Obecná a anorganická chemie I

Koroze

• Koroze kovů - oxidace působením vnějších podmínek (opačný pochod než při výrobě - obtížnější redukce, snadnější koroze)

• Pasivace - potažení povrchu korozním produktem, - zamezení přístupu oxidačního činidla (lakování)

• Chemická koroze:

  • Cu + O2 + CO2 + H2O → CuCO3 .Cu(OH)2

  • Al + KOH + H2O → K[Al(OH)4] + H2

• Elektrochemická koroze - vytvoření galvanického článku v přítomnosti elektrolytu:

Oxidy a oxidické materiály

• Kovy - delokalizace valenčních elektronů přes celou strukturu ⇒ dobré tepelné a elektrické vodiče - vazba je nesměrová ⇒ kovy jsou tvárné

• Iontové krystaly - elektrostatické síly mezi kationty a anionty - vysoká vazebná energie (vysoké t.t.) - lokalizovaná el. hustota ⇒ špatné vodiče ⇒ křehké, netvárné Kovalentní krystaly - sdílení valenčních nesousedními atomy - vysoká vazebná energie (vysoké t.t.) - lokalizovaná el. hustota, směrová vazba ⇒ špatné vodiče ⇒ křehké, netvárné

• Molekulové krystaly - van der Waallsovy síly mezi molekulami nebo atomy ⇒ slabé vazby (nízké t.t.) - nevodivé, měkké

• Pásová teorie:

  • Fermiho hladina T = 0 K: všechny elektrony v základním stavu

  • T > 0 K: zvyšuje se pravděpodobnost přechodu e- nad Fermiho hladinu

• Pásy oddělené Fermiho hladinou

• Klasifikace látek podle pásové struktury:

• Polovodiče zde zobrazené jsou označovány jako vlastní

• Struktura pevných oxidů:

  • Krystalovou strukturu mají iontové i kovalentní pevné oxidy - tzn. pravidelné opakování strukturních motivů ve třech směrech - krystalové struktury lze rozdělit podle tzv. strukturních typů, např.:

    • NaCl (halit), iontové oxidy 2. skupiny (CaO, SrO, BaO) - oxidy 1. přechodné řady (CoO, NiO, MnO, FeO…)

• CaF2 (fluorit), ZrO2 , CeO2 - „antifluorit“, iontové oxidy 1. skupiny (Li2O, Na2O, K2O )

• TiO2 (rutil), CrO2 , MnO2 , PbO2 , SnO2

• Al2O3 (korund), Cr2O3 , Mn2O3 , Fe2O3

• Oxid hlinitý:

  • Bílá nereaktivní těžkotavitelná pevná látka (t. t. = 2044 °C) − amfoterní oxid (reaguje obtížně, snáze reaguje Al(OH)3 resp. Al2O3 ·nH2O)

  • Al2O3 + 6 H3O+ → 2 Al3+ + 9 H2O Al2O3 + 2 OH− + 3 H2O → 2 [Al(OH)4]−

  • Výskyt:

    • Bauxit (AlO(OH))

    • Korund (Al2O3)

    • Rubín: Al2O3 s Cr3+

    • Safír: Al2O3 (s)

  • Výroba:

    • Bayerova metoda zpracování bauxitu:

      • AlO(OH) + OH- + H2O → [Al(OH)4] –

      • [Al(OH)4]- + H3O+ → Al(OH)3 + H2O

      • 2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

  • Použití:

    • Výroba hliníku

    • Žáruvzdorný materiál

    • Katalýza

    • Abrazivní materiál

    • Umělé drahokamy

• Oxid křemičitý:

  • Vyskytuje se v mnoha krystalových modifikacích (křemen, cristobalit…; t. t. = 1705 °C)

  • Chemicky velmi inertní, za normální t. pouze 6 HF (aq) + SiO2 (s) → H2 [SiF6](aq) + 2H2O

  • Tavením příprava křemičitanů: SiO2 + Na2CO3 → Na2 SiO3 + CO2 (nebo tavení s NaOH, Na2O)

  • Výskyt:

    • α-křemen součástí hornin (žula, pískovec…) − různé variety křemene (nedokonalé formy křemene - achát, onyx, chalcedon, jaspis, tygří oko)