Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Szervetlen kémia Átmeneti fémek Vascsoport (triád: Fe, Co, Ni) Nagyon hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek: nagy sűrűség, magas op, mágnesezhetők, legszorosabb.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Szervetlen kémia Átmeneti fémek Vascsoport (triád: Fe, Co, Ni) Nagyon hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek: nagy sűrűség, magas op, mágnesezhetők, legszorosabb."— Előadás másolata:

1 Szervetlen kémia Átmeneti fémek Vascsoport (triád: Fe, Co, Ni) Nagyon hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek: nagy sűrűség, magas op, mágnesezhetők, legszorosabb illeszkedésű fémrács, könnyen alakíthatók (kis keménység), ötvözhetők, oxidációs szám +2 és +3. Általános tulajdonságok Elektronszerkezet: (n-1)s 2 (n-1)p 6 (n-1)d 1-10 ns 1-2 np 0 Szilárd halmazállapotúak, kivéve Hg Fémes tulajdonságok: fémrács, áram- és hővezetés, szürkés szín (kivéve Cu, Au) A nyílt vegyértékhéj miatt (kivétel Zn, Cd) több oxidációs számmal képezhetnek vegyületeket. Vegyületeik általában színesek. Az részben betöltött d-pályák miatt szervetlen ill. szerves ligandumokkal datív kötéssel komplexeket képeznek. vascsoport

2 Szervetlen kémia Vas (Fe) Előfordulás Föld magját alkotja (Ni-el együtt): szilárd belső mag, folyékony külső mag Vegyületei formájában fordul elő a földkéregben (4.8 %, 4. leggyakoribb a földkéregben), ill. tiszta állapotban a Földre került meteoritokban. Pirit (FeS 2 ) Sziderit (FeCO 3 ) Kalkopirit (CuFeS 2 ) Hematit (Fe 2 O 3 ) Magnetit (Fe 3 O 4 )Limonit (Fe 2 O H 2 O)

3 Fizikai tulajdonságok: Olvadáspont: 1538 ºC. Lehűtve térben középpontos kockarács:  -vas (0.293 nm élhossz.) ºC:  -vas – lapon középpontos kockarács (0.368 nm élhossz) – kisebb sűrűség 912 ºC alatt:  -vas – térben középpontos kockarács (0.290 nm élhossz) 770 ºC: mágnesezhetőség határa Kémiai tulajdonságok: Elektronegativitása: 1.8, általában ionos vegyületeke képez +2 és +3 oxidációs számmal Fe 2+ vegyületek: zöld szín, többségük nem stabil, levegőn lassan oxidálódnak Fe 3+ formává emiatt redukáló tulajdonságú Fe 3+ vegyületek: sárga-vörös, természetben ez fordul elő Oxigénnel reagál: 4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 Halogénekkel: FeF 3, FeCl 3, FeBr 3, FeI 2 (jód oxidáló hatása a legkisebb, FeI 3 instabil) Kénnel: FeS (kén is gyenge oxidálószer) Vízzel nem reagál, csak ha van benne oldott O 2 → rozsda FeO(OH) ill. Fe(OH) 3. Fe 2 O 3 Híg savak H 2 fejlődés közben oldják Tömény savak (HNO 3, H 2 SO 4, H 3 PO 4 ) passzív védőréteget képeznek a felületen. Szervetlen kémia

4 Nyersvasgyártás: Fe 2 O 3 /Fe 3 O 4 Fe vasérc megfelelő méretre aprítása salakképző (mészkő, dolomit) hozzákeverése: kén eltávolítása CaS-ként (minőséget ront) tüzelő/redukáló anyag: koksz v. szénhidrogén - reakcióhoz, olvadáshoz szükséges hő - redukálószer, ill. redukáló CO képződik - adja a vasak széntartalmát - kb. 1 % kén: el kell távolítani levegő (égéshez): fúvószél; forrószél= égéstermékekkel ºC-ra felmelegítik A nagyolvasztó részei: 1 – meleg levegő befúvás; 2 – olvasztó zóna; 3 – redukáló zóna 1; 4 – redukáló zóna 2; 5 – előmelegítő zóna; 6 – elegy adagoló; 7 – torokgáz; 8 – elegyoszlop; 9 – salak és salakcsapoló nyílás; 10 – medence és a nyersvas csapolónyílása; 11 – távozó kohógáz. redukció Direkt redukció: Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO Fe 3 O 4 + 4C = 3Fe + 4CO FeO + C = Fe + CO endoterm, hőt fogyaszt, több tüzelőanyag kell Szervetlen kémia

5 Nyersvasgyártás: Indirekt redukció: 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2 Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 Fe 3 O 4 + 4CO = 3Fe + 4CO 2 FeO + CO = Fe + CO 2 exoterm reakciók, kevesebb tüzelőanyag kell. CO keletkezése: C + O 2 = CO 2 CO 2 + C = 2CO C + H 2 O = CO + H 2 (CO + H 2 O = CO 2 + H 2 ) Nyersvas tulajdonságai: 3-5 % szén + kisebb mennyiségben egyéb elemek (1.5-4 % Mn, % Si, kevés P, S képlékenyen nem alakítható a magas széntartalom miatt H 2 is képes redukálni: 3Fe 2 O 3 + H 2 = 2Fe 3 O 4 + H 2 O Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O Fe 3 O 4 + H 2 = 3FeO + H 2 O Fe 3 O 4 + 4H 2 = 3Fe + 4H 2 O FeO + H 2 = Fe + H 2 O magasabb hőmérsékleten redukál mint a CO, de gyorsabban Öntöttvas tulajdonságai: % szén + Si, Mn, P, S nyersvasból ócskavas hozzáadásával, olvasztással gyártják könnyen megmunkálható, korrózióálló, rezgéscsill. (szerszámgépállvány) rideg, könnyen törik, acélnál kisebb szilárdságú C Szervetlen kémia

6 Acél: Széntartalom max % Könnyen megmunkálható (kovácsolás, hengerlés) Acélgyártás: oxidációval a széntartalom lecsökkentése, ötvözetkészítés: keménység, rugalmasság, hajlékonyság, szilárdság, hőállóság, savállóság, korróziómentesség - olvadt nyersvasba nagy nyomással oxigént fúvatnak (30 perc) régebben Siemens-Martin eljárás: rozsdás ócskavassal olvasztották (O rozsdából – 6-8 óra) - ötvöző anyag oldása az olvadékban: lehűlve szilárd oldat Ezután hőkezeléssel mechanikai tulajdonságok módosíthatók - lágyítás: belső feszültség megszüntetése; pár fokkal 727 ºC alá melegítik, lassan lehűtik - edzés: keménység növelése; hevítés kb ºC-ra, egy ideig ott tartják, majd gyorsan lehűtik. Ezzel befagyasztják az 1300 ºC-on levő kristályszerkezetet – de belső feszültségek keletkeznek. Megeresztés: ugyanez kb ºC-on; feszültség csökken, keménység is. - kérgesítés: kemény kopásálló külső réteg; felületi edzéssel vagy ötvözéssel helyettesítés beékelődés Ötvözetek: Helyettesítés (szubsztitúció): atomok hasonló méretűek, azonos rácsban kristályosodnak. Beékelődéses (interszticiós): ötvözőfém atomjai kisebbek Szervetlen kémia

7 Fontosabb ötvözők: C 0.6 % alatt = szerkezeti acélok: szilárdság, szívósság, ellenállás lökésszerű igénybevétellel szemben C 0.6 % felett = szerszámacélok: keménység, kopásállóság Ni, Mn: szilárdságot növelik, magas hőmérsékleten is (hőálló acél) Vanádium (V): keménységet, kifáradással szembeni ellenállást növeli Cr, Ni: rozsdamentessé, savállóvá teszi Cr, Al, Si: magas hőmérsékleten is korrózióálló (FeCr 2 O 4 réteg van a felületen) W: nagyon kemény un. gyorsacélok (forgácsolószerszámokhoz) Bór (B, ezred %): acél edzhetőségét növeli Nióbium (Nb, század %): acél rugalmasságát növeli N, S, P: káros ötvözőanyagok, acélt törékennyé teszik Vas nem ötvöződik: nemesgázokkal, halogénekkel, s-mező elemeivel, higannyal, kadmiummal, ezüsttel. Nehezen elegyíthető bizmuttal, ólommal, cinkkel.

8 Szervetlen kémia Réz(Cu): színesfém, vörös színű (vörösréz) vegyértékhéj: 4s 1 3d 10 vegyületeiben többnyire +2, esetenként +1 oxidációs számú Kémiai aktivitása kicsi: híg savakban nem, oxidáló savakban oldódik Nedves levegőn bázisos réz-karbonát (CuCO 3 ) = patina képződik, mely védi a további korróziótól Ötvözetek: - sárgaréz (Cu + Zn). Hamis arany 80 % réz. - bronz (Cu + Sn): disztárgyak, szobrok, harang - újezüst=alpakka (Cu + Ni): pénz, evőkészlet Felhasználás (fentieken felül): - elektromos vezeték - CuSO 4.5H 2 O (rézgálic): permetezőszer Minneapolis városháza (Cu tető) Cink (Zn): Vegyértékhéj: 4s 2 3d 10 → +2 oxidációs szám vegyületeiben Felhasználás: korrózióvédelem (horganyzott bádog), galvánelem, ötvözetek

9 Szervetlen kémia Ezüst: Természetben elemi állapotban (ritka) és ércásványokban (többnyire szulfidok) Vegyértékhéj: 5s 1 4d 10 → oxidációs száma +1 Klasszikus előállítás: Ag 2 S + 2NaCl = 2AgCl + Na 2 S 2AgCl + 2Hg = 2(AgHg)Cl 2Ag + Hg 2 Cl 2 Oxidáló savak (salétromsav, tömény kénsav) oldják Levegőn oxigénnel nem reagál, csak H 2 S-el → fekete AgS a felületen Hővezető és fényvisszaverő képessége a fémek között a legjobb → tükör Felhasználás: ékszerek, étkészletek, egészségügyi műszerek, fertőtlenítő hatás gyógyászat elektronikai ipar: nyomtatott áramkörök, kapcsolók, Ag-Zn, Ag-Cd gombelemek hevítés

10 Szervetlen kémia Arany: Természetben elemi állapotban és ércásvány formájában is előfordul Vegyértékhéj: 6s 1 5d 10 → oxidációs száma +1 és +3 Híg/tömény savak nem oldják. Oldja: királyvíz, folyékony Br, Cl, Hg, alkáli-cianid olvadék Előállítás: meddő kőzetekből cianidokkal való kioldással lúgos közegben: 4Au + 8NaCN + O 2 +2H 2 O = 4Na[Au(CN) 2 ] + 4NaOH 2Na[Au(CN) 2 ] + Zn = Na 2 [Zn(CN) 4 ] + 2Au Nem korrodeálódik: ékszer alapanyag és fizetőeszköz (volt) Ipari felhasználás: elektromos kontaktus, aranyfüsttel bevont egyirányban átlátszó ablakok Higany: Cseppfolyós, könnyen párolog (mérgező gőzök) Természetben ércásvány formájában fordul elő (HgS, vulkáni tevékenység helyein) Vegyértékhéj: 6s 2 5d 10 → oxidációs száma +1 és +2 Fémeket hidegen oldja: amalgám ötvözetek Felhasználás: hőmérő, barométer, higanygőzlámpa Ag-, Zn-amalgámok: fogtömés Hg 2 Cl 2 : lineáris molekula Cl-Hg-Hg-Cl elektrokémiában referenciaelektród

11 Szerves kémia Fontosabb vegyülettípusok Szénhidrogének: alifás telített (metán, etán, propán, bután, …) alifás telítetlen (etén, etin, …) aromás (benzol, toluol, naftalin) Oxovegyületek: hidroxivegyületek (metanol, etanol, fenol) éterek (dietil-éter) aldehidek, ketonok (acetaldehid, aceton) karbonsavak (ecetsav) észterek szénhidrátok Nitrogéntartalmú vegyületek: aminok (metil-amin, anilin) aminosavak amidok Műanyagok: természetes alapú műanyagok (kaucsuk) mesterséges alapú műanyagok (PVC, neylon)

12 Szerves kémia Alifás telített szénhidrogének Jellemzők: Név: alkánok, paraffinok, összegképlet: C n H 2n+2 csak egyszeres (  ) kovalens kötéseket tartalmaznak - nyílt láncú: nincs elágazás (bután) - elágazó: izobután - gyűrűs: cikloalkánok, cikloparaffinok (ciklohexán) Apolárisak, vízzel nem, de egymással elegyenek. Szerves oldószerekben oldódnak Savakkal, lúgokkal, oxidálószerekkel nem reagálnak. Oxigén jelenlétében hőfelszabadulás közben elégnek: C n H 2n+2 + (1,5n+0,5)O 2 = nCO 2 + (n+1)H 2 O Térszerkezet (konformáció): Az atomok igyekeznek minél távolabb elhelyezkedni egymástól: a szemben levő kötések 60º-os (torziós) szöget zárnak be:


Letölteni ppt "Szervetlen kémia Átmeneti fémek Vascsoport (triád: Fe, Co, Ni) Nagyon hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek: nagy sűrűség, magas op, mágnesezhetők, legszorosabb."

Hasonló előadás


Google Hirdetések