szervetlen k mia l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Szervetlen kémia PowerPoint Presentation
Download Presentation
Szervetlen kémia

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 55

Szervetlen kémia - PowerPoint PPT Presentation


  • 363 Views
  • Uploaded on

Szervetlen kémia. Szervetlen kémia Nevezéktan. A kémiai vegyületek szisztematikus elnevezése, lehetővé téve a rendszerezést. IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry = Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója) nemzetközi elnevezési szabályai alapján.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Szervetlen kémia' - socorro


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
szervetlen k mia nevez ktan
Szervetlen kémiaNevezéktan

A kémiai vegyületek szisztematikus elnevezése, lehetővé téve a rendszerezést.

IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry = Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója) nemzetközi elnevezési szabályai alapján

http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/

Az elnevezés szabályai az alkotórészek elektronegativitásának és oxidációs számainak figyelembevételével, azok alkalmazásán alapulnak.

  • Kivétel a triviális (hétköznapi) nevek néhány anyagra, pl.:
  • H2O – víz (hidrogén-oxid)
  • NH3 – ammónia (trihidrogén-mononitrid)
  • HNO3 – salétromsav (nitrogénsav)
  • CuSO4⋅5H2O – rézgálic (réz(II)-szulfát; kristályvizes)
  • Na3PO4 – trisó (nátrium-foszfát)
szervetlen k mia nevez ktan3
Szervetlen kémiaNevezéktan
  • 1. Vegyület két ”elemből” áll:
  • fém-nemfém (általában ionosak): a fémion alkotórész az elem teljes nevével, első
  • helyen szerepel, a nemfém szótöve -id toldalékot kap és nem jelöljük a kapcsolódó
  • komponensek számát
  • fém-oxidációs száma állandó:
  • MgBr2 - magnézium-bromid
  • Al2O3 - alumínium-oxid
  • Na2S - nátrium-szulfid (latin)
  • CaC2 - kalcium-karbid (latin)
  • NH4Br - ammónium-bromid (NH4+: alkálifémekhez soroljuk)
  • KOH - kálium-hidroxid (nem bomló összetett anionok elnevezése analóg)
  • NaCN - nátrium-cianid
  • Ca(SCN)2 - kalcium-rodanid
  • fémnek több oxidációs számú formája létezik: a fém neve után római számmal jelezzük
  • az ion töltését
  • FeCl2 - vas(II)-klorid
  • Fe2O3 - vas(III)-oxid
  • HgO - higany(II)-oxid
  • Hg2Cl2 - higany(I)-klorid (nem ionos, hanem molekula, ezért nem HgCl)
szervetlen k mia nevez ktan4
Szervetlen kémiaNevezéktan
  • 1. Vegyület két ”elemből” áll:
  • nemfém-nemfém vagy metalloid (általában kovalens kötésű molekulák): úgy
  • mint a fém-nemfém esetben, csak itt a névben görög számnevekkel jelezzük mind a két
  • összetevő számát (bár a mono- sokszor elmarad).
  • 1 – mono; 2 – di, 3 – tri; 4 – tetra, 5 – penta; 6 – hexa; 7 – hepta; 8 – okta; 9 – nona; 10 – deka
  • A két atom közül melyik legyen az első ill. második helyen: az alábbi, periódusos rendszeren
  • alapuló, sorrend alapján:
  • B Si C Sb As P N H Te Se S I Br Cl O F
  • A balra elhelyezkedő megnevezése kationnal analóg módon történik, míg a jobbra található
  • az anion mintájára -id toldalékot kap.
  • CO - szén-monoxid
  • CS2 - szén-diszulfid
  • N2O - dinitrogén-oxid
  • N2O3 - dinitrogén-trioxid
  • HBr - hidrogén-bromid
  • HCN - hidrogén-cianid
  • H2O2 - hidrogén-peroxid (dihidrogén-dioxid)
  • PH3 - foszfor-hidrogén (trihidrogén-foszfid)
szervetlen k mia nevez ktan5
Szervetlen kémiaNevezéktan

2. Összetett aniont tartalmazó vegyületek és oxosavak

A többatomos anionokban egy nemfém, annak oxidációs állapotától függően, különböző

számú oxigénhez kapcsolódik kovalens kötéssel (pl. SO42−, SO32−, NO3−, ClO−, ClO3−, ClO4−).

Ilyen ún. oxoaniont a magas oxidációs számú fémek is képezhetnek (pl. CrO42−, MnO4−).

Oxoanionhoz hidrogénion kapcsolódik: oxosavak(pl. H2SO4, HClO, H3PO4, H2CO3).

Oxidációs számok

A halogének és a nitrogén oxoanionjai mindig -1 töltésőek (pl. BrO3−, NO3−, ClO−), a páros oxidációs számú központi atomok oxoanionjai mindig -2 töltésőek (pl. CO32−, SO42−, SO32−) – kivétel SiO44− – a páratlan oxidációs számú központi atomból képzett ionok töltése pedig mindig -3 (pl. PO43−, PO33−).

szervetlen k mia nevez ktan6
Szervetlen kémiaNevezéktan

2. Összetett aniont tartalmazó vegyületek és oxosavak.

Példák:

HClO4 – perklórsav

HBrO3 - brómsav

H2SeO4 - szelénsav

HClO2 - klórossav

HClO - hipoklórossav

NaClO4 - nátrium-perklorát

KBrO3 - kálium-bromát

K2SeO4 - ammónium-szelenát

KClO2 - kálium-klorit

Ca(ClO)2 - kalcium-hipoklorit

Kivételek: A nitrogén és a szilícium oxosavjának nevét egy-egy ásványuk alapján képezzük (salétrom, kova), a szén és a kén oxoanionját pedig latin nevükből (karbon, szulf(ur)) származtatjuk.

H2SO4 – kénsav

HNO3 - salétromsav

H4SiO4 - orto-kovasav

H2CO3 - szénsav

H2SO3 - kénessav

HNO2 - salétromossav

CuSO4 - réz(II)-szulfát

Bi(NO3)3 - bizmut(III)-nitrát

Mg2SiO4 - magnézium-ortoszilikát

CaCO3 - kalcium-karbonát

MgSO3 - magnézium-szulfit

NH4NO2 - ammónium-nitrit

szervetlen k mia nevez ktan7
Szervetlen kémiaNevezéktan

2. Összetett aniont tartalmazó vegyületek és oxosavak.

Savanyúsók: többértékű savak azon sói, melyekben nincs minden hidrogén

fémionra cserélve. Nevüket a sóalak nevéből származtatjuk, a maradék

hidrogének számának jelölésével:

Na2CO3 - nátrium-karbonát

K3PO4 - kálium-foszfát

(NH4)3SbO4 - ammónium-antimonát

NaHCO3 - nátrium-hidrogén-karbonát

K2HPO4 - kálium-hidrogén-foszfát

(NH4)H2SbO4 - ammónium-dihidrogén-antimonát

Vegyes sók: egyértékű sav + sója

NaHF2 - nátrium-hidrogén-fluorid (NaF + HF)

KH(IO3)2 – kálium-hidrogén-jodát (KIO3 + HIO3)

Fémeket tartalmazó összetett anionok:

HMnO4 – permangánsav

H2CrO4 – krómsav

H2Cr2O7 - dikrómsav

MnO4- - permanganát ion

CrO42- - kromát ion

Cr2O72- - dikromát ion

szervetlen k mia hidrog n
Szervetlen kémiaHidrogén
  • 1. oszlop (alkálifémek), 1. sor – nem minden tulajdonsága illik az alkálifémekhez
  • Elektronszerkezet: 1s1; rendszám: 1; atomtömeg: 1
  • Előfordulás: 93% a világegyetemben; 61% az emberi testben
  • Vegyérték: 1; oxidációs szám: +1, -1
  • Elektronegativitás: 2.1
  • Természetes körülmények között kétatomos molekulákat alkot, kötési energia: -436 kJ/mol
  • Természetes körülmények között gáz, legkönnyebb, 14,4-szer könnyebb a levegőnél
  • Könnyen ad le elektront (oxidációs szám: +1), de szabad proton természetes körülmények
  • között nem marad meg önállóan (H3O+, NH4+). Ez a gyakoribb ionos formája.
  • EN<1 fémekkel sószerű hidrideket képez (oxidációs szám: -1). H--ion csak kristályban
  • létezik, vízben oldva: H- + H3O+ = H2 + H2O
  • Hasonló elektronegativitású elemekkel (nemfémes elemek) kovalens kötésű molekulákat
  • képez (elsősorban a C: szerves vegyületek)
  • Redukálószer: oxidokat, halidokat
  • Előállítás: labor: Zn + HCl; ipari méretben: földgáz + vízgőz reakciójával
  • Felhasználás: ammóniagyártás, hidrogénezés (pl. folyékony olajokat szilárd zsírokká),
  • redukálószer (pl. ásványokból nyert oxidokat fémmé)
  • Hidrogén alapú gazdaság: energiatermelés (gépjárműmotor, fúziós reaktor)
  • !!!drága előállítás, oxigén jelenlétében robbanékony!!!
szervetlen k mia hidrog n9
Szervetlen kémiaHidrogén

Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor

(ITER)

  • Cadarache (Franciaország)
  • Építés: 2009 - 2018
  • Kísérleti üzemeltetés: 20 év
  • Hőmérséklet: 150 millió ºC
  • Elektromos fűtés+mágneses térrel való
  • összenyomás → plazma állapot
  • Teljesítmény: 500 MW 400 s-on keresztül
  • Ezalatt fél gramm deutérium/trícium keverék
  • fúzionál a 840 m3-es reaktorban.
szervetlen k mia alk lif mek
Szervetlen kémiaAlkálifémek
  • I. oszlop
  • Elektronszerkezet: ns1
  • Vegyérték: 1; oxidációs szám: +1
  • Elektronegativitás: 0.7-1 (ionvegyületeket képeznek, +1 töltésű ionjaik
  • elektronszerkezete nemesgázszerű, nagyon stabil, ionizációs energia kicsi)
  • Természetes körülmények között szilárd halmazállapotúak, térközepes
  • kockarácsot alkotnak
  • Oxigénnel, vízzel azonnal reagálnak, védőfolyadék (pl. petróleum) alatt tartják
  • Sűrűségük, keménységük kicsi
  • Nátrium
  • Nagyon reaktív: 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
  • Természetben fő előfordulási formája: NaCl, Na2CO3
  • Előállítás: NaCl olvadék elektrolízisével
  • Felhasználás: redukálószer, nátriumgőzlámpa
  • Nátrium-hidroxid (NaOH)
  • Fehér kristály (vizes oldata színtelen), nagyon erős bázis
  • Kristályos állapotban rendkívül higroszkópos, levegőből H2O-t, CO2-t megköti
  • Előállítás: NaCl-oldat elektrolízisével
  • Felhasználás: textil- és papíriparban, szappan és mosószergyártás
szervetlen k mia na fontosabb vegy letei
Szervetlen kémiaNa fontosabb vegyületei
  • Nátrium-klorid (NaCl)
  • Színtelen kristály
  • Előfordulás: tengervízben (2.7%), kősótelepeken, állati szervezetben (emberi
  • vérben 0.85%)
  • Előállítás: sóbányákból
  • Felhasználás: fémnátrium, nátriumvegyületek, klór, klórvegyületek előállítására
  • Olvadékelektrolízis: 2NaCl = 2Na + Cl2 (T<700 ºC)
  • Oldatelektrolízis: 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2
  • Nátrium-hipoklorit (NaOCl, Hypo)
  • Fertőtlenítő- tisztító-, illetve mosószer
  • Előállítás: NaCl-oldat elektrolízisével: 2NaOH + Cl2 = NaOCl + NaCl + H2O

Diszproporcionálódás: olyan redoxireakció, melyben egy elem adott oxidációs számú formája két különböző oxidációs számú formává alakul.

0 +1 -1

A fenti reakcióban: Cl2 = OCl- + Cl-

Szinproporcionálódás: két különböző oxidációs formából lesz egy.

+5 -1 0

IO3- + 5I- = 3I2 + 3O2-

szervetlen k mia na fontosabb vegy letei12
Szervetlen kémiaNa fontosabb vegyületei
  • Nátrium-karbonát (Na2CO3.10H2O)
  • Színtelen kristály → 100ºC-on hevítve fehér por (kristályvíz elvesztés)
  • Előfordulás: talajban (sziksó); ha túl sok, terméketlenné teszi a talajt
  • Felhasználás: szappan-, mosószer-, üveggyártás, vízlágyítás
  • Oldata lúgos kémhatású: Na2CO3 + 2H2O = 2NaOH + H2CO3(hidrolízis)
  • Nátrium-hidrogén-karbonát (NaHCO3, szódabikarbóna)
  • Fehér kristály
  • Felhasználás: gyógyászatban fölös gyomorsav lekötésére
  • Oldata enyhén lúgos kémhatású: NaHCO3 + H2O = NaOH + H2CO3 (hidrolízis)
  • Nátrium-foszfát (Na3PO4, trisó)
  • Fehér kristály
  • Vizes oldata lúgos: Na3PO4 + 3H2O = 3 NaOH + H3PO4 (hidrolízis)
  • Felhasználás: mosószerek, vízlágyítás
  • Nátrium-tioszulfát (Na2S2O3.5H2O, fixírsó)
  • Színtelen kristály
  • Felhasználás: analitikában jodometriában: 2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI
  • ill. kép rögzítésére fényképészetben: AgBr + Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr
szervetlen k mia k s fontosabb vegy letei
Szervetlen kémiaK és fontosabb vegyületei
  • Kálium
  • Nátriumhoz hasonló, de nála reakcióképesebb (kisebb EN miatt)
  • Természetben fő előfordulási formája: KCl kősótelepeken NaCl kísérőjeként
  • Előállítás: KCl, KOH vagy K2CO3 olvadék elektrolízisével
  • Felhasználás: műtrágyagyártás, pirotechnika, robbanóanyag-gyártás
  • Kálium-klorid (KCl)
  • Jelentőség: növényi szervezetben
  • Felhasználás: műtrágyagyártás, K és KOH előállítás, méreginjekció,
  • gyógyászat:mániákus depresszió kezelése
  • Kálium-hidroxid (KOH)
  • Fehér kristály (vizes oldata színtelen), NaOH-nál is erős bázis
  • Kristályos állapotban rendkívül higroszkópos, levegőből H2O-t, CO2-t megköti
  • Oldja az üveget.
  • Előállítás: KCl-oldat elektrolízisével
  • Felhasználás: textil- és papíriparban, szappan és mosószergyártás, élelmiszer-
  • iparban gyümölcs héjának eltávolítása
  • Kálium-nitrát (KNO3)
  • Felhasználás: műtrágya, feketelőpor, füstbomba, élelmiszer tartósítószer (E252)
szervetlen k mia alk lif ldf mek
Szervetlen kémiaAlkáliföldfémek
  • II/A. oszlop
  • Elektronszerkezet: ns2
  • Vegyérték: 2; oxidációs szám: +2
  • Elektronegativitás: 0.9-1.5 (Mg-tól lefelé ionvegyületeket képeznek, +2 töltésű
  • ionjaiknak nemesgáz elektronszerkezete van, ionizációs energia kicsi)
  • Berillium nagyobb elektronegativitása (1.5) miatt inkább kovalens vegyületet
  • képez, bizonyos esetekben a Mg is
  • Természetes körülmények között szilárd halmazállapotúak
  • Oxigénnel, vízzel reagálnak (kevésbé intenzíven mint az alkálifémek),
  • aktivitásuk a rendszámmal nő (ahogy EN csökken)
  • Sűrűségük, keménységük kicsi (nagyobb mint az alkálifémeké)
  • Redukálószerek (gyengébbek mint az alkálifémek)
szervetlen k mia mg s fontosabb vegy letei
Szervetlen kémiaMg és fontosabb vegyületei
  • Magnézium
  • Ezüstfehér, könnyű fém.
  • Természetben csak vegyületben fordul elő:
  • magnezit (MgCO3), a dolomit (CaCO3.MgCO3),
  • Felületén védő oxidréteg (MgO) képződik
  • Jellegzetes az égése, vakító fehér fényt bocsát ki
  • (égéshő -603 kJ/mol)
szervetlen k mia mg s fontosabb vegy letei16
Szervetlen kémiaMg és fontosabb vegyületei
  • Magnézium
  • Ezüstfehér, könnyű fém.
  • Természetben csak vegyületben fordul elő:
  • magnezit (MgCO3), a dolomit (CaCO3.MgCO3),
  • Felületén védő oxidréteg (MgO) képződik
  • Jellegzetes az égése, vakító fehér fényt bocsát ki
  • (égéshő -603 kJ/mol)
  • Előállítás: MgCl2 olvadék elektrolízisével, karbonát
  • hevítésével kapott oxid redukciójával
  • Felhasználás: villanófény, víz alatti fáklya, ötvözetek
  • előállítása repülőgépekhez
  • Magnézium ötvözetek: kis sűrűségű, de nagy szilárdságúak
  • Magnálium: Al + 5-50% Mg + nyomokban egyéb elemek
  • kevés Mg: szilárd: repülőgép és autó alkatrészek
  • sok Mg: törékeny, a por gyúlékony: pirotechnikában csillagszóró
  • Duralumínium: repülőgépek szerkezeti anyagának nagy része
szervetlen k mia mg s fontosabb vegy letei17
Szervetlen kémiaMg és fontosabb vegyületei
  • Magnézium-hidroxid (Mg(OH)2)
  • Gyenge lúg, vízben rosszul oldódik (Mg-O kötés erősen kovalens jellegű)
  • Előállítás: természetben ásvány formájában előfordul
  • Felhasználás: gyomorsav megkötő, konzerv gyümölcsök, zöldségek színének
  • tartósítása (E528)
  • Magnézium-klorid (MgCl2)
  • Gyenge sav (savasan hidrolizál): Mg2+ + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H+ (2H3O+)
  • Előfordulás: természetben ásvány formájában
  • Felhasználás: Mg illetve Mg vegyületek előállítására, cementgyártás, USA-ban
  • utak jégtelenítésére
  • Hidrogéntárolás egy formája: Mg(NH3)6Cl2 formájában sok ammóniát köt
  • meg, mely hevítés hatására könnyen távozik
  • Magnézium-szulfát (MgSO4) keserűsó, Epson-só
  • Előállítás: természetben heptahidrát formájában (MgSO4.7H2O) előfordul
  • Felhasználás: nagy magnézium-igényű növények (burgonya, bors, rózsa)
  • trágyázása, gyógyászatban bélmozgás elősegítő, hashajtó
szervetlen k mia ca s fontosabb vegy letei
Szervetlen kémiaCa és fontosabb vegyületei
  • Kalcium
  • Ezüstfehér színű, könnyű fém.
  • Lángfestés: téglavörös
  • Természetben csak vegyületben fordul elő: mészkő, kalcit, márvány
  • (CaCO3), dolomit (CaCO3.MgCO3), fluorit (CaF2)
  • Előállítás: CaCl2 ill. CaCl2+CaF2 olvadék elektrolízisével
  • Felhasználás: redukálószer, ötvözetek (csapágyfémben 0.7 %)

fluorit kalcit

kristályon

szervetlen k mia ca s fontosabb vegy letei19

Kalcium-karbonát (CaCO3)

  • Természetben leggyakrabban előforduló Ca-vegyület
  • Felhasználás: építőipar, csiszolópor, tisztítószer
  • CO2-t tartalmazó vízben hidrokarbonát képződése formájában oldódik, az
  • analóg módon képződő Mg(HCO3)2-vel együtt a víz változó keménységét
  • okozva.
  • CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2
  • változó: forralással megszüntethető (visszaalakulás, CO2 gáz eltávozik)
Szervetlen kémiaCa és fontosabb vegyületei
  • Állandó keménységet okozó sók: CaCl2, Ca(NO3)2, CaSO4, MgCl2, Mg(NO3)2,
  • MgSO4
  • Megszüntetés (vízlágyítás): Ca2+ és Mg2+ ionokat csapadék formájában leválasztani, majd szűréssel eltávolítani:
  • Ca2+ + Na2CO3 = CaCO3 + 2Na+
  • 3Ca2+ + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 6Na+
  • Ioncserélővel:
  • lágyvíz: lecserélni a Ca2+ és Mg2+-ionokat Na+-ionokra
  • ionmentes víz: a víz összes idegen ionját lecserélni H3O+ illetve OH—ionokra.
szervetlen k mia ca s fontosabb vegy letei20

1

2

Szervetlen kémiaCa és fontosabb vegyületei
  • Kalcium-szulfát (CaSO4.2H2O) = gipsz
  • Természetben gipsz1 ill. evaporit2 ásványok
  • formájában
  • Felhasználás: építőipar (cement), iskolai kréta, gyógyászat (gipszelés),
  • tűzálló fal
  • 100-150 ºC-ra hevítve a kristályvíz 75%-a távozik (cement, orvosi gipsz):
  • CaSO4.2H2O → CaSO4.½H2O + 1½H2O
  • (tűzálló falban lassan melegszik, mert előbb a kristályvíz távozására fordítódik a hő)
  • teljesen kiégetett gipsz már nem tud vizet felvenni
  • Kalcium-hidroxid Ca(OH)2
  • CaCO3→ CO2 + CaO (égetett mész)
  • Égetett mészből vízzel (mészoltás): CaO + H2O → Ca(OH)2 (oltott mész)
  • Felhasználás: építőiparban habarcs készítésre:
  • Ca(OH)2 + CO2→ CaCO3 + H2O
  • (megkötés a csapadékként kiváló CaCO3 miatt)
szervetlen k mia ba s ra
Szervetlen kémiaBa és Ra
  • Bárium (Ba) és fontosabb vegyületei:
  • Természetben BaSO4 (barit) ill. BaCO3 formájában
  • Lángfestés: sárgászöld
  • Előállítás: BaCl2 elektrolízisével
  • Felhasználás: kontrasztanyagként BaSO4 formájában (jól elnyeli a Röntgen
  • sugarakat) és tűzijátékban.
  • Rádium (Ra) és fontosabb vegyületei
  • Ritka elem, urán és tóriumásványok mellett, mint azok radioaktív bomlásának
  • terméke
  • 28 izotópja van, mind radioaktív
  • A szervezetbe került rádium a csontokba beépül
  • Felhasználás: régebben sugárterápiára, ma már vannak olcsóbb sugárforrások
  • neutronforrás: Be + a-sugárzás(Ra-ból) → neutronok
szervetlen k mia f ldf mek b r
Szervetlen kémiaFöldfémek, bór
  • III/A. oszlop
  • Elektronszerkezet: ns2np1
  • Vegyérték általában: 3 ill. 1 (Ga, In, Tl); oxidációs szám: +3, +1 (Ga, In, Tl)
  • B félfém, a többi fém.
  • Elektronegativitás: 1.5-2.0 (B és Al gyakran képez kovalens kötéseket, a
  • többiek viszont elsősorban ionosat)
  • Természetes körülmények között szilárd halmazállapotúak
  • Bór (B) és fontosabb vegyületei
  • Atomrácsos kristályszerkezet, gyémánt után legkeményebb
  • Természetben vegyületei formájában található, leggyakoribb a
  • bórax, a bórsav Na sója: Na2B4O7•10H2O
  • Elektromos szigetelő, de jól vezeti a hőt.
  • Felhasználás: 1) acélötvöző szerként növeli annak keménységét, kopásállóságát,
  • korrózióval szembeni ellenállását
  • 2) bórszálakat űrrepülőgépek gyártásánál, kis súlyuk és nagy szakítószilárdságuk
  • miatt.
  • Bórax felhasználása: acélgyártásban – csökkenti a vas-oxid olvadáspontját,
  • így az könnyebben eltávolítható az acélból.
szervetlen k mia al s vegy letei

Alumínium (Al)

  • Természetben főként bauxitban (AlO(OH)) ill. agyagásványokban
  • fordul elő, míg a korund tiszta Al2O3 ásvány .
  • 3. leggyakoribb elem a Föld kérgében
  • levegővel gyorsan reagál, de a felületén összefüggő Al2O3 réteg képződik, mely
  • óvja a további oxidációtól. Eloxálás: e réteg mesterséges vastagítása anódos
  • oxidációval híg savban (foszforsav, kénsav, krómsav, stb.)
  • Amfoter: oldják híg savak és lúgok, de tömény savak nem
  • 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2
  • 2Al + 2NaOH + 6H2O = 3H2 + 2NaAl(OH)4
  • Szakítószilárdsága kicsi, rosszul önthető
  • Előállítás: bauxitból
  • AlO(OH) Al(OH)3 Al2O3 Al
  • bauxit timföldhidrát timföld tiszta fém
  • Felhasználás: vezeték (elektromosság), repülőgépek, vasúti kocsik gyártása.

lúgos

feltárás

elektrolízis

1300 ºC

Szervetlen kémiaAl és vegyületei

nátrium[tetrahidroxo-aluminát]

szervetlen k mia al s vegy letei24
Szervetlen kémiaAl és vegyületei
  • Al ötvözetek
  • Magnálium, duralumínium (lásd magnéziumnál)
  • Csoportosítás:
  • - Alakítható (sajtolható) ötvözetek: nagy szilárdság a cél. A keverékek
  • jellege (koncentrációk!) szilárd oldat. Fő ötvözők: Cu, Mn, Mg
  • Duralumínium (4,5% Cu + 0,5% Mg + 0,6%Mn). Cu-ra túltelített, ezért CuAl2
  • halmazok keletkeznek. Megfelelő kezeléssel ezek finoman eloszolt kis szemcsék
  • formájában válnak ki, → nagy szakítószilárdság.
  • Al-Cu-Ni ötvözetek: magasabb hőmérsékleten nagy szakítószilárdság.
  • A fenti ötvözetek a Cu miatt nem korrózióállóak.
  • Al-Mg-Si ötvözetek (1% Si, 1% Mg, 0.7%Mn): nagy szilárdságúak, korrózióállóak
  • Al-Mn ötvözetek: kitűnő korrózióállóság, képlékenység, hegeszthetőség.
  • - Önthető ötvözetek: Al öntészeti tulajdonságai nem jók.
  • Eutektikus összetételhez közel álló keverékek, alacsony op.
  • Al-Si ötvözetek (sziluminok, 9-14% Si): jól önthetők, gyenge szakítószilárdságúak.
  • Al-Si-Cu ötvözetek (4% Cu, 2.5 %Si): önthetőség mellett nagy szilárdságúak.
  • Al-Cu-Mg ötvözetek (4% Cu, 1.5 % Mg): önthetők, nagy szilárdságúak, kis Ni-t,
  • hozzáadva magas hőmérsékleten igénybevett alkatrészek (dugattyú).
szervetlen k mia al s vegy letei25
Szervetlen kémiaAl és vegyületei
  • Alumínium-oxid (Al2O3)
  • Természetben: korund, rubin (+Cr2O3), zafír (+FeO,Ti2O3)
  • Al por hevítve: 4Al + 3O2 = 2Al2O3 (DH=-1687 kJ/mol)
  • Az oxid nagy képződési entalpiájának köszönhetően az Al gyakran alkalmazott
  • redukálószer (aktivási energiagátat a fejlődő hő leküzdi).
  • Fémek (Cr, Mn) előállítása oxidból:
  • 1. fém-oxid + Al por + gyújtókeverék (Al+BaO2)
  • 2. begyújtva Mg szalaggal: 800 ºC
  • 3. 3BaO2 + 4Al = 3Ba + 2Al2O3 reakcióból: 2000 ºC
  • 4. pl. Cr2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Cr
  • Felhasználás: csiszolópapír - vas-oxiddal szennyezett korund

Alkáli-alumínium-szilikátok (Al2Si2O7.2H2O) kaolinit vagy porcelánföld

Agyag: CaCO3, Fe2O3 szennyeződésekkel. Mészkővel keverve → portlandcement.

szervetlen k mia sz ncsoport

molekulák

aktivált szén

Szervetlen kémiaSzéncsoport
  • IV/A. oszlop
  • Elektronszerkezet: ns2np2
  • Vegyérték: C, Si, Ge - 4; Sn, Pb – 2 (ritkábban 4)
  • C nemfém; Si, Ge félfém; Sn, Pb fém.
  • Elektronegativitás: 2.5-1.8 (C, Si, Ge kovalens kötések, Sn, Pb inkább ionos)
  • Szén (C) módosulatai
  • Kristályos: gyémánt, grafit, fullerének
  • Ásványokban (70-10%, amorf): antracit, kőszén, barnaszén,
  • lignit, tőzeg
  • Mesterséges: faszén, vérszén, csontszén, korom, koksz
  • (szénégetés, száraz lepárlás:~500 ºC-on, O2 kizárásával hevítve)

Felhasználás:

- gyémánt (legkeményebb ásvány): ékszeripar, üvegvágás, fúrófejek, vágóélek

- grafit: elektródok, olvasztótégelyek (jó vezetőképesség), kenőanyagokban

- ásványi szenek, koksz: tüzelés

- faszén, vérszén, csontszén: sok apró pórus

nagy fajlagos felület → adszorbens

- korom: töltőanyag (pl. gumiban)

szervetlen k mia sz ncsoport27
Szervetlen kémiaSzéncsoport
  • Fullerének: mesterséges szén módosulatok (XX. sz. vége)
  • páros számú (60, 72, 84 stb.) szénatomból álló molekulák
  • Felfedezés: 1985-ben Harold Kroto, Robert Curl, Richard Smalley
  • 1996-ban kémiai Nobel-díj.
  • A molekulákat kizárólag öt- és hattagú gyűrűk építik fel.
  • C atom három másik C atomhoz kapcsolódik (1 kettős, 2 egyes kötés).
  • Az ötszögek száma mindig 12.
  • A C60 (backminsterfullerén) molekula futball-labda alakú.
  • Felhasználás:
  • - molekulák könnyű elmozdulása: jó kenési tulajdonságok
  • - 160 atm, 25 ºC-on gyémánttá alakítható: gyémántbevonat
  • - fénnyel besugározva vezetik az elektromosságot: optikai áramkörben
  • - intersticiális C60 Rb-só: 30 K alatt ellenállás nélkül vezeti az áramot (szupravezető)
  • - nanocsövek: nagy szakítószilárdság, jó el. vezetés, kémiai inaktivitás (űrtechnológia)

C60

szén nanocső:

hengeres fullerén

C540

szervetlen k mia sz n vegy letei
Szervetlen kémiaSzén vegyületei
  • Szerves vegyületek: 5 millió
  • Fontosabb szervetlen vegyületek:
  • Szén-monoxid (CO): színtelen, szagtalan gáz, szén tökéletlen égésekor
  • Vér hemoglobinja megköti: fejfájás, szédülés, fulladás
  • Szintézisgáz (CO + 3 H2): metanol, műbenzin előállítása
  • Szén-dioxid (CO2): színtelen szagtalan gáz, égést elfojtja (0.035%)
  • Folyadék: csak 5 barnál nagyobb nyomás alatt
  • Szárazjég: szilárd CO2 (folyékony CO2 párolgása
  • nagy hőelvonásal jár → megfagy)
  • hűtésre használják
  • Szénsav (H2CO3): instabil, vizes oldata kétbázisú gyenge sav
  • H2CO3 HCO3- + H+ (H3O+) K1= 4.3.10-7 mol/dm3
  • HCO3- CO32- + H+ (H3O+) K2= 5.6.10-11 mol/dm3
  • Szénsav sói, a karbonátok stabilak
  • Karbonátion (CO32-): 6 delokalizált elektron
szervetlen k mia sz ncsoport t bbi eleme
Szervetlen kémiaSzéncsoport többi eleme
  • Szilícium (Si)
  • Föld szilárd kérgének 30 %-a. Kvarc és szilikátok a vulkáni kőzetek 98%-a.
  • Kvarc (SiO2): hegyikristály, ametiszt, füstkvarc, rózsakvarc
  • Si vízzel, savval nem, lúggal reagál: Si + 4OH- = SiO44- + 2H2
  • Előállítás kálium-szilikofluoridból: 3K2SiF6 + 4Al = 3Si + KAlF4 + K3AlF6
  • Félvezető: vegyértéksáv és vezetési sáv közötti tiltott sáv 1.1 eV széles. Csak
  • magasabb hőmérsékleten vezet. Adalékok segítségével alacsonyabb T-n is.
  • N-típus: adaléknak több elektronja van: vezetési sávban vannak a fölös elektronok
  • P-típus: adaléknak kevesebb elektronja van: vegyértéksávban pozitív lyukak
  • Alkalmazás az elektronikában, számítástechnikában.
  • SiO2: üvegyártás
  • Germánium (Ge): ritka elem, félvezető
  • Ón (Sn): fehérbádog (ónbevonatú vas), bronz ötvözet (Cu+Sn)
  • Ólom (Pb): csővezetékek (védő PbO2 oxidréteg, híg sav nem oldja), akkumulátor,
  • radioaktív sugárvédelem, ötvözetek (betűfém: Pb + Sb + Sn)
szervetlen k mia nitrog ncsoport

3e-

4e-

delokalizált

4e-

3e-

delokalizált

1e- lazító

pályán!

Szervetlen kémiaNitrogéncsoport
  • V/A. oszlop
  • Elektronszerkezet: ns2np3
  • N, P nemfém, As, Sb félfém, Bi fém
  • Elektronegativitás: 1.9-3.0 (többnyire kovalens kötést képeznek)
  • Vegyérték, oxidációs szám: sokféle
  • -3: ammónia (NH3)
  • -2: hidrazin (H2N-NH2)
  • -1: hidroxilamin (H2N-OH)
  • -0: nitrogén molekula (N2)
  • +1: dinitrogén-oxid (N2O)
  • +2: nitrogén-monoxid (NO)
  • +3: dinitrogén-trioxid (N2O3)
  • +4: nitrogén-dioxid (NO2)
  • +5: nitrogén-pentaoxid (N2O5)
szervetlen k mia nitrog ncsoport31

Ammónium-hidroxid (NH4OH)

  • Csak vizes oldatban létezik, gyenge bázis: NH3 + H2O NH4OH
  • NH3 vízben való oldódása exoterm: hevítés hatására NH3 eltávozik.
Szervetlen kémiaNitrogéncsoport
  • Nitrogén (N)
  • Gáz, levegő 78%-a. N2 nagyon stabil.
  • 3 p elektronnal kötés, negyediket datív módon (NH4+)
  • N fontosabb vegyületei:
  • Ammónia (NH3): színtelen, szúrós szagú, nagy párolgáshő, vízben jól oldódik.
  • Felhasználás: salétromsav és műtrágyagyártás, hűtőgép (helyette ma HCFC, HFC)
  • Ammónium-klorid (NH4Cl)
  • Kristályos, vízben jól oldódik, oldata kissé savas
  • Hevítés hatására bomlik: NH4Cl → NH3 + HCl
  • Felhasználás: lágyforrasztáskor fémfelület tisztítására, HCl és NH3 oldja a
  • fém-oxidokat
  • Ammónium-nitrát (NH4NO3)
  • Kristályos, higroszkópos, könnyen bomlik (robbanásveszély)
  • Felhasználás: mészkőporral keverve műtrágya
szervetlen k mia nitrog ncsoport32

Nitrogén-dioxid (NO2): vörösesbarna, párosítatlan elektron miatt paramágneses.

  • Vízzel reagálva: 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
  • Egyensúlyban van a dimerjével: 2NO2 N2O4
Szervetlen kémiaNitrogéncsoport
  • Dinitrogén-tetroxid (N2O4): könnyen cseppfolyósítható gáz.
  • Felhasználás: kovalens vegyületek jó aprotonos oldószere.
  • Salétromsav (HNO3): színtelen, szúrós szagú, erős sav
  • Állás közben bomlik: 2HNO3→ 2NO2 + H2O + O
  • Oxidálószer: N5+→ N4+-re redukálódik, ill. naszcensz oxigén képződik
  • Fémeket oldja (választóvíz: ezüst): 2Ag + 2HNO3 = Ag2O + 2NO2 + H2O
  • Ag2O + 2HNO3 = 2AgNO3 + H2O
  • Királyvíz: cc. HNO3 és cc. HCl 1:3 arányú keveréke (aranyat is oldja)
  • HNO3 + 3HCl = 2H2O + NO + 3Cl (atomos klór oxidál)
  • HCl + 3Cl + Au = H[AuCl4](hidrogén-tetrakloro-aurát)
  • cc. HNO3 a vasat és alumíniumot nem oldja, mert passzív oxidréteget csinál (de:
  • a híg HNO3 oldja őket!!
szervetlen k mia nitrog ncsoport33

fehér (P4)

vörös (láncszerű)

fekete (grafitszerű)

PO43-

H3PO4

Szervetlen kémiaNitrogéncsoport
  • Foszfor (P)
  • Szilárd. 3 allotróp módosulat: elemek más (kristály)szerkezetűek
  • (polimorfia: általános fogalom: anyagok más kristályszerkezetűek)
  • egyszeres (s) kötések, 5 kötés a 3d pályára gerjesztett egyik 3s elektron révén
  • Felhasználás: vörösfoszfort gyufagyártásra (doboz oldalán)
  • P fontosabb vegyületei:
  • Foszforsav (H3PO4): színtelen, kristályos (42 ºC-on olvad), hárombázisú
  • középerős sav. Sói a foszfátok (PO43-: tetraéder, 8 delokalizált e-).
  • Szerves foszfátvegyületek: sejtek energiaátalakítása
  • (adenozin foszfátok: AMP, ADP, AMP)
  • Műtrágya: Ca(H2PO4)2.H2O (szuperfoszfát)
  • Csontok: Ca3(PO4)2 ; vízlágyítás: Na3PO4
szervetlen k mia oxig ncsoport

O

O

O

O

4e-

O

Szervetlen kémiaOxigéncsoport
  • VI/A. oszlop
  • Elektronszerkezet: ns2np4
  • O, S, Se nemfém, Te, Po félfém
  • Elektronegativitás: 2.0-3.5 (többnyire kovalens kötést képeznek)
  • Vegyérték: 2, 4, 6
  • Oxigén (O)
  • 3. leggyakoribb elem a világegyetemben
  • Leggyakoribb elem a Földön, a földkéreg (30-40 km) súlyának fele oxigén.
  • Gáz, levegő 20.9 %-a.
  • Cseppfolyós és szilárd halmazállapotban kék.
  • Kétatomos molekula (O2), kevésbé stabilabb mint N2.
  • Egy s kötés, és két azonos spinű magános
  • p elektron (két fél p kötés)
  • Előállítás: cseppfolyós levegő frakcionált
  • desztillációjával, ill. vízből elektrolízissel
  • Legjelentősebb allotróp módosulata az ózon (O3):
  • Fertőtlenítő hatású, légkörben UV védelem
szervetlen k mia oxig ncsoport35
Szervetlen kémiaOxigéncsoport
  • Oxigén vegyületei
  • Víz (H2O)
  • Erős hidrogénkötés, vízben legstabilabbak a négyes asszociátumok (H8O4)
  • Jég: folyadéknál lazább szerkezete miatt sűrűsége kisebb mint a vízé (térfogata
  • nagyobb 9%-al). Víz sűrűsége is +4 ºC-on a legnagyobb.
  • Hidrogén-peroxid (H2O2)
  • Színtelen, szagtalan, nem éghető folyadék
  • Erős hidrogénkötést képez, vízzel korlátlanul elegyedik
  • Peroxokötés gyenge, erősen bomlékony: H2O2 = H2O + O
  • A felszabaduló naszcensz (atomos) oxigén miatt erős oxidálószer.
  • 2HCl + H2O2 = Cl2 + H2O
  • Előállítása: BaO2 + H2SO4 = BaSO4 + H2O2
  • (BaO + O2 = BaO2 500 ºC-on)
  • Fontosabb alkalmazásai: fertőtlenítőszer, színtelenítőszer, rakéták üzemanyaga
  • Bomlását nehézfémek és sóik katalizálják
szervetlen k mia oxig ncsoport36
Szervetlen kémiaOxigéncsoport
  • Kén (S)
  • Sárga, szilárd, 8-atomos molekulák (s-kötés)
  • Természetben elemi állapotban vulkángőzökben.
  • Kőolajfinomítás mellékterméke
  • Felhasználás: borászat (baktériumölő), kénsav előállítás

Antal István: A kén

Egy sárga úr vagyok,

Megismerhetsz nyomban,

Megtalálsz a hatodik főcsoportban.

Távol áll tőlem bohém élet, pia,

Jellemzőm az allotrópia.

Egy lóugrás a szén, ki mindig ,,kormos'',

Iker vagyok, monoklin és rombos.

Nem vagyok túl kemény,

De mégis sármos,

Egész testem molekularácsos.

Testem látszik, nem poláros,

Nyolc atomos gyűrű, apoláros.

Ha oldani akarsz, vízzel ne próbálkozz,

Erre inkább, szén-diszulfid, te ajánlkozz!

Hevítgetnek gyakran, megolvadok, folyok,

Sűrű, sötét gyűrű leszek, majd folyékony vagyok.

Ha ilykor lehűtenek orvul,

Nem érzem jól magam, csak amorful.

Egyéb elemekkel reagálok sorba',

Ekképp stabilizálódom három rácstípusba.

Atom, molekula, s ionrács e három,

Soulfour vagyok, magamat ajánlom.

szervetlen k mia oxig ncsoport37

O

6e-

S

O

O

Szervetlen kémiaOxigéncsoport
  • Kén vegyületei:
  • Hidrogén-szulfid (H2S, kén-hidrogén)
  • Előfordulás: vulkáni gázok, kénes ásványvizek, záptojás (fehérjék bomlásterméke)
  • Savas jellege miatt fémekkel reagál (pl. ezüst: fekete Ag2S)
  • Kén-dioxid (SO2)
  • Vulkáni tevékenységből, szén és kőolajszármazékok elégetésekor →savas esők
  • Redukálható (oxidáló tulajdonság): SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O
  • Oxidálható (redukáló tulajdonság): 2SO2 + O2 = 2SO3
  • Ezen reakció vanádium-pentoxid (V2O5) katalizátorral a kénsavgyártás fő lépése.
  • Borászatban hasznos tulajdonságok: antioxidáns, antiszeptikus (mikroorganizmus
  • ölő), íz, zamat és színalakító hatás
  • Kén-trioxid (SO3)
  • S elektronszerkezete: 3s2 3p4 = csak 2 párosítatlan, kovalens
  • kötést képző elektron
  • Promóció: a párosított elektronokból 1-1 a 3d pályára
  • gerjesztődik (energia fedeződik az utána kialakuló kovalens
  • kötés során felszabaduló energiából)
  • Hibridizáció: pályák energiája kiegyenlítődik, hogy ekvivalens kötéseket
  • alkothassanak: SO3-ban: 3 ekvivalens s-kötés + delokalizált p pályák
szervetlen k mia k n vegy letei
Szervetlen kémiaKén vegyületei
  • Kénsav (H2SO4)
  • Egyik legnagyobb mennyiségben előállított vegyszer (szinte
  • minden vegyiipari ágazatban használt alapanyag)
  • Max. 98 %-os vizes oldatát használják (efölött SO3 párolog
  • ki belőle). Akkumulátorban 33.5 %-os van.
  • Kétértékű nagyon erős sav. Tömény H2SO4 erősen vízelvonó, még szerves
  • vegyületekből is elvonja a H és O-t → elszenesíti őket.
szervetlen k mia k n vegy letei39

Kénsav (H2SO4)

  • Egyik legnagyobb mennyiségben előállított vegyszer (szinte
  • minden vegyiipari ágazatban használt alapanyag)
  • Max. 98 %-os vizes oldatát használják (efölött SO3 párolog
  • ki belőle). Akkumulátorban 33.5 %-os van.
  • Kétértékű nagyon erős sav. Tömény H2SO4 erősen vízelvonó, még szerves
  • vegyületekből is elvonja a H és O-t → elszenesíti őket.
  • Tömény forró kénsav erős oxidálószer, de HNO3-nál gyengébb.
  • Autoprotolízis: 2H2SO4 H3SO4+ + HSO4- K=2.7.10-4 (mol/dm3)2
  • sokkal erősebb mint a vízben (10-14), vezeti az áramot.
  • Vízben disszociációja: H2SO4 + H2O = H3O+ + HSO4-(hidrogén-szulfátion)
  • HSO4- + H2O = H3O+ + SO42-(szulfátion)
  • Szulfátok (SO42-)
  • Tetraéderes szerkezetű, de – a sok helyen látható
  • ábrával ellentétben - a 4 oxigén ekvivalens, 8 e--ból
  • álló delokalizált p-rendszer van a 4 s S-O kötés körül.
  • Fontosabb szulfátok: PbSO4, CaSO4, MgSO4, CuSO4.5H2O (növényvédőszer)
Szervetlen kémiaKén vegyületei
szervetlen k mia halog ncsoport
Szervetlen kémiaHalogéncsoport
  • VII/A. oszlop
  • Elektronszerkezet: ns2np5
  • F, Cl, Br, I nemfém, At (mesterséges elem) félfém
  • Elektronegativitás: 4.0-2.2
  • Kis EN-ú elemekkel ionos, nagy EN-ú elemekkel kovalens kötésű vegyületeket
  • alkotnak.
  • Vegyérték: 1, 3, 5, 7 (oxidációs szám: -1, +1, +3, +5, +7)
  • kivéve a F, aminek oxidációs száma csak -1 lehet.
  • Erős oxidálószerek (anionná redukálódnak)
  • Kétatomos molekulákat képeznek.
  • Színesek: molekuláik a látható fény hatására gerjesztődnek.
  • Szobahőmérsékleten F, Cl gáz, Br folyékony, I szilárd.
  • Előfordulás: tengervízben, ásványvizekben, többnyire Na-só
  • formájában.
  • Fluor (F)
  • Legerősebb oxidáló elem, nemesgázokkal is (Kr, Xe, Rn) reagál.
  • Megtámadja a legtöbb elemet: esetenként a fejlődő hő mellett fényeffektus.
szervetlen k mia halog ncsoport41

Fluor fontosabb vegyületei

  • Hidrogén-fluorid (HF): középerős sav, üvegmaratásra használják
  • SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O
  • Erős hidrogénkötés: H2F2, H4F4, H6F6 asszociátumokat képez
  • Nátrium-fluorid (NaF): fogpasztában
  • Nátrium-[hexafluoro-aluminát] = kriolit (Na3[AlF6])
  • Al gyártásban elektrolízisnél: 1000 ºC-os olvadéka oldja a timföldet
  • (enélkül 2000 ºC kellene)
  • Klór (Cl)
  • Fojtó szagú gáz, elemi állapotban vulkáni gázokban
  • Reaktivitása hasonló (csak gyengébb) a fluoréhoz
  • Előállítás: NaCl vizes oldatának elektrolízise → Cl2 + H2
  • Felhasználás: fertőtlenítés (víz, gyógyászat)
  • Cl2 + H2O HCl + HClO
  • HClO → HCl + O
Szervetlen kémiaHalogéncsoport
  • Hidrogén-klorid (HCl)
  • Szúrós szagú gáz, vizes oldata a sósav (erős sav), kis koncentrációban gyomorban
  • Előállítás: NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl
  • Felhasználás: PVC gyártás, gyógyszeripar + sok egyéb iparágban
szervetlen k mia halog ncsoport42
Szervetlen kémiaHalogéncsoport
  • Bróm (Br)
  • Vörösbarna, rossz szagú folyadék (büzeny)
  • Klóréhoz hasonló jellegű reaktivitás (de gyengébb)
  • Felhasználás: KBr, NaBr-t nyugtatóként a gyógyászatban
  • AgBr-t a fényképészetben
  • Jód (I)
  • Szürke kristály, sárgásbarna vizes oldat, lila gőz
szervetlen k mia halog ncsoport43
Szervetlen kémiaHalogéncsoport
  • Jód (I)
  • Vízben rosszul oldódik, de KI-os oldatban már jól: I2 + I- = I3- komplex ion
  • Oxidálószer (leggyengébb a halogének közül)
  • Fontos élettani szerep: pajzsmirigy által termelt tiroxin növekedési hormon
  • Hiánya: pajzsmirigy megnagyobbodás (golyva), törpeség, szellemi visszamaradottság
  • Napi szükséglet felnőttkorban: 0.15 mg (jódozott só)
  • De: 2-3 g már halálos méreg
  • Előfordulás: tengervíz, édesvíz (század mg/dm3), NaIO3 salétrombányákban
  • Radioaktív jód: 131I (urán maghasadásakor), felezési ideje 8 nap
  • Illékony, levegőben relatíve nagy koncentráció katasztrófa esetén. Pajzsmirigyben
  • összegyűlik → daganatos betegség.
  • Védekezés: napi 130 mg KI tabletta
  • Előállítás: NaIO3 + 3 NaHSO3 = NaI + 3NaHSO4
  • NaIO3 + 5NaI + 3H2O = 3I2 + 6NaOH
  • Felhasználás: halogén izzólámpákban W szál párolgásának csökkentésére
  • AgI felhőkbe porlasztása: eső indítás
  • 3 %-os alkoholos—vizes oldatát fertőtlenítésre (oxidáló hatása miatt)
  • analitikai laborokban: reagens
szervetlen k mia nemesg zok
Szervetlen kémiaNemesgázok
  • Általános tulajdonságok
  • Elektronszerkezet: ns2 np6
  • Egyedüli elemek, amelyek atomos állapotban természetben előfordulnak
  • A zárt elektronhéj miatt meglehetősen inertek, a magasabb rendszámúak
  • laboratóriumi körülmények között reakcióba vihetők: Xe[PtF6], XeF2, KrF4, BaKrO4
  • Szilárd halmazállapot: „molekularács” – diszperziós kölcsönhatásokkal
  • Legelterjedtebb felhasználás: fénycsövek, izzólámpák töltése
  • - kisnyomású nemesgáz (általában keverék) + többnyire kevés Hg vagy fémsó
  • - feszültség hatására elektromos kisülés → ionizálja a gázt
  • - szabaddá váló elektronok gyorsulnak a feszültség hatására, ütköznek a
  • gázfázisban levő atomokkal, ionokkal, ezzel gerjesztik elektronjaikat. A gerjesztett
  • elektronok visszakerülve az alapállapotba UV és látható fotonokat sugároznak ki.
  • Hélium (He)
  • H után a leggyakoribb a világegyetemben, s legkönnyebb → léghajók, léggömbök
  • Előállítás: földgáz cseppfolyósításakor gázfázisban marad, uránkőzetek hevítése
  • Hűtőanyag szupravezető mágnesekben, kriogenikában (< -150 ºC)
  • He-Ne lézer különböző műszerekben
szervetlen k mia nemesg zok45
Szervetlen kémiaNemesgázok
  • Argon (Ar)
  • Föld légkörének 0.93 %-át alkotja
  • Előállítás: cseppfolyós levegő frakcionált lepárlásával
  • Védőgáz fémkohászatban, ívhegesztésnél
  • Hőszigetelt üvegben az üveglapok között
  • Élelmiszeriparban csomagológáz
  • Kripton (Kr)
  • Előállítás: cseppfolyós levegő frakcionált lepárlásával
  • Izzólámpa töltőgáza (Bródy Imre, TUNGSRAM)
  • Xenon (Xe)
  • Elsőként előállított nemesgáz vegyület: Xe[PtF6].
  • Előállítás: cseppfolyós levegő frakcionált lepárlásával
  • Xeonlámpa töltőgáza (vakuk)
  • Űreszközök ionhajtóművének hajtóanyaga (ionizációs kamrában ionizálják,
  • majd az ionokat elektromos térben felgyorsítva kilövik. Kis, de hosszú ideig
  • egyenletes tolóóerő: bolygóközi utazásra optimális.
  • Radon (Rn)
  • Radioaktív háttérsugárzás 40 %-a, forrása a kőzetekben levő rádium.
  • Összegyűlik a lakóhelyiségek légterében. Tüdőrák 2. leggyakoribb okozója.
szervetlen k mia tmeneti f mek
Szervetlen kémiaÁtmeneti fémek
  • Általános tulajdonságok
  • Elektronszerkezet: (n-1)s2 (n-1)p6 (n-1)d1-10 ns1-2 np0
  • Szilárd halmazállapotúak, kivéve Hg
  • Fémes tulajdonságok: fémrács, áram- és hővezetés, szürkés szín (kivéve Cu, Au)
  • A nyílt vegyértékhéj miatt (kivétel Zn, Cd) több oxidációs számmal képezhetnek
  • vegyületeket. Vegyületeik általában színesek. Az részben betöltött d-pályák miatt szervetlen
  • ill. szerves ligandumokkal datív kötéssel komplexeket képeznek.

vascsoport

  • Vascsoport (triád: Fe, Co, Ni)
  • Nagyon hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek: nagy sűrűség, magas op, mágnesezhetők,
  • legszorosabb illeszkedésű fémrács, könnyen alakíthatók (kis keménység), ötvözhetők,
  • oxidációs szám +2 és +3.
szervetlen k mia vas fe
Szervetlen kémiaVas (Fe)
  • Előfordulás
  • Föld magját alkotja (Ni-el együtt): szilárd belső mag, folyékony külső mag
  • Vegyületei formájában fordul elő a földkéregben (4.8 %, 4. leggyakoribb a földkéregben),
  • ill. tiszta állapotban a Földre került meteoritokban.

Sziderit (FeCO3)

Kalkopirit (CuFeS2)

Pirit (FeS2)

Hematit (Fe2O3)

Magnetit (Fe3O4)

Limonit (Fe2O3.1.5H2O)

szervetlen k mia48
Szervetlen kémia
  • Fizikai tulajdonságok:
  • Olvadáspont: 1538 ºC. Lehűtve térben középpontos kockarács: d-vas (0.293 nm élhossz.)
  • 1394-912 ºC: g-vas – lapon középpontos kockarács
  • (0.368 nm élhossz) – kisebb sűrűség
  • 912 ºC alatt: a-vas – térben középpontos kockarács
  • (0.290 nm élhossz)
  • 770 ºC: mágnesezhetőség határa
  • Kémiai tulajdonságok:
  • Elektronegativitása: 1.8, általában ionos vegyületeke képez +2 és +3 oxidációs számmal
  • Fe2+ vegyületek: zöld szín, többségük nem stabil, levegőn lassan oxidálódnak Fe3+ formává
  • emiatt redukáló tulajdonságú
  • Fe3+ vegyületek: sárga-vörös, természetben ez fordul elő
  • Oxigénnel reagál: 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
  • Halogénekkel: FeF3, FeCl3, FeBr3, FeI2 (jód oxidáló hatása a legkisebb, FeI3 instabil)
  • Kénnel: FeS (kén is gyenge oxidálószer)
  • Vízzel nem reagál, csak ha van benne oldott O2→ rozsda FeO(OH) ill. Fe(OH)3.Fe2O3
  • Híg savak H2 fejlődés közben oldják
  • Tömény savak (HNO3, H2SO4, H3PO4) passzív védőréteget képeznek a felületen.
szervetlen k mia49
Szervetlen kémia
  • Nyersvasgyártás:
  • Fe2O3/Fe3O4Fe
  • vasérc megfelelő méretre aprítása
  • tüzelő/redukáló anyag: koksz v. szénhidrogén
  • - reakcióhoz, olvadáshoz szükséges hő
  • - redukálószer, ill. redukáló CO képződik
  • - adja a vasak széntartalmát
  • - kb. 1 % kén: el kell távolítani
  • salakképző (mészkő, dolomit) hozzákeverése:
  • kén eltávolítása CaS-ként (minőséget ront)
  • levegő (égéshez): fúvószél; forrószél=
  • égéstermékekkel 1100-1300 ºC-ra felmelegítik

redukció

A nagyolvasztó részei:1 – meleg levegő befúvás; 2 – olvasztó zóna;

3 – redukáló zóna 1; 4 – redukáló zóna 2;

5 – előmelegítő zóna; 6 – elegy adagoló;

7 – torokgáz; 8 – elegyoszlop; 9 – salak és salakcsapoló nyílás; 10 – medence és a nyersvas csapolónyílása; 11 – távozó kohógáz.

  • Direkt redukció:
  • Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO
  • Fe3O4 + 4C = 3Fe + 4CO
  • FeO + C = Fe + CO
  • endoterm, hőt fogyaszt, több tüzelőanyag kell
szervetlen k mia50

C

Szervetlen kémia
  • Nyersvasgyártás:
  • Indirekt redukció:
  • 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
  • Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2
  • Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2
  • FeO + CO = Fe + CO2
  • exoterm reakciók, kevesebb tüzelőanyag
  • kell. CO keletkezése:
  • C + O2 = CO2
  • CO2 + C = 2CO
  • C + H2O = CO + H2
  • (CO + H2O = CO2 + H2)
  • H2 is képes redukálni:
  • 3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O
  • Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O
  • Fe3O4 + H2 = 3FeO + H2O
  • Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O
  • FeO + H2 = Fe + H2O
  • magasabb hőmérsékleten redukál mint
  • a CO, de gyorsabban
  • Nyersvas tulajdonságai:
  • 3-5 % szén + kisebb mennyiségben egyéb elemek (1.5-4 % Mn, 0.5-1 % Si, kevés P, S
  • képlékenyen nem alakítható a magas széntartalom miatt
  • Öntöttvas tulajdonságai:
  • 2-3.6 % szén + Si, Mn, P, S
  • nyersvasból ócskavas hozzáadásával, olvasztással gyártják
  • könnyen megmunkálható, korrózióálló, rezgéscsill. (szerszámgépállvány)
  • rideg, könnyen törik, acélnál kisebb szilárdságú
szervetlen k mia51
Szervetlen kémia
  • Acél:
  • Széntartalom max. 2.11 %
  • Könnyen megmunkálható (kovácsolás, hengerlés)
  • Acélgyártás: oxidációval a széntartalom lecsökkentése, ötvözetkészítés: keménység,
  • rugalmasság, hajlékonyság, szilárdság, hőállóság, savállóság, korróziómentesség
  • - olvadt nyersvasba nagy nyomással oxigént fúvatnak (30 perc)
  • régebben Siemens-Martin eljárás: rozsdás ócskavassal olvasztották (O rozsdából – 6-8 óra)
  • - ötvöző anyag oldása az olvadékban: lehűlve szilárd oldat
  • Ezután hőkezeléssel mechanikai tulajdonságok módosíthatók
  • - lágyítás: belső feszültség megszüntetése; pár fokkal 727 ºC alá melegítik, lassan lehűtik
  • - edzés: keménység növelése; hevítés kb. 1300 ºC-ra, egy ideig ott tartják, majd gyorsan
  • lehűtik. Ezzel befagyasztják az 1300 ºC-on levő kristályszerkezetet – de belső feszültségek
  • keletkeznek. Megeresztés: ugyanez kb. 100-700 ºC-on; feszültség csökken, keménység is.
  • - kérgesítés: kemény kopásálló külső réteg; felületi edzéssel vagy ötvözéssel
  • Ötvözetek:
  • Helyettesítés (szubsztitúció): atomok hasonló méretűek, azonos
  • rácsban kristályosodnak.
  • Beékelődéses (interszticiós): ötvözőfém atomjai kisebbek

helyettesítés beékelődés

szervetlen k mia52
Szervetlen kémia

Vas nem ötvöződik: nemesgázokkal, halogénekkel, s-mező elemeivel, higannyal, kadmiummal, ezüsttel. Nehezen elegyíthető bizmuttal, ólommal, cinkkel.

  • Fontosabb ötvözők:
  • C 0.6 % alatt = szerkezeti acélok: szilárdság, szívósság, ellenállás lökésszerű igénybevétellel
  • szemben
  • C 0.6 % felett = szerszámacélok: keménység, kopásállóság
  • Ni, Mn: szilárdságot növelik, magas hőmérsékleten is (hőálló acél)
  • Vanádium (V): keménységet, kifáradással szembeni ellenállást növeli
  • Cr, Ni: rozsdamentessé, savállóvá teszi
  • Cr, Al, Si: magas hőmérsékleten is korrózióálló (FeCr2O4 réteg van a felületen)
  • W: nagyon kemény un. gyorsacélok (forgácsolószerszámokhoz)
  • Bór (B, ezred %): acél edzhetőségét növeli
  • Nióbium (Nb, század %): acél rugalmasságát növeli
  • N, S, P: káros ötvözőanyagok, acélt törékennyé teszik
szervetlen k mia53

Minneapolis városháza (Cu tető)

Szervetlen kémia
  • Réz(Cu):
  • színesfém, vörös színű (vörösréz)
  • vegyértékhéj: 4s1 3d10
  • vegyületeiben többnyire +2, esetenként +1 oxidációs számú
  • Kémiai aktivitása kicsi: híg savakban nem, oxidáló savakban oldódik
  • Nedves levegőn bázisos réz-karbonát (CuCO3) = patina képződik,
  • mely védi a további korróziótól
  • Ötvözetek:
  • - sárgaréz (Cu + Zn). Hamis arany 80 % réz.
  • - bronz (Cu + Sn): disztárgyak, szobrok, harang
  • - újezüst=alpakka (Cu + Ni): pénz, evőkészlet
  • Felhasználás (fentieken felül):
  • - elektromos vezeték
  • - CuSO4.5H2O (rézgálic): permetezőszer
  • Cink (Zn):
  • Vegyértékhéj: 4s2 3d10→ +2 oxidációs szám vegyületeiben
  • Felhasználás: korrózióvédelem (horganyzott bádog), galvánelem, ötvözetek
szervetlen k mia54
Szervetlen kémia
  • Ezüst:
  • Természetben elemi állapotban (ritka) és ércásványokban (többnyire szulfidok)
  • Vegyértékhéj: 5s1 4d10 → oxidációs száma +1
  • Klasszikus előállítás: Ag2S + 2NaCl = 2AgCl + Na2S
  • 2AgCl + 2Hg = 2(AgHg)Cl 2Ag + Hg2Cl2
  • Oxidáló savak (salétromsav, tömény kénsav) oldják
  • Levegőn oxigénnel nem reagál, csak H2S-el → fekete AgS a felületen
  • Hővezető és fényvisszaverő képessége a fémek között a legjobb → tükör
  • Felhasználás: ékszerek, étkészletek, egészségügyi műszerek, fertőtlenítő hatás gyógyászat
  • elektronikai ipar: nyomtatott áramkörök, kapcsolók, Ag-Zn, Ag-Cd gombelemek

hevítés

szervetlen k mia55
Szervetlen kémia
  • Arany:
  • Természetben elemi állapotban és ércásvány formájában is előfordul
  • Vegyértékhéj: 6s1 5d10→ oxidációs száma +1 és +3
  • Híg/tömény savak nem oldják. Oldja: királyvíz, folyékony Br, Cl, Hg, alkáli-cianid olvadék
  • Előállítás: meddő kőzetekből cianidokkal való kioldással lúgos közegben:
  • 4Au + 8NaCN + O2 +2H2O = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
  • 2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au
  • Nem korrodeálódik: ékszer alapanyag és fizetőeszköz (volt)
  • Ipari felhasználás: elektromos kontaktus, aranyfüsttel bevont egyirányban átlátszó ablakok
  • Higany:
  • Cseppfolyós, könnyen párolog (mérgező gőzök)
  • Természetben ércásvány formájában fordul elő (HgS, vulkáni tevékenység helyein)
  • Vegyértékhéj: 6s2 5d10 → oxidációs száma +1 és +2
  • Fémeket hidegen oldja: amalgám ötvözetek
  • Felhasználás: hőmérő, barométer, higanygőzlámpa
  • Ag-, Zn-amalgámok: fogtömés
  • Hg2Cl2: lineáris molekula Cl-Hg-Hg-Cl
  • elektrokémiában referenciaelektród