-
Szervetlen Ttelek
Felhasznlt anyagok:Nyulszi Lszl rai anyagaGreenwood-Earnshaw:
Elemek kmija I-II-III
A1./ Az elemek ltalnos ellltsa
Az adott elem ellltsra irnyul eljrs attl fgg hogy az adott elem
milyen llapotbanlelhet fel.Ha elemi llapotban van akkor csak ki
kell termelni pldul szn-bnyszat, leveg cseppfolystsbl nyerhet
nitrogn, oxign vagy nemesgzok, de ugyanilyen az aranymoss vagy az
elemi kne kitermelse is. Amennyiben az adott elem negatv oxidcis
formjban lelhet fel akkor az elemet belle oxidcival nyerhetjk ki.
Erre j plda a kliumbromid klrozsa mely sorn kliumklorid s brm
keletkezik. De ide tartozik a ks elektrolzis vagy a knhidrogn
arnyos mennyisg oxignnel trtn reakcija.Ha az elemnk pozitv oxidcis
fokknt szerepel egy vegyletben, akkor reduklnunk kell. A legtbbszr
hasznlt mdszer erre a szenes redukci mivel olcs, azonban ez nem
mindig elg ers reduklszer. Pldul kalcium oxidbl nem lehet szenes
redukcival kalciumot ellltani. Erre azonban ott az elektrolizl
mdszer. Ugyanide sorolhatjuk mga termit reakcit illetve a
hidrognnel trtn reduklst. Pldul a wolframoxidbl hidrognes
redukcival llthatjuk el a wolframot vz keletkezse kzben.
Tiszttsi eljrsok: Znaolvaszts: ezt a mdszert hasznljk a szilcium
tiszttsra. A szilcium rudat kt fttest kztt toljk t. Ekkor az
megolvad majd miutn tr megfagy. A szennyez anyagok a rd vgben
gylnek fel amelyet az eljrs tbbszri megismtlse utn levlasztanak.van
Arkel de Baer: W + I2 (700-800 fok) WI3 W + I2 (2500 fok)Mond
eljrs: Ni + CO Ni(CO)4 Ni + CO (250 fok)Rafinls: legtbbszr rz
tiszttsra hasznljk ezt a mdszert melynl a szennyezet rezet andnak
kapcsoljk, a szennyezsen kvl kiolddik a rz majd az andon
levlik.
A2./ Az elemek ltalnos kmiai viselkedse (reakcikszsg levegvel,
vzzel, savval, lggal)
Fcsoportok:
Hidrogn: a hidrogn molekula viszonylag stabil ebben az llapotban
gy norml krlmnyek kztt nem lp reakciba egyb anyagokkal. Levegvel
elegytve sem trtnik semmi addig, mg a rendszerrel nem kzlnk egy
adott energia mennyisget (aktivlsi energia), ha ez megtrtnik, akkor
a hidrogn a leveg oxignjvel robbansszeren elreagl, mikzben vz
keletkezik. A leveg msik jelentsebb sszetevjvel, a nitrognnel, csak
specilis krlmnyek kztt reagl (hmrsklet/nyoms) amely reakci sorn
ammnia keletkezik. A hidrogn vzzel, savval, lggal nem reagl.
Alkli fmek: az alkli fmek nagyon knnyen reagl anyagok kz
tartoznak, a levegn hagyott fmek a leveg oxignjvel fmoxidokat
kpeznek. Emellett a ltium a
-
nitrognnel is kpes reaglni ltrehozva az egyetlen stabil alkli fm
nitridet Li3N. Ugyancsak reaglhatnak mg a leveg
pratartalmval/vzzel, ezltal kpezve alklifm hidroxidokat, melyek
lgos kmhatsak. Savval val reakcijuk sorn sk keletkeznek. Lgokkal
nem reaglnak.
Alkli fldfmek: ezek a fmek szintn reakcikpesebb anyagok kz
tartoznak, de mr nem olyan mrtkben mint az alkli fmek. Levegn k is
eloxidldnak, vzzel hidroxidokat, savval skat kpeznek. Lgokkal k sem
reaglnak.
Fldfmek: a fldfmeknl mr kt rszre kell bontani a csoport elemeit.
A Br mint nem fmes elem s az Alumnium, Gallium, Indium, Tallium
mint fmes elemek. A br a megfelel aktivlsi energia mellett az
oxignnel br oxidd g el. A br, vzzel nem reagl ellenben lggal a
brsav megfelel sja keletkezik. Ugyancsak reagl a br saltromsav s
fluorsav elegyvel, ahol hidrogn-tetraflouro-bort keletkezik. Az
alumnium (ahogy az indium s gallium is) reagl oxignnel a megfelel
krlmnyek kztt fm oxid kpzdse kzben. Az alumnium vzzel ltalban nem
reagl az alumnium felletn lev oxid rteg miatt, azonban ha ez az
oxid rteget eltvoltjuk akkor alumnium hidroxid kpzdse figyelhet
meg. Lggal az alumnium komplexet kpez(Na[Al(OH)4] ha a lgot fls
mennyisgben alkalmazzuk. Savakkal is reagl a megfelel sk keletkezse
kzben br itt figyelembe kell venni hogy a sav tmnysge is kzrejtszik
az olddsban, pldul a tmny saltromsav passzivlja a fmet.
Szn csoport: ebben a csoportban is kett kell osztanunk az
elemeket, a szn-szilcium nem fmes s a germnium-n-lom fmes trira.
Ezek az elemek azonban mert nem csoportszeren reaglnak gy szksgszer
egyenknt trgyalni ket. A szn oxignnel szn mon- illetve dioxidd ghet
el, savval csak a szn allotrp mdosulata a grafit reagl. A grafit s
tmny saltromsav reakcijban egy hattag gyrs aroms hexa-karbonsav
keletkezik (a vegyletet gy lehet lerni legknnyebben, hogy a benzol
gyr hidrognjeit karboxil csoportokra cserljk [nem gy keletkezik]).
A szn lgokkal nem reagl. Vzzel csak 1000 fok felett reagl szn
monoxid illetve hidrogn gz keletkezse kzben(szintzis gz). A
szilcium oxignnel szilcium-dioxidd g el. Vzzel nem reagl, lgokkal
hidrogn fejldse kzben sziliktok keletkezik. Saltrom s fluorsav
keverkvel H2(SiF4) sszegkplet vegylet keletkezik. Az n oxignnel
n-dioxidd gethet el. Vzzel nem savakkal sk lgokkal vegyrtknek
megfelel sszegkplet komplex keletkezik (azt n lehet 2 vagy 4
vegyrtk is) pldul Na2[Sn(OH)4] vagy Na2[Sn(OH)6]. Az lom oxignnel
lom-oxidd reagl el. Vzzel, amennyiben oxign is van jelen
lom-hidroxid csapadkot kpez. Savas oldsnl csak a saltromsav
eredmnyes mivel a legtbb sja oldhatatlan csapadk. Lgokkal nem
reagl.
Nitrogn csoport: a nitrognt csak nagyon nehezen lehet reakciba
vinni (ennek oka a hromszoros kts) ezrt hasznlhat vdgzknt. Oxignnel
2500 fok krl reagl amikor is nitrogn monoxid keletkezik. Vzzel,
savval, lggal nem reagl. A foszfor a megfelel aktivlsi energia
mellett reagl oxignnel ahol tbb fle sszettel foszfor-oxid
keletkezik (P2O3 , P2O5 de ezek a stabilits miatt dimerizldnak). A
foszfor vzzel nem reagl. Lggal diszproporcis reakciban
foszfor-hidrid s a foszforsav s keletkezik. Saltromsavval
reagltatva foszforsav keletkezik. Ugyanez a sav kpzdsi reakci
jtszdik le arznnal, antimonnal s bizmuttal is.
Oxign csoport: az oxign a leveg nitrognjvel 2500 fokon kpez
nitrogn oxidot vzzel, savval lggal nem reagl. A kn a levegn
elgethet kn-dioxid keletkezse kzben, de keletkezhet N2S3 sszegkplet
vegylet is. A kn vzzel nem reagl, tmny saltromsavval reagl amikor
knsav keletkezik, lgokkal diszproporcis reakciban szulfid s
tioszulft keletkezik.
-
Halognek: levegvel nem reaglnak, vzbl a fluor oxignt szabadt fl,
mikzben fluor sav keletkezik. A tbbi halogn a vzzel diszproporcis
reakciban reagl ahol hidrogn-halogenid s hidrogn-oxohalogenid
keletkezik. Lgokkal ugyanezek az elven reaglnak amegfelel sk
keletkezse kzben. Saltromsavval reagl jddal ahol jd sav
keletkezik.
Nemesgzok: nem reaglnak.
Mellkcsoportok:
Szkandium csoport: elgethetek ahol a hrom vegyrtk elektronnak
megfelel oxidok keletkeznek. Vzzel fm-hidroxidok
keletkeznek(melegtve knnyebben), savval a megfelel sk. Lgokkal nem
reaglnak.
Titn csoport: oxignben elgnek, ezenfell a titn a nitrognben is
elg. Savakkal nehezen csak melegts hatsra, lgokkal illetve vzzel
nem reaglnak.
Vandium csoport: oxignnel reaglnak, 1000 fok krl nitrognnel is.
Vzzel lggal nem, savakkal is csak melegts hatsra.
Krm csoport: oxignnel reaglnak, valamint savakban (megfelel
koncentrciknl) olddnak br molibdn s a krm kevsb. Lgokkal vzzel nem
reaglnak.
Mangn csoport: oxignnel oxidokat kpeznek. Emellett (fknt a
mangn) reagl a nitrognnel vzzel savakkal lgokkal reagl.
Vas csoport: levegn az oxignnel s a prval a vas korrodl
vas-oxohidroxid keletkezse kzben. A vas olddik savakban is mg a
nikkel s a kobalt ezekben csak nehezen valamint ezek vzzel nem
reaglnak. Lgokkal nem reaglnak.
Nemesfmek: rutnium, rdium, palldium, ozmium, irdium, platina. A
leveg oxignjvel csak ers melegts hatsra reaglnak, savaknak nagyrsz
ellenllnak, csak kirlyvzben oldhatak (kiv. a palldiumot amely tmny
saltromsavban is olddik) vzzel, lggal nem reaglnak.
Rz csoport: nehezen reaglnak a levegn csak az ezst patinsodik
(bzisos rz karbont keletkezik) az ezst pedig az esetleges kn
tartalomtl megbarnul. Az arany a levegvel nem reagl. Vzzel nem
reaglnak. A rz s ezst tbb savban is olddik (esetleges csapadkok
keletkezse kzben) mg az arany csak kirlyvzben. Lgokkal nem
reaglnak.
Cink csoport: a cink s kadmium felletn a levegn a pra hatsra
bevonat kpzdik. Oxignnel reaglnak savakban olddnak, lgokkal nincs
reakci.
Lantanoidk: oxignnel oxidokat, vzzel vztartalm oxidokat kpeznek.
Hg savakban gyorsan olddnak.
Aktionidk: oxignnel reaglnak, savval s lggal szemben ellenllak.
Vzzel reaglnak de ezek a reakcik nagyon soksznek mert sok befolysol
tnyezjk van.
A3./ A hidrogn
Fizikai tulajdonsgok: a hidrognnek a termszetben hrom izotpja
fordul el a leggyakoribb az egy proton s egy elektronbl ll atom. A
msodik a deutrium melynekatommagja egy protonbl s egy elektronbl ll
a harmadik pedig a trcium melynek
-
magja kt neutront s egy protont foglal magba. Utbbi azonban
instabil s -sugrzssal elbomlik deutriumra valamint protonra s
elektronra. Egyedl ennl az elemnl kaptak az izotpok klnbz jellst. A
hidrognnek H, a deutrium D, a trciumnak T a jele. A hidrogn kapcsn
bevezetjk a magspin fogalmt, amivel az atommag forgsirnyt
jellemezzk. (Ezt a tovbbi elemeknl is megfigyelhetjk amennyiben a
magspin nem zrusrtk.) Amennyiben a magspin megegyezik a hidrogn
molekulban akkor az adott molekula orto-hidrogn, az eltr magspinnl
pedigpara~. A kt hidrogn kztt megfigyelhet egy egyenslyi koncentrci
mely a hmrsklet vltozsval egytt mdosul. Nulla kelvinen a
parahidrogn koncentrcija 100% majd a hmrskletet emelve ez
fokozatosan cskken egszen 25%os rtkre melynl kevesebbet nem
tartalmaz. Ugyangy van ez a trciumnl is, mg a deutriumnl alacsony
hmrskleten az orto-forma a stabil s ez csak 66,67%ig cskkenthet. A
magspinizomerek kztt tbb fizikai tulajdonsgbeli eltrs is van pldul
olvadspont vagy hvezet kpessg. Molekulris formban a hidrogn
szntelen szagtalan ztelen gz, melynek alacsony olvads s forrs
pontja van(diszperzis klcsnhats a molekulkkztt). A hidrogn
molekulban tallhat egyszeres kts ersebb mint brmely ms egyszeres
kts, nagy a disszocicis energia. Ez okozza hogy norml krlmnyek kztt
a hidrogn nem reagl.
Hidrogn ionos formi: H(ez az atomos forma),H+,H-,H2+, H3+
(kiegszts: H4+ , H5+ , H6+ , H7+, H9+)
Kmiai tulajdonsg: a hidrogn knnyen kpez alkli, alklifld~ s
fldfmhidrideket. Sznnel sznhidrogneket kpez, reagl nitrognnel
ammnit alkotva, knnel knhidrognt, oxignnel vizet, halognekkel
hidrogn-halogenideket.
Elllts: Laboratriumi:HCl + Zn ZnCl2 + H2Al + NaOH + H2O
Na[Al(OH)4] + H2Na + H2O H2 + NaOHNaH + H2O NaOH + H2
Ipari:H2O H2 + O2 (elektrolzis)C(izz) + H2O CO + H2 (1200 fok)
(rgebbi vzgz eljrs)CO + H2O H2 + CO2CH4 + H2O CO + H2 (j eljrs)CO +
H2O H2 + CO2
Felhasznls: Energia ipari lehetsgekEgyes fmek oxidbl trtn
reduklsa (pl.: W)Szervesipar
A4./ A nemesgzok Hlium Neon Argon Kripton Xenon
Fizikai tulajdonsgok: egyatomos molekulk melyek norml krlmnyek
kztt gzhalmazllapotak, szilrdan molekularcsosak. Szntelen anyagok.
Ionizcis energijuk nagy mivel teljesen lezrt hjaik vannak melyeket
nagyon nehz megbontani ennek okn kmiai reaktivitsuk kicsi. Vzben
nagyon rosszul olddnak. A hlium 2-3 kelvinen cseppfolysodik,
htkzegknt hasznlhat. Elfordulsukat nzve, a hliumbl
-
a fldn nagyon kevs van fknt csillagokban tallhat meg (itt nagy
mennyisgben keletkezik a hidrogn fzijbl) az argon viszont a fldi
lgkr 1/120ad rszt teszi ki.
Kmiai tulajdonsgok: Klatrt vegyletek. Csak gerjesztett llapotban
lteznek nemesgz vegyletek. Megjegyzend hogy a csoportutols tagjai
vihetek knnyebben vegyletbe, mivel itt is felmerl az hogy a kls
elektronhjak mr nem tudjk tkletesen lernykolni a mag tltst.
Gerjesztskor a lezrt hj megbomlik (promotldik) s ekkor nagy
elektronegativits elemekkel kpes vegyleteket kpezni.PtF6 + Xe
XeF2/XeF4/XeF6 Az XeF2 molekulnl a xenon sp3d hibrid llapotba
lp.
Elllts:Leveg cseppfolystsa: Kripton Argon Xenon rektifiklhatak.
A Hlium Neon nem cseppfolysodnak, viszont ket sztlehet vlasztani
mivel 20 kelvinen aktvszenen adszorbeldnak. A hlium elfordul
fldgzokban, nhol 4%ot is elri.
Felhasznls: BvrpalackokVdgzknt (vegyszetben levegkizrs, illetve
aclhegesztsnl)Fnyforrsoknak izzfeltltsnl Hts
A5./ A halognek Fluor Klr Brm Jd
Fizikai tulajdonsgok: ltalnosan ns2np5 el rhat le a vegyrtk
elektronhjuk. Vegyleteikben jellemzen egyszeresen negatv tltssel
fordulnak el, de vannak egyszeresen, hromszorosan, tszrsen s
htszeresen pozitvak is. A halogneknl a disszocicis energiban
egyfajta elcsszs figyelhet meg a csoportban a klrnak van a
legnagyobb disszocicis energija, majd kvetkezik a brm ezutn a fluor
vgl pedig a jd. Arra hogy mirt nem a fluor a sor kezd tbb fle
magyarzattal is szolgltak mr. Ilyen pldul az a magyarzat miszerint
a kis atom mret miatt jobban rvnyesl a mag-mag s a nem kt
elektronprok kztti taszt hats vagy egy msik magyarzat szerint itt
mg nincsenek d-plyk amik stabilizllag hatnnak a sok elektronos
rendszerre. A csoport elemeinek szne fentrl lefel mlyl, a fluornak
vilgossrga gz, aklr zldessrga szn s szintn gz. A brm mr stt vrs
knnyen foly folyadk, mg a jd fnyes fekete kristlyos szilrd anyag
mely hajlamos a szublimlsra. A klrrl s a jdrl rdekessg hogy sznk
hts hatsra halvnyodik. A klrnak s a brmnak is kt-kt izotpjval
tallkozhatunk a termszetben, mg fluornak s a jdnak csak egy van. A
halogn vegyletek mrgezek.
Kmiai tulajdonsgok:C/N/O + X2 0Si + Cl2 SiCl4 (knnyen
hidrolizl)P + Cl2 PCl3 (knnyen hidrolizl)Fmek + X2 MXH2 + X2 HXH2O
+ F2 H2F2 + O2H2O + Cl2 HCl + HClO (kismrtkben reagl, diszproporcis
reakci)NaOH + Cl2 NaCl + NaClO (diszproporcis r.) NaClO NaClO3 +
NaCl (diszproporcis r.)
-
NaOH + I2 NaIO3 + NaII2 + HNO3 HIO3 + NO2 + H2O
Halogenidek:-ionos: magas op., vzoldhat, olvadkknt vezet pl.:
NaCl-kovalens: vzben nem olddnak, alacsony op., szigetelk lt.
CCl4-fmes: vezetnek, pl.: CeI2 (Crium jodid amiben a kation 3+
tlts, mellette kt
darab 2- tlts anion van s egy elektron)
Elllts:Fluor: Moissan lltotta el els alkalommal kliumfluorid s
hidrognfluorid elektrolzisbl. Ezt az eljrst hasznljuk ma is. Az
eljrs sorn azonban tbb dologra is gyelni kell. A problmk nagy rsze
a fluor korrodatv illetve nagy reakci kszsgbl ered. A reaktort
olyan anyagbl kell kszteni ami ellenll a fluor oxidl hatsnak. Erre
alkalmas a rz s nikkel illetve ezek tvzete ugyanis ezen anyagok
felletn a fluor sszefgg fluorid rteget kpez, ami megakadlyozza a
tovbbi oxidcit. Emellett el kell kerlni azt, hogy a hidrogn s fluor
keveredst mivel ezek robban elegyet alkotnak ezt egy elvlaszt
fallal lehet megoldani az and s katd kztt. Vigyzni kell, hogy
szennyezdsek ne kerljenek a reaktorba pldul ha kenolaj kerl be
akkor az begyulladhat. Az andot prselt grafitbl kell kszteni
ugyanis a norml grafit s a fluor reaglnak. Klr : a klr ellltsa
szintn elektrolzissel trtnik itt kt fle kpen jrhatunk el. A ks
olvadkt illetve oldatt is elektrolizlhatjuk. Az olvadk elektrolzis
sorn klr gz s fm ntrium keletkezik mg az oldat elektrolzisnl
ntriumhidroxid s klrgz. Utbbinl a ntriumhidroxidot nem teljesen
tiszta. Tallhat benne nmi klr szennyezs gy ennek tovbbi felhasznlsa
csak tisztts utn lehetsges. Ez persze grafit katdos eljrsra rvnyes.
Amennyiben higany katdot hasznlunk a ntrium bele olddik a higanyba
amalgmot kpezve. Ebbl a ntriumot nehzkes kinyerni mivel a ntrium
amalgm kpzds hje nagy, ezen fell nhny tmegszzalknyi ntrium
beleolddsautn az amalgm megszilrdul. Valamint a tkletes elvlasztsuk
is nehzkes gy a ntrium valamennyi higany szennyezst tartalmazni fog
tartalmazni ami ipari szinten mrjelents mennyisg. Jd s Brm: ezeket
az elemeket sikbl klrozssal a legegyszerbb ellltani. Pldul ha
kliumjodid oldathoz akkor kliumklorid s jd keletkezik.
Felhasznls:SavgyrtsSzerverkmiaFerttlents
A6./ Az oxigncsoport Oxign Kn Szeln Telr
Fizikai tulajdonsgok: az ebben a csoportban helyet foglal elemek
elektronhj konfigurcija ns2np4 ltalnos kplettel rhat le. A
csoporton bell tallhat differencia miatt a fizikai tulajdonsgokat
elemrl elemre clszer trgyalni.Oxign: a lgkr 21%t ad elemnek kt
allotrp mdosulata ismert. A kt atombl ll oxign s a hrom atombl ll
zon. Utbbi instabil molekula gy knnyen bomlik el az elbbi ktatomos
mdosulatt. Az zon szerkezete egy V szer szerkezet melyben
hromcentrum van 4 elektronra. Elllthat ha oxignnel elektromos
kislst vagy UV tartomnyba tartoz fnysugrzst kzlnk. Ennek jelentsge
a fels lgkrben van mivel gy fogja fel a napbl rkez sugrzst. Az
oxign egyik rdekes tulajdonsga hogy br pros elektronszma ellenre
mgis paramgneses tulajdonsgot mutat (ez ltalbancsak a pratlan
elektron szm elemekre igaz). Ennek magyarzata hogy a kt Pi
-
elektron spinje megegyezek. Ez a spin egyezs gerjesztett
llapotnak elveszlik. Az oxignelektronegativitsa 3,5 ami a fluor utn
a legmagasabb a peridusos rendszerben. Ez utala kmiai
tulajdonsgaira. Kn: az oxign csoport msodik eleme mely a felette ll
elemtl sok mindenben klnbzik. A kn molekula egy nyolc atombl ll
gyrs rendszer, mely molekula rcsot alkot. Tbb allotrp mdosulata
ltezik de mindegyik srga szn. rdekes tulajdonsga, hogy ha meg
akarjuk olvasztani akkor ktszer folyik meg. Els lpsben a nyolcas
gyrk felszakadnak s nagyobb hosszsg lncokk kapcsoldnak ssze,
ekkorkicsit megint nagyobb a kn viszkozitsa. Tovbbi melegts hatsra
ezek a hossz lncok elhasadnak s kis atomszm lncok keletkeznek. Ha
mg tovbb kzlnk vele ht akkor pedig elprolog ktatomos molekulnknt
(itt az oxign szerkezett veszi fel). Szeln s Tellr: fmes kinzet
anyagok. A szeln fotovezet, amennyiben fny ri vezetv vlik mg fny
nlkl szigetel.
Kmiai tulajdonsgok:O2 + X2 0S + O2 SO2SO2 + H2O H2SO3SO2 + O2
SO3SO3 + H2O H2SO4 (nem j eljrs mert nehezen kezelhet kd
keletkezik)H2SO4 + SO3 H2S2O7H2S2O7 + H2O H2SO4N2 + O2 NO/NO2 (2500
fok)C + O2 CO2Majdnem minden fm reagl az oxignnel kivve azok
amelyek vd oxid rteggel rendelkeznek.S + X2 SX (pl SF4, SF6)S + N2
N2S3S + C CS2M + S MS (pl.: Fe + S FeS)S + H2O 0S + ccHNO3 H2SO4 +
NO2 + H2O (forr)S + NaOH Na2S + Na2S2O3
Elllts:Oxign: leveg cseppfolystsa majd rektifiklsaKn: elemi kn
kitermels vagy H2S + O2 H2O + SH2S + SO2 H2O + SSzeln s Tellr: a rz
raffinlskor keletkez iszapbl nyerhet ki
Felhasznls: Oxign: szleskr ipari felhasznlsKn: gumigyrts,
knsavgyrtsSzeln s Tellr: lzernyomtats, fotocella
A7./ A nitrogncsoport Nitrogn Foszfor Arzn Antimon Bizmut
Fizikai tulajdonsgok: az ltalnos vegyrtk elektronhj konfigurci
ns2np3. A csoporton belli differencia miatt clszer elemenknt
trgyalni. Nitrogn: kt allotrp mdosulata van egy instabil hat atombl
ll s egy stabilis ktatomos molekula melyben a kt atom kztt
hromszoros kts tallhat. Egy szigma
-
s kt pi elektronpr. A nitrogn nagyon nehezen vihet reakciba,
mert ezt a hrmas ktst csak nagy energia befektetssel lehet
felbontani. Foszfor: sokfle allotrp mdosulata van a jelentsebbek a
srga(fehr) s a vrs foszfor. A fehrfoszfor molekularcsos alacsony
olvadspont mdosulat mely szerves oldszerben olddik, innen ered
mrgez mivolta. Knnyen gyullad, ezrt vz alatt tartjuk.A vrs foszfor
ezzel szemben skngyszg egysgekbl ll atomrcsos anyag, stabil
mdosulat a fehr foszfor is ezz alakul t lls kzben. Bizmut, Arzn s
Antimon: fmes tulajdonsg anyag.
Kmiai tulajdonsgok: N2 inert vdgzN2 + X2 0N2 + O2 NO/NO2
(2500fok)NO2 + H2O HNO3 + HNO2N2 + C NC-CN (2000-2500 fok)Li + N2
Li3NMg + N2 MgNH2 + N2 NH3 (egyenslyi folyamat)P + X2 PX3 / PX5PX3
+ H2O H3PO3 + HXP+ O2 P2O3/P2O5P2O3 + H2O H3PO3 P2O5 + H2O H3PO4P +
S P4S3 P2S5P + Mg Mg3P2 Mg3P2 + H2O Mg(OH)2 + PH3P + H2O 0P + NaOH
NaH2PO2 + PH3P4 + HNO3 H3PO4 + NO2 + H2OAs + HNO3 H3AsO4 + NO2 +
H2OSb + HNO3 H3SbO4 + NO2 + H2OBi + HNO3 H3BiO4 + NO2 + H2OSbF5 +
F- SbF6-
Elllts: Nitrogn: leveg cseppfolystsa rektifiklsFoszfor:
Ca3(PO4)2 + SiO2 + C P4 + CaSiO3 + COBizmut: Bi2O3 + C CO2 +
BiArzn: As2O3 + C CO2 + AsAntimon: Sb2O3 + C CO2 + Sb
Felhasznls:Nitrogn: ammnia gyrts, mtrgya gyrts, savgyrts,
gygyszerek s robbanszerek gyrtsaFoszfor: mtrgya gyrts, lelmiszer
iparBizmut:Arzn:Antimon:
A8./ A foszfor oxidjai, oxosavai, a foszforsav ellltsa,
felhasznlsa.
-
A foszfor alapveten tbbfle oxid formban rhat le, ezekbl pedig
tbb fle savat vezethetnk le.
Oxidok:Tetrafoszfor-hexaxoid: P4O6 fehrfoszforbl 75%O2 25%N2
elegyben getve. Tetrader szer szerkezet.
P4O7: a P4O6bl szrmaztathat oly mdon hogy az egyik foszforra egy
jabb oxign helyeznk. Ugyanezen elven felpthetjk a P4O8, P4O9 s a
P4O10 sszegkplet vegyleteket.
Savak:Foszfinsav: H3PO2 egyrtk sav melynl a foszforhoz egy
kettsktses oxign kt hidrogn s egy hidroxid csoport kapcsoldik.
Ellltsa: sjbl ersebb savval.Foszforossav: H3PO3 Ktrtk sav mely a
foszfinsavtl csak egy hidrogn-hidroxid csoport cserjben klnbzik.
Ellltsa: P2O3 + H2O H3PO3 , sibl ersebb savvalOrtofoszforsav: H3PO4
Hrom rtk sav melyben a foszfor atomhoz egy oxign kettsktssel s hrom
hidroxid csoport egyszeres ktssel kapcsoldik. Ellltsa: P2O5 + H2O
H3PO4Difoszforsav: az elz savbl szrmaztathat sav melynl kt
ortofoszforsav kapcsoldik ssze vzkilpsvel. Elllts: H3PO4 H4P2O7 +
H2OTrifoszforsav: ugyan ezen az elven pl fel de itt mr hrom sav
kapcsoldik ssze. Elllts: H3PO4 H5P3O10 + H2OPolifoszforsav: a fenti
elvet folytatva egy tbb savat kapcsolhatunk ssze.
Ciklo-trimetafoszforsav: A trifoszforsav kt szls savja is
sszekapcsoldik gy alkotva egy hatos gyrt melyben oxign s foszfor
atomok vltjk egymst. H5P3O10 H3P3O9 + H2O
Felhasznls: mtrgya gyrts, lelmiszer ipar, egszsggy (fogkrm)
A9./ A szncsoport (fmes s nemfmes elemek) Szn Szilcium Germnium
n lom
Fizikai tulajdonsgok: A csoport ltalnos vegyrtk elektronhja
ns2np2 kplettel adhatmeg a csoport tagja jellemzen ngyszeresen
pozitv oxidcis szmmal szerepelnek vegyleteikben de az n s lom lehet
ktszeresen pozitv is.Szn: ngy gyakori allotrp mdosulata van. Az
atomrcsos tetraderes szerkezet gymnt a grafit mely hatos egysgekbl
ll rtegrcsos anyag. Valamint a focilabda modellel lerhat fullernek.
A gymnt szerkezete annyira stabilis hogy ez az anyag a legmagasabb
olvads pont s a kemnysgi skla fels vgpontja a gymnt kemnysgvel
megegyez. tltsz anyag mely termodinamikailag kevsb stabilis mint a
grafit. A gymnt szigetel, a benne lev szn atomok sp3 hibrid
llapotban vannak. A grafit szn atomja sp2 hibrid llapotak, a
negyedik elektron a sklapok sszetartsrt felels, emellett ezek egy
delokalizlt elektron rendszert alkotnak. Amennyiben az egy skban
lev szn atomokat vizsgljuk azok atomrcsosak. A grafitban a skok
elcssznak egymson nyoms hatsra. Olvadspontja magas, j vezet,
termodinamikailag stabilabb mint a gymnt szne szrks fekete. A
fullernek illetve sznnanocsvek molekularcsosak. A hatvan sznatombl
ll fullern sp2 hibrid llapotsznatomokbl ll alakja futball labda
modellel rhat le. A fullernben szferikusan delokalizlt pi elektron
rendszer van, molekularcsos anyag mely toluolban ibolya sznnel
olddik. A hetven sznatombl ll fullern rgbi labda modellel rhat fel.
A szn
-
nanocsveket clzottan lltjk el kutatsi clokra. Szilcium:
gymntrcsos anyag, de olvadspontja kisebb mint a gymnt, csakgy
mintkemnysge, szrke szn. Flvezet tulajdonsg.Germnium: flvezet
tulajdonsg flfm, a szilciumnl is alacsonyabb az olvadspontja.
Trkeny, szrksfehr gymntszer kristlyokat alkot.n: kt allotrp
mdosulata van az alfa n s a bta n. Az alfa n vezet tulajdonsg
porszer anyag. Mg a bta fmes tulajdonsg, viszonylag puha, duktilis
mdosulat. Olvadspontja alacsony. A kt mdosulat a hmrsklet fggvnyben
alakul t egyikbl a msikba. Ha a bta n krnyezetnek hmrsklete 13,6 C
al cskken akkor talakul alfa nn. Egy hasznlati trgynl trtnik ez
akkor mr a hmrsklet emelkedse sem segt ugyanis hiba alakul vissza
ugyanis a trgy sztporlad amikor az n alfa mdosulatt alakul.lom:
puha fm melynek olvadspontja alacsony, srsge nagy.
Kmiai tulajdonsgok: Szn: C + X2 0C + O2 CO2C + O2 COCO2 + H2O
H2CO3CO + H2O x HCOOH (nem jtszdik le)C + S CS2C + N2 NC-CN (2500
fok)C + H2 CHCHC + fmek karbidok (nem minden fmnl)Al4C3 + H2O
Al(OH)3 + CH4CaC2 + H2O CH2CH2 + Ca(OH)2C + H2O CO + H2 (1200 fok)C
+ lg 0C(grafit) + ccHNO3 (forr) NO2 + (egy aroms hexakarbonsav
keletkezik mely gy kpzelhet el hogy egy benzol gyrn minden hidrogn
COOH csoportra cserlnk) Szilcium: Si + X2 SiX4SiCl4 + H2O SiO2 +
HClSi + O2 SiO2 polimer szerkezet anyag (kvarc)SiO2 + H2O x H2SiO3
(nem jtszdik le)fmekkel szilicedeket kpezMg2Si + H2O Mg(OH)2 +
SiO2SiCl4 + Li[AlH4] SiH4 (ngyullad vegylet)Si + H2O 0SiCl2
polimerknt ltez vegyletSi + NaOH + H2O Na2SiO3 + H2Si + HNO3 + H2F2
NO2 + H2[SiF4] + H2OSiO2 + H2F2 H2[SiF4] + H2O
Szilnok: a sznhidrognek analgija alapjn felptett vegyletek ahol
a szenek helyn szilcium atomok vannak.n:Sn + Cl2 SnCl4 (folykony
hidrolizl vegylet) SnCl4 + H2O [Sn(H2O)6]Cl4
-
Sn + O2 SnO2Sn + C x nincsen karbidjaSn + H2O 0Sn + HCl SnCl2 +
H2SnCl2 + H2O Sn(OH)2 + HClSn + HNO3 Sn(NO3)2 + NH4NO3 (reduklja a
nitrogn atomot)Sn + ccHNO3 SnO2.nH2O + NO2Sn + NaOH + H2O
Na2[Sn(OH)4] + H2Sn++ + Fe+++ Sn++++ + Fe++lom:Pb + O2 PbO PbO2Pb +
Cl2 PbCl2 (vzben csak melegen olddik)Pb + I2 PbI2 (aranyes)Pb + S
PbSPb + C nincs karbidPbO2 + HCl Cl2 + PbCl2 + H2OPb + H2O + O2
Pb(OH)2Pb + H2O + O2 + CrO3-- PbCrO3.Pb(OH)2Pb + H2O + CO2 + O2
PbCO3.Pb(OH)2Pb + HCl 0Pb + H2SO4 0 (PbSO4 nagyon rosszul olddik)Pb
+ HNO3 Pb(NO3)2 + NO2Pb + NaOH 0PbO2 + Mn(NO3)2 MnO4- + Pb++(A
ngyrtk lomvegyletek nagyon ers oxidlszerek)Lteznek mg olyan
Si/Ge/Sn/Pb vegyletek melyekben az adott atomhoz szerves csoportok
kapcsoldnak pldul Pb(Et)4.
Elllts:Szenek:Gymnt/grafit/kszn: bnyszat.Koksz: feketeszn szraz
leprlsa levegtl elzrva koksz/ktrny/faszesz.Faszn: fa szraz leprlsa
faszn/ktrny/faszesz.Korom: CH4 + O2 C + H2OSzilcium:SiO2 + Mg MgO +
SiHSiCl3 + H2 Si + HCl (znaolvasztsos tisztts)n:SnO2 + C Sn +
CO2lom:PbS + O2 PbO + SO2PbO + C Pb + CO2PbO + PbS Pb + SO2 (zrt
rendszer hevts)PbSO4 + PbS Pb + SO2 (zrt rendszer hevts)
Felhasznls:Szn: kohszat, gumiipar (korom)Szilcium: elektronika s
jabban egszsggy (szemlencse szilcium szrmazkbl)lom: rgebben
vzvezetkknt hasznltk
-
A10./ Szilcium-dioxid, kovasav, szilikonok.
A11./ A hidridek
A hidrideknek nevezzk a hidrogn fknt fmekkel kpzett
vegyleteit.Ionos: alkli s alklifldfmekkel (kiv. Be) kpzett
hidridek, melyek ionrcsot alkotnak. Vzzel fmhidroxid s hidrogn
keletkezse kzben reaglnak.Fmes: ezek hidridek vezetik az ramot, a
kts inkbb kovalens karakter, mint ionos. Ilyen hidridek az
alumnium~ illetve berlium-hidrid ezek a hidridek polimerizldnak,
mert a kovalens jelleg ellenre itt is megfigyelhet tlts eltolds.
Ezek az anyagok elprologtathatak. Kovalens: molekularcsos anyagok,
lehetnek gz s folyadk halmazllapotak. Megklnbztetnk bennk kt
csoportot az alapjn hogy a hidrogn s a msik elem elektron
negatvitsa mennyiben tr el. A kis-klnbsgekhez tartozik pldul az
ammnia s a metn. A nagy-klnbsgekhez a hidrogn-halogenidek.Komplex
hidridek: ers reduklszerek Na[BH4] Li[AlH4] Fontos megemlteni az
interstricilis hidrideket melyeknl a hidrogn nem ml arny szerint
atomosan olddik a fmbe (d-mez fmei). Pldul platinba vagy
palldiumba.
B1./ A brcsoport (B - Tl) Br Alumnium Gallium Indium Tallium
Fizikai tulajdonsgok: a csoport ltalnos vegyrtk elektronhja
ns2np1 kplettel adhatmeg. A csoportban egyedl a br tartozik a
nemfmes elemek kz, mg az alumnium, gallium, indium s tallium a
fmekhez tartozik. Br: fmes kllem anyag, mely szigetel tulajdonsg,
atomrcsos, a rcspontokban tizenkt bratombl ll ikozaderek tallhatak.
Olvadspontja magas, kemny anyag, kovalens ktseket hoz ltre mivel
kettes elektronegativitsa elg kzel esik azokhoz azelemekhez
melyekkel vegyletet kpez. Kt izotpja ismert a B10 s a B11 melyek
arnya a kitermels helytl fgg. A B10es izotp fknt a trkorszgi
lelhelyeken van tbbsgben mg a B11es a kaliforniai
lelhelyeken.Alumnium/Gallium/Indium/Tallium: fmes elemek melyek
alacsony olvadsponttal rendelkeznek (Gallium 24 fok), van lngfestsk
(kiv. Alumnium). A gallium kkesen, az indium ibolya s a tallium zld
sznt mutat lng fests sorn. A csoport fmes elemein bell is
megfigyelhet differencilds mivel ahogy haladunk lejjebb a sorban a
galliumnl a vegyrtk elektronhj alatt megtallhat egy betlttt d plya
mely a magban tallhat tltst nem rnykolja le olyan jl gy ez
megmagyarzza mirt nagyobb a gallium ionizcis energija az
alumniumnl. Ugyanez a hats megfigyelheta tallium esetben is ahol mr
a betlttt f alhj is kzrejtszik.(A ferdn szedett tnyanyag nem
hangzott el rn de rdemes vizsgn elmondani mert hatsos ha valaki ezt
tudja. forrs: Greenwood-Earnshaw Elemek Kmija)Alumnium: duktilis,
knny fm mely j vezet.
Kmiai tulajdonsgok: Br:B + X2 BX3BF3 + H2F2 H[BF4]B + O2 B2O3B +
H2 BH3 ( B2H6 dimerknt inkbb)B + C brkarbidokB + H2O 0B + NaOH
Na3BO3 + H2B + ccHNO3 + H2F2 H[BF4] + NO2 Alumnium:
-
Al + Cl2 AlCl3 (elszublimltatva Al2Cl6)Al + HCl AlCl3
[Al(H2O)6]Cl3Al + O2 Al2O3 (exoterm reakci termit)Cr2O3 + Al Al2O3
+ CrFe2O3 + Al Al2O3 + FeAl + S Al2S3 Al2S3 + H2O Al(OH)3 + H2S
(egyirny folyamat melynl a kn-hidrogn tvozik s visszamarad az
alumnium-hidroxid fehr csapadk)Al2S3 + NH4OH Al(OH)3 + (NH4)2S
(szintn egyirny folyamat)Al + C Al4C3 (alumnium karbid)Al4C3 + H2O
Al(OH)3 + CH4Al + Si Al4Si3 (alumnium szilicid)Al4Si3 + H2O Al(OH)3
+ SiH4Al + Hg amalgm (ennek segtsgvel leoldhat a vdoxid rteg)Al +
H2O 0 (ved ox. rteg miatt)Al + HCl AlCl3 + H2Al + H2SO4 Al2(SO4)3Al
+ ccHNO3 0 (passzivl az ox. rteg)Al + NaOH + H2O Na[Al(OH)4] + H2Az
alumnium felletn sszefgg oxid rteg tallhat, mely magas kinetikai
gtat biztost gy okozva az alumnium alacsony reaktivitst. Ez az oxid
rteg tovbb vastagthat eloxlssal (andknt kapcsoljk be egy
elektrolizl cellba ahol az andonoxign fejldik). Az alumniumoxidnak
tbbfle mdosulata eltr kristlyszerkezetekkel. Az alfa-Al2O3 vagyis
korund hexagonlis rcs mag a gamma-Al2O3 kbs rcs.Tallium: TlCl
rosszul oldd vegyletTlOH jl olddik kzel olyan ers bzis mint az
NaOHTl2CO3 lgosan hidrolizl
Elllts:Alumnium: Bayer fle eljrsBauxitbl indul ki mely tbb fle
fm hidroxidjt, oxo-hidroxidjt tartalmazza. Az rcet megrlik majd
kiszrtjk. Ezutn kvetkezik a feltrs ahol kihasznlva az alumnium
amfoter tulajdonsgt, tmny ntriumhidroxiddal oldatba viszik. Ekkor
az oldatban ntrium-tetrahidroxo-alumint komplex van az oldat aljra
pedig kilepszik a nem oldd mellktermk a vrsiszap. Az oldatot
elvlasztjk majd hgtssal sztvlasztjk a komplexet (a lgot ezutn
tmnytik s jrafelhasznljk mikzben feldsul benne a galliumhidroxid).
Ezutn leszrik az alumniumhidroxidot, amit kigetve alumniumoxidd
alaktanak. Ezt feloldjk kriolitban(Na3[AlF6]) vagy kalciumkloridban
s elektrolizljk. Az elektrolizl kd alja a grafitkatd mg az and egy
belenyl grafit rd ami a fejld oxign miatt folyamatosan fogy (elg).
Az alumniumoxidot sznnel nem lehet reduklni.Gallium: az alumnium
gyrts sorn feldsul anyalgbl lltjk el.
Felhasznls:Br: neutronelnyelknt, golyll mellnyGallium: ledekAl:
szerkezeti/csomagol anyag, elektronika
B2./ Az alklifldfmek Berlium Magnzium Kalcium Stroncium
Brium
-
Fizikai tulajdonsgok: a csoport ltalnos vegyrtk elektronhja ns2
kplettel adhat meg. Az alkli fmeknl nagyobb srsg kemnyebb anyagok,
olvadspontjuk is nagysgrendekkel nagyobb. A berillium rideg. A
kalciumnak s stronciumnak vrs a briumnak fakzld/srga lngfestse van.
A berillim s magnzium ezstfehr sznek, akalcium, stroncium, brium
inkbb halvnysrgsak.
Kmiai tulajdonsgok:Berillium: a diagonlszably itt is rvnyesl,
mivel a berilliumnak az alumniumhoz hasonlan vd oxid rteg bortja a
fellett s ugyancsak olddik lgban. Be + NaOH Na2[Be(OH)4] + H2A
berilliumhidrid s a berilliumklorid szerkezete ugyanolyan felpts.
Mindkettben a berilliumhoz 4 msik atom kapcsoldik gy alkotva
lncszer vegyletet.Be + HCl BeCl2 + H2Magnzium:Mg + N2 Mg3N2 (500
fok) (Ltium diagonl) R-X + Mg (teres kzeg) R-Mg-X (Greignard)RMgX +
SiCl4 R4Si + MgXCl (ugyangy alkalmazhat
Ge/Sn/As/Sb)Kalcium/Stroncium/Brium: kevsb reaktvak. Sr/Ba petrleum
alatt tartandk.Ba + O2 BaOBa + H2O Ba(OH)2Ba(OH)2 + CO2 BaCO3
(csapadk)BaNO3 a legkevsb oldd nitrtBaSO4 csapadk (gyomortkrzsnl
hasznljk, a brium ugyan mrgez, de a BaSO4 oldhatsga minimlis)
Elllts: Olvadkelektrolzissel
Felhasznls: Az alklifldfm-oxidokat elektron emitterknt hasznljk,
mivel nagyon kicsi a kilpsi munka. Pldul egy Wolfram spirlt MeO-val
bevonva j elektron emitter (katdcsves TV).
B3./ Az alklifmek Ltium Ntrium Klium Rubdium Czium
Fizikai tulajdonsgok: a csoport ltalnos vegyrtk elektronhja ns1
kplettel rhat le. Alacsony ionizcis energij knnyen gerjeszthet
elemek. Elektronegativitsuk kicsi, standard elektrdpotenciljuk
negatv. Srsgk, olvadspontjuk alacsony van. Puhk, fmes rcsuk
gyenge.
Kmiai tulajdonsgok:ReduklszerekM + X2 MX (heves reakci)Li + O2
Li2ONa + O2 Na2O2 (peroxid)K + O2 KO2 (szuperoxid)Li + N2 Li3N (100
fok)Hg + M alkli amalgmok (stabilak)M + H2O MOH + H2M + HCl MClM +
EtOH EtOM + H2 (alkoltok)M + NH3 MNH2 + H2 (csak fizikailag oldott
fmmel, kis mrtkben lejtszd
-
folyamat)Trolsuk petrleum alatt trtnik.
Fm organikus vegyletek: butil-ltium s metil-ltium, teres
oldatban lteznek ahol az teres oxign nem kt elektron prjai a
ltiumhoz koordinlnak gy a ltium koordincis szma ngy.
Elllts: olvadk elektrolzis, katdos redukci.
Felhasznls: reduklszerek, szrt szerek, alacsony kilpsi munka
miatt (mind foton mind elektron) pl.: Na lmpa. fontos szerepe van
az idegrendszerben a ntrium illetve klium ionoknak.
B4./ A szkandiumcsoport Szkandium Ittrium Lantn
Fizikai tulajdonsgok: ltalnos vegyrtk elektronhjuk (n+1)s2nd1
kplettel adhat meg. Knnyen ionozilht, elektropozitv fmek. Puhk sznk
ezst fehr, clszer levegtl elzrva tartani mert vdoxid rtegk vkony.
Ers reduklszerek: La>Y>Sc~Ac
Kmiai tulajdonsgok:Sc + O2 Sc2O3Sc + X2 ScX3La + H2O La(OH)3 +
H2 La + I2 LaI2 (fmes halogenid mivel a Lantn egyik elektronja rszt
vesz a fmes elektronfelh kialaktsban)Sc(OH)3 + OH- [Sc(OH)6]---
(alumniummal hasonl)
Elllts: elektrolzissel vagy alkli fmes redukcival.
Felhasznls: elterjedben vannak pldul Y2O3 a TV-kben a piros
sznrt felel, YBa2Cu3O7 pedig szupravezetv vlik 95 Kelvinen.
B5./ A titncsoport Titn Cirknium Hafnium
Fizikai tulajdonsgok: ltalnos vegyrtk elektronhjuk (n+1)s2nd2
kplettel adhat meg (hasonlan a szn csoport szerkezetre). Kovalens
vegyletek a jellemzek. Nagyon ellenll vd oxid rtegk van ezrt
hasznlhatak ks elektrolzisben andknt illetve reaktor blsnek.
Kmiai tulajdonsgok: Ti + O2 TiO2 (magasabb hmskleten)Ti + Cl2
TiCl4 (folyadk ~ SnCl4/SiCl4)TiCl4 + H2O TiO2 + HClTi + H2SO4
Ti(SO4)2 (csak hidegen s lassan megy vgbe)Ti + HCl TiCl4 (csak
melegen reagl)Ti + ccHNO3 TiO2.nH2O + NO2 (oldhatatlan polimer
keletkezik Bta-meta-titnsav (H2TiO3))TiH1,9-2,1 nem sztchimetrikus
hidridTitanocn: egy titn atomot kzrefog kt ciklopentadienil gyr.A
cirknium s a hafnium mg a titnnl is ellenllbbak, de ismertek
[ZnF6]-- s [HfF6]--komplexek, melyek a [SiF6]- - el mutatnak
hasonlsgot.
Elllts: Kroll eljrs: TiO2 + Cl2 + C TiCl4 + CO2 (a TiCl4-et
ledesztilljuk)TiCl4 + Mg Ti + MgCl2TiO2 Ti + O2 (olvadk
elektrolzis)
-
Tisztts: van Arkel de Boer eljrsTi + I2 TiI4 (800-1000
fokon)TiI4 Ti + I2 (2000 fokon)
Na2[ZrF6] + Na NaF + ZrNa2[HfF6] + Na NaF + Hf
Alkalmazs: Titnt mint szerkezeti anyagot knnysge s kemnysge
miatt. Valamint j mg implanttumok ksztsre kmiai s mechanikai
ellenll kpessge miatt.
B6./ A vandiumcsoport Vandium Nibium Tallium
Fizikai tulajdonsgok: vegyrtk elektronhjuk (n+1)s2nd3 kplettel
adhat meg. Jl megmunklhat nagy szakt szilrdsg magas olvadspont
fmek.
Kmiai tulajdonsgok: kis aktivitsak, felleti oxidrteggel
rendelkeznek, reakciba csakmagasabb hmrskleten vihetk.M + O2 M2O5VO
+ Cl2 VOCl3 / VOCl2 (oxidkation)(szulfideket, nitrideket is kpez
1000 fok krnykn)svnyi savakban hidegen nem olddnak.
Elllts: V2O5 + Na VNb2O5 + Na NbTa2O5 + Na Ta
Felhasznls:V2O5 knsavgyrts kontakt kataliztoraV acl gyorsacl
gyorsan forg eszkzket ksztenek ebbl az tvzetbl
B7./ A krmcsoport Krm Molibdn Wolfram
Fizikai tulajdonsgok: vegyrtk elektronhjuk (n+1)s1nd5 kplettel
adhat meg. Minden vegyrtkszinten tallhat egy elektron ez okozza a
csoportra jellemz stabil szerkezeteket. Magas olvadspontak a
Wolfram a legnagyobb az tmeneti fmek kztt.
Kmiai tulajdonsg: vd oxid rtegk miatt nehezen vihetek reakciba.
Cr + H2SO4 Cr2(SO4)3 (hidegen)Cr + HCl CrCl3 (melegen)Elemekkel
csak magas hmrskleten reagl.Cr + O2 Cr2O3Cr2O3 + O2 CrO3W + I2 WI3
(800 fok / illkony)WI3 W + I2 (2500 fok)
Krm vegyletek: [Cr(H2O)6]Cl3 zld[Cr(H2O)5Cl]Cl2 kkCrO3 + Na2O
Na2CrO4H2CrO4 (knsav szerkezete)Na2CrO4 (ers reduklszer)Na2CrO4 +
HCl Cl2 + CrCl3 + NaCl + H2ONa2CrO4 + ccH2SO4 H2CrO4 +
Na2SO4Na2CrO4 + H2SO4 Na2SO4 + Na2Cr2O7 (dimerizlt savknt kpzelhet
el)
-
Cr(CO)6 komplexCr(CO)5-NH3Szendvicskomplex: a krm atomhoz kt
oldalrl egy-egy benzol gyr kapcsoldik a pi elektron
rendszervel.
A molibdn sav a foszforsavhoz hasonlan polimerizldik.
Elllts:Krm: FeO.Cr2O3 + C F,Cr,C + CO2 krmvaskbl ferrokrm
keletkezik rozsdamentes acl(rossz hvezet, nem mgneses)
FeO.Cr2O3 + K2CO3 Fe2O3 + K2CrO4K2CrO4 K2Cr2O7 (savas
kezels)K2Cr2O7 + NH4+ (NH4)2Cr2O7(NH4)2Cr2O7 N2 + H2O + Cr2O3
(hkzls hatsra)Cr2O3 + Al Al2O3 + Cr
Molibdn/Wolfram:MoO3 + H2 Mo + H2OWO3 + H2 W + H2OA keletkez
fmport nagy nyomson s hmrskleten dolgozzk t nagyobb rccs.
Felhasznls:Wolfram izz szlak:magas op. j mechanikai
tulajdonsgokhalogn izzk: W + I2 WI3 (800 fok)WI3 W + I2 (2500 fok)
(a wolfram a zzszllra rakdik vissza)(van Arkel de Boer)
B8./ A mangncsoport Mangn Tekncium Rnium
Fizikai tulajdonsgok: a mangn s a rnium vegyrtk elektronhja
(n+1)s2nd5 kplettel, a tekncium 5s1,4d6 vegyrtkes. Nagy srsg, magas
olvadspont anyagok. Fmrcsos szerkezetek. A mangnnak ngy allotrp
mdosulata van, valamintszintn sokflesget mutat oxidcis szmok tern
is (2,3,5,6,7).
Kmiai tulajdonsgok: Mangn:A finom eloszls mangnpor bontja a
vizet.A tmny savak passzivljk. Magas hmrskleten szinte minden
elemmel reagl.Mn + X3 MnX2/MnX3A teknciumra s rniumra jellemz hogy
magasabb oxidcis llapotak s a kisebb reakcikpessg.Oxidcis
llapotok:
+7 +6 +5 +4 +3 +2Mn Mn2O7 - - MnO2 Mn2O3 MnOTc Tc2O7 - - TcO2 -
-Re Re2O7 ReO3 Re2O5 ReO2 - -
B9./ A vascsoport Vas Nikkel Kobalt
-
Fizikai tulajdonsgok: vegyrtk elektronhjak:Vas d6s2Kobalt
d7s2Nikkel d8s2A vasnak tbb allotrp mdosulata van, pldul az
alfa-vas mely mgneses tulajdonsg, amit 700 fokra melegtve talakul
nem mgneses bta-vass.
Kmiai tulajdonsgok: A vas felletn vkony oxid rteg van de ahhoz
hogy megvdje a korrzitl az anyagot ahhoz tlsgosan vkony. A nikkel s
a kobalt vd oxidrtege vastagabb gy ezek ellenllnak a korrzinak.
Ezek csak hg savban lassan olddnak. A csoport elemire mr jellemz a
komplex kpzds. Ilyen komplex a ferrocn melynl kt teltetlen t
sznatomos ciklo vegylet koordinldik egy ktszeresen pozitv vashoz. A
nikkelre is jellemz a komplex kpzds, pldul nikkel-hexamin komplex
ahol hat ammnia koordinldik a ktszeresen negatv nikkel atom kr.
Elllts: Aclgyrts:Vasrc: Fe2O3, Fe3O4, Fe2(CO3)3, Fe(OH)3, FeSA
vasrcet hevtik/prkli gy csak vasoxidok lesznek benne.1/ Fe2O3 + C
Fe(C) + CO2 + Salak (trkeny nyersvas)2/ Fe(C) Fe(C) (a szntartalmat
4%rl 0,5-1%ra cskkentik)a/Siemens-Martin Fe(C) + Fe2O3 Fe + CO2
(cskavas hozzadsa)b/Bessemer (elektromos vkemence)Fe(C) + O2 Fe +
CO2c/kocsolsAcl: j mechanikai tulajdonsg anyag mely tartalmaz mg
knt s foszfort tvzi: Mn, Cr, Ni, V
Nikkel:NiS + O2 NiO NiO + CO + H2 Ni(CO)4 + H2O (Mond
eljrs)Ni(CO)4 Ni + CO (200-250 fok)
Felhasznls:Vas: szerkezeti anyagNikkel: tvz anyagKobalt:
szerveskmiai kataliztor
B10./ A platinafmek Rutnium, Rdium, Palldium, Ozmium, Irdium,
Platina
Fizikai tulajdonsgok: nagysrsg anyagok, csoporton bell vltoz
tulajdonsgok. Kt rszre oszthatk, a knny platinafmekre (Ru, Rh, Pd)
s nehz platinafmekre (Os, Ir, Pt)
Kmiai tulajdonsgok: ellenllak. Nagyrszk csak kirlyvzben olddik
(ozmium-irdium tvzet abban sem). Pd + ccHNO3 PdNO3Pt, Pd
interstricilis hidrideket kpeznek kataliztorknt hasznlhatak.Pt + C
karbidosodik
-
Skngyzetes komplexek: a platina skngyzetes komplexet kpez
amelynl cisz-transz izomria is megfigyelhet (pl.: kt klr s kt
ammnia ligandumnl)
B11./ A rzcsoport Rz, Ezst, Arany
Fizikai tulajdonsgok: vegyrtk elektronhjuk (n+1)s1nd10 kplettel
adhat meg. Nagy srsg, j vezet fmek. Sznesek a rz vrs szn (bronz:
Cu/Sn tvzet, srgarz Cu/Zn tvzet), az arany srga az ezst pedig ezst
szn. Az arany duktilis nagyon puha fm, a belle nyjtott flit
aranyfstnek nevezzk. A kolloid formj arany bbor szn. Ezen fmek
olvadspontja alacsony.
Kmiai tulajdonsgok: Nehezen reaglnak, az arany csak kirlyvzben
olddik. Felleti vkony oxidrtegk 200-300 fokon elbomlik. A rz s az
ezst levegn oidldik. Cu + CO2 + H2O CuCO3.Cu(OH)2 (patinsodik)Ag +
O2 + S(valamilyen vegylet formban) Ag2SAu + S 0Cu/Ag/Au + C
0Cu/Ag/Au + Si 0Cu/Ag/Au + N2 0Au + Hg amalgm
Elllts: Rz: oxidos rceinek szenes redukcijval, majd
elektrolitikus ton tiszttjkEzst:Arany: aranymoss, amalgmos
kinyers
Felhasznls:Rz: vezetknt, permetszerEzst: kszer, Arany: kszer,
mikroelektronikban vezetknt (processzorokban)
B12./ A cinkcsoport Cink Kadmium Higany
Fizikai tulajdonsgok: vegyrtk elektronhjuk (n+1)s2nd10 kplettel
adhat meg. Alacsony olvadspont anyagok. Srsgk kisebb mint az elz
csoport elemeinek, szaktszilrdsguk is kicsi. A higany nem csak
abban a tekintetben egyedi, hogy norml llapotban folykony de gz
halmazllapotban a nemesgzokhoz hasonlan szinte csak egyatomos
molekulkbl ll, emellett a szobahmrsklet gztenzija sem elhanyagolhat
rtk, emiatt a kimltt higanyt clszer semlegesteni mert folyamatosan
teltve tartja a levegt ami gy jelents egszsgkrosodst okoz (mivel
nehzfm, nem rl ki a szervezetbl). A kadmium s a cink ezstfehr
fmek.
Kmiai tulajdonsgok: Hg + S HgS (kimltt higany gy lehet
semlegesteni mivel a HgS tenzija mr elhanyagolhat)Hg + X2 HgX2HgO
Hg + O2 (250 fok)Hg + HNO3 Hg2(NO3)2 (az egyrtk higany gy vezethet
le hogy kt higany kapcsoldik egymshoz s ezekhez 1-1
ligandum)Amalgmok: a higany ms fmekkel kpzett tvzete (a vasnak
nincs amalgmja)Na + Hg Na(Hg) nagyon stabil nagy kpzdshj amalgm, j
reduklszerSn + Ag + Hg fogszati amalgm (Sn25% Ag50% Hg25%)
-
Zn + X2 ZnX2Zn + O2 ZnOZn + S ZnSZn + HCl ZnCl2 + H2Zn + NaOH +
H2O Na2[Zn(OH)4] + H2Zn + H2O 0 (oxid rteg)Zn + H2O + savaskzeg
Zn(OH)2 + H2
Felhasznls: Higany: az izztestek gyrtsnl hasznljk mert nagy
hatsfokkal alaktja fnny(nem lthat tartomnyt ezrt mg ms anyagok is
kellenek hogy ezt tovbb alaktsk) az ramot, de lassan kiszorul a
hasznlatbl 5mg Hg/fnycs
Zink: acl korrzivdelmesrgarzszrazelembdog
Elllts:HgS + O2 HgO + SO2HgO Hg + O (250 fokon, ltalban mr a
prkls sorn el is bomlik)ZnO + C Zn + CO (itt meg kell akadlyozni a
cink elprolgst, mert ha elprolog akkor eloxidldik, ezrt a reaktort
folykony lommal kell hteni)
B13./ A lantanidk s az aktinidk.
A lantanida a Lantn nevbl lett szrmaztatva mert utna kezd el
feltltdni az els f hjs az itt tallhat anyagok egymshoz nagyon
hasonl tulajdonsggal rendelkeznek.
Fizikai tulajdonsgok: tbbnyire szrke szn (Eu/Yb srga), puha
fmek, nem tl magas olvadspontjuk van ami a rendszm nvekedsvel n.
(Lantanida kontrakci: az f elektronok nem tudjk kellkppen
lernykolni a mag pozitv tltst)
Kmiai tulajdonsgok: hidroxidjaik/nitrtjaik oldhatsga
vltozsavakban olddnakvzbl hidrognt fejlesztenekkomplex kpzk 2-3-4
oxidcis szm vegyleteket kpeznekLnI2 ahol az adott lantanoidnak
hrmas pozitv oxidcis szma van, mellette kt jd anion s egy elektron
tallhat gy alkotva vezet tulajdonsg fmhalogenidet. A crium kpes
plusz ngyes oxidcis szm vegyletet is kpezni.A plusz kettes oxidcis
szm ltalban oxidjaikra, hidridjeikre jellemzek.
Elllts:1/ Sztvlaszts (nehzkes mivel nagyon hasonl
tulajdonsgak)2/ Halognezs.3/ Elektrolzis(olvadk) vagy
Ntriumos-redukci
Felhasznls: Ce tzk
-
Kataliztorknt hasznlhatak reaktorokban korommentestsre, pldul
kolaj krakkolsnl.
Aktinidk: RN NEM KERLT LEADSRA EZEK ALAPJN ELVILEG NEM KELL.