Periodická soustava prvků

Periodická soustava prvků představuje současný počet objevených prvků uspořádaný do známé tabulky podle skupin a period. Objevuj prvky - základní stavební kameny hmoty, ze kterých se skládá nejen náš svět, ale celý vesmír. Jde třeba o zlato, kyslík, fosfor či helium. Prvků dnes známe celkem 118. Řada z nich má jedinečné, někdy překvapivé chemické a fyzikální vlastnosti. Například gallium je kov, přesto se ti teplem rozteče v dlani, fluor je plyn, který může vypálit díru do betonu!

Prvky se většinou nenacházejí v čisté formě. Najdeme je sloučené s jinými prvky ve sloučeninách. Třeba vodík a kyslík se nacházejí ve vodě, sodík a chlor utvářejí kuchyňskou sůl a uhlík je součástí milionů sloučenin, z nichž mnohé tvoří naše těla. V knize podrobně prozkoumáme periodickou tabulku prvků, od aktinia po zirkon. Prvky jsou v ní uspořádané podle příbuzných vlastností.

D-prvky

Jsou to prvky přechodné, které zaplňují vedlejší podskupiny B. Jejich elektronová konfigurace je ns²(n-1)d^1-10. To neplatí u všech prvků. Některé prvky nemají svůj orbital s zaplněný úplně. Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Ag, Pt a Au mají v orbitalu s jenom jeden elektron a Pd tam nemá žádný.

Počet valenčních elektronů u d-prvků souhlasí s číslem podskupiny od III.B - VII.B a v VIII.B ještě u Fe, Ru,Os. Pak počet elektronů roste. To znamená, že měď má 11 valenčních elektronů. Jsou to kovy za normální teploty pevné látky až na Hg, což je kapalina. Hustota těchto prvků je poměrně velká. Vytvářejí kovovou krystalovou mřížku. Taková mřížka je vystavěná z atomů kovů, které jsou vázány velmi pevnými vazbami. Tyto vazby nepovolí ani při nárazu předmětů = jsou kujné.

Často valenční elektrony opouští elektronové obaly atomů kovů a volně se pohybují po krystalové mřížce. To způsobuje elektrickou a tepelnou vodivost. Nachází se většinou v různých oxidačních číslech. Sloučeniny jsou až na výjimky barevné. Různá oxidační čísla jednoho prvku mohou být různě zbarvena. Např.:

Čtěte také: Vlastnosti smrkového a akátového dřeva

• Cr²⁺ - modré
• Cr³⁺ - zelené
• Cr⁶⁺ - žluté
• Mn²⁺ - růžové
• Mn³⁺ - červenohnědé
• Mn⁶⁺ - zelené
• Mn⁷⁺ - fialové
• Fe²⁺ - zelené
• Fe³⁺ - žlutohnědé (rezavé)

Mají stalá oxidační čísla.

III. B

Skandium - Sc

Skandium se nachází ve Švédských rudách, kde je ho velmi malé množství. Roku 1879 byl izolován oxid, který byl pojmenován skandiová zemina. Kovové skandium bylo připraveno v roce 1937 elektrolýzou taveniny chloridů draselného, lithného a skanditého. 99%ní skandium bylo připraveno až v roce 1960.

Skandium je v přírodě značně rozšířeno. Zřídka však tvoří větší ložiska. Jediným nerostem bohatým na skandium je thorveitit Sc₂Si₂O₇, který se nachází v Norsku. V současné době jsou k dispozici značná množství Sc₂O₃, který odpadá jako vedlejší produkt při zpracování uranu.

Vzhledem k malému technickému významu se skandium vyrábí jen v omezeném množství. Ačkoli pro skandium byla navržena řada možností, jak jej využít, je stále nahrazováno levnějšími alternativy.

Yttrium - Y

Roku 1794 byla izolována látka, o které se domníval jistý finský chemik, že jde o nový oxid, který byl v roce 1797 pojmenován jako yttriová zemina. Z této látky byl připraven oxid yttritý v roce 1843.

Čtěte také: Průvodce světem plátna

Yttrium se na rozdíl od skandia vyskytuje v přírodě společně s ostatními lanthanoidy. Dále se vyskytuje v minerálech xenotim a gadolinit.

Průmyslový význam yttria se zvýšil až v poslední době. Používá se jako základ luminoforů k vyvolání červné barvy na obrazovkách a granáty Y₃Fe₅O₁₂ se uplatňují jako mikrovlnné filtry v radarech. Vzhledem k tomu, že má malý neutronový průřez, mohlo by též nalézt uplatnění jako zpomalovač neutronů v jaderných reaktorech.

Lanthan - La

V roce 1839 byl izolován oxid lanthanitý jako nečistota doprovázející dusičnan ceričitý. Kovový lanthan byl v relativně čisté formě získán až mnohem později, v roce 1923, a to elektrolýzou taveniny halogenidů.

Lanthan se také vyskytuje v přírodě společně s ostatními lanthanoidy. Kromě toho také doprovází minerály monazit a bastnaesit.

V kovové formě slouží lanthan v podobě tzv. smíšeného kovu (Mischmetall - směs kovových lanthanoidů s obsahem přibližně 25% La) jako součást kamínků do zapalovačů. Větší význam má jeho oxid používaný jako přísada do vysoce kvalitních optických skel, jímž dodává vysoký index lomu. S některými oxidy tvoří systém, který byl navržen pro použití namísto dražší platiny, jako katalyzátor do automobilů.

Čtěte také: Vyložení prostoru pro uskladnění dřeva

Aktinium - Ac

Aktinium bylo identifikováno v uranových minerálech roku 1899. V přírodě se vyskytující izotop ²²⁷Ac je zářičem β-. Studium aktinia je znesnadněno intenzivním zářením γ, které vzniká při jeho rozpadu.

Jedna tuna uranu obsahuje 0,2 mg Ac. Jiným zdrojem aktinia je ²²⁶Ra, ze kterého se aktinium připravuje ozařováním neutrony v jaderném reaktoru. Bez ohledu na způsob jeho přípravy je vždy k oddělení aktinia nezbytná chromatografie na iontoměničích nebo extrakce. V každém případě se ho však získají jen miligramová množství, a proto nepřichází v úvahu použití aktinia ve velkém měřítku.

IV. B

Titan - Ti

V roce 1791 zkoumal William Gregor magnetický písek pocházející z místní řeky Hellford. Z tohoto písku dostal velmi znečištěný oxid titaničitý. 4 roky nezávisle na to objevil tentýž oxid M. H. Klaproth ve vzorku rudy nazývané rutil a prvek pojmenoval titan.

Titan je 9. nejrozšířenější prvek v zem. kůře (0,63%). Nejdůležitějšími minerály jsou ilmenit (FeTiO₃) a rutil (TiO₂).

• stříbrolesklý kov s vysokou teplotou tání
• krystalizuje v hexagonální soustavě
• lepší vodič tepla a elektřiny
• mechanické vl. jsou do značné míry závislé na přítomnosti nečistot

V roce 1932 získal Wilhelm Kroll kovový titan redukcí TiCl₄ vápníkem a později využil k redukci hořčík a dokonce sodík. Kovový titan má velmi malou hustotu (asi 57% hustoty oceli), a přitom dobrou mechanickou pevnost. Jeho slitiny s malým obsahem Al nebo Sn vykazují ze všech technicky významných kovů nejvyšší hodnotu poměru pevnosti ku hmotnosti. Pro tuto vlastnost se používá k výrobě plynových turbínových motorů.

Hlavní použití titanu je stále v leteckém průmyslu, kde slouží jako konstrukční materiál i jako materiál na výrobu motorů. Je též široce využíván na konstrukce v chemickém průmyslu i jako odolný materiál k výrobě různých námořních zařízení. Světová výroba titanu v současnosti dosahuje 10⁵ tun ročně.

Výroba titanu stále spočívá na Krollově metodě, při které se zahřívá buď ilmenit nebo rutil s uhlíkem v proudu chloru. Vzniklý TiCl₄ se odděluje frakční destilací od FeCl₃ a ostatních nečistot. Poté se redukuje roztaveným hořčíkem v uzavřené atmosféře Ar.

2 FeTiO₃ + 7 Cl₂ + 6 C ――→ 2 TiCl₄ + 2 FeCl₃ + 6 CO

TiCl₄ + 2 Mg ――→ Ti + 2 MgCl₂

Zirkonium - Zr

M. H. Klaproth izoloval ze zirkonu (ZrSiO₄) oxid zirkonia ke konci 18. století. V roce 1824 připravil J. J. Berzelius zirkonium ve znečištěné formě.

Zirkonia je v zemské kůře asi 0,016%, což znamená, že je to 4. nejrozšířenější přechodný prvek na zemi. Před ním je pouze Fe, Ti a Mn. Mezi hlavní minerály zirkonia patří zirkon (ZrSiO₄) a baddeleyt (ZrO₂).

• stříbrolesklý kov s vysokou teplotou tání
• krystalizuje v hexagonální s.
• dobrý vodič tepla a elektřiny
• mech. vl. závisí na nečistotách

Zirkonium se rovněž průmyslově vyrábí Krollovou metodou. Zirkonium má vynikající odolnost proti korozi, a proto se mu dává v určitých chemických zařízeních přednost před jinými odolnými materiály, jakými jsou korozivzdorná ocel, titan a tantal. Používá se též jako přísada do slitinových ocelí. Přídavek zirkonia k niobu propůjčuje slitině supravodivé vlastnosti, které si udržuje i v silném magnetickém poli. Zirkonium slouží hlavně k potahování tyčí z oxidu uraničitého používaných ve vodou chlazených reaktorech.

Hafnium - Hf

V letech 1922 - 1923 prokázali D. Coster a G. von Hevesy, kteří pracovali v Kodani v Bohrově laboratoři, na základě využití Moseleyovy metody rentgenografické spektroskopie přítomnost prvku 72 v norském zirkoniu. Nově objevený prvek dostal název hafnium.

Hafnium hlavně doprovází zirkon a baddeleyt. Obsah hafnia je přibližně 2% obsahu Zr. Nerostů, které by obsahovaly více hafnia než zirkonia, je pouze několik. Mezi ně patří např. alvit.

Fyzikální vlastnosti jsou velmi podobné zirkoniu.

Hafnium je velký zachycovač neutronů. Tato schopnost je 600krát vyšší než Zr. Tato vlastnost se využívá v kontrolních tyčí v reaktorech, jakými jsou vybaveny ponorky na jaderný pohon. Hafnium se vyrábí podobným způsobem jako zirkonium.

V. B

Vanad - V

V roce 1830 N. G. Sefström nalezl v některých švédských železných rudách a pro rozmanité barvy jeho sloučenin mu dal jméno Vanad podle skandinávské bohyně krásy. Dostatečně čistý kov získal redukcí chloridu vodíkem v roce 1867 H. E. Roscoe.

Přestože je vanad v přírodě široce zastoupen, vyskytuje se ve větších množstvích jen zřídka. A tak existuje jen málo bohatších ložisek. Proto se většina vanadu získává jako vedlejší produkt produkt při výrobě nebo zpracování jiných materiálů. Jedním z nejdůležitějších nerostů je polysulfid patronit VS₄. Mnohem častěji se však vyskytuje ve formě vanadičnanů. Vanad se též vyskytuje v ropě, zvláště v té, která pochází z Venezuely a Kanady. Zbytky vznikající destilací těchto druhů ropy slouží rovněž jako výchozí surovina k výrobě vanadu.

• stříbrolesklý kov
• typická tělesně centrovaná kubická kovová mřížka
• ve velmi čistém stavu je poměrně měkký a tažný
• má ze všech prvků první přechodné řady nejvyšší teplotu tání
• je posledním prvkem, jehož sloučeniny neprojevují silné oxidační účinky
• odolný vůči korozi, pasivuje se

Význam vanadu jako přísady do oceli spočívá v tom, že s přítomným uhlíkem tvoří V₄C₃, který tím zjemňuje zrnitou strukturu oceli a dodává jí, zvláště za vysokých teplot, větší odolnost proti opotřebení. Takové oceli nacházejí široké uplatnění při výrobě pružin a nožů vysoké řezné rychlosti.

Významnou sloučeninou vanadu je: V₂O₅ - oxid vanadičný

• významný katalyzátor při výrobě kyseliny sírové (SO₂ → SO₃)
• katalyzuje např. jak oxidaci četných org. l., tak i redukci alkenů, popř. aromatických uhlovodíků vodíkem

Niob - Nb, Tantal - Ta

V dnešní době se můžeme také setkat s označením niobu kolumbium. Výskyt niobu v zemské kůře se dá srovnat s obsahem N, Ga a Li. Kdežto výskyt tantalu se dá srovnávat s As nebo Ge. Oba prvky se v přírodě nevyskytují každý zvlášť, nýbrž vždy spolu.

Důležitým nerostem niobu i tantalu je (Fe, Mn)(Nb, Ta)₂O₆, který, jestliže v něm převažuje obsah niobu, se nazývá kolumbit, v opačném případě tantalit. Nachází se na četných místech, ale nepředstavují bohatá ložiska.

Niob a tantal se vyrábějí v menším měřítku a použité postupy jsou na rozdíl od vanadu různé a složité. Niob slouží k výrobě celé řady korozivzdorných ocelí odolných vůči vysokým teplotám a jeho slitiny se Zr se využívají ke zhotovování drátů používaných v supravodivých magnetech.

Tantal, díky své mimořádné odolnosti vůči korozi za normální teploty, se osvědčuje zvláště jako vnitřní nosič levnějších kovů sloužících k výrobě chemických zařízeních. Pro naprostou stálost k tělním tekutinám je tantal ideálním materiálem v chirurgii, kde slouží jako kostní náhrada. Dále se používá na výrobu kondenzátorů, ve kterých působí vrstva oxidu jako účinný izolant. Z tantalu se rovněž zhotovují vlákna anebo nosiče vláken.

• stříbrolesklé kovy s typickou tělesně centrovanou kubickou kovovou mřížkou
• poměrně měkké a tažné (ve velmi čistém stavu), nečistoty jim dodávají tvrdost
• niob a zvláště pak tantal se pasivují

VI. B

Chrom - Cr

V roce 1797 byl získán ze sibiřského minerálu krokoit (PbCrO₄) oxid a o rok později byl izolován kov redukcí dřevěným uhlím.

Chrom je v zemské kůře zastoupen v množství srovnatelném s vanadem a chlorem. Jediným významným nerostem je chromit (FeCr₂O₄). Dalšími méně bohatými zdroji chromu je krokoit a chromový okr (Cr₂O₃). Chrom se též vyskytuje ve stopách v drahokamech smaragdu a rubínu, kterým dodává příslušnou barvu.

Chrom se vyrábí ve dvou formách:

1. Jako ferrochrom redukcí chromitu koksem v elektrické peci. Ferrochrom se používá jako příměs do korozivzdorných ocelí.
2. Jako kovový chrom redukcí oxidu chromitého. Buď aluminotermicky nebo redukcí křemíkem.

Hlavní upotřebení nachází ve výrobě neželezných slitin. Použití čistého chromu je omezeno jeho nízkou tažností. Jinak se též používá k pochromování. Chroman sodný, který vzniká při výrobě kovového chromu, slouží jako základní surovina k průmyslové přípravě všech důležitých sloučenin.

• stříbrolesklý kov
• v čistém stavu poměrně měkký
• na vzduchu se pasivuje
• snadno se rozpouští v HCl, ve velmi čistém stavu odolává účinkům zředěné H₂SO₄, kyselina dusičná zředěná i koncentrovaná stejně i lučavka královská jej pasivuje

CrO₂ - oxid chromičitý - používá se v nahrávací technice, je kovově vodivý a antiferomagnetický

Molybden - Mo

Roku 1778 byl připraven oxid a o 3 roky později i samotný kov.

Technicky nejdůležitější molybdenovou rudou je sulfid molybdeničitý. Méně významnými rudami jsou wulfenit a powellit.

Mo se získává buď jako primární nebo jako vedlejší produkt při výrobě mědi. Ferromolybden se používá jako přísada do korozivzdorných ocelí a nožů z rychlořezné oceli. Čistý molybden nachází uplatnění jako katalyzátor v řadě petrochemických procesů a také jako materiál na zhotovování elektrod.

• stříbrolesklý kov
• v čistém stavu poměrně měkký
• na vzduchu se pasivuje

Wolfram - W

V roce 1781 byl izolován oxid z minerálu tungsten (dnes se jmenuje scheelit). Redukcí dřevěným uhlím za vysoké teploty byl izolován samotný kov.

Wolfram se vyskytuje v podobě wolframanů scheelitu (CaWO₄) a wolframitu (Fe, Mn) WO₄.

Při výrobě wolframu se vychází z „wolframové kyseliny“ (hydratovaný WO₃). Kyselina wolframová se pražením převádí na WO₃, který se na kovový wolfram redukuje H při 850°C. Polovina vyrobeného wolframu slouží k přípravě karbidu WC, materiálu mimořádně tvrdého a odolného proti opotřebení, který se výborně hodí ke zhotovování obráběcích nožů.

Wolfram hraje též důležitou roli ve výrobě řady žáruvzdorných slitin. Nejdůležitější upotřebení však nachází čistý wolfram jako materiál pro žhavící vlákna žárovek.

tags: #periodicka #soustava #prvku #vyrobena #ze #dreva

Oblíbené příspěvky:

• DIY dřevěná pokladnička
• Vlastnosti a montáž palubek Softline
• Vytvořte si vlastní šablonu na trámy
• Vše o santalových dřevěných korálcích
• Praktické úložné řešení