Prvky VIII.B skupiny

1
Prvky VIII.B skupiny triáda železa

• železo (26Fe)
• výskyt
• hematit (krevel) - Fe2O3
• limonit (hnedel) - 2FeO33H2O
• magnetit (magnetovec) - Fe3O4
• siderit (ocelek) - FeCO3
• pyrit - FeS2
• minerální vody Fe(HCO3)2
• železo je esenciální prvek, 70 v lidském tele je
  soucástí hemoglobinu a 20-25 se nachází v podobe
  zásobních bílkovin

2

• prumyslová výroba
• pec se zaváží smesí rudy (obvykle hematitem),
  koksu a vápence
• poté se zdola vhání horký vzduch - tím se
  spaluje koks a v nejnižší cásti pece se dosáhne
  teploty 2000C, zatímco na jejím vrcholu je
  teplota asi 200C
• ruda se redukuje na železo a kremicitá hlušina
  úcinkem vápence prichází na strusku (v podstate
  CaSiO3)

3

• redukce neprímá (redukce CO) - probíhá v
  rozmezích asi 400 - 1000C ve vyšší cásti pece
• 3Fe2O3 CO ? 2Fe3O4 CO2Fe3O4 CO ? 3FeO
  CO2FeO CO ? Fe CO2

4

• redukce prímá (redukce uhlíkem) - probíhá v nižší
  cásti pece v asi 1000-1800 C
• Fe2O3 3C ? 2Fe 3COFe3O4 4C ? 3Fe 4COFeO
  C ? Fe CO   
• roztavené železo a struska se hromadí na dne
  pece, odkud se oddelene vypouštejí  
• takto vyredukované železo obsahuje znacné
  množství uhlíku
• struska se využívá jako stavební materiál (výroba
  tvárnic) a také pri výrobe urcitých druhu cementu

5
(No Transcript)
6
vysoká pec
7

• Surové železo je bud šedé nebo bílé, v prvním
  prípade obsahuje železo mnohem více kremíku než
  manganu a má barvu na lomu šedou nebo je pomer
  obrácený a barva lomu je bílá.
• Šedé železo se obvykle pretavuje, aby se zbavilo
  mechanických necistot, a pak se používá jako tzv.
  litina k odlévání železných predmetu.
• Dá se dobre obrábet, ale není kujné.

8

• Bílé železo se zkujnuje, tedy zušlechtuje,
  ruznými zpusoby, které je mají zbavit
  prebytecného uhlíku, fosforu, síry, kremíku a
  jiných prvku, které železu dodávají krehkosti.
• Stane se tak jejich oxidací a podle množství
  uhlíku, které v materiálu zbude, se získá kujné
  železo nebo ocel.

9
výroba oceli kyslíkový konvertor
10
výroba oceli elektrická oblouková pec
11

• tvrdost se zvyšuje kalením - zahrátí oceli a
  ochlazení ve vode nebo oleji
• fyzikální vlastnosti
• bílý lesklý kov, mekký, kujný, tažný
• do teploty 768C (Curieho teplota) je
  ferromagnetické

12

• chemické vlastnosti
• na suchém vzduchu stálé
• na vlhkém vzduchu se pokrývá vrstvou Fe(OH)3
  (rezavení)
• s kyslíkem reaguje za vzniku Fe2O3 nebo Fe3O4
• snadno se rozpouští ve zredených kyselinách,
  vznikají železnaté soli
• v oxidujících kyselinách se pasivuje

13

• slouceniny
• hydroxid železnatý
• reakcí vodného roztoku obsahujícího Fe2 s
  hydroxidy - vzniká vlockovitá sraženina, která,
  je-li pripravena za naprostého vyloucení vzduchu
  je bílá
• v prítomnosti kyslíku Fe(OH)2 tmavne a prechází
  na cervenohnedý Fe(OH)3

14

• disulfid železnatý
• muže se pripravit zahríváním Fe2O3 v atmosfére
  H2S
• zahríváním za prístupu vzduchu vzniká Fe2O3 a SO2

15

• síran železnatý
• bezvodý - bílá látka
• s vodou krystaluje jako heptahydrát - zelená
  skalice FeSO47H2O
• (NH4)2Fe(SO4)26H2O - Mohrova sul - látka na
  vzduchu stálá - význam v analytické chemii

16

• uhlicitan železnatý
• bílá sraženina
• na vzduchu hnedne, nebot se oxiduje
• nerozpustný ve vode, obsahuje-li však vodu a
  rozpuštený CO2 tvorí se rozpustný Fe(HCO3)2,
  který je soucástí minerálních vod

17

• komplexní slouceniny
• K4Fe(CN)6 - hexakyanoželeznatan draselný (žlutá
  krevní sul)
• pripravuje se reakcí
• FeSO4 6KCN ? K4Fe(CN)6 K2SO4
• ve vode dobre rozpustný, není toxický
• reakcí se železitou solí vzniká - tmave modrá
  sraženina, berlínská modr
• 3K4Fe(CN)6 4FeCl3 ?Fe4Fe(CN)63 12KCl

18

• FeCl36H2O
• prostredek k leptání, zvlášte duležitá je jeho
  schopnost leptat med, cehož se využívá pri výrobe
  tištených elektrických obvodu
• úprava vody slouží jako koagulacní cinidlo,
  (vytvárí vlocky, které sorpcí odstraní z vody
  rozpuštené organické i suspendované látky)

19

• hydroxid železitý
• složení lépe vystihuje vzorec Fe2O3nH2O
• látka má amfoterní charakter
• adsorpcní vlastnost - cištení vod, v lékarství
  pri otravách As2O3

20

• síran železitý
• krystaluje v podobe šesti ruzných hydrátu (12,
  10, 9, 7, 6 a 3 H2O)
• nejcasteji jako nonahydrát, používá se jako
  koagulacní cinidlo, pri úprave pitné vody, ale
  též pri cištení odpadních vod

21

• - K3Fe(CN)6 - hexakyanoželezitan draselný
  (cervená krevní sul)
• príprava oxidací hexakyanoželeznatanu draselného
  napr. chlórem v roztoku okyseleném kyselinou
  chlorovodíkovou2K4Fe(CN)6 Cl2 ?
  2K3Fe(CN)6 2KCl
• krystalizuje v cervených krystalech, které se
  dobre rozpouští ve vode na žlutý roztok

22

• je jedovatý, má oxidacní úcinky
• reakcí s ionty železnatými dává modrou sraženinu,
  Turnbullova modr
• 3FeSO4 2K3Fe(CN)6 ? Fe3Fe(CN)62 3K2SO4

23

• kobalt (27Co)
• výskyt
• smaltin - CoAs2
• kobaltin - CoAsS
• soucást vitamínu B12
• prumyslová výroba
• rudy se nejprve praží, kov se tak prevede na oxid
  a oxid se redukuje uhlíkem, vodíkem nebo hliníkem

24

• fyzikální vlastnosti
• lesklý, stríbritý kov s modrým nádechem
• tvrdší než železo, kujný, tažný
• feromagnetický - Curieho teplota gt 1100 C
• jeden izotop - 60Co

25

• chemické vlastnosti
• na vzduchu je za normální teploty stálý
• ve zredených kyselinách se rozpouští obtížne
• tvorí komplexní slouceniny

26

• využití
• výroba barev - výroba porcelánu a skla
• slouceniny kobaltu se používají jako katalyzátory
  v organických reakcích
• výroba slitin (Alnico - Al, Ni, Co) - výroba
  permanentních magnetu
• pokobaltování - ochrana pred korozí ovocnými
  štávami (príbory), 60Co (polocas rozpadu - 5271
  let)
• koncentrovaný zdroj zárení gama v lékarství pri
  lécbe zhoubných nádoru

27

• slouceniny
• chlorid kobaltnatý
• indikátor kvality silikagelu používaného jako
  sušící prostredek (zmena barvy modré na ružovou,
  ke které dochází pri prechodu z bezvodé formy na
  hydratovanou)

28

• nikl (28Ni)
• výskyt
• nikelin - NiAs
• prumyslová výroba
• karbonylový zpusob - pražením vzniklý oxid
  nikelnatý redukujeme vodním plynem (CO H2)
• houbovitý nikl pak reaguje pri teplote 50 - 60C
  s oxidem uhelnatým

29

• vzniká tekavý tetrakarbonyl niklu, který se potom
  rozloží vedením pres tablety z cistého niklu pri
  teplote 230C a uvolnený CO se vrací zpet
• nikl vyrobený tímto zpusobem dosahuje cistoty asi
  99,95

30

• fyzikální vlastnosti
• stríbrobílý, lesklý, kujný, tažný kov
• chemické vlastnosti
• ve zredených kyselinách se rozpouští jen zvolna
• odolný vuci pusobení alkalických hydroxidu
• koncentrovaná HNO3 nikl pasivuje

31

• využití
• prísada do ocelí (korozivzdorné)
• výroba slitin
• katalyzátor (hydrogenace)
• akumulátorové baterie (Ni/Fe)