P2, P3 prvky

 

P2 prvky

IV.A-skupina

C-nekov, Si,Gepolokovy, Sn, Pb - kovy

pro ox.č.II: ns2, np2, pro IV: ns1, np3.

se stoupajícím Z stoupá stálost slouč. s ox. č. II, klesá stálost slouč. s ox. č. IV.

 

 

UHLÍK         C: ox. č. II a IV

výskyt: 1. volný-tuha (šesterečná /hexagonální/), diamant(krychlová)

2. vázaný – uhličitany: CaCO3-vápenec(aragonit, kalcit), MgCO3-magnezit, FeCO3-siderit (ocelek), MnCO3 - dialogit, CaCO3·MgCO3 - dolomit

CO2, CO - atmosféra, dále: zem.plyn, ropa, všechny organické sloučeniny: uhlí, rašelina

Isomorfie - stejnotvarost-různé ch. sloučeniny, krystalují ve stejné kr. soustavě

Polymorfie - mnohotvarost-1 sloučenina krystaluje v různých kr. soustavách CaCO3: aragonit-kosočtverečná, kalcit - klencová CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2 - krasové jevy

Alotropie - polymorfie u prvku - C: saze (amorfní), grafit, diamant

 

Diamant - bezbarvý, průhledný, el. nevodivý, krychlová modifikace=>pevné kovalentní vazby, nejtvrdší látka(korunky vrtných hlavic), vyráběn i uměle (z grafitu), vybroušený se nazývá briliant

 

Grafit - černý, neprůhledný, el. vodivý, šesterečná modifikace-v rovinách pevné kovalentní vazby, mezi vrstvami slabší vazebné (Van der Waalsovy) síly - štěpný.

užití: elektrody, tužky, mazadla ložisek, moderátor v jader. reaktorech

v org. látkách je čtyřvazný, tvoří řetězce, jednoduché i násobné vazby, je málo reaktivní-koks a uhlí redukují z oxidů kovy až při vysokých teplotách ve vysokých pecích. Fe2O3 + 3C → 3CO + Fe

CO - vznik nedokonalým spalováním, netečný-nereaguje s H2O, kys. ani hydroxidy, jedovatý-váže se na hemoglobin silněji než O2.redukční činidlo

CO2 - málo reaktivní, s vodou slabě kyselinotvorný CO2+ H2O → H2CO3 - hašení, soda (nápoje), nedýchatelný, silným zchlazením suchý led

 

Karbidy - podvojné slouč. uhlíku s kovy borem a Si-tvrdé(karborundum), iontové k. reagují s vodou, kovalentní ne

CCl4-nehořlavý, v hasicích přístrojích, rozp.,jed; CS2-jedovatá kapalina, rozp.; KCN-cyankali, i jiné kyanidy – jedy

COCl2-fosgen, NaHCO-jedlá soda, Na2CO3-soda(·10H2O-krystalická), K2CO3 – potaš - výroba skla a mýdel

 

 

KŘEMÍK   Si: ox. č.: -IV, IV.

výskyt: křemen, křemičitany, hlinitokřemičitany - hlíny, písky, mikrobiogenní

výroba: SiO2 + 4Al → Si + 2Al2O3 - redukovatelný i hořčíkem

lehký, struktura jak diamant ale vazby Si-Si slabé, proto křehký, polovodič (s teplotou stoupá vodivost), málo reaktivní.

užití: čistý k výrobě polovodičových el. součástek, surový k výrobě slitin, nebo siloxanů-silikonů Si-O-Si-O-Si –zde vazby velmi silné, silikony: hydrofobní(impregnace, izolace), tepelně stálé-kapalné i pevné užívány v náročných podmínkách.

SiO2-hojně se vyskytující, odrůdy: křišťál, citrín, ametyst(fial.), záhněda;  je to surovina k výrobě skla

SiO2 + CaCO3 + Na2CO3 – tavení → Na2O·CaO·6SiO2. Draselné a křemenné sklo tepelně odolné, SIMAX s obs.B2O3. příměsí: PbO → olovnatý (čistý) křišťál, CoO → modré sklo, CuO a Cr2O3-zelené sklo.

H4SiO4 - slabá nestálá kys., existuje pouze v roztoku neboť polymeruje (napřed polymerní sol, pak gel-vysušením silikagel - adsorbční vlastnosti)

Rozpustné jsou jen křemičitany alkal. kovů. vápenaté křemičitany-hl. složka cementu, zvětráváním živců - hlinitokřemičitanů vzniká kaolinit – výroba porcelánu, zvětráváním reolitů vznikají hlíny.

 

 

CÍN  Sn: ox. č. : II, IV (ciničité slouč. stálejší než cínaté)

vlastnosti: alotropický(alfa, stálé do 160°C-beta, gama), stálý, lesklý, tažný, kujný(staniol), nejedovatý baktericidní, korozi(vzduchu, vodě, zřeď. kyselinám i hydroxidům) odolný kov

výskyt: SnO2 - cínovec

výroba: SnO2 + 2C → Sn + 2CO

užití: slitiny: bronz (Sn + Cu), pájka (Sn + Pb), liteřina (Pb, Sn, Sb); SnS2 - pozlacování, SnO2 - bílé sklo, bílé smalty

 

 

OLOVO     Pb: ox. č.: II, (IV)

výskyt: PbS - galenit

výoba: pražením galenitu a následně redukce oxidu C: 2PbS + 3O2 →2PbO + 2SO2;

PbO + C → Pb + CO

vlastnosti: šedomodrý kujný, neušlechtilý(měkký, těžký, jedovatý) kov, velká hustota, špatný vodič tepla elektřiny, kyselinami(HCl, H2SO4) se pasivuje, s HNO3 a octovou vzniká Pb(NO3)2, resp. (CH3COO) 2Pb - rozp. ve vodě. Kationty Pb2+ a páry Pb jsou jedovaté (otrava těžkými kovy může být i z Cu a Cd)

užití: Pb do akumulátorů;  Pb(CH2) - tetraethylolovo do benzínu; PbO2 - ox. činidlo do hlaviček sirek; PbO - olovnatá skla, PbS - černý nerozpustný, PbCrO4 - chromová žluť pro malíře, (CH3COO) 2Pb-olověný cukr - výroba fermeží;  PbC l – sraženina - analytika; Pb3O (=2PbO + PbO2) - oxid olovnato-olovičitý – suřík - do červené základovky; Pb(CO3) 2·Pb(OH)2 - běloba, ale s H2S vznik PbS – černá -tmavnutí obrazů

 

 

 

P3 prvky (sk. V. A)

N, P, As, Sb, Bi

3 nepárové el. – 3 vazné

s rostoucím Z roste kovový charakter (od As k Bi)

 

 

DUSÍK         ox. č.

vlastnosti: -3/4 vzduchu, nejvíce dusičnanů, N2 - stálý, reaguje jen s Li na Li3N a v nitrifikačních bakteriích, nebo s kat. za zvýšeného tlaku a teploty: N2 + 3H2 – t, p, Fe → 2NH3 – čpavý zápach, reaguje s vodou na NH4+ + OH-  - roztok zásadité reakce proto název hydroxid amonný

Laboratorně: 2NH4Cl + Ca(OH)2 → 2NH3+ CaCl + 2H2O;  NH4Cl + NaOH → NH3 + NaCl +  H2O.

ve vodě NH3 + H2O → NH4++ OH - hydroxid amonný (slabá zásada)

na vzduchu: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

od amoniaku odvozeny soli amonné HCl + NH3 → NH4Cl (salmiak); (NH4)2CO3 (rozklad teplem -droždí)

NH4Cl - salmiak, (NH4)2SO4 - hnojivo, (NH4)CO3 - prdopeč, (NH4)S-analytická ch., NH4NO3 - příprava NO, třaskaviny, s CaCO3 hnojivo

kyslíkaté sloučeniny dusíku-oxidy dus-,-natý,-itý,-ičitý,-ičný. Kyseliny a soli tvoří dusný(didusná-málo), -itý, -ičný.

 

HNO3 bezbarvá, rozkládá se světlem 4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2

zředěná vytěsňuje H z kys. kovů vlevo od H;  konc.(nad 60%) silné ox. činidlo, rozpouští většinu kovů (mimo Au, Pt), za vzniku dusičnanů, síru(nekov) za vzniku H2SO4 + NO, pasivuje kovy (Al, Fe, Cr)

velmi reaktivní – Lučavka královská (HNO3:HCl = 1:3), reagují s ní i Au a Pt.

Dusičnany výbušné s ox. účinky KNO3 → KNO2 + O2.

Příprava solí HNO3 např. neutralizací: HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O.

Výroba HNO3: - dříve NaNO3+H2SO4 → HNO3 + Na2SO4.

- dnes katalytickým spalováním NH3 – kat. je Pt;  I. 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O;

II. 2NO+O2 → 2NO2

III. 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

 

 

FOSFOR   P: ox. č.:-III, III, V

3s2 3p3-3kovalentní vazby P*:3s1 3p3 3d1-5 kov. vazeb;. P-vyšší elneg.=>většina vazeb polár. charakter

Modifikace:

1.       Bílý P4 - silně jedovatý a reaktivní, na vzduchu samovznítitelný 4P + 5O2 → 2P2O5 + E; měkký, uchování pod vodou, rozpustný v org. rozp. (CS2), fosforeskuje

2.       Červený Pa - není jedovatý, poměrně málo reaktivní, tvrdý nerozpustný v ničem, vznik zahřátím na 400°C bílého bez O2

3.       Černý(kovový) – vede el. proud, teplo, nerozpustný, nejedovatý, prudce reaguje s ox. činidly (konc. HNO3, halogeny) 4P + 20 HNO3 → 4H3PO4 + 4H2O + 20NO2.

výskyt: vždy vázaný, makrobiogenní,

             apatit Ca3PO4·CaX2 (X=Cl, F)

             fosforit Ca3PO4·Ca(OH)2 – potřebný pro rostliny i živočichy

Použití: červený-sirky, bílý - bomby, jed na krysy

Sloučeniny: P-IIIH3fosfan, slabě zásaditý, P-III- fosfidový aniont, PH4+- fosfoniový kationt

kyslíkaté slouč.: P2O3 (správně P4O6-dimer) – spalování za nedokonalého přístupu vzduchu=>H3P III O3-dvojsytná

P2O5 (P4O10 ) - spalováním P za dokonalého přístupu vzduchu

HPO3monohydrogenfosforečná.

H3PO4 - trihydrogenfosforečná, nejčastější, středně silná, trojsytná (odštěpuje postupně až 3 vodíky)=> => dihydrogen-, hydrogen-fosforečnany, fosforečnany.

Příprava H3PO4: Ca3(PO4)2 + 3 H2SO4 → 3CaSO4 + 2 H3PO4.

P2O5 -anhydrid kys. fosforečné: P2O5 + H2O → 2 HPO3;  P2O5 + 3H2O → 2 H3PO4;

KH2PO4 - hnojivo, (NH4)2HPO4 - hnojivo, impregnace tk., (NH4)NaHPO4-analyt. ch.,

Hnojiva - ve vodě jsou rozp. jen fosforečnany alkal. kovů, proto vyráběn dihydrogenfosforečnan vápenatý z fosforitu či apatitu (působením silných. kys. na mletý fosf. či apat.)

výroba: 1. odstranění F ; 2. převedení Ca3(PO4)2 na rozp. Ca(H2PO4)2 nebo na CaHPO4 .

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 .

přírodní P - hnojiva: kostní moučka, mletý fosforit a apatit, mletá struska

Ca(H2PO4)2 + CaSO4 – superfosfát, Ca(H2PO4)2·H2O – dvojitý superfosfát, CaHPO4 + CaCl2citrofosfát, Ca(PO3)2methafosfát vápenatý

 

 

ARZÉN      As: ox. č.: –III, III, V

výskyt: arsenidy, sulfidy FeAsS - arsenopyrit, stopový prvek (ve vlasech)

vlastnosti: alotropický (žlutý, červený, hnědý), kovový je stálý

výroba:            a) – pražením arsenových mel – vznik As2O3 - redukce C

b) – zahříváním arsenopyritu bez O2 – rozklad: FeAsSFeS + As

sloučeniny – jedovaté

AsH3-arsan (arsin, arsenovodík) - hořlavý plyn, hoří na As2O3, zahřátím rozklad na H a As-arsenové zrcátko (Marshallova zkouška) –  soudní lék., důkaz otravy As, postačí 1μg.

As2O3-arsenik (utrejch), bílý prášek, umrtvování zubních nervů, odbarvování skla, preparace živoč.

As2S3, As2S5 - žluté, další slouč. As např. H3AsO3, AsCl3...

 

 

ANTIMON                   Sb: ox. č. (-III), III, V

výskyt: Sb2S3-Antimonit (leštěnec antimonový)

výroba: pražení Sb2S3 a redukce Sb2O3 C

vlastnosti: alotropický : černý, žlutý - nestálé, kovový Sb - čedobílý lesklý kov

užití - do slitin: liteřina Pb + Sb, ložiskový kov Sb + Pb + Sn

sloučeniny: rozp. jsou jedovaté SbH3-stiban, další sl.: Sb2O3,Sb2O5; oranžové - Sb2S3, Sb2S5.

 

 

BISMUT    Bi: ox. č.: III, (V)

výskyt: Bi2S3-leštěnec bismutový, Bi2O3-okr bismutový

výroba: jako Sb

vlastnosti: načervenalý, křehký kov, na vzduchu stálý

užití - nízkotající slitiny: Woodův kov Bi, Pb, Sn, Cd t.t.=60°C; Roseův kov Bi, Pb, Sn t.t.=94°C, součást léků

sloučeniny: BiH3-bismutovodík, Bi2O3-žlutý, Bi2S3-červenohnědý, Bi(OH) 3, Bi(NO3) 3.