Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu szkolnictwo.pl

1. Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

2. PIERWIASTKIBLOKU ENERGETYCZNEGO D

3. Spis treści • Pierwiastki przejściowe • Blok d – grupy poboczne • Charakterystyka pierwiastków bloku d • Właściwości chemiczne pierwiastków bloku d • Wybrane pierwiastki bloku d • Triada żelazowców • Miedziowce – grupa 11 • Cynkowce – grupa12 • Chrom i jego związki oraz Mangan i jego związki omówione są w osobnych prezentacjach

4. Pierwiastki przejściowe Pierwiastki przejściowe Pierwiastki zewnątrzprzejściowe Pierwiastki wewnatrzprzejściowe Pierwiastki zewnątrzprzejściowe to pierwiastki bloku energetycznego d - pierwiastki grup pobocznych układu okresowego. Pierwiastki wewnątrzprzejściowe topierwiastki bloku energetycznego f Do bloku tego należą lantanowce i aktynowce, będące metalami z 3 grupy układu okresowego (6 i 7 okres). LANTANOWCE AKTYNOWCE

5. W obrębie tej samej powłoki najniższa jest energia elektronów obsadzających orbital s,następnie wyższa dla  p (identyczna dla wszystkich trzechpx, py i pz), dalej analogicznie dla elektronów na orbitalach d i w końcu f.  • Przyjrzyjmy się pierwiastkom 4 okresu układu okresowego. • Konfiguracja elektronowa argonu- (1s22s22p6 2s22p6) (3 okres) • Po wypełnieniu orbitalu 3p (argon) powinno nastąpić zapełnianie orbitalu 3d. • Tak się jednak nie dzieje!!Orbital 4s gwarantuje niższą energie niż 3d i to on jest wcześniej zapełniany elektronamiKonfiguracja elektronowa dla powłoki walencyjnej Ca - : 1s2  2s2p6  3s2p6d 04s2( grupa 2) • Co się dzieje od pierwiastka rozpoczynającego 3 grupę układu - Sc? • Po zapełnieniu orbitalu s wyższej powłoki (4s) następuje powrót do powłoki niższej i dalej zgodnie z regułą zapełniane są orbitale typu d (5 orbitali 3d, 10 elektronów w 10 kolejnych pierwiastkach od Sc do Zn). • Po wypełnieniu orbitali 3d, dalej zgodnie z regułą wypełniane są orbitale p(3 orbitale 4p, 6 elektronów, od Ga do Kr). • Analogicznie dzieje się w obrębie okresu 5 i 6, przy czym w okresie 6, po ulokowaniu na  orbitalu 5d jednego elektronu następuje wypełnienie orbitali 4f. Jest to grupa 14 pierwiastków, rozpoczynająca się lantanem(La: 1s2  2s2p6  3s2p6d104s2 p6d10f 0  5s2p6  d1f 06s2 ), zwana lantanowcami.

6. Konfiguracje elektronowe Blok d – grupy poboczne Pola zaciemnione oznaczają anomalie Nazewnictwo Grupa 3 - skandowce Grupa 4 - tytanowce Grupa 5 - wanadowce Grupa - chromowce Grupa 7 - manganowce Grupa 8 - żelazowce Grupa 9 - kobaltowce Grupa 10 - niklowce Grupa 11 - miedziowce Grupa 12 - cynkowce

7. Dla grup 8-10 właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków w obrębie grupy różnią się znacznie, natomiast są dość zgodne dla triad w obrębie okresu Fe, Co, Ni - żelazowce; Ru, Rh, Pd - platynowce lekkie Os, Ir, Pt - platynowce ciężkie

8. Charakterystyka pierwiastków bloku d • Są to pierwiastki rozbudowujące podpowłokę d przy zapełnionej podpowłoce s powłoki walencyjnejwyjątki - korzystniejszy stan energetyczny atomu tzw. promocja:miedź (Cu _ [Ar]3d104s1) chrom (Cr_ [Ar]3d54s1)Elektrony walencyjne w atomach pierwiastków pobocznych rozmieszczone są na dwóch podpowłokach (n-1)d ns • Wszystkie są metalami • Z wyjątkiem rtęci Hgw temperaturze pokojowej są ciałami stałymi o metalicznym połysku, najczęściej barwy srebrzysto białej lub srebrzysto szarej.miedź Cu – czerwono- brązowazłoto Au – żółtechrom – srebrzysto- niebieskimangan – srebrzysto – różowytantal – niebiesko –szarycynk – niebiesko - biały

9. Właściwości chemiczne pierwiastków bloku d • Mała aktywność chemiczna.Metale półszlachetne – srebro; metale szlachetne – złoto, platyna, pallad, iryd. • Mała elektroujemność. • Tworzenie związków na różnych stopniach utlenienia.niskie stopnie utlenienia – proste kationywyższe stopnie utlenienia – złożone aniony • Z wyjątkiem metali szlachetnych, reagują po podgrzaniu z tlenem. • Niektóre w temperaturze pokojowej reagują powoli z parą wodną ulegając korozji. • Reakcje z kwasami:aktywniejsze od wodoru wypierają go z kwasów dając solemniej aktywne od wodoru reagują tylko z kwasami silnie utleniającymi. • Mają tendencje do tworzenia kompleksów • Związki niektórych metali są barwne w roztworach wodnych Właściwości te wiążą się z absorpcją światła przez elektrony znajdujące się na częściowo zapełnionej podpowłoce d.

10. Stopnie utlenienia Właściwościkwasoweamfoteryczne i zasadowe W miarę wzrostu wartościowości charakter połączeń tych pierwiastków zmienia się z zasadowego przez amfoteryczny do kwasowego. Połączenia na wyższym stopniu utlenienia utleniaczami, których reaktywność zależy od charakteru środowiska

12. Wybrane pierwiastki bloku d TRIADA ŻELAZOWCÓW • Tworzą ją pierwiastki 8, 9 i 10 grupy okresu IVSą to żelazo (Fe), kobalt (Co) i nikiel (Ni) • Właściwości fizyczne: • Metale, o dobrej kowalności i ciągliwości  • temperatura topnienia około 1500°C. W temperaturze pokojowej wszystkie są ferromagnetykami (nikiel traci właściwości ferromagnetyczne już w temperaturze 363°C -temperatura Curie). • Właściwości chemiczne: • W związkach występują zazwyczaj na +2 i +3 stopniach utlenienia. • W szeregu napięciowym metali leżą przed wodorem, wypierają zatem wodór z kwasów. • Nie roztwarzają się w stężonym kwasie azotowym(V), ulegając pasywacji (pokrywając się cienką warstewką tlenku, nie dopuszczającą do dalszej reakcji). • Tworzą zwiazki o charakterze kompleksów

13. Żelazo i jego właściwości Żelazo występuje w czterech odmianach alotropowych: a, b, g, d Jedynie żelazo a posiada własności ferromagnetyczne. Przemiana alotropowa żelaza a w żelazo b zachodzi w temperaturze 768°C Przemiana alotropowa żelaza b w żelazo g zachodzi w temperaturze 910°C, a w d w temperaturze powyżej 1410°C. • bardzo reaktywny, reaguje z kwasami na zimno, łączy się też bezpośrednio z większością niemetali • w suchym powietrzu pokrywa się warstwą tlenku (tzw. rdzą) • w związkach chemicznych występują głównie na +II, +III stopniu utlenienia oraz +IV, +V i +VI w żelazianach itp. związkach Fe(OH)2 – jasno zielony łatwo utlenia się w powietrzu do Fe(OH)3 – brązowy 4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4 Fe(OH)3

14. Schemat wielkiego pieca

15. MIEDZIOWCE – GRUPA 11 Należą do niej miedź (Cu), srebro (Ag), złoto (Au) Konfiguracja elektronowa powłok walencyjnych (n-1)d10 ns1sugeruje, że występować powinny jako pierwiastki jednowartościowe. W rzeczywistości często dochodzi do zaangażowania elektronów orbitali d i powstawania związków także dwu- i trójwartościowych. Srebro tworzy głównie związki jednowartościowe, miedź dwuwartościowe a złoto najczęściej występuje jako trójwartościowe. • Srebro • Nie utlenia się na powietrzu i dlatego występuje w skorupie ziemskiej w stanie rodzimym. • W związkach występuje na +1 stopniu utlenienia. • Jego powierzchnia czernieje gdyż reaguje z siarkowodorem zawartym w powietrzu: 4 Ag + 2H2S + O2→ 2Ag2S +2H2O • Reaguje z siarką, fluorowcami. • Nie wypiera wodoru z kwasów, reaguje jedynie z gorącym kwasem azotowym i siarkowym, redukując je do odpowiednich tlenków (podobnie jak miedź).Ag +  4HNO3→  3AgNO3 +  NO  +  2H2O • Amoniakalny roztwór tlenku srebra Ag2O (Ag(NH3)2OH ) jest używany do reakcji wytwarzania lustra srebrowego (reakcja charakterystyczna dla aldehydów). Halogenki srebra są światłoczułe (w fotografii stosowany jest głównie bromek srebra) i na świetle ciemnieją. 

16. Miedź • W związkach chemicznych występuje na II, rzadziej na I stopniu utlenienia. • Tworzy też związki kompleksowe ( stopień utlenienia III albo IV) • W wilgotnym powietrzu atmosferycznym miedź pokrywa się zieloną patyną (zasadowy węglan miedzi(II) – Cu2(OH)2CO3). • Pod wpływem działania tlenu suchego powietrza pokrywa się powierzchniowo tlenkiem Cu2O, nadającym jej charakterystyczne czerwonawe zabarwienie. Oba te procesy chronią miedź przed dalszym wpływem czynników atmosferycznych. • Nie wypiera wodoru z kwasów – w szeregu elektrochemicznym znajduje się za wodorem ( potencjał dodatni) • Wchodzi w reakcję z kwasami utleniającymi (HNO3, st. H2SO4) • Związki miedzi na I stopniu utlenienia są nietrwałe i ulegają w roztworach wodnych dysproporcjonowaniu, dając oprócz miedzi niebieskie jony Cu2+ • 2Cu+ ↔ Cu2+ + Cu0 • Łączy się bezpośrednio z chlorem i siarką

17. Złoto • Odporne na działanie większości czynników chemicznych. • Rozpuszcza go (roztwarza) dopiero tzw. woda królewska (mieszanina kwasu solnego i azotowego) przeprowadzając w kwas chlorozłotowy HAuCl4. • Złoto jest roztwarzane także w zasadowych roztworach cyjanków (w obecności utleniaczy, np. tlenu) tworząc kompleksy cyjanozłocianowe:4 Au + 8 KCN + O2 + 2 H2O → 4 K[Au(CN)2] + 4 KOH • Ze względu na swą niska odporność mechaniczna jest stosowane w postaci stopów, głownie z miedzią. • Zawartość złota w jego stopach określa się często w karatach, czyli ilości części wagowych złota w 24 częściach wagowych stopu.

18. CYNKOWCE – GRUPA 12 • Cynkowce: Zn (cynk), Cd (kadm), Hg (rtęć) leżą w 12 grupie układu okresowego. Konfigurację elektronów walencyjnych można przedstawić następująco: • (n – 1)d10ns2 • Ze względu na obecność wypełnionej podpowłoki d, co jest układem bardzo stabilnym, w pierwiastkach tej grupy elektronami walencyjnymi są praktycznie tylko dwa elektrony podpowłoki s. • Pierwiastki te występują w związkach na +2 stopniu utlenienia. • Cynk i kadm maja potencjały normalne ujemne, rtęć ma potencjał normalny dodatni (+0,8V). • Wszystkie cynkowce tworzą kompleksy z udziałem nieobsadzonych orbitali p ostatniej powłoki. Kompleksów nie tworzy jedynie rtęć jednowartościowa. • Rtęć • Jest pierwiastkiem dość odpornym chemicznie. • Występuje na +1 i +2 stopniu utlenienia. • Reaguje z siarką oraz chlorowcami. • Nie reaguje z kwasami beztlenowymi (dodatni potencjał normalny). • Rozpuszcza się w kwasie azotowym(V), stężonym siarkowym(VI) i wodzie królewskiej. Np..rozcieńczony kwas azotowy z nadmiarem rtęci daje azotan rtęci(I): 6Hg + 8HNO3 → 2Hg2(NO3)2 + 2NO + 4H2O

19. Cynk • Należy do bardzo reaktywnych metali. • W swych związkach jest zawsze dwuwartościowy. • Na powietrzu ulega pasywacji, pokrywając się cienką warstewką zasadowego węglanu. • Spala się w powietrzu niebieskozielonym płomieniem dając biały tlenek ZnO. • Z kwasów wypiera wodór przechodząc w odpowiednią sól. • Rozpuszcza się w roztworach ługu tworząc cynkany (pochodne kwasu cynkowego): Zn + 2NaOH + 2H2O ——>  H2  +  Na2[Zn(OH)4]   (lub w formie nieuwodnionej Na2ZnO2) Cynk jest używany do powlekania blach, rur i drutów żelaznych w celu ochrony przeciwkorozyjnej. Będąc metalem aktywniejszym od żelaza, w przypadku uszkodzenia powłoki zabezpieczającej pełni w powstałym mikroogniwie role anody i utlenia się pierwszy, chroniąc żelazo przed korozją.

20. Bibliografia Chemia ogólna i nieorganiczna - M. Litwin Repetytorium z chemii -M. Klimaszewska Właściwości chemiczne metali - dr inż. Krystyna Moskwa www.mlyniec.gda.pl http://wikipedia.pl//