AGH Wydzia Odlewnictwa wykad z chemii oglnej cz

  • Slides: 38
Download presentation
AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Chemia ogólna część 2 Dr

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Chemia ogólna część 2 Dr Urszula Lelek–Borkowska 1

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Żelazowce Symbol Fe Co Ni

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Żelazowce Symbol Fe Co Ni Nazwa żelazo kobalt nikiel Konfiguracja elektronowa 4 s 23 d 6 4 s 23 d 7 4 s 2 3 d 8 Masa atomowa 55, 85 58, 93 58, 69 Temperatura topnienia [K] 1812 1760 1728 Gęstość [g/cm 3] 7, 86 8, 9 Elektroujemność 1, 64 1, 70 1, 75 Promień atom. [10– 12 m] 126 125 Promień jonowy [10– 12 m] 78 75 74 Potencjał standardowy [V] – 0, 440 – 0, 277 – 0, 250 2

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Występowanie w przyrodzie Fe 5,

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Występowanie w przyrodzie Fe 5, 6% litosfery (IV miejsce); Co 0, 0025%; Ni 0, 0075%, metaliczne jądro ziemi najprawdopodobniej zbudowane jest żelaza i niklu. Żelazo rzadko występuje w postaci rodzimej (samorodki żelazne, meteoryty). 3

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Techniczne rudy żelaza Fe 3

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Techniczne rudy żelaza Fe 3 O 4 - tlenek żelaza (II, III) magnetyt Fe 2 Ox·x. H 2 O limonit (żelaziak brunatny) Fe 2 O 3 - tlenek żelaza(III) hematyt (żelaziak czerwony) Fe. CO 3 - węglan żelaza (II) Fe. S 2 - dwusiarczek żelaza 4 piryt syderyt

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Kobalt występuje w postaci menerałów:

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Kobalt występuje w postaci menerałów: Co. As 2 smaltyn, Co. As. S kobaltyn. Nikiel tworzy następujące minerały: (Fe. Ni)S pentadyt, Ni. As 2 chloantyt, Ni. As. S gersdorfit. 5

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Własności chemiczne i fizyczne żelaza

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Własności chemiczne i fizyczne żelaza Czyste żelazo jest srebrzystobiałym, ciągliwym i kowalnym metalem. Występuje w trzech odmianach alotropowych: –Fe tworząca sieć regularną przestrzennie centrowaną, wykazującą aż do 1041 K własności ferromagnetyczne, –Fe o sieci płasko centrowanej, trwałą w zakresie 1179 do 1674 K oraz –Fe, o sieci podobnej jak –Fe , topniejącą w temp. 1812 K. Żelazo na powietrzu pokrywa się warstwą tlenków zapobiegającą dalszej reakcji. W obecności wilgoci tlenki te przechodzą w mieszaninę uwodnionych tlenków i wodorotlenków tworzących rdzę. Fe rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach z wydzieleniem wodoru, zaś w stężonych podobnie, jak metale szlachetne, z wydzieleniem tlenków niemetalu. 6

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 ferryt – –Fe (zaw. C<0,

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 ferryt – –Fe (zaw. C<0, 03%), austenit – r–r stały C w –Fe (zaw. C<1, 7%), trwały do 710 o. C, cementyt – Fe 3 C trwały powyżej 1027 o. C, perlit – mieszanina cienkich warstw ferrytu i cementytu, trwały poniżej 710 o. C (eutektoid), ledeburyt – mieszanina kryształów austenitu i cementytu (eutektyk), krzepnie w 1140 o. C. martenzyt – przesycony r–r stały węgla wskutek w –Fe, otrzymany przemiany austenitu (deformacja sieci kryst. ) 7

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Otrzymywanie 8

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Otrzymywanie 8

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Zastosowanie Żelazo stosowane było od

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Zastosowanie Żelazo stosowane było od wieków do produkcji broni, przedmiotów codziennego użytku, konstrukcji budowlanych itd. , itp. . . W światowej produkcji stali surowej, wynoszącej w 2001 r. ok. 850 mln ton, przodowały: Chiny (152 mln ton), Japonia (100 mln ton), USA (90 mln ton), Rosja (60 mln ton). Polska, sklasyfikowana na 19. pozycji wyprodukowała 9 mln ton stali. skład procentowy rodzaj stali C Mn P S Si Ni Cr Cu zastosowanie zwykła 1, 35 1, 65 0, 04 0, 05 0, 06 – – 0, 2– 0, 6 blachy, narzędzia wysokoodporna 0, 25 1, 65 0, 04 0, 05 0, 15– 0, 9 0, 4 1, 0 0, 01– 0, 08 konstrukcje, turbiny kwasoodporna 0, 03– 1, 0– 0, 04– 1, 2 10 0, 06 0, 03 1– 22 – – sprzęt kuchenny, ostrza 9

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Dodatki stopowe pier wiastek wpływ

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Dodatki stopowe pier wiastek wpływ zawartość [%] głównym składnik stopowy stali węglowych, podwyższa własności wytrzymałościowe przy obniżeniu własności plastycznych do zawartości 0, 8%C, powyżej powoduje kruchość, poprawia zgrzewalność, obrabialność oraz spawalność. > 2, 11 Ni Obniża temperaturę przemiany austenitycznej, ułatwia hartowanie, zwiększa wytrzymałość na uderzenie. 0, 5– 4, 8– 10 Cr Powoduje rozdrobnienie ziarna, podwyższa hartowność stali, zwiększa wytrzymałość i odporność na korozję. C zastosowanie stali ozna– czenie rury, blachy, narzędzia ulepszanie cieplne stal kwasoodporna N 4– 30 stale narzędziowe, kwasoodporne, specjalne H 1– 10 stal łożyskowa Mn Obniża temperaturę przemiany austenitycznej, podwyższa wytrzymałość na rozciąganie, uderzenie i ścieranie, polepsza spawalność. W Zwiększa drobnoziarnistość stali, wytrzymałość, odporność na ścieranie. <20 Mo Zwiększa hartowność, wytrzymałość, odporność na pełzanie i korozję, zmniejsza kruchość. G stale szybkotnące Hastelloy – stale odporne na wysoką temperaturę. W M 10

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 pierw. wpływ V Zwiększa drobnoziarnistość

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 pierw. wpływ V Zwiększa drobnoziarnistość stali i znacznie zawartość [%] zastosowanie stali F lub powiększa jej twardość. Co ozna– czenie V Zwiększa drobnoziarnistość stali i znacznie K powiększa jej twardość Si Zwiększa kruchość stali, zmniejsza energetyczne straty prądowe w stali. <4 stal transformatorowa, S sprężynowa, kwasodporna Ti ferrytotwórczy T Nb ferrytotwórczy Nb Al ferrytotwórczy J Cu Posiada podobne właściwości fizyczne jak czyste stale kwasoodporne Cu żelazo, lecz jest znacznie bardziej odporne na korozję. 11

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Najważniejsze związki Hem – czerwony

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Najważniejsze związki Hem – czerwony barwnik krwi, znajdujący się w hemoglobinie, odpowiedzialnej za transport tlenu w organizmie. 12

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Żelazo występuje w związkach na

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Żelazo występuje w związkach na +2 i +3 stopniu utlenienia. Sole żelaza II mają barwę jasnozieloną, sole Fe 3+ - ciemnożółtą. Fe. Cl 2 chlorek żelaza (II) podaje się przy niedokrwistości (anemii), jednak zbyt duże ilości są toksyczne, żelazo (III) nie wchłania się do organizmu. Stosowany jest także do wytrawiania płytek drukowanych. Fe. SO 4 siarczan (VI) żelaza II również stosuje się jako lek przy niedoborze żelaza. K 2 SO 4·Fe 2(SO 4)3· 24 H 2 O, ałun żelazowo-potasowy oraz (NH 4)2 SO 4·Fe 2(SO 4)3· 24 H 2 O ałun żelazowo-amonowy mają zastosowanie w farbiarstwie. Fe. Cl 3 chlorek żelaza (III) stosuje się jako wywoływacz dla atramentu sympatycznego dla tekstów pisanych kwasem salicylowym. Stosowany do wytrawiania płytek PCB. 13

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Fe. OOH hydroksytlenek żelaza (II)

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Fe. OOH hydroksytlenek żelaza (II) główny składnik rdzy - produktu korozji żelaza. Ferrocen C 5 H 5 Fe. C 5 H 5 (dwa pierścienie cyklopentadienu połączone atomem żelaza) jest stosowany jako dodatek do paliw oraz jako pomarańczowy barwnik w farbach żaroodpornych. Sole ferrocenu posiadają własności antyrakowe, stosuje się je jako lek w chemioterapii. 14

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Własności i otrzymywanie Co i

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Własności i otrzymywanie Co i Ni Kobalt i nikiel mają własności zbliżone do żelaza. Są to metale ciągliwe i kowalne, wykazują własności ferromagnetyczne w temp. pokojowej. Są bardziej odporne chemicznie niż Fe (wyższe potencjały standardowe). Ni otrzymuje się przez prażenie rudy, a następnie elektrolityczną rafinację. 15

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Zastosowanie Co używa się do

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Zastosowanie Co używa się do wyrobu twardych spieków z WC. Stal zawierająca 35% Co jest stosowana do wyrobu trwałych magnesów. Ni i jego stop z miedzią (75%Cu, 25%Ni) służy do wyrobu monet, chromonikiel (60%Ni, 40%Cr), ze względu na wysoką oporność, wykorzystuje się do produkcji elementów grzejnych w piecach i grzejnikach elektrycznych, konstantan (40%Ni, 60%Cr), nikielin (31%Ni, 56%Cu, 13%Zn) oraz manganin (4%Ni, 12%Mn, 84%Cu) stosuje się w produkcji precyzyjnych opornic. Powłoki niklowe nanoszone galwanicznie mają ładny połysk i chronią przed korozją. Nikiel wykazuje własności katalityczne w reakcjach uwodorniania nienasyconych olei roślinnych (utwardzanie tłuszczy). 16

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Platynowce lekkie Platynowce ciężkie Symbol

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Platynowce lekkie Platynowce ciężkie Symbol Ru Ro Pd Os Ir Pt Nazwa ruten rod pallad osm iryd platyna 6 s 25 d 7 6 s 15 d 9 Konfiguracja elektronowa 5 s 14 d 7 5 s 14 d 8 5 s 04 d 10 6 s 25 d 6 Masa atomowa 101, 07 102, 91 106, 42 190, 2 192, 22 195, 08 Temperatura topnienia [K] 2740 2240 1826 3300 2727 2042 Gęstość [g/cm 3] 12, 45 12, 41 12, 02 22, 61 22, 65 21, 45 Elektroujemność 2, 20 2, 28 2, 20 2, 28 Promień atom. [10– 12 m] 134 137 135 136 138 Promień jonowy [10– 12 m] 76 74 75, 5 77 76, 5 Potencjał standardowy [V] – – – +1, 20 17

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Występowanie w przyrodzie Łączna zawartość

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Występowanie w przyrodzie Łączna zawartość platynowców w przyrodzie wynosi 10 -6%. Platynowce występują najczęściej jako zanieczyszczenia siarczkowych i arsenkowych rud niklu i miedzi. Własne rudy tworzy platyna: Pt. As 2 sperylit, Pt. S kuperyt oraz (Pt, Pd, Ni)S bragit, a także ruten Ru. S 2 lauryt. Otrzymywanie Platynowce otrzymuje się poprzez przeróbkę szlamu po elektrolitycznym otrzymywaniu niklu 18

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Własności chemiczne i fizyczne Platynowce

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Własności chemiczne i fizyczne Platynowce są szarobiałymi, lśniącymi (oprócz niebieskoszarego Os), twardymi i kruchymi metalami o wysokich temperaturach topnienia. Zaliczane do metali szlachetnych - wykazują wysokie potencjały standardowe. Pallad i platyna posiadają zdolność rozpuszczania wodoru - w temp. Pokojowej mogą rozpuścić objętość wodoru 350 -850 razy większą od własnej objętości. 19

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Zastosowanie Pt używana jest w

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Zastosowanie Pt używana jest w jubilerstwie, produkuje się z niej elementy urządzeń pomiarowych (elektrody II rodzaju, m. in. w p. H-metrach i w ogniwach paliwowych), rezystory stosowane do pomiaru temperatury, niektóre typy termopar, stosowana jest jako katalizator w procesach spalania. Pd stosuje się jako katalizator oraz filtr do oczyszczania wodoru, jako „gąbka wodorowa”. Rh używany jest do produkcji elementów grzejnych Ir w stopie z Pt jest wykorzystywany do pokrywania ostrzy stalówek, z tego stopu wykonano międzynarodowe wzorce metra i kilograma. 20

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Najważniejsze związki Pt. F 6

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Najważniejsze związki Pt. F 6 fluorek platyny (VI) i jego pochodne są wykorzystywane w chemioterapii do zwalczania niektórych rodzajów raka. 21

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Miedziowce Symbol Cu Ag Au

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Miedziowce Symbol Cu Ag Au Nazwa miedź srebro złoto 4 s 13 d 10 5 s 14 d 10 6 s 15 d 10 Masa atomowa 63, 55 107, 87 196, 97 Temperatura topnienia [K] 1357 1234 1338 Gęstość [g/cm 3] 8, 93 10, 5 19, 3 Elektroujemność 1, 90 1, 93 2, 54 Promień atom. [10– 12 m] 128 144 146 Promień jonowy [10– 12 m] 87 89 99 +0, 337 +0, 799 +1, 498 Konfiguracja elektronowa Potencjał stand. [V] 22

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Występowanie w przyrodzie Cu 0,

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Występowanie w przyrodzie Cu 0, 0055%; Ag 4 10 -6%; Au 4 10 -7%. Miedź tworzy liczne minerały: Cu 2 S chalkozyn, Cu. S kowelin, Cu. Fe. S 2 chalkopiryt, Cu 2 O kupryt, Cu. CO 3· Cu(OH)2 malachit, 2 Cu. CO 3· Cu(OH)2 azuryt. W Polsce bogate złoża rud miedzi występują między Lubinem i Głogowem oraz w rejonie Bolesławca i Złotoryi. Srebro występuje w postaci rodzimej lub minerałów Ag 2 S argentyt, Ag 3 Sb. S 3 pirargiryt, Ag. Cl chlorargiryt stanowiące zanieczyszczenie rud miedzi i ołowiu. Złoto występuje w postaci rodzimej tworząc żyły w skałach magmowych. 23

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Otrzymywanie Cu otrzymuje się wyprażanie

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Otrzymywanie Cu otrzymuje się wyprażanie i utlenienie rudy siarczkowej: Cu 2 S + 3/2 O 2 Cu 2 O + SO 2 2 Cu 2 O+ Cu 2 S 6 Cu +SO 2 następnie surową miedź poddaje się oczyszczeniu metodą elektrolityczną: 24

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Ag i Au przeprowadza się

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Ag i Au przeprowadza się w cyjankowe związki kompleksowe 4 Ag + 8 Na. CN + 2 H 2 O + O 2 4 Na[Ag(CN)2] + 4 Na. OH Ag 2 S+ 4 Na. CN 2 Na[Ag(CN)2] + Na 2 S Ag. Cl+ 2 Na. CN Na[Ag(CN)2] + Na. Cl 4 Au + 8 Na. CN + 2 H 2 O + O 2 4 Na[Au(CN)2] + 4 Na. OH następnie złoto i srebro wydziela się działaniem cynku: 2 Na[Ag(CN)2] + Zn 2 Ag + Na 2[Zn(CN)4] 2 Na[Au(CN)2] + Zn 2 Au + Na 2[Zn(CN)4] 25

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Własności chemiczne i fizyczne Miedziowce

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Własności chemiczne i fizyczne Miedziowce są są ciagliwymi, kowalnymi metalami o bardzo dobrym przewodnictwie ciepła i elektryczności i wysokiej odporności korozyjnej. Miedź ma kolor różowy, srebro biały, a złoto żółty. Miedź reaguje z zawartym w powietrzu dwutlenkiem węgla pokrywając się charakterystyczną zieloną patyną. W środowisku o dużym stężeniu dwutlenku siarki zamiast zielonej patyny pojawia się czarny nalot siarczku miedzi. 26

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Zastosowanie Miedź jest wykorzystywana do

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Zastosowanie Miedź jest wykorzystywana do produkcji przewodów elektrycznych, w elektronice, budownictwie (dachy), jako barwnik szkła oraz katalizator. Miedź z cyną, cynkiem, molibdenem i innymi metalami przejściowymi tworzy cały zestaw stopów zwanych brązami. Stopy miedzi stosuje się do wyrobu armatury, elementów precyzyjnych urządzeń mechanicznych i w jubilerstwie. Miedź jest mikroelementem potrzebnym do tworzenia się krwinek czerwonych, bierze udział w przesyłaniu impulsów nerwowych, wpływa na czynność serca i ciśnienie tętnicze krwi. 27

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Srebro ( w stopach z

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Srebro ( w stopach z miedzią) znajduje zastosowanie głównie jako metal szlachetny. do produkcji biżuterii, naczyń i sztućców, medali, było używane do produkcji monet już 700 lat p. n. e. Używane jest do produkcji sprzętu elektrycznego i elektronicznego, spoiwa lutowniczego, luster, baterii srebrowo-cynkowych i srebrowo-kadmowych o wysokiej pojemności. Jest katalizatorem w procesie produkcji poliestru. Związki srebra są bakteriobójcze. Złoto jest powszechnie wykorzystywane w jubilerstwie do wyrobu biżuterii, przedmiotów ozdobnych, sakralnych i użytkowych, stanowiło podstawę systemów monetarnych; używane jest do wyrobu monet, w elektronice (do wyrobu złączy), do "złocenia" innych metali, produkcji specjalnego szkła, jest składnikiem szlachetnych stopów, ma zastosowanie w medycynie i w stomatologii. 28

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Najważniejsze związki Roztwory wodne soli

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Najważniejsze związki Roztwory wodne soli miedzi(I) są intensywnie zielone, a roztwory soli miedzi(II) intensywnie niebieskie. Cu(OH)2 wodorotlenek miedzi (II) rozpuszcza celulozę - stosowany przy wyrobie sztucznego jedwabiu. Cu. SO 4 siarczan miedzi(II) ma własności odkażające, a bezwodny ma silne własności higroskopijne i jest stosowany do suszenia rozpuszczalników. Ag. Cl chlorek srebra, Ag. Br bromek srebra wykorzystuje się w fotografii. Ag. NO 3 azotan (V) srebra - środek antyseptyczny (lapis). Związki złota są stosowane jako środek leczniczy w reumatoidalnym zapaleniu stawów 29

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Cynkowce Symbol Zn Cd Hg

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Cynkowce Symbol Zn Cd Hg Nazwa cynk kadm rtęć 4 s 23 d 10 5 s 24 d 10 6 s 25 d 10 Masa atomowa 65, 38 112, 41 200, 59 Temperatura topnienia [K] 692, 7 594, 1 234, 28 Gęstość [g/cm 3] 7, 1 8, 6 13, 6 Elektroujemność 1, 66 1, 44 Promień atom. [10– 12 m] 137 152 155 Promień jonowy [10– 12 m] 88 109 116 – 0, 763 – 0, 403 +0, 920 Konfiguracja elektronowa Potencjał stand. [V] 30

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Występowanie w przyrodzie Zn 0,

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Występowanie w przyrodzie Zn 0, 007%; Cd 2 10 -5%; Hg 8 10 -6%. Cynk występuje w postaci Zn. S blendy cynkowej oraz Zn. CO 3 smitsonitu. Bogate złoża cynku znajdują się w Polsce w rejonie pomiędzy Chrzanowem, Olkuszem, a Bytomiem. Kadm występuje jako zanieczyszczenie rud cynku w postaci Cd. S grenokitu. Rtęć występuje w postaci Hg. S cynobru. 31

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Otrzymywanie Zn otrzymuje się na

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Otrzymywanie Zn otrzymuje się na drodze pirometalurgicznej poprzez wyprażanie rudy siarczkowej: 2 Zn. S + 3 O 2 2 Zn. O + 2 SO 2 a następnie redukcji tlenku węglem: Zn. O+ C Zn +CO 2 lub na drodze hydrometalurgicznej, poprzez wstępne prażenie i rozpuszczenie rudy w rozcieńczonym kwasie siarkowym (VI), a następnie poddanie roztworu elektrolizie: A: Zn 2+ + 2 e Zn K: H 2 O 1/2 O 2 + 2 H+ + 2 e co można zapisać całościowo: Zn. SO 4 + H 2 O Zn + 1/2 O 2 + H 2 SO 4 32

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Cd otrzymuje siię jako produkt

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Cd otrzymuje siię jako produkt uboczny metalurgii cynku. Hg otrzymuje się poprzez ogrzewanie siarczku rtęci w strumieniu powietrza i kondensacji par rtęci. Hg. S + O 2 Hg + SO 2 33

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Własności chemiczne i fizyczne Cynk

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Własności chemiczne i fizyczne Cynk i kadm są łatwotopliwymi metalami o niebieskawym odcieniu. Cynk w temp. pokojowej jest kruchy, daje się obrabiać w zakresie temperatur 370 -420 K. W atmosferze powietrza zarówno Zn i Cd pokrywają się pasywną warstwą tlenków. Reagują z kwasami wydzielając wodór. Zn + 2 HCl Zn. Cl 2 + H 2 Cynk jest amfoteryczny, czyli reaguje zarówno z kwasem, jak i z wodorotlenkiem: Zn(OH)2 + 2 HCl Zn. Cl 2 + H 2 O Zn(OH)2 + 2 Na. OH Na 2[Zn(OH)4] 34

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Kadm jest pierwiastkiem niezwykle toksycznym

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Kadm jest pierwiastkiem niezwykle toksycznym (wielokrotnie bardziej niż arsen). Ma działanie kancerogenne, uszkadza nerki, powoduje anemię, choroby kostne (osteoporozę). Rtęć w temp. pokojowej jest srebrzystobiałą lśniącą cieczą. Pary rtęci działają toksycznie na organizm - powoduje uszkodzenie systemu nerwowego. Rtęć ma wysoki potencjał standardowy, co oznacza, że zachowuje się, jak metal szlachetny. W temp. pokojowej rozpuszcza większość metali tworząc amalgamaty. 35

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Zastosowanie Cynk stosuje się przede

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Zastosowanie Cynk stosuje się przede wszystkim do pokrywania blach stalowych, dla ochrony przed korozją (ochrona protektorowa) jest składnikiem wielu stopów, zwłaszcza z miedzią (mosiądz, brąz, tombak), stosowany jest też w ogniwach elektrycznych Daniella i Leclanchego. Cynk jest jednym z mikroelementów , bierze udział w mineralizacji kości, gojeniu się ran, wpływa na pracę systemu odpornościowego, wydzielanie się insuliny i stężenie witaminy A oraz cholesterolu, wpływa na regulację ciśnienia krwi i rytmu serca. Sole cynku(II) w dużych ilościach są rakotwórcze. 36

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Kadm stosuje się w metalurgii,

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Kadm stosuje się w metalurgii, stopach łożyskowych, jako powłoki ochronne innych metali, medycynie (plomby), energetyce, akumulatorach niklowo-kadmowych, w reaktorach jądrowych, do wyrobu prętów kontrolujących przebieg reakcji łańcuchowej, do otrzymywania barwnika, źółcieni kadmowej. Rtęć służy do wypełniania termometrów, barometrów, manometrów, pomp próżniowych, wydobywania złota i srebra, oraz do elektrolizy litowców i produkcji materiałów wybuchowych, do produkcji farb okrętowych, w polagrografii używa się kroplowej elektrody rtęciowej. 37

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Najważniejsze związki Zn. O tlenek

AGH, Wydział Odlewnictwa, wykład z chemii ogólnej, część 2 Najważniejsze związki Zn. O tlenek cynku (biel cynkowa) - stosowany jako dodatek do farb i lakierów, oraz jako wypełniacz i stabilizator gumy i tworzyw sztucznych. Cd. S siarczek kadmu - żółta farba malarska. Hg 2 Cl 2 chlorek rtęci(I) (kalomel) - stosowany jest w lecznictwie, do wyrobu elektrod, jako środek ochrony roślin. Hg. Cl 2 chlorek rtęci (II) – służy jako katalizator w syntezie organicznej, w metalurgii oraz jako środek dezynfekujący. Hg(CNO)2 piorunian rtęci - ma zastosowanie do wyrobu spłonek i detonatorów. 38