IV. hlavní skupina a její prvky – otázka z chemie

 

   Otázka: IV. hlavní skupina a její prvky

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): katerinakozlova

 

Obecná konfigurace: ns2np2 => 2p prvky

 

Uhlík (C)

C [He]: 2s    2p    =>2vazný pouze v oxidu uhelnatém

 

C*[He]: 2s    2p    => 4 vazný ve všech sloučeninách (uhlík max. 4 vazný, ostatní mas 6 vazný mohou využít i nd orbitaly)

  • Biogenní makro prvek (základní stavební prvek organismu)
  • 612C: 6p+,6no, 6e-

 

  • Modifikace= různá prostorová uspořádání

a) Přírodní

  • Diamant
  • Grafit
  • Fulleren

 

b) umělé

  • koks (palivo, výroba z černého uhlí)
  • akt., živočišné uhlí (absorpční účinky= pohlcuje škodlivé látky a plyny )
  • saze (vznik: spalováním organ. Materiálů)

 

Diamant

  • nejtvrdší přírodní látka v Mohsově stupnici
  • Atomy se spojují do čtyř stěn (= tetraedry)
  • Velmi pevné vazby => vysoká teplota tání
  • Nevede el. Proud
  • Využití: broušení a řezání skla, šperky
  • Naleziště: Afrika

 

Grafit

  • zpevněnou strukturu tvoří 6 úhelníků
  • Van der Walsovy síly
  • Při tlaku se vrstvy odlupují => tužka píše
  • Výroba: tužky
  • Využití: vede el. proud, při elektrolýze (uhlíkové anody)

 

Fulleren

  • V přírodě minimum
  • Výroba: karoserie formulí
  • Vyrábí se uměle z grafitu, vlastnosti diamantu => velice tvrdá látky

 

Sloučeniny uhlíku

Bezkyslíkaté sloučeniny

  • Uhlovodíky CH4
  • Deriváty uhlovodíků (C2H2OH)
  • Freony- flouro a chloro deriváty methanu (CH4) a ethanu (C2H6)
    • CF2Cl2– difluorodichloro methan
    • Narušují ozonovou vrstvu (ozon- O3) => štěpí ozon=> ztenčuje se ozonová vrstva (chrání před UV zářením)
  • Sirouhlík CS2 (S=C=S)
    • Důležité rozpouštědlo S, P, tuků
    • Nepolární rozpouštědlo (polární voda)
  • Kyanovodík HCN (HC=N)
    • Jedovatý plyn (v konzervativních táborech = Cyklon B)
    • Nerozpustné ve vodě
    • Její soli cyankáli NaCN kyanid sodný

 

KCN kyanid draselný

  • Karbidy/acetyleny
    • Sloučeniny C s elektropozitivním prvkem (1., 2., 3., hlavní skupina)
    • Velmi tvrdé
    • SiC karbid křemíku
    • Al4 C3 karbid hliníku
    • CaC2  karbid vápenatý
      • Výroba: (redukce páleného vápna koksem)

CaO+3C -> CaC2 +CO

Využití: výroba acetylenu (ethyl) C2H2– HOŘLAVÝ PLYN

CaC2+H2O -> C2H2+ Ca(OH)2

 

Kyslíkaté sloučeniny

  • CO (ïC =ïOï)
    • Jedovatý plyn, bezbarví, bez zápachu, těžko zkapalnitelný, toxický, redukční účinky=> redukční činidlo
    • = výfukové plyny aut, cigaretový kouř
    • Využití: při výrobě Fe ve vysokých pecích
    • Váže na sebe hemoglobin -> přestává se přenášet kyslík -> smrt
    • Vznik: nedokonalé (= omezený přístup kyslíku) spalování organických látek (C)
    • 2C+O2 ->2CO
    • Příprava v laboratořích: HCOOH-kyselina mravenčí (kopřivy, vosa)

Dehydratace (odebírání látkám vodu)

   HCOOH ->H2SO4CO+H2O

 

  • CO2 (ïOï=C=ïOï)
    • Nedýchatelný, bezbarví, bez zápachu plyn, těžší než vzduch, patří mezi skleníkové plyny (methan, vodní páry, oxid uhličitý)drží se při zemi, zabraňují ochlazení země a způsobují globální oteplování
    • Plyn lehce stlačitelný (zkapalnitelný) => tlakové nádoby – černý pruh
    • Snadno se dá i ztužit => suchý led (uchování potravin)
    • Vznik: dokanalé (dostatečné množství kyslíku) organických látek
    • C+O2->CO2
    • Hasící prostředky (náplň do hasících přístrojů)
    • Výroba: důkaz vápence

CaCO3 + 2HCl ->CO2 + CaCl +H2O

              Výroba páleného vápna (pálení vápence)

CaCO3 ->t CaO + CO2

               Redukce CO2 uhlíkem ve vysokých pecích

CO2 + C -> 2CO

Výchozí látka fotosyntézy (chlorofyl- Mg)

                                              (hemoglobin- Fe)

6CO2 + 6H2O ->C6H12O6+6O2

                                   <- (DÝCHÁNÍ)

 

  • H2 CO3 = o CO2
    • Velmi slabá kyselina, rozpuštěný oxid uhličitý ve vodě
    • Sodovky, minerálky
    • Důležité soli uhličitany a hydrogenuhličitany

CaCO3 .MgCO3 dolomit

Na2CO3  soda

K2CO3 potaš

MgCO3  magnezit

Mg(HCO3)2

Ca(HCO3)2          Tvrdost vody

 

  • Močovina (NH2 )2 CO
    • Organický derivát kyseliny uhličité
    • Odpadní látka metabolismu organismu (odchází z těla močí)
    • Bílá krystalická látka
    • Wohler – zač. 19. století přeměna organické látky na
    • Vzniká náhradou skupiny OH
    • NH4CNO ->t (NH2)2CO
    • V dnešní době se připravuje: reakce amoniaku a oxidu uhličitého

2NH3+ CO2 ->(NH2)2CO+H2O

Využití: výroba léků, zemědělství (dusíkaté hnojivo),

 

  • Křemík (Si)
    • Vlastnosti: modrošedá, lesklá tvrdá látka, 2. nejrozšířenější prvek zemské kůry
    • Odolný proti vysokým teplotám a chemikáliím
    • V přírodě vázaný ve sloučeninách:
    • SiO2 křemen
    • Křemičitany – soli od kyseliny křemičité (písek)
    • Hlinitokřemičitany (živce, slídy, kaolín(vzniká zvětráváním živce))= nejkvalitnější hlína
    • Použití: polokov, polovodiče (elektrotechnika)

              Výroba slitiny ferosilicium  => odolnost proti vysokým teplotám a chemikáliím

Výroba: SiO2+CaC2 -> Si + Ca +2CO

                SiO2 + 2C -> Si+2CO

 

Sloučeniny křemíku

  • Křemen SiO2 (skutečnost SiO4 )
    • Několik modifikací (= různá prostorová uspořádání)
    • Má několik odrůd:
    • Křišťál = křemen (průhledný, bezbarvý)
    • Citrín (žlutá)
    • Růženín (růžová)
    • Ametyst (fialová)
    • Záhněda (hnědá)
    • Vlastnost: těžko tavitelná tvrdá látka, odolná proto chemikáliím a vysokým teplotám
    • Použití: šperky, lustry, sklářství, stavebnictví (základní surovina)
    • Vyleptávání motivů do skla: SiO2+4HF -> SiF4 +2H2O
  • Kyselina křemičitá H2SiO3
    • Křemičitých kyselin existuje velké množství

H4SiO4 , H2Si2O5, H6Si2O7

Ohromné množství jejich solí (písky, jíly, hlíny)

Křemičitany, hlinitokřemičitany (stavebnictví, sklářství)

 

  • Karbid křemíku SiC
    • nejtvrdší látka v Mohsově stupnici
    • Vodní sklo: roztok křemičitanu sodného (Na2SiO3) a draselného ( K2SiO3)
  • Silikagel = látky získané vyžíháním křemičitanů
    • Absorpční účinky
    • Silikony= organo-křemičitá polimérní látka (základem organické látky křemíku)
    • Druh plastu
    • Využití: vylepšování tvarů těla, těsnění, vlasová kosmetika
    • Vlastnosti: pružný, ohebný

 

Germánium (Ge)

  • Polovodiče (spíš křemík je levnější)

 

Olovo (Pb)

  • V zemské kůře vzácné
  • Nerozpouští se ve zředěných sloučeninách a kyselinách
  • Rozpouští se v koncentrovaných sloučeninách
  • Vlastnosti: těžký kov, vysoká hustota, nízká teplota tání, je jedovatý i ve sloučeninách
  • Na vzduchu se pokrývá vrstvičkou, která ho chrání
  • Použití: slitiny, pajky (Sn +Pb)-spojování jiných kovů
  • Galenit PbS (výchozí sloučenina), dříve do benzínu
  • Výroba olova:

1.pražení galenitu – sulfidy se převedou na oxidy

2PbS +3O2 -> 2PbO +2SO2

2.Redukce PbO uhlíkem

PbO +C ->Pb +CO

  • Reakce: olovo a zředěná kyselina octová

Pb + CH3COOH -> H2+(CH3COO)2Pb

  • V koncentrovaných kyselinách se rozpouští olovo dobře a vzniká vodík
  • Tady u těch vodík nevzniká

3Pb +8HNO3 ->3Pb (NO3)2+ 2NO +4H2O

Pb +2H2SO4 -> PB (SO4) + SO2 +2H2O

 

Cín (Sn)

  • Vlastnosti: velmi nízká teplota tání
  • Získává a vyrábí se z SnCO2
  • Výroba: redukce SnO2 uhlíkem

SnO2+C -> CO2 + Sn

  • Použití: výroba bronzu (Cu+Sn), vodiče, pocínování, staniol -tenká folie, výroba hraček (vojáčci)
  • Modifikce: bílý (ß) cín – měkký, stříbrolesklý,

Šedý (α) cín- vzhled šedého prášku (vzniká skladováním bílého cínu při teplotách nižších než 13,2 oC , tento jev se nazývá jako cínový mor

  • Sloučeniny: oxid cíničitý SnO2

Stannan SnH4

                                Distanan Sn2H6

 

Yperit, fosgen, cyklon B, fosfan, sulfan

  • Jedovaté plyny
  • Bojová chemická látka
  • Charakteristický zápach

 

Yperit (CH2CH2Cl)2 S

  • světová válka (Němci v Belgii v Yperes)
  • Zápach po česneku, prostupuje i oblečením silné lepkavé účinky (puchejře)

 

Fosgen CaCO2

  • Dusivá látka
  • Zápach: shnilé brambory

 

Cyklon B (=kyanovodík HCN)

  • Zápach: hořké mandle
  • světová válka v koncentračních táborech

 

Fosfan PH3

  • Zápach: česnek

 

Sulfan H2S

  • Zápach: zkažená vejce

 

Sklo

  • Amorfní látka=> beztvará => nemá krystalickou mřížku
  • Základní suroviny: křemen (SiO4), Vápenec (CaCO3), Soda (Na2CO3), Potaš (K2CO3)
  • Pomocné suroviny: zejména o oxidy prvků (např. Cu, Cr, Co- barevnost) PbO, B2O3

 

Postup výroby:

  1. Všechny suroviny se rozemelou (sklářský kmen)= směs rozemletých surovin
  2. Tavení -> teplota tání -> vzniká tavenina= sklovina
  3. Odstranění bublinek plynů- čeření=> přidávají se další chemické látky (např. As2O3 , NH4NO3)
  4. Sklovina se mírně ochlazuje
  5. Tvarování např. foukáním, tvarováním, odléváním do forem
  6. Pomalé ochlazení výrobku

 

  • Běžné sklo: Na2.CaO.6SiO2
  • Sklo sodno-vápenaté
  • Okenní tabule,lahve, nejlevnější
  • Speciální druhy skla:
  • Chemické sklo: simax, odolné proti chemikáliím a vysokým teplotám
  • Olovnaté sklo: optika (čočky) foťáky, mikroskopy
  • Barevné skla: oxidy d prvků
  • Boritá skla(skla s oxidem boritým nebo borax) : velká pevnost, tvrdost

 

Keramika

  • Základní suroviny: hlína, jíly, kaolín (hlinito-křemičitany)
  • Pomocné suroviny:
  • Taveniny: snižují teplotu tání (např. živec, borax, vápenec)
  • Ostřiva: aby nedocházelo k praskání produktů při vypalování (např. křemen SiO2)
  • Glazury: odpuzování vlhkosti, barevnost, lesklost

 

Postup výroby:

  1. Suroviny se smíchají s vodou
  2. Tvarování: ručně, hrnčířský kruh
  3. Sušení
  4. Vypalování (teplota se odvíjí od druhu kramiky)
  5. Produkt po vypálení (=střep)
  6. Další úpravy: glazury, malování

 

Druhy keramiky:

  • Hrubá keramika: střešní krytiny, květináč, cihly
  • Obyčejná keramika: dlažby, obklady
  • Jemná keramika: porcelán
  • Šamotová keramika: vložky do kamen (použití MgCO3)






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: