12. Kovy

12. Kovy

• charakteristika d-prvků a jejich postavení v periodické tabulce

• výskyt a vlastnosti d-prvků (nejdůležitější jsou Fe, Cr, Cu, Zn, Ag, Au, Hg)

• zpracování rud železa a dalších kovů, výroba (redukce – elektrolýza, vysoká pec, metalotermie)

  • spojeno s předešlou podotázkou

• využití kovů

  • spojeno s předešlou podotázkou

• koordinační sloučeniny přechodných kovů: stavba, názvosloví

• výskyt a vlastnosti f-prvků

D-PRVKY

• přechodné prvky

• PSP

  • leží mezi s-prvky a p-prvky (3. až 12. skupina)

  • jsou uspořádány ve 4., 5., 6. a 7.

• pouze kovy

  • pevné látka (za standardních podmínek kromě kapalné rtuti)

  • kovový lesk a kovová vazba – elektrony tvoří elektronový oblak

  • tažné a kujné, vysoká teplota tání

  • koroze: reakce kovu s kyslíkem nebo vodou za vzniku oxidu

• často tvoří koordinační sloučeniny (mají koordinační vazbu)

Zpracování kovů

1. Redukce: pomocí redukčních činidel

   • uhlíkem ve formě koksu (výroba železa)

   • oxidem uhelnatým (výroba železa, nepřímá redukce)

   • vodíkem (výroba stříbra, wolframu)

   • kovem = metalotermie (aluminotermie = redukce hliníkem u výroby chromu)

2. Elektrolýza

   • kovy se vylučují na záporné elektrodě (katodě)

   • převážně u velmi reaktivních kovů (s-kovy)

3. Pražení

   • převedení na oxid – spalování za přítomnosti vzduchu

   • při výrobě mědi

   • Cu2S + O2 → 2 Cu + SO2

Železo

• triáda železa (Fe, Co, Ni)- fetovat kokain nikdy

• stříbrolesklý, feromagnetický (zesiluje magnetické pole) neušlechtilý kov (elektrodový potenciál menší než H)

• na vlhkém vzduchu podléhá korozi – oxiduje na hydratovaný oxid železitý neboli rez

  výskyt: pouze vázaný

  • magnetit Fe3O4

  • hematit Fe2O3

  • limonit Fe2O3·nH2O

  • pyrit FeS2

    zpracování: ve vysokých pecích

  • mají 25-45 metrů

  • železo se zde vyrábí redukcí kyslíkatých rud koksem a oxidem uhelnatým

    Horní část (kychta)

• Pec se plní shora vsázkou

  • vsázka: směs železné rudy, koksu (redukční činidlo) a vápence (struskotvorná přísada)

    • struska tam je, aby chránila surové železo před oxidací kyslíkem

• Po vložení vsázky se vápenec tepelným rozkladem rozloží na o. vápenatý a o. uhličitý

  • (CaCO3 → CaO + CO2)

• oxid uhličitý se následně redukuje reakcí s koksem a vzniká 2 CO

  • (CO2 + C → 2 CO)

1. nepřímá redukce: redukce oxidů železa oxidem vápenatým na surové železo (400-1000 °C)

   • FeO + CO → Fe + CO2

     Dolní část

2. přímá redukce: redukce oxidů železa koksem na surové železo (1000-2000 °C)

   • (Fe2O3 + 3 C → 2 Fe + 3 CO)

• zároveň se výfučnami do pece vhání předehřátý vzduch, který je potřeba pro spalování koksu

  Pojmy

• surové železo = vysoký obsah uhlíku (4 %) a dalších příměsí, je křehké, zpracovává se na litinu/ocel

• litina = obsah uhlíku nad 2,1 %, tvrdá, ale křehká, vyrábí se roztavením surového železa a odlitím

• ocel = obsah uhlíku pod 2,1 %, vyrábí se zkujňováním (oxidace nežádoucích příměsí v např. el. peci)

• kalená ocel = vzniká prudkým ochlazením zahřáté oceli – velmi tvrdá, křehká

• legovaná ocel = vzniká pomalým ochlazením + přidáním přísad (legur),které zlepšují vlastnosti oceli

• využití:

  • výroba slitin

  • konstrukční materiál

  • strojní součástky