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