WODÓR dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydzial Chemii We wszechświecie wodór jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków. Stanowi ok. 80% atmosfery Slońca, a również w atmosferze gwiazd ma znaczną przewagę ilościową nad innymi pierwiastkami. Atomy wodoru to 91% populacji wszystkich atomów we Wszechświecie (ponad 80% jego masy). Na Ziemi (skorupa ziemska, hydrosfera i stratosfera) wodór stanowi 15% wszystkich atomów (0,9% wag). Występowanie i rozpowszechnienie Sklad pierwiastków na Slońcu i Wszechświecie Slońce Wszechświat wodór 92,5 % 90,87 % hel 7,3 % 9,08 % pozostale 0,2 % 0,05 % Wodór zostal odkryty przez H. Cavendisha w 1766 r. a za pierwiastek zostal uznany nieco później. Po raz pierwszy zostal skroplony przez Dewara w 1898, który skonstruowal naczynie do przechowywania skroplonych gazów – naczynie Dewara.
22
Embed
WODÓR - myszka.strony.ug.edu.plmyszka.strony.ug.edu.pl/files/bioinformatyka/nieorg-1.pdf · WODÓR dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gda ński - Wydział Chemii We wszech świecie wodór
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
WODÓR
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
We wszechświecie wodór jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków. Stanowi ok. 80% atmosfery Słońca, a również w atmosferzegwiazd ma znaczną przewagę ilościową nad innymi pierwiastkami.
Atomy wodoru to 91% populacji wszystkich atomów we Wszechświecie(ponad 80% jego masy).
Na Ziemi (skorupa ziemska, hydrosfera i stratosfera) wodór stanowi15% wszystkich atomów (0,9% wag).
Występowanie i rozpowszechnienieSkład pierwiastków na Słońcu i Wszechświecie
Wodór został odkryty przez H. Cavendisha w 1766 r. a za pierwiastek został uznany nieco później. Po raz pierwszy został skroplony przez Dewara w 1898, który skonstruował naczynie do przechowywania skroplonych gazów –naczynie Dewara.
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
T (tryt) jest promieniotwórczy, ulega rozpadowi (t1/2 = 12,32 lat)D (deuter) służy do produkcji „ ciężkiej wody” D 2O
IZOTOPY WODORU
Wodór jest gazem bezbarwnym, bez zapachui smaku, słabo rozpuszcza się w wodzie orazw rozpuszczalnikach organicznych.Występuje jako trwała cząsteczka dwuatomowa.
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
sól kamienna (NaCl) i saletra chilijska (NaNO3)karnalit (KCl · MgCl 2· 6H2O) i sylwin (KCl)
Barwa płomienia litowców
���� elektroujemność���� barwa płomienia���� temperatura topnienia
Temperatury topn.(oC) litowców Sól kamienna
Karnalit
Związki litowców mają charakter wyłącznie jonowy.
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
1. Połączenia litowców z tlenemLitowce są bardzo reaktywne i na powietrzu szybko matowiejątworząc tlenki (Li), nadtlenki (Na) i ponadtlenki (K, Rb, Cs):
2 Na + O2 →→→→ Na2O2Na2O2 + 2 H2O →→→→ 2 NaOH + H2O2Na2O2 + CO2 →→→→ Na2CO3 + ½ O2 (okręty podwodne)
K + O2 →→→→ KO 22 KO2 + 2 H2O →→→→ 2 KOH + H2O2 + O2
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
2. Reakcje z wodąLitowce reagują gwałtownie z wodą, np. potas zapala się:
Me + H2O →→→→ MeOH + ½ H2���� moc wodorotlenków wzrasta ze wzrostem liczby atomowej litowca
potas sódna bibule
sódlit
BERYLOWCE
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Be Mg Ca Sr Ba Ra
Atomy berylowców mają w zewnętrznej powłoce elektronowej dwaelektrony walencyjne zajmujące w stanie podstawowym orbital ns2
(dla berylu n = 2, dla magnezu n = 3, ...... dla radu n = 7);z powodu mniejszych promieni od litowców, berylowce posiadająnieco większą gęstość, twardość, mniejszą lotność i wyższe potencjały jonizacyjne niż litowce.
Rozpowszechnienie
Ca 3,6 % Be Sr Ba i Ra - b. małeMg 2,1 %
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
CaO + H2O →→→→ Ca(OH)2 −−−− 63,5 kJ/molwapnogaszone
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
spoiwa gipsowe:masa gipsowa (kamień gipsowy) zawiera głównie CaSO4 · 2 H2Opodczas ogrzewania (wypalania) traci wodę:
CaSO4 · 2 H2O →→→→ CaSO4 · ½ H2O + 3/2 H2Oprzechodząc w gips zwany również gipsem półwodnym,wykazującym zdolność ponownego wiązania wody (reakcja odwrotna !)
alabaster– zbity, biały lub nieco zabarwiony minerał(Egipt – Alabastros; alabaster gipsowy i kalcytowy)
odporniejsza powłoka powstaje gdy jony OH−−−− w apatyciesą zastąpione jonami F−−−− :
Ca5(PO4)3OH + F−−−− →→→→ Ca5(PO4)3F + OH−−−−
BOROWCE
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
B Al Ga In Tl
Atomy borowców mają w zewnętrznej powłoce elektronowejtrzy elektrony walencyjne zajmujące w stanie podstawowym orbital ns2 i np1 (dla boru n = 2, dla glinu n = 3, ... itd.).Te elektrony łatwo są oddawane, a atomy przechodząw jony trój- (Me 3+) lub jednododatnie (Me+).
Rozpowszechnienie
B ~ 10-4 % Al 8,2%
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
B Al Ga In Tl
boraks (Na2B4O7 · 10H2O)boksyt (Al2O3 · H2O)skalenie, miki, kaolinit i inne
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
1. Związki boru
H3BO3 + 3 CH3OH →→→→ (CH3O)3B + 3 H2O(w reakcji z alkoholami tworzy lotne estry, np. borantrimetylu, którego pary pal ą się zielonym płomieniem)
Bor tworzy szereg związków określanych wspólnąnazwą borany, o wzorach ogólnych BnHn+4 i BnHn+6 ;najbardziej znany jest diboran o wzorze B2H6 .
Borany znajdują zastosowanie jako paliwa rakietowe, ponieważ ich ciepło spalania jest dwukrotnie większe od równoważnej ilości węglowodorów.
Najważniejsza sól boru to boraks Na2B4O7. 10 H2O
(naturalny środek czyszczący)
Na2B4O7 →→→→ 2 Na+ + B4O72−−−−
B4O72−−−− + 3 H2O →→→→ 2 BO2
−−−− + 2 H3BO3
BO2−−−− + 2 H2O →→→→ OH−−−− + H3BO3
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
2. Glin i jego związkiGlin tworzy tlenek Al 2O3:
2 Al + 3/2 O2 →→→→ Al2O3 (∆∆∆∆H = – 1675 kJ/mol)
Powinowactwo glinu do tlenu jest tak duże,iż metaliczny Al łączy się również z tlenemzawartym w tlenkach wielu metali (aluminotermia):
Fe2O3 + 2 Al →→→→ Al2O3 + 2 Fe
3 CuO + 2 Al →→→→ Al2O3 + 3 Cu
���� amfoteryczne właściwości Al, Al 2O3 i Al(OH) 3
Al + 3 HCl →→→→ AlCl 3 + 3/2 H2↑↑↑↑
Al + NaOH + 3 H2O →→→→ 2 Na[Al(OH)4] + 3/2 H2↑↑↑↑
Al2O3 + 6 HCl →→→→ 2 AlCl3 + 3 H2O
Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O →→→→ 2 Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 2 NaOH →→→→ 2 NaAlO2 + H2O
Al(OH) 3 + 3 HCl →→→→ AlCl 3 + 3 H2O
Al(OH) 3 + NaOH →→→→ Na[Al(OH) 4]
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
chlorek, azotan(V) i siarczan(VI) są dobrze rozpuszczalne w wodzie,wodne roztwory tych soli wykazują odczyn kwaśny:
Al(NO 3)3 →→→→ Al3+ + 3 NO3−−−− (dysocjacja soli)
Al3+ + 6 H2O →→→→ [Al(H 2O)6]3+ (hydratacja)
[Al(H 2O)6]3+ + H2O [Al(H 2O)5(OH)]2+ + H3O
+ (protoliza)
WĘGLOWCE
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
C Si Ge Sn Pb���� struktura elektronowa���� elektroujemność���� temperatura topnienia
Temperatura topnienia
alotropia węgla: diamentgrafit
Sieć przestrzennagrafitu
Sieć przestrzennadiamentu
alotropia C cd.� fulereny� nanorurki� grafen
Rozpowszechnienie: C 0,08 % Si 27,7 % inne - b. małe
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
nanorurkifuleren C60
Fuleren C60 a piłka nożna
warstwy grafitu
grafen
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Zachowanie węglowców wobec wody, kwasów i zasadwęglowce nie reagują z wodą
węgiel nie reaguje z kwasami i zasadami
krzem nie reaguje z kwasami, ale reaguje z rozcieńczonymiroztworami wodorotlenków litowców:
Si + 2 NaOH + H2O →→→→ Na2SiO3 + 2 H2↑↑↑↑
cyna jest metalem amfoterycznym:
Sn + 2 HCl →→→→ SnCl2 + H2↑↑↑↑
Sn + 2 NaOH + 2 H2O →→→→ Na2[Sn(OH)4] + H2↑↑↑↑
Puszki do konserw powleka się bardzo cienką warstwą cyny, gdyż zabezpiecza ona blachę przed korozją, która może przyczynić do popsucia zawartości konserwy. Cyna do tego celu doskonale się nadaje, jest antykorozyjna, nisko toksyczna i można nią z łatwością pokrywać inne metale
Dlaczego puszki do konserw pokrywa się cienką warstwą cyny ?
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
1. Połączenia węglowców z tlenemWęglowce tworzą tlenki typu MO i MO 2
Właściwości kwasowo-zasadowe tlenków:
CO - obojętny, CO2 i SiO2 - kwasowyCO2 z H2O, NaOH
ołów reaguje z rozcieńczonym i stężonym H2SO4:
Pb + H2SO4 (rozc.) →→→→ PbSO4 ↓↓↓↓ + H2↑↑↑↑
Pb + 3 H2SO4 (stęż.) →→→→ Pb(HSO4)2 + SO2 + 2 H2O
ołów w obecności tlenu atmosferycznego (O2) i CO2reaguje powierzchniowo z wodą: