Pobierz Chemia nieorganiczna i więcej Ćwiczenia w PDF z Chemia tylko na Docsity! O
JAGIELLONIAN UNIVERSITY
IN KRAKOW
Chemia nieorganiczna
Małgorzata Krzeczkowska
Gabriela Grzybek
Dr Gabriela Grzybek prawo okresowości w szeregu pierwiastków uporządkowanych według rosnących wartości liczb atomowych właściwości fizyczne i chemiczne zmieniają się periodycznie grupy o kr e sy Układ okresowy s p d f dr Małgorzata Krzeczkowska JAGIELLONIAN UNIVERSITY MATERIALS AND SURFACE
INKRAKOW CHEMISTRY GROUP
Dr Gabriela Grzybek
z ' LEGENDA
postać Stowe'a [ar] s] O - oszy
Z = © - ccza wenę. topa. poniżej 20%C
23 CTETECJ 22 |72 |s4 mmm
© - porstacki otrzynene szczrie
V Nd] Nb|Smi U| Ta) Pu
|6 22 |14 |24 s9 |40 |32 |42 |63 je1 |72 |50 [74 |05 j82
c T|_Si|_ Cr Pr|_Z:| Ge| Mo| Eui Pa| Hf] Sn] w |Am Pb,
sp p 21 [13 [11 fis | 25 sa |39 [31 |19 [33 |43 [64 jeo |s7 |49 [37 |51 [75 [96 js9 [81 |55 |a3 87
B|LU|N Sc|_AI| Naj P|Mn Ce]|_Y| Gaj_K| Asj Tej Gdi Th] La|_in| Rb] Sb| RejCm| Ac|_Tl| Cs|_Bi, Fr
Ho ja [e 30 [8 [12 [16 [26 ps |<8 [36 [zo [34 ja |65 103]80 |54 |3s |sz |re |e7 js6 |s6 |84
Ne| Be| O Zn] Ar |Mg|_S| Fe Lu] Cd|_Kr] Caj Se] Ru] Tb Lr Xe| Sr] Te| Se| Bkl Rn| Baj Poj
j9 29 [17 [27 ro |47 [35 |45 |66 102|79 |53 [77 a 85
F Cul Ci| co Yb| Ag|_Be| Rh] Dy) No| Au|_1|_ir| CH At
— = ko [ae [er NEJ
Ni Tm] Pd] Ho| Md|_Pt| Es
naj [es 160
Er Fm]
| ż . FE
postać Tarantoli H|ke
LEGENDA s
O - oszy
ach Li | Be
— WZONNNZE s Je 7 [e [Js fo [1 [iz
O) - całe stato
O - pierwiastki otrzymane sztucznie B| C| N| O|_F|Ne| Na| Mg
13 [14 [15 |16 [17 [18 |19 |20
Ai]_Si|_ P|_S Ar| K| Cai
21 [22 |23 |24 |25 |26 |27 |28 |29 |30 [31 |32 [33 [34 |36 |37 [38
Sc|_Ti|_v] Cr|Mn| Fe] Co|_Ni| Cu| Zn] Gaj Gej As| Se Kr| Rb|_Sr
39 |40 j4t |42 |43 |44 |45 |46 |47 |48 |49 |50 |51 |52 |53 |54 |55 |56
Y|_Zr] Nbl Moj Te| Ru] Rh] Pd| Ag] Cdj_in| Sn| Sb| Te| | | Xe] Cs| Baj
s7 |ss |59 |60 [61 |62 |63 |64 |65 |66 |67 jes |69 |7o [71 |72 |73 |74 |75 |re |77 |7e8 |7o |80 |81 |82 |83 |84 |65 [86 |87 |88
La| Ce|_Pr| NdjPm|Sm| Euj Gd| Tb| Dy| Ho|_Er| Tm| Yb| Lu] Hf] Ta] w| Rej Sej ir] Pt| Au T!| Pb|_Bi| Poj At| Raj Fr| Raj
jes |oo |91 |s2 |e3 |94 [95 |j96 |97 je |98 |100]f101 |102|103
Ac| Th| Pa|_U| Np| Pu|j AmiCm| Bk| Cf| Es|Fm|Md|No| Lr
Dr Gabriela Grzybek postać trójkątna Zmaczynskiego i Bayley’a dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek postać okrągła Mohda Abubakra z Indii dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Metale ziem alkalicznych Metale przejściowe Halogeny Gazy szlachetneMetale alkaliczne Lantanowce i aktynowcedr Małgorzata Krzeczkowska JAGIELLONIAN UNIVERSITY MATERIALS AND SURFACE
INKRAKOW CHEMISTRY GROUP
Dr Gabriela Grzybek
1 ak w
DATEE „H 1 powtnka
2 okres
2 ukres Li dh a
all 2 powłoki ©
| "| = 3 okres
3 okres (EN 8
„„Na 3 pawtoki =
| | Ś 4 okres
4 akres K (ERN 3
13 4 puwtoki =.
| | = 5 oki
okres
5 ukres Rb ka
a? 5 powt
6 okres
6 ukres Cs fak
55 6 powt!
7 ukres fi
Fr (MN
L Jl 7pawłnak
dr Małgorzata Krzeczkowska
Dr Gabriela Grzybek 1 2 13 14 15 16 17 18 3 11Na K2L8M1 12Mg K2L8M2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Al K2L8M3 14Si K2L8M4 15P K2L8M5 16S K2L8M6 17Cl K2L8M7 18Ar K2L8M8 4 19K K2L8M8N1 20Ca K2L8M8N2 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga K2L8M18N3 32Ge K2L8M18N4 33As K2L8M18N5 34Se K2L8M18N6 35Br K2L8M18N7 36Kr K2L8M18N8 dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek liczba atomowa p ie rw sz a e n e rg ia jo n iz ac ji / kJ m o l-1 Li K Na Rb Cs He Ar Kr Xe Rn Ne ENERGIA JONIZACJI Cu(g) Cu+ (g) + e- (g) Cu+ (g) Cu2+ (g) + e- (g) I1 = (energia Cu+ + e-) – (energia Cu) I1 = 785 kJ/mol; I2 = 1958 kJ/mol dr Małgorzata Krzeczkowska MATERIALS AND SURFACE
CHEMISTRY GROUP
Dr Gabriela Grzybek
18
grupa m. He
JAGIELLONIAN UNIVERSITY
INKRAKOW
ENERGIA JONIZACJI
1 2 13 14 15 16 17
2 CE nh ©
"1090-; 1400:. 1310
2 ; i energia
3 1 : M R S a, jonizacji,
| k 786 (UWEANIUVOKEG ZZ kJ/mol
e >
Ś 4 [EG As SĘ Br IG 2001-2500
R Ś 94 35
o 784 ZA DZ 1140 1350 1501-2000
: sekcji a do 1001-1500
548 zę 707 834 870 1008 1170 501-1000
1-500
6 | > Pb i Po AU IS
5 k 716 Ę 812 1037 1036
Dr Gabriela Grzybek POWINOWACTWO ELEKTRONOWE Cl(g) + e- Cl-(g) Ep.e. = (energia Cl + e-) – (energia Cl-) Dr Gabriela Grzybek M e t a l e a l k a l i c z n e Występują w przyrodzie w stanie związanym. Najbardziej rozpowszechnione są sód (halit NaCl i saletra chilijska NaNO3) i potas (sylwin KCl i saletra indyjska KNO3). Frans pojawia się w ilościach śladowych jako produkt rozpadu aktynu (223Fr – najtrwalszy izotop: t1/2 = 21min). Srebrzystobiałe i miękkie (można je kroić nożem). Należą do najlepszych przewodników elektryczności. Charakteryzują się małą gęstością (Li – najlżejszy metal, Na i K mają gęstość mniejszą od H2O) dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Wydzielanie litowców w stanie wolnym przeprowadza się na drodze: •elektrolizy stopionych wodorotlenków lub soli (chlorków) •rozkładu termicznego azotków •redukcji chlorków za pomocą metalicznego wapnia (Rb i Cs) Otrzymywanie litowców dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek • Sole litowców są bezbarwne i w większości łatwo rozpuszczalne w wodzie • W roztworach wodnych kationy litowców ulegają hydratacji (najsilniejsza w przypadku Li+) • Praktycznie wszystkie sole Li zawierają wodę krystalizacyjną, uwodnionych jest także wiele soli Na, nieliczne sole potasu. Sole Cs i Rb są bezwodne. Lit w odróżnieniu od pozostałych litowców tworzy trudno rozpuszczalny: Li2CO3 oraz Li3PO4dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Reaktywność Litowce reagują z tlenem tworząc tlenki, nadtlenki i ponadtlenki 4Li + O2 → 2Li2O 2Na + O2 → Na2O2 K + O2 → KO2 W reakcji z tlenem atmosferycznym tylko lit tworzy tlenek (370K), pozostałe metale w temperaturze pokojowej tworzą nadtlenki lub mieszaniny nadtlenków i ponadtlenków. Li2O Na2O2 KO2 dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Wraz ze wzrostem liczby atomowej w grupie litowców zmieniają się następujące właściwości: rośnie promień atomowy: rośnie aktywność chemiczna: zmniejsza się elektroujemność: Li 152 pm Na 186 pm K 231 pm Rb 244 pm Cs 262 pm Elektroujemność (Pauling) 0,98 0,93 0,82 0,82 0,79 0 0,5 1 Li Na K Rb Cs Li Na K Rb Cs dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek wzrasta moc zasad: rośnie charakter zasadowy tlenków: LiOH NaOH KOH RbOH CsOH Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Metale ziem alkalicznych - berylowce Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 1898r. dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Mg Ca Ba B e r y l o w c e Ra dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek • Konfiguracja: ns2 • Typowy stopień utlenienia: II • Tworzą kationy E2+ → silne właściwości redukujące • Wzrost aktywności wraz ze wzrostem liczby atomowej Ogólna charakterystyka dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek MARMUR – zwarta odmiana węglanu wapnia Kreda - skała osadowa kalcyt aragonit WĘGLAN WAPNIA dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Be3Al2(SiO3)6 - glinokrzemian berylu bixbit Be3(AlMn)2Si6O18 akwamaryn szmaragd goshenit heloidor morganit dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Reaktywność Berylowce, ich tlenki i wodorotlenki (z wyjątkiem berylu) mają charakter zasadowy • Reakcja berylowców z wodą Be nie reaguje, Mg gwałtownie reaguje w temp. przynajmniej 70°C, Ca reaguje bardzo wolno z zimną wodą, pozostałe energicznie. Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑ • Reakcja berylowców z kwasami Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑ • Reakcja berylowców z niemetalami (fluorowce, siarka, azot, węgiel, wodór) Ca + S → CaS dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Obecność wodorowęglanów, chlorków i siarczanów wapnia i magnezu wywołuje tzw. twardość wody, utrudniającą pienienie się mydła i innych środków piorących. Twardość przemijająca Gotowanie wody → kamień kotłowy: Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓+ CO2 + H2O Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2→2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O Twardość wody dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Usuwanie Twardości wody trwałej (nieprzemijającej) - obecność chlorków lub siarczanów - destylacja lub demineralizacja za pomocą jonitów. Jonity-substancje wielocząsteczkowe, które można przedstawić schematycznie Kt-H (kationity) lub An-OH (anionity). Kationity wymieniają kationy z roztworu na jony H+: 2Kt-Na + Ca2+ → (Kt)2Ca + 2Na+ Regeneracja kationitu: (Kt)2Ca + 2HCl(aq) → 2Kt-H + CaCl2(aq) Anionity wymieniają aniony: 2An-OH + SO4 2- → (An)2SO4 + 2OH- Regenerację anionitu : (An)2SO4 + 2NaOH →Na2SO4 + 2An-OH Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Ca+ Ca+ Ca+ Ca+ Ca+ Ca+ Ca+ twarda woda dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek Wapno palone CaO - higroskopijny, biały proszek, powszechnie stosowany w budownictwie do produkcji zapraw wiążących. Zaprawa murarska: woda, piasek - SiO2 i wapno gaszone - Ca(OH)2. Gaszenie wapna: CaO + H2O → Ca(OH)2 Zastyganie zaprawy: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O Wapno palone i wapno gaszone dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek rośnie aktywność chemiczna zmniejsza się temperatura topnienia rośnie charakter zasadowy tlenków rośnie moc zasad temperatura topnienia 1278 649 839 769 729 700 0 400 800 1200 1600 Be Mg Ca Sr Ba Ra oC Be Mg Ca Sr Ba Ra MgO CaO SrO BaO Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek zmniejsza się energia jonizacji rośnie promień jonowy I i II energia jonizacji 0 400 800 1200 1600 Be Mg Ca Sr Ba Ra kJ/mol 78 pm Mg2+ Ca 2+ 106 pm 127 pm Sr 2+ 143 pm Ba 2+ 152 pm Ra 2+ 34 pm Be2+ dr Małgorzata Krzeczkowska Dr Gabriela Grzybek http://www.ask.com www.wikipedia.pl www.zchsiarkopol.pl BIBLIOGRAFIA: A. Bielański, „Podstawy chemii nieorganicznej”, PWN 1987 B. P. Atkins, „ Chemia Ogólna”, PWN 2012