Chalkogeny

1
Chalkogeny prvky VI.A skupiny

• charakteristika
• nekovy kyslík, síra, polokovy selen, telur,
  kov polonium
• p prvky - valencní elektrony mají v orbitalech
  s a p a to celkem 6 val. elektronu
• elektronegativita jejich atomu roste od polonia
  ke kyslíku
• v prírode cisté, ale i v minerálech nebo
  horninách
• jejich atomy reaktivní, do oktetu jim chybí pouze
  2 elektrony, které získávají od atomu prvku se
  kterým vstupují do vazby

2
kyslík (8O)

• výskyt
• nejrozšírenejší prvek na Zemi
• volný prvek O2, prípadne jako ozon O3
• O2 v zemské atmosfére tvorí 20,948 objemových
  procent
• slané, sladké vody
• fotosyntéza u zelených rostlinami zacala asi pred
  2 500 000 000 let
• obsah O2 v atmosfére dosáhl pred 800 000 000 let
  asi 2 soucasného stavu a pred 580 000 000 let
  asi 20 soucasného obsahu v atmosfére
• ve slouceninách ( jako voda a jako složka vetšiny
  hornin, minerálu a pud )
• biogenní prvek v telech rostlin a živocichu

3

• laboratorní príprava
• katalytickým rozkladem peroxidu vodíku pomocí
  poplatinované niklové folie
• 2 H2O2 ? O2 2H2O, Pt / Ni
• tepelným rozkladem nekterých solí kyslíkatých
  kyselin2KClO3 ? 2KCl 3O2
• reakce probíhá za teploty 400 - 500 C

4

• nejlepší metodou pro získání velmi cistého
  kyslíku je však tepelný rozklad manganistanu
  draselného ve vakuu
• reakce probíhá pri 215 až 235 C
• 2KMnO4 ? K2MnO4 MnO2 O2
• prumyslová výroba
• frakcní destilací zkapalneného vzduchu pri
  teplotách okolo -183 C

5

• fyzikální vlastnosti
• plyn bez barvy, zápachu a chuti, lehcí než vzduch
• tuhý a kapalný kyslík mají modrou barvu
• tvorí tri stabilní izotopy z nichž výrazne
  prevládá 16O, který tvorí více než 99,73
  hmotnostních , ostatní, velmi vzácné izotopy
  jsou 17O a 18O
• dopravuje se podobne jako vodík v ocelových
  bombách, oznacených modrým pruhem, stlacený na 15
  MPa
• existuje i atomární kyslík, vzniká elektrickým
  výbojem

6
kapalný kyslík
7

• chemické vlastnosti
• extrémne reaktivní plyn
• prímo oxiduje mnoho prvku, bud pri normální nebo
  pri zvýšené teplote
• oxidacní císla v izolovatelných slouceninách
  mohou mít hodnoty 1/2, 0, -1/3, -1/2, -1 a -2

8
ozón

• nestálý namodralý plyn s ostrým zápachem, podle
  kterého byl poprvé zjišten a podle kterého (z
  reckého ozein cichat, páchnout) jej pojmenoval
  v roce 1840 C. F. Schonbein
• cítíme jej pri koncentraci 0,003 ppm, pri
  koncentraci vyšší než 0,15 ppm zpusobuje dýchací
  obtíže
• pri -111, 9C kondenzuje na tmavomodrou kapalinu,
  pri -192, 5C cernofialová pevná látka

9

• pripravuje se ze stlaceného a zchlazeného vzduchu
  nebo z kyslíku elektrickým výbojem
• užívá se ke sterilizaci potravin a k desinfekci
  vody, k odstranování pachu, k belení papíru
• silné oxidacní vlastnosti
• absorbuje UV zárení - chrání povrch Zeme pred
  intenzivním UV zárením Slunce

10
vznik ozónu
11
atomární kyslík

• príprava - pusobením elektrického výboje na O2 za
  sníženého tlaku
• reaktivnejší než O2

12

• využití dikyslíku
• autogenní svárení a rezání kovu
• dýchací prístroje a kyslíkové stany
• inhalace pri otravách
• tavení železných a neželezných kovu
• v kapalném stavu pro pohon raket a kosmických
  lodí

13
(No Transcript)
14
(No Transcript)
15

• slouceniny
• voda
• ve trech skupenstvích,v krystalech ledu a v
  kapalné vode jsou molekuly vody vázány vodíkovými
  mustky, mezi molekulami vodní páry vodík. mustky
  nejsou
• obsažená v hydrátech solí (napr. FeSO47 H2O,
  CuSO45H2O)

16

• polární rozpouštedlo, rozpouští polární látky
• bod varu vyšší, než odpovídá molární hmotnosti
  (zpusobeno vodíkovými mustky mezi molekulami
  vody)

17

• voda se podle prítomnosti minerálních látek delí
  na
• a) mekkou s minimálním obsahem rozpuštených
  solí
• b) tvrdou
• rozlišujeme
• a) docasnou tvrdost, která je zpusobena
  hydrogenuhlicitanovými anionty, napr.
  hydrogenuhlicitanem vápenatým, který se ve vode
  rozpouští a dá se odstranit varem, vznikne z nej
  nerozpustný uhlicitan vápenatý tzv. kotelní
  kámen
• 2(HCO3)- ? (CO3)2- H2O CO2

18

• trvalá tvrdost je zpusobena sírany horecnatými a
  vápenatými, které se ve vode nerozpouští
• dá se odstranit sodou (Na2CO3) nebo pomocí
  iontomenicu
• Ca 2 Na2CO3 ? CaCO3? 2Na

19

• peroxid vodíku
• poprvé pripraven v roce 1818 J. L. Thenardem
  reakcí kyseliny sírové s peroxidem barnatým a
  odparením nadbytecné vody za sníženého
  tlakuBaO2 H2SO4 ? BaSO4? H2O2(aq)
• prumyslove se vyrábí autooxidací
  2-ethylantrachinolu (30)
• bezbarvá kapalina
• méne tekavá než voda
• má vetší hustotu a viskozitu než voda

20
peroxid vodíku 3, 12, 30
21

• rozkládá se
• 2H2O2(l) ? 2H2O(l) O2(g)
• inhibitor mocovina, kys. fosforecnákatalyzátor
  oxid manganicitý, stríbro, platina
• využití
• oxidacní i redukcní cinidlo, dezinfekce

22

• oxidy
• s výjimkou vzácných plynu jsou známé oxidy všech
  prvku periodické tabulky
• vlastnosti oxidu se mení v širokém rozmezí - od
  nesnadno kondenzovatelných plynu, jako je napr.
  oxid uhelnatý (teplota varu -191,5 C) až po
  netekavé, težkotavitelné oxidy, napr. oxid
  zirkonicitý (teplota varu 4850 C)
• z chemického hlediska delíme oxidy na nekolik
  podskupin

23

• kyselé vetšinou oxidy nekovu (CO2, SO2, NO2),
  pokud jsou ve vode rozpustné, tak s ní reagují za
  vzniku kyselin
• bazické oxidy elektropozitivních prvku (Na2O,
  CaO)
• amfoterní oxidy méne elektropozitivních prvku
  (BeO, ZnO, Al2O3)
• neutrální oxidy, které nereagují s vodou ani s
  vodnými roztoky kyselin nebo hydroxidu (CO, N2O)

24

• z hlediska vodivosti
• výborné isolanty (napr. MgO)
• polovodice (napr. NiO)
• dobré vodice (napr.ReO3)

25
síra (16S)

• historie
• Síru znali již starí Rekové a Rímané, od
  legendárního znicení Sodomy a Gomory sirným
  deštem, až k nedávnému objevu, že síra spolu s
  kyselinou sírovou je hlavní složkou atmosféry
  planety Venuše. Egyptané znali síru již od 16.
  století pred naším letopoctem a o použití horící
  síry k desinfekci se lze docíst i v Homérove
  Odysseji. V roce 1245 objevil Friar Bacon strelný
  prach, který se skládal z ledku, práškovitého
  dreveného uhlí a síry. Poprvé byl použit v bitve
  u Krescaku. V roce 1746 zavedl John Roebuck
  výrobu kyseliny sírové v Anglii.

26

• výskyt
• cistá síra v sirných dolech (USA, Mexiko)
• sulfan v rope, zemním plynu
• sulfidické minerály napr. pyrit, galenit,
  sfalerit, rumelka, sádrovec

27
krystaly kosoctverecné síry
28
nosici síry - Indonésie
29
síra - Vesuv
30

• prumyslová výroba
• v první polovine 20. století metodou vyvinutou
  H. Fraschem vhánením prehráté vodní páry do
  ložisek síry a vytlacováním zkapalnené síry
  horkým vzduchem na povrch
• ze zemního plynu, který obsahuje 15 - 20 sulfanu
  a z ropy

31

• fyzikální vlastnosti
• síra má 4 stabilní izotopy 32S, 33S, 34S a 36S
• žlutá látka nerozpustná ve vode
• dobre rozpustná napr. v ethanolu
• dobrý tepelný a elektrický izolant
• vyskytuje se v nekolika formách

32

• kosoctverecná síra, která je stálá pri
  laboratorní teplote
• jednoklonná síra, která vzniká z kosoctverecné
  síry pri teplote 95? C
• obe tyto formy mají v krystalech cyklické
  osmiatomové molekuly
• zahríváním jednoklonné síry nad 119C pripravíme
  tzv. kapalnou síru (hustá, viskózní kapalina),
  jejímž dalším zahríváním vznikají hnedé páry síry
• prudkým ochlazením techto par vzniká sirný kvet,
  který má podobu žlutého prášku
• pri prudkém ochlazení kapalné síry dostaneme síru
  plastickou, která však není stálá a postupne
  prechází na modifikaci kosoctverecnou
• molekuly plastické síry vytvárejí dlouhé
  polymerní retezce, které jsou také prícinnou její
  plasticnosti

33

• chemické vlastnosti
• síra horí na vzduchu modrým plamenem za vzniku
  oxidu siricitého a v malém množství i oxidu
  sírového
• reaguje s kyselinami, které mají oxidacní
  vlastnostiS 2HNO3 ? H2SO4 2NO
• reakcí s hydroxidy vzniká thiosíran a sulfid4S
  6KOH ? K2S2O3 2K2S 3H2O

34

• využití
• vulkanizace kaucuku
• výroba oxidu siricitého
• výroba kyseliny sírové
• insekticidy, fungicidy, léciva napr. na kožní
  onemocnení

35

• slouceniny
• sulfan
• bezbarvý, nepríjemne páchnoucí plyn, velmi
  jedovatý,v sopecných plynech, v minerálních
  vodách, pri rozkladu bílkovin
• príprava - pusobením kyselin na sulfidyFeS
  2HCl ? FeCl2 H2S

36

• plynný H2S na vzduch horí namodralým plamenem za
  vzniku oxidu siricitého a vodyH2S 3/2O2 ? SO2
  H2O
• sulfan reaguje s vodou za vzniku kyseliny
  sulfanové
• dvojsytná kyselina, která existuje pouze ve
  vodném roztoku
• tvorí dva druhy solí sulfidy a hydrogensulfidy

37

• sulfidy alkalických kovu a kovu alkalických zemin
  jsou rozpustné ve vode, sulfidy težkých kovu jsou
  nerozpustné a vetšinou barevné
• oxidy
• 13 oxidu síry

38

• oxid siricitý
• vyrábí se spalováním síry nebo sulfanuS O2 ?
  SO2H2S 3/2 O2 ? SO2 H2O
• vzniká pri spalování uhlí obsahující síru
  (znecištování ovzduší)
• bezbarvý jedovatý plyn, dusivého zápachu
• dobre rozpustný ve vode, reakcí s vodou vzniká
  vodný roztok kyseliny siricité
• oxiduje se na oxid sírovýSO2 1/2O2 ? SO3
  (katalyzátor Pt nebo V2O5)

39

• využití
• výroba kyseliny sírové
• belící cinidlo napr. recyklovaného papíru
  (výroba novin )
• dezinfekcní cinidlo (vinarství)
• konzervacní cinidlo v potravinárském prumyslu
  (výroba marmelád, sušeného ovoce, nealko nápoju)

40

• oxid sírový
• pripravuje se oxidací oxidu siricitého2SO2 O2
  ? 2SO3 ( katalyzátor Pt nebo V2O5 )
• meziprodukt pri výrobe kyseliny sírové
• s vodou reaguje za vzniku kyseliny sírové, s
  organickými látkami dochází k extrakci vody a k
  zuhelnatení organického materiálu

41

• kyselina siricitá
• príprava - zavádením oxidu siricitého do
  vodySO2 H2O ? H2SO3
• pouze jako vodný roztok
• silné redukcní cinidlo
• tvorí dve rady solí siricitany a
  hydrogensiricitany

42

• kyselina sírová
• bezbarvá olejovitá kapalina, neomezene se mísí s
  vodou, je oxidacním cinidlem, má dehydratacní
  úcinky odebírá látkám vodu, zuhelnatuje
  organické látky
• má vysokou elektrickou vodivost zpusobenou
  autoprotolýzou
• 2H2SO4 ? (HSO4)- (H3SO4)

43

• zredená kyselina oxiduje a rozpouští
  neušlechtilé kovy za vývoje vodíku
• H2SO4 Zn ? ZnSO4 H2
• horká koncentrovaná kyselina oxiduje a rozpouští
  nekteré ušlechtilé kovy
• Cu 2H2SO4 ? CuSO4 SO2 2H2O
• zlato,platina,olovo úcinkum konc. H2SO4 odolává

44

• využití
• výroba hnojiv
• elektrolyt do akumulátoru

45

• tvorí dve rady solí
• sírany
• hydrogensírany

46

• výroba
• kontaktní zpusob
• spalování síry
• S O2 ? SO2
• smes oxidu siricitého a vzduchu prochází pres
  oxid vanadicný žlutocerná pevná látka, která je
  katalyzátorem, reakce probíhá za teploty cca 450
  C
• oxid vanadicný se vratne rozkládá na oxid
  vanidicitý a na kyslík, který reaguje s oxidem
  siricitým
• 2SO2 O2 ? 2SO3
• oxid sírový je rozpoušten v konc. kyseline
  sírové, vzniká oleum hustá,dýmavá kapalina,
  která se redí vodou na požadovanou koncentraci
  kyseliny sírové
• SO3 konc. H2SO4 ? H2S2O7

47
kyselina sírová používaná do akumulátoru v
automobilech
48
oxid vanadicný
49
(No Transcript)
50
(No Transcript)
51
(No Transcript)
52
likvidace úniku kyseliny sírové
53

• sírany
• príprava
• rozpouštením kovu ve vodném roztoku kyselinyFe
  H2SO4 ? FeSO4 H2
• reakcí kyseliny s oxidy nebo hydroxidy
  kovu2NaOH H2SO4 ? Na2SO4 2H2OZnO H2SO4 ?
  ZnSO4 H2O
• vetšina síranu je ve vode dobre rozpustná, jsou
  to krystalické látky

54

• kyselina peroxodisírová
• bezbarvá pevná látka
• soli peroxodisírany - oxidacní a belící cinidla

55

• kyselina thiosírová
• nestálá látka
• soli thiosírany
• silnejší oxidacní cinidla oxidují thiosíran až na
  hydrogensíran(S2O3)2- 4Cl2 5H2O ? 2(HSO4)-
  8HCl
• tato reakce se využívá pri odstranování prebytku
  chlóru z vlákna pri prumyslovém belení
• hydratovaný thiosíran sodný (Na2S2O3 10H2O)
• bílá krystalická látka
• snadno rozpustná ve vode

56

• kyselina peroxosírová (Carova)
• silná jednosytná kyselina
• bezbarvá krystalická látka

57
selen (34 Se)

• výskyt
• ve forme minerálu, tyto minerály se vyskytují v
  prírode spolecne s minerály obsahujícími síru

58

• fyzikální vlastnosti
• polokov,pevná krystalická látka,v ruzných
  formách, napr. šedý, cerný nebo cervený selen,
  nerozpustný ve vode
• 3 cervené monoklinické polymorfní formy cervený
  selen (alfa, beta, gama), z kruhu Se8
• šedá kovová - hexagonální krystalická forma
• cervený amorfní - spirálové ponekud deformované
  retezce
• sklovitý cerný selen - nejdostupnejší modifikace,
  má strukturu složenou z kruhu, které obsahují až
  tisíc atomu v jednom kruhu

59

• v roce 1957 zjišteno, že selen má v organizmu
  lidí a zvírat esenciální význam pro tvorbu enzymu
  glutathionperoxidázy
• tento enzym katalyzuje reakce, ve kterých jsou
  likvidovány volné radikály ruzných látek v
  organismu
• volný radikál je atom nebo molekula látky, které
  obsahují jeden nebo více nespárovaných elektronu
• volné radikály látek pusobí destruktivne napr. na
  membrány bunek v tele apod.
• nejvíce selenu obsahují morské ryby a para orechy

60
(No Transcript)
61

• využití
• výroba fotoclánku ve fotoclánku jsou atomy
  selenu schopny uvolnovat elektrony po ozárení
  viditelným svetlem, fotoclánek se tak stává
  zdrojem el. energie
• fotoclánky se využívají v solárních panelech, v
  kopírkách
• selen se také využívá pro výrobu svetlocitlivého
  válce v laserových tiskárnách

62
Od roku 1998 obíhá na obežné dráze ve výšce kolem
400 km mezinárodní vedecká stanice ISS.
63
(No Transcript)
64
elektrárna využívající solární panely (Bavorsko)
65
laserová tiskárna
66
polonium (84 Po)

• historie
• Marie Curie-Sklodowská v roce 1898 izolovala dva
  prvky ze smolince, jeden prvek pojmenovala podle
  své vlasti polonium, druhý podle vlastnosti
  (radioaktivity) radium
• za tento objev získala v roce 1911 Nobelovu cenu
  za chemii
• výskyt
• polonium se vzhledem ke svému krátkému polocasu
  rozpadu v prírode témer nevyskytuje
• v prírode v uranových rudách se vyskytuje pouze
  izotop 210Po
• 210Po je tekavé, má krátký polocas rozpadu, takže
  uranové rudy jej obsahují pouze 0,1 mg v 1 t rudy
  

67
smolinec obsahuje oxid uranicitý
68

• prumyslová výroba
• prakticky veškeré znalosti o fyzikálních a
  chemických vlastnostech tohoto prvku byly získány
  studiem izotopu 210Po, který se nejsnadneji
  pripraví v jaderném reaktoru bombardováním 209Bi
  neutrony
• 209Bi(n ?) ? 210Bi ?(ß) 210Po ?(a) 206Pb

69

• fyzikální vlastnosti
• kovový prvek
• tvorí stríbrité bílé krystaly
• vetší elektrická vodivost než u telluru
• nemá žádný stabilní izotop

70
vzorek polonia
71

• chemické vlastnosti
• všechny slouceniny polonia by mely být považovány
  za potencionálne toxické
• usazuje se v ledvinách, slezine a játrech a již v
  nepatrných koncentracích zpusobují bolesti hlavy,
  nevolnosti, zvracení a podráždení sliznic
  maximálne povolená dávka nejbežnejšího izotopu
  210Po pro lidské telo je 7.10-12 g
• koncentrace sloucenin polonia ve vzduchu musí být
  nižší než 410 -11 mgm-3

72

• využití
• je to témer cistý záric a