Wa.pdf

(79 KB) Pobierz
WaŜniejsze metale bloku d
1. śELAZO
1) Budowa atomu
a) Konfiguracja elektronowa:
[ 26 Fe] = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6
b) Główne stopnie utlenienia i przykłady związków (MoŜliwe stopnie utlenienia: -II do VI):
III : Fe 2 O 3 , FeCl 3 , FeO 2
II : FeO, FeCl 2
0: Fe
2) Występowanie
W stanie wolnym występuje rzadko – meteoryty Ŝelazne. Minerały: magnetyt, Fe 3 O 4 ; hematyt, Fe 2 O 3 ; limonit, Fe 2 O 3 nH 2 O; piryt, FeS 2 , syderyt, FeCO 3 .
3) Otrzymywanie
i)
Metoda aluminotermii
3Fe 3 O 4 + 8Al
T
4Al 2 O 3 + 9Fe
ii)
Redukcja tlenków za pomocą węgla, tlenku węgla(II), wodoru, np.:
FeO + C
CO + Fe / FeO + CO
CO 2 + Fe
T
T
Fe 2 O 3 + 3H 2
T
2Fe + 3H 2 O
iii) Elektroliza wodnych roztworów soli Ŝelaza(II, III)
4) Chemia pierwiastka w skrócie
STOPIEŃ UTLE-
NIENIA
II
III
WŁAŚCIWOŚCI
REDOKS
reduktor
––––
FeO
czarny
Fe 2 O 3
czerwonoróŜowy / czarny
WZÓR TLENKU
BARWA
CHARAKTER
CHEMICZNY
TLENKU
amfoteryczny z przewagą cha-
rakteru zasadowego
amfoteryczny
Fe(OH) 2
FeO + H 2 O
T
OTRZYMYWANIE
TLENKU
2Fe(OH) 3
T
Fe 2 O 3 + 3H 2 O
Fe 3 O 4 + H 2
p, T
3FeO + H 2 O
Fe 2+ (aq, s)
Fe 3+ (aq, s)
FeO 2 (s)
JONY
BARWA JONÓW
W ROZTWORZE
jasno zielony/bezbarwny
Ŝółty do czerwonobrązowy
5) WaŜniejsze reakcje:
a) śelazo w reakcji z wodą:
3Fe + 4H 2 O (g)
T
Fe 3 O 4 + 4H 2 #
821506259.082.png 821506259.093.png 821506259.104.png 821506259.115.png 821506259.001.png 821506259.012.png 821506259.023.png 821506259.034.png 821506259.036.png 821506259.037.png 821506259.038.png 821506259.039.png 821506259.040.png 821506259.041.png 821506259.042.png 821506259.043.png 821506259.044.png 821506259.045.png 821506259.046.png 821506259.047.png 821506259.048.png 821506259.049.png 821506259.050.png 821506259.051.png 821506259.052.png 821506259.053.png 821506259.054.png 821506259.055.png 821506259.056.png 821506259.057.png 821506259.058.png 821506259.059.png 821506259.060.png 821506259.061.png 821506259.062.png 821506259.063.png 821506259.064.png 821506259.065.png 821506259.066.png 821506259.067.png 821506259.068.png 821506259.069.png 821506259.070.png 821506259.071.png
b) śelazo z kwasami nieutleniającymi (np.: HCl, HBr) oraz rozcieńczonymi utleniającymi (np.: HNO 3 , H 2 SO 4 ) reaguje z wydzieleniem wodoru, po-
wstają sole Ŝelaza(II). Dla stęŜonych roztworów kwasów utleniających, na zimno – Ŝelazo ulega pasywacji Fe 3 O 4 , a na gorąco zachodzi ich rozkład,
a Ŝelazo przechodzi na III stopień utlenienia, np.:
Fe + HCl
FeCl 2 + H 2
Fe + 6HNO 3(stęŜ.)
Fe(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
T
2Fe + 6H 2 SO 4(stęŜ.)
T
2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
c) śelazo w reakcji z niemetalami np.:
3Fe + 2O 2
Fe 3 O 4 /właściwości piroforyczne Ŝelaza/
2Fe + 3Br 2
T
2FeBr 3 / 2Fe + 3Cl 2
2FeCl 3
Fe + S
FeS
d) Wodorotlenki Ŝelaza moŜna strącić z roztworów soli:
Fe 2+ + 2OH Fe(OH) 2 (biały, zieleniejący)
Fe 3+ + 3OH Fe(OH) 3 (brunatny)
Wodorotlenek Ŝelaza(II) jest nietrwały na powietrzu – jest utleniany przez O 2 i przechodzi w Fe(OH) 3 :
4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O
4Fe(OH) 3
Wodorotlenek Ŝelaza(III) jest w rzeczywistości uwodnionym tlenkiem Ŝelaza(III).
e) Inne:
-
właściwości utleniająco-redukujące: związki Ŝelaza(II) są reduktorami.
-
związki Ŝelaza na VI stopniu utlenienia, trwałe tylko w fazie stałej, barwy fioletowoczerwonej, silniejsze utleniacze niŜ manganiany(VII), utle-
niają amoniak do azotu w temperaturze pokojowej:
Fe 2 O 3 + 4KOH + 3KNO 3
T
2K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O
2Fe(OH) 3 + 10NaOH + 3Cl 2
2Na 2 FeO 4 + 6NaCl + 8H 2 O
2K 2 FeO 4 + 2NH 3
Fe 2 O 3 + 4KOH + N 2 + H 2 O
-
tworzenie związków kompleksowych:
o Ŝelazo(II): tworzy wiele związków kompleksowych, w których najczęściej przyjmuje liczbę koordynacyjną 6 np. z ligandami: CN , H 2 O,
OH
o Ŝelazo(III): tworzy wiele związków kompleksowych, w których najczęściej przyjmuje liczbę koordynacyjną 6 np. z ligandami: CN , H 2 O,
F , ale tworzy równieŜ związki kompleksowe o liczbie koordynacyjnej równej 4 np. Cl , OH
-
produkcja stali, przykłady równań reakcji biegnących w piecu podczas wytopu stali:
3Fe 2 O 3 + CO
T
2Fe 3 O 4 + CO 2
Fe 3 O 4 + CO
T
FeO + CO 2
Fe 2 O 3 + CO
T
2FeO + CO 2
FeO + C
T
Fe + CO
FeO + CO
T
Fe + CO 2
3Fe + C
T
Fe 3 C /cementyt/
821506259.072.png 821506259.073.png 821506259.074.png 821506259.075.png 821506259.076.png 821506259.077.png 821506259.078.png 821506259.079.png 821506259.080.png 821506259.081.png 821506259.083.png 821506259.084.png 821506259.085.png 821506259.086.png 821506259.087.png 821506259.088.png 821506259.089.png 821506259.090.png 821506259.091.png
6) Diagram
STOPIEŃ
UTLENIENIA
FeO 4 2-
VI
+OH - ,[U]
+OH - ,[U]
+OH -
-2H 2 O
+3OH -
FeO 2 -
Fe 3+
III
Fe(OH) 3
+H +
+2H 2 O
+H + ,[U]
II
Fe 2+
+H +
0
Fe
2. MIEDŹ
1) Budowa atomu
a) Konfiguracja elektronowa:
[ 29 Cu] = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 – wyjątek w konfiguracji (promocja jednego elektronu)
b) Główne stopnie utlenienia i przykłady związków (MoŜliwe stopnie utlenienia: 0 do IV):
II : CuSO 4 , CuO, CuS, Cu(OH) 2 , CuCl 2
I: CuH, CuI, Cu 2 O, CuCl, Cu 2 S, Cu 2 SO 4
0: Cu
2) Występowanie
W stanie wolnym występuje rzadko – miedź rodzima. Minerały: chalkozyn, Cu 2 S; kowelin, CuS; kupryt, Cu 2 O; malachit, Cu 2 (OH) 2 CO 3 ; i inne.
3) Otrzymywanie
i)
Z rud siarczkowych:
Cu 2 S + 2Cu 2 O
T
6Cu + SO 2
ii)
Redukcja tlenków za pomocą węgla, wodoru, np.:
Cu 2 O + C
T
CO + 2Cu
Cu 2 O + H 2
T
2Cu + H 2 O
iii)
Metoda rafinacji miedzi – metoda elektrochemiczna
iv)
Elektroliza wodnych roztworów soli miedzi(II)
821506259.092.png 821506259.094.png 821506259.095.png 821506259.096.png 821506259.097.png 821506259.098.png 821506259.099.png 821506259.100.png 821506259.101.png 821506259.102.png 821506259.103.png 821506259.105.png 821506259.106.png 821506259.107.png 821506259.108.png 821506259.109.png
4) Chemia pierwiastka w skrócie
STOPIEŃ UTLE-
NIENIA
I
II
WŁAŚCIWOŚCI
REDOKS
reduktor
utleniacz
Cu 2 O
ceglastoczerwony
CuO
czarny
WZÓR TLENKU
BARWA
CHARAKTER
CHEMICZNY
TLENKU
amfoteryczny
amfoteryczny
OTRZYMYWANIE
TLENKU
CuO + Cu
p, T
Cu 2 O
Cu(OH) 2
T
CuO + H 2 O
Cu + (s)
Cu 2+ (aq, s)
[Cu(OH) 4 ] (aq)
JONY
BARWA JONÓW
W ROZTWORZE
bezbarwny
niebieski do szafirowy
5) WaŜniejsze reakcje:
a) Miedź z wodą nie reaguje.
b) Miedź z kwasami nieutleniającymi (np.: HCl, HBr) oraz rozcieńczonym utleniającym H 2 SO 4 nie reaguje w warunkach standardowych. W warunkach
niestandardowych miedź moŜe ulec roztworzeniu np. w roztworze stęŜonego HCl z utworzeniem związku kompleksowego:
Cu + 4HCl
H 2 [CuCl 4 ] + H 2
Dla stęŜonych roztworów kwasów utleniających, zachodzi ich rozkład, a miedź przechodzi na II stopień utlenienia, np.:
3Cu + 8HNO 3(rozc.)
T
3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O
Cu + 4HNO 3(stęŜ.)
Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Cu + 2H 2 SO 4(stęŜ.)
CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
c) Miedź w reakcji z niemetalami np.:
2Cu + O 2
T
2CuO
Cu + Br 2
CuBr 2 / Cu + Cl 2
CuCl 2
CuS
d) Inne: Miedź tworzy liczne związki kompleksowe z np.: Cl , OH , NH 3 , SCN , CN , … - liczba koordynacyjna dla miedzi wynosi najczęściej 4.
Akwakompleks miedzi ma liczbę koordynacyjną 6.
3. SREBRO
1) Budowa atomu
a) Konfiguracja elektronowa:
[ 47 Ag] = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1 4d 10 – wyjątek w konfiguracji (promocja jednego elektronu)
b) Główne stopnie utlenienia i przykłady związków (MoŜliwe stopnie utlenienia: –I do VII)
I : Ag 2 SO 4 , Ag 2 O, Ag 2 S, AgCl
0: Ag
2) Występowanie
Występuje w stanie wolnym – srebro rodzime. Minerały: argentyt, Ag 2 S; i inne.
Cu + S
T
821506259.110.png 821506259.111.png 821506259.112.png 821506259.113.png 821506259.114.png 821506259.116.png 821506259.117.png 821506259.118.png 821506259.119.png 821506259.120.png 821506259.121.png 821506259.122.png 821506259.123.png 821506259.124.png 821506259.125.png 821506259.002.png 821506259.003.png 821506259.004.png 821506259.005.png 821506259.006.png 821506259.007.png 821506259.008.png 821506259.009.png 821506259.010.png 821506259.011.png 821506259.013.png 821506259.014.png 821506259.015.png 821506259.016.png 821506259.017.png 821506259.018.png 821506259.019.png 821506259.020.png 821506259.021.png 821506259.022.png
3) Otrzymywanie:
i)
redukcja cynkiem rozpuszczalnych w wodzie związków kompleksowych srebra np.:
2Na[Ag(CN) 2 ] + Zn
2Ag + Na 2 [Zn(CN) 4 ]
ii) metoda elektrochemiczna
4) WaŜniejsze reakcje:
Mało reaktywny metal.
a) Srebro z wodą nie reaguje.
b) Związki srebra posiadają właściwości utleniające.
c) Roztwory rozpuszczalnych soli srebra są bezbarwne: AgF, AgClO 4 , AgNO 3 . Wykazują odczyn kwasowy lub bliski obojętnemu. Większość soli sre-
bra jest nierozpuszczalna w wodzie – strąca się w postaci białych lub Ŝółtych osadów.
d) Sole srebra są nietrwałe na świetle – ulegają procesowi fotoredukcji do metalicznego srebra, co zostało wykorzystane w fotografii – proces fotogra-
ficzny np.:
n 2Ag + Br 2
e) Wodorotlenek srebra (biały) jest nietrwały, po utworzeniu natychmiast się rozkłada:
2Ag + + 2OH Ag 2 O + H 2 O
f) Srebro z kwasami nieutleniającymi (np.: HCl, HBr) oraz rozcieńczonym utleniającym H 2 SO 4 nie reaguje. Dla stęŜonych roztworów kwasów utlenia-
jących, zachodzi ich rozkład, a srebro przechodzi na I stopień utlenienia, np.:
3Ag + 4HNO 3(rozc.)
2AgBr
h
3AgNO 3 + NO + 2H 2 O
Ag + 2HNO 3(stęŜ.)
AgNO 3 + NO 2 + H 2 O
2Ag + 2H 2 SO 4(stęŜ.)
Ag 2 SO 4 + SO 2 + 2H 2 O
g) Srebro w reakcji z niemetalami np.:
4Ag + O 2
T
2Ag 2 O
2Ag + Br 2
2AgBr / 2Ag + Cl 2
2AgCl
Ag 2 S
h) Inne: Srebro tworzy liczne związki kompleksowe z np.: Cl , NH 3 , S 2 O 3 2– , … - liczba koordynacyjna dla srebra wynosi najczęściej 2.
4. CYNK
1) Budowa atomu
a) Konfiguracja elektronowa:
[ 30 Zn] = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 (jest metalem bloku d, ale nie jest metalem przejściowym)
b) Główne stopnie utlenienia i przykłady związków (MoŜliwe stopnie utlenienia: 0 do II)
II : ZnO, ZnCl 2 , Zn(OH) 2 , ...
0: Zn
2) Występowanie
Nie występuje w stanie wolnym. Minerały: blenda cynkowa, ZnS (dwie odmiany polimorficzne: wurcyt i sfaleryt), smitsonit, ZnCO 3 i inne.
3) Otrzymywanie:
i)
Ag + S
T
z rud siarczkowych:
821506259.024.png 821506259.025.png 821506259.026.png 821506259.027.png 821506259.028.png 821506259.029.png 821506259.030.png 821506259.031.png 821506259.032.png 821506259.033.png 821506259.035.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin