
• Występują w przyrodzie w posta i wol ej, są prakty z ie
bierne chemicznie – wypeł io e or itale wale yj e
• Reaktyw ość wzrasta ze wzroste li z y ato owej
• Otrzymywanie – destylacja frakcjonowana skroplonego
powietrza
Ogólna charakterystyka
H
e
l
o
w
c
e
Dr Gabriela Grzybek
Dr Gabriela Grzybek
Reaktyw ość
Z a y h jest około związków helow ów.
Kse o reaguje ezpośred io z fluore dają XeF2, XeF4, XeF6;
z a e są tle ki XeO3 i XeO4 oraz sole kwasów H2XeO4 i H2XeO6
Klatraty – spe yfi z e typy połą zeń w który h su sta ja
a ierzysta p. hydro hi o krzep ą okluduje we w ęka h sie i
przestrze ej ząste zki o e rak wiązań he i z y h
Xe + PtF6 XePtF6 Bartlett 1960r.
Fluorowodorek argonu, HArF – pierwszy z a y związek he i z y argo u.
Związki rado u: R F2, RnF4, RnF6 oraz chlorek RnCl4
Dr Gabriela Grzybek
Zastosowanie
H
e
l
o
w
c
e
Napeł ia ie alo ów hel ;
stosowa y przez urków iesza i a helu i tle u ; te h ika oświetle iowa
– apeł ia ie żarówek krypto i kse o – i większa asa gazu
ochronnego tym powolniejsze jest parowanie metalu);
„ eo owe” rekla y – pod zas wyładowań elektry z y h helow e e itują
promieniowanie elektromagnetyczne:
Dr Gabriela Grzybek
http://www.ask.com
www.wikipedia.pl
www.zchsiarkopol.pl
BIBLIOGRAFIA:
A. Bielański, „Podstawy chemii nieorganicznej”, PWN 1987
B. P. Atkins, „ Chemia Ogólna”, PWN 2012