background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

158

 

 

 

WYBRANE    ZAGADNIENIA 

SYSTEMATYKI     PIERWIASTÓW 

-  i  - elektronowych 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

159 

                   TYTANOWCE - grupa  4. (IVB) 
 
 

Tytan     Ti 

              3d

2

4s

2

 

                            gęstość     4,5 g/cm

3

 

                            T

topn

          1940 K 

 

Stopnie utlenienia:          najtrwalszy  +4 
                                          (+2, +3) 
 
 
9 –ty pierwiastek pod względem  
         rozpowszechnienia   (0,56 %) 
 
Ti   i  Zr  znaleziony w meteorytach 
                w próbkach skał pobranych na  
                Księżycu (w jednej z nich aż 12 % Ti) 
 
Rudy  tytanu:  ilmenit  FeTiO

3

      rutyl   TiO

2

 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

160

Właściwości  fizyczne  i chemiczne: 
 
-  srebrzystobiały metal 
-  trudno topliwy 
-  plastyczny (łatwo obrabialny) 
-  stosunkowo mała gęstość  (4,5 g/cm

3

)  i  duża 

wytrzymałość mechaniczna 

 

w związku z tym  zastosowanie: 
-  w konstrukcji samolotów odrzutowych, 
-  rakiet, 
-  cienkowarstwowych układów scalonych, 
-  dodatek do stali w formie stopu z Fe – ferrotytanu)  

poprawia elastyczność i wytrzymałość stali, 

-  jako tlenek (TiO

2

)   farba „ biel tytanowa” 

 
W temp. pokojowej chemicznie bierny -  
Ti  pasywuje  tworząc  warstewkę  TiO

2

 

 
metal nieszlachetny: 
roztwarza się  w H

2

SO

4

   (na zimno) 

                             HCl       (na gorąco) 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

161 

reaguje z HF (wodny roztwór): 
 

     Ti   +    4 H

+

   +   6F

-

  =   [TiF

6

]

2-

   +  2H

2

 

                              

heksafluorotytanian(IV) 

 

W podwyższonych temperaturach Ti  
reaguje z wieloma pierwiastkami, z: 

 
tlenem   ===>    ditlenek                 TiO

2

 

Cl

2              

===>    tetrachlorek          TiCl

4

  

(ciecz) 

azotem  ===>     azotki                    TiN 
węglem ===>     węgliki                   TiC 
 
Azotki i węgliki – wysoka temp. topnienia i 
bardzo twarde               
            tworzą tzw. fazy międzywęzłowe 
 
Ti   tworzy  niestechiometryczne wodorki o 
maksymalnym składzie  TiH

(

trwałe w obecności wody) 

rozkład tych wodorków w wysokich temp.(> 600 K)  
wykorzystywany  do kontrolowanego uzyskiwania 
wodoru  

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

162

Tlenek  (TiO

2

)  i wodorotlenek tytanu (TiO

2

 · nH

2

O) 

są amfoteryczne. 
 
Tytaniany:     (raczej tlenki podwójne) 
 
CaTiO

3

    tytanian wapnia  - (struktura perowskitu) 

BaTiO

3

     tytanian  baru 

      -  mają wysoką przenikalność dielektryczną -  
stosowane w produkcji kondensatorów 
 
Reakcje otrzymywania tytanianów – przykład 
reakcji w fazie stałej: 
 

BaCO

(s)

  + TiO

2

 

(s)

  =  BaTiO

3

 

(s)

   +  CO

2

 

(g) 

 
o kinetyce decyduje szybkość  dyfuzji   substratów przez 
warstwę  stałego  produktu reakcji 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

163 

Struktura  perowskitu 

 

 

 

CaTiO

3

 

Tytanian  wapnia   minerał  perowskit 
Struktura   przestrzenna: układ regularny 
 
regularny sześcian, w narożach są atomy Ca. 

Atomy O - w  środkach  ścian 

Atom Ti  - w środku sześcianu 

Każdy atom Ti otoczony 6 atomami O  
(ośmiościan koordynacyjny). 
Atom Ca otoczony 12 atomami tlenu  (lk = 12)  

 

W sieci perowskitu nie ma oddzielnych jonów TiO

3

2-

 

(jak w sieci CaCO

3

)  

                CaTiO

3

 =   TiO

·CaO 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

164

            WANADOWCE - grupa  5. (VB) 
 
 

Wanad     V 

              3d

3

4s

2

 

                            gęstość     6,1 g/cm

3

 

                            T

topn

          2180 K 

Stopnie utlenienia:   od   -1     do   +5                              
                                   najtrwalsze: +4,+5 
 
23 –ci   pierwiastek pod względem  
         rozpowszechnienia   (0,012 %) 
 
 
Właściwości  fizyczne  i chemiczne: 
 
-  metal  o barwie szarej 
-  trudno topliwy 
-  dużej twardości  
-  ciągliwy 
 
-  odporny na działanie HCl i H

2

SO

4

 

(pasywacja wanadu) 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

165 

 
Tlenki wanadu:

 

V

2

O

5

   właściwości kwasowe  =>  H

3

VO

4

 

VO

2

     

ditlenek wanadu        

właściwości amfoteryczne 

V

2

O

3

    

tritlenek diwanadu 

  

właściwości zasadowe 

VO       

tlenek wanadu

        

właściwości zasadowe 

--------------------------------------------------------------- 

Roztwory wodne  wanadu(V)        

 

zależność od pH  roztworu: 

pH                                     

>12 

             VO

4

3-

   = ortowanadan(V)    (an !) 

12 – 10,6

     2VO

4

3-

   +  2H

+

  

   [V

2

O

7

]

4-

  +  H

2

9  - 6,5 

     3[V

2

O

7

]

4-

  +  6H

+

  

  2[V

3

O

9

]

3-

  +  3H

2

               4[V

3

O

9

]

3-

 

  3[V

4

O

12

]

4-

 

 
6,5 – 2          

[V

4

O

12

]

4-

              [H

2

V

10

O

28

]

4-

 

 

<2                 

[VO

2

]

+

  =  kation dioksowanadu(V) 

                      

  

   [H

2

V

10

O

28

]

4-

   +  14H

+

  

  10[VO

2

]

+

  + 8H

2

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

166

Anion ortowanadanu(V)    [VO

4

]

3-

    

istnieje w roztworach silnie alkalicznych, pH>12 
 

Kation  dioksowanadu(V)  

 

[VO

2

]

+

 

istnieje w roztworach silnie kwaśnych, pH < 2  
 

Aniony: 

[V

2

O

7

]

4-

  =  heptaoksodiwanadan(V)  oraz 

[V

3

O

9

]

3-

 ,   [V

4

O

12

]

4-

 ,   [H

2

V

10

O

28

]

4-

 

-  to aniony  IZOPOLIKWASÓW wanadu(V) 
 
=produkty kondensacji  kwasu ortowanadowego 
H

3

VO

4

  

(przebiegającej z odszczepieniem wody) 

 

Izopolikwasy – polikwasy  zawierające tylko jeden 
pierwiastek kwasotwórczy 
(heteropolikwasy zawierają więcej pierwiastków, np. 
V  i  P  lub  Mo, W) 

 
 

Izopolikwasy wanadowe   
są trudne do wydzielenia w czystej postaci 
znacznie łatwiej wydzielić sole    

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

167 

W zależności od warunków krystalizacji  
otrzymuje się poliwanadany o różnym składzie 

np. metawanadan(V)  amonu  NH

4

VO

- sól zawierająca  pierścieniowy anion 
tetrametawanadanowy 

                                       [V

4

O

12

]

4-

 

 
 

Wanad (IV) 
 
VO

2

   - właściwości amfoteryczne 

 
tworzy sole zawierające  

VO

2+

      

                =  kation oksowanadu(IV) 
                    kation wanadylowy 
 

 np. VOSO

4

 · 5H

2

O    

5 hydrat siarczanu oksowanadu(IV) 

 
 
                                w roztworach występuje jako 

[VO(H

2

O)

5

]

2+

      jon pentaakwaoksowanadu(IV) 

                             (wiązanie V=O) 
                             l.k. wanadu = 6 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

168

Leki   Wanadowe 

  

-     

Biomimetyki  Insulinowe 

 
Zastosowanie kompleksów V

+4

  i  V

+5  

 jako 

potencjalnych leków  doustnych  zwiększających 
poziom insuliny  
(leki antydiabetyczne -  antycukrzycowe )  

 

(Insulina podawana doustnie jest nieaktywna,  
musi być podawana w zastrzykach). 
 
Pierwsze zastosowanie wanadu leczącego cukrzycę - we 
Francji w 1899 r.  Był to metawanadan sodu,   NaVO

3

,  

(V

5+

) podawany doustnie – działa podobnie do insuliny 

(jednak jest toksyczny).  
 

Dopiero  w 1985 roku badania naukowe na myszach 
potwierdziły, że  ortowanadan sodu  Na

3

(VO

4

) działa 

podobnie do insuliny.  

 

Jony VO

2+

 lub [VO

4

]

3- 

podawane doustnie 

powodują: 

-  trwałe obniżenie poziomu glukozy 
-  są mało toksyczne 
-  obniżają poziom trójglicerydów i cholesterolu 

we krwi. 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

169 

            CHROMOWCE - grupa  6. (VI B) 
 

Chrom     Cr 

              3d

4s

1

 

                            gęstość        7,2 g/cm

3

 

                            T

topn

             2180 K 

                            E

Cr

3+

/Cr    

    - 0,744 V 

 
Stopnie utlenienia:   od   -2     do   +6                              
                                najtrwalsze: + 3,  + 6 
 
20 –ty   pierwiastek pod względem  
              rozpowszechnienia   (0,02 %) 
 
Właściwości  fizyczne  i chemiczne: 
 
-  metal  srebrzystobiały 
-  trudno topliwy 
-  o dużej twardości  
-  dobry przewodnik elektryczności 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

170

-  metal nieszlachetny, 
   pasywuje pod wpływem HNO

3

 i stęż. H

2

SO

4

 

 
 

   roztwarza się na zimno w rozc.  HCl  i  H

2

SO

4

 

 

              2Cr    +   6H

+

  = 2 Cr

3+

  +  3H

2

 

 
-  właściwości amfoteryczne, roztwarza się też w  

zasadach: 

 

2Cr  +  2OH

-

  +  6H

2

O  = 2[Cr(OH)

4

]

-

  +  3H

2

 

                                                    

 

                                      

                tetrahydroksochromian(III) 

 
Związki  na  + 3 stopniu utlenienia 

 

Cr

2

O

3

   i   Cr(OH)

3

   właściwości amfoteryczne: 

 
                                                

H

+

                   OH

Cr

3+

, [Cr(OH)]

2+

, [Cr(OH)

2

]

+

  

  Cr(OH)

3

  

 

                                        

 [Cr(OH)

4

]

-

, [Cr(OH)

6

]

3-

 

 

Í  wzrost kwasowości            wzrost zasadowości Î 
-------------------------------------------------------------------- 

CrCl

3

,       Cr

2

(SO

4

)

3

   sole chromu(III) 

 

W roztworze :                        

 

[Cr(H

2

O)

6

]

3+

         

  kation   heksaakwachromu(III) 

[CrCl(H

2

O)

5

]

2+

  

kation   pentaakwachlorochromu(III) 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

171 

Związki  na  + 6 stopniu utlenienia 

 

CrO

3

   właściwości kwasowe 

 
H

2

CrO

4

  - kwas chromowy(VI) 

 
                

Aniony CrO

4

2

-

  ulegają słabej hydrolizie: 

                   CrO

4

2

-

  + H

2

O   

   HCrO

4

-

    +  OH

-

 

 

Równowagi  jonowe  w roztworach  Cr(VI) 

 

   2CrO

4

2-

   +  2H

+

   

 

 Cr

2

O

2-

  +  H

2

O   

       żółty                                pomarańczowy 
 
Í wzrost zasadowości              wzrost kwasowości Î 
 
 

żółty roztwór

  CrO

4

2-

  po zakwaszeniu przybiera 

barwę pomarańczową  (Cr

2

O

2-

)

 

 
 
W roztworach   silnie kwaśnych tworzą się jony 
polichromianowe, np. 
 
 

2Cr

2

O

2-

  +  2H

+

 

   

[Cr

4

O

13

]

 

2-

    +    H

2

                                    

czerwony 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

172

Redukcja   Cr

+6

   

   Cr

3+

 

 

chromiany(VI)   i CrO

3

 mają  działanie  silnie utleniające 

 

 
środowisko kwaśne: 
 

CrO

4

2-

  +  8H

+

  + 3e  → Cr

3+

  + 4 H

2

O       

                          

 

  

                                                                       E

0

  =  + 1,33 V 

 

środowisko alkaliczne: 
 

CrO

4

2-

  +  4H

2

O  + 3e  → [Cr(OH)

6

]

3-

  +   2OH

-

       

                          

 

                                                          

    E

0

  =  - 0,13 V 

 
redukcja łatwiejsza w środowisku kwaśnym 
 

Chromiany działają utleniająco na substancje organiczne. 
 

Związki Cr(VI) są bardzo toksyczne 
-  niszczą  naskórek,  

pyły 

(powst. w czasie przesypywania chromianów) 

          

 

mogą uszkodzić przegrodę nosową  

-  są genotoksyczne (prowadzą do choroby  
                                  nowotworowej) 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

173 

            MANGANOWCE - grupa  7. (VIIB) 
 

Mangan     Mn 

              3d

5

4s

2

 

                            gęstość          7,4 g/cm

3

 

                            T

topn

               1517 K 

                            E

Mn

2+

/Mn    

  - 1,180 V 

(pomiędzy glinem E

0

 = -1.662   a cynkiem E

0

 = -0.763 V)  

Stopnie utlenienia:   od   -1     do   +7  
                                  najtrwalszy:  + 2,   
 
12 –ty   pierwiastek pod względem  
         rozpowszechnienia   (0,095 %) 
         

(po żelazie najbardziej rozpowsz. metal ciężki) 

 
metal nieszlachetny,   reaktywny 
roztwarza  się  łatwo  w  HCl   
         Mn  + 2H

+

 = Mn

2+

  +  H

2

 

 
Tlenki manganu

 

Mn

2

O

7

  właściwości kwasowe  =>  HMnO

4

 

MnO

2

     

ditlenek manganu       

właściwości amfoteryczne 

Mn

2

O

3

    

tritlenek dimanganu 

 

właściwości zasadowe 

MnO       

tlenek  manganu

      

właściwości zasadowe 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

174

Podstawowe sole manganu: 

MnCl

2

,  MnSO

4

 

KMnO

4

   manganian(VII) potasu  

 
Redukcja  Mn

+7

 

 
MnO

4

-

   

silne działanie utleniające 

 
środowisko kwaśne: 
 
MnO

4

-

   +  8H

+

  + 5e        Mn

2+

  +  4H

2

fioletowy

                           

  bezbarwny   

       

                                                                              E

0

 = +1,51 V     

podstawowa reakcja w manganometrii 

             
środowisko słabo zasadowe (obojętne): 
 
MnO

4

-

  +  2H

2

O  + 3e         MnO

2

 +  4OH

-

 

fioletowy                               

        

 brunatny osad     E

0

 = +0,59 V      

 

środowisko silnie  zasadowe:

    

 

MnO

4

-

  +  e        

    

MnO

4

2-

                     

fioletowy                         zielony                              E

0

 = +0,56 V     

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

175 

            ŻELAZOWCE - grupa  8. (VIII) 
 

ŻELAZO         Fe 

               3d

6

4s

2

 

                            gęstość        7,9 g/cm

3

 

                            T

topn

             1811 K 

                            E

Fe

3+

/Fe     

  - 0,037 V 

                            E

Fe

2+

/Fe    

   - 0,447 V 

Stopnie utlenienia:   od   +2  do   +6  
                                  najtrwalszy:  + 2, + 3   
 
4 –ty   pierwiastek pod względem  
         rozpowszechnienia   (5,6 %) 
         

(najbardziej rozpowsz. metal ciężki) 

 
Właściwości  fizyczne  i chemiczne: 
-  metal  srebrzystobiały (chemicznie czyste Fe) 
-  kowalny, ciągliwy 
-  ciężki  (gęstość = 7,9 g/cm

3

-  występuje w kilku odmianach alotropowych, 

odmiana  

α-Fe   = trwała do 1179 K,    

ma właściwości ferromagnetyczne do temp. 
1033 K  (temperatura Curie). 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

176

-  metal nieszlachetny: w roztworach kwasów 

mineralnych roztwarza  się z wydzieleniem 
wodoru:                

   Fe  +  2H

+

  = Fe

2+

  +  H

2

 

-  w suchym powietrzu nie koroduje 
-  w wilgotnym powietrzu ulega korozji 
 

Korozja jest procesem elektrochemicznym 

 

funkcję elektrolitu spełnia wilgoć – krople wody 

 

Stal zawsze zawiera drobne wtrącenia fazy niemetalicznej 
– np. tlenków, siarczków. Związki te wykazują względem 
elektrolitu  inny  potencjał   niż   żelazo. 
Powstaje ogniwo lokalne  (tzw. krótko spięte)  
 

Anoda:          Fe                 Fe

2+

   +  2e     

oraz 

 
                           

Fe

2+

               Fe

3+

   +   e 

       
Katoda:          O

2

 + 2H

2

O  + 4e            4OH

-

 

siarczek lub tlenek 

---------------------------------------------------------- 
Jony  OH

-

   i   jony  Fe

2+ 

 i  Fe

3+

   strącają się w 

postaci wodorotlenków  żelaza   Fe(OH)

3

 lub 

FeO(OH). 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

177 

Powłoka  z metalu szlachetnego: 
np.   żelazo pokryte blachą miedzianą. 
 

Jeżeli  jest  otwarty styk  Fe i Cu,  
żelazo działa jak anoda i roztwarza się  
Π   przyspieszona korozja                           

------------------------------------------------------------- 
Powłoka  z metalu mniej szlachetnego: 
np. żelazo pokryte blachą cynkową (E

0

 = -0.76 V) 

 

Cynk stanowi ochronę nawet wtedy, kiedy powłoka 
nie jest szczelna. 
W tym ogniwie  cynk jest anodą  (ulega korozji) 
żelazo  jest  katodą  
 
wykorzystane do ochrony okrętów:  

(szczególnie narażone na rdzewienie w słonej wodzie morskiej)  

 
Kadłub okrętu jest połączony z zanurzoną w wodzie 
płytą cynkową, magnezową lub aluminiową, która 
staje się anoda i ulega korozji.  

------------------------------------------------------------- 
szerokie zastosowanie  - stopy żelaza: 

żeliwo                    96 –  97 %    Fe        4 – 3 %    C 
stal                         98  – 99,5 % Fe        2 – 0,5 % C 
stal nierdzewna: 

73 – 79 % Fe,  14 – 18 % Cr,   7 – 9 % Ni

 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

178

Tlenki żelaza 

 

Fe

2

O

3

    tlenek żelaza(III)       

Fe

3

O

4

    tlenek żelaza(II,III)  magnetyt 

FeO       skład niestechiometryczny  (np. Fe

0,946

O)   

 

Wodorotlenki żelaza: 

Fe(OH)

2

   i   Fe(OH)

3

 

 bardzo słabo rozpuszcz. w H

2

O

  

 

Podstawowe sole żelaza: 

+2  st. utl.   FeS

2

 (piryt), FeCl

2

,  FeSO

4

 (utlenia do Fe

3+

+3  st. utl.   FeCl

3

,  Fe

2

(SO

4

)

3

 , Fe(NO

3

)

3

 

 

Związki kompleksowe  żelaza: 

 

Większość związków koordynacyjnych żelaza 
zawiera  kompleksy  oktaedryczne  
 
Dla Fe(II)    (jon d

6

): 

większość ligandów daje kompleksy wysokospinowe 
i  paramagnetyczne np. [Fe(H

2

O)

6

]

2+

konfiguracja elektron.  (t

2g

)

4

 (e

g

)

2

  

 

(dwa  niesparowane  elektrony  na  poziome e

g

 

i  dwa niesparowane  elektrony  na  poziome t

2g

 

 

 

w przypadku ligandów wytwarzających szczególnie 
silne pole  (np. CN

-

,  bipirydyl)  powstają  

kompleksy niskospinowe i diamagnetyczne,  

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

179 

jon d

6

:  konfiguracja elektron.  (t

2g

)

6

  

(sparowane elektrony na poziome t

2g

 

np:    [Fe(CN)

6

]

4-

 , [Fe(bpy)

3

]

2+

 

 
Podobnie zachowują się kompleksy  Fe(III) d

5

 

wysokospinowy kompleks:  FeF

6

3

-

 

niskospinowy kompleks:      Fe(CN)

6

3

-

 

---------------------------------------------------------------- 
w roztworach wodnych kation Fe

3+

 hydrolizuje: 

[Fe(H

2

O)

6

]

3+

  + H

2

O   Á  [Fe(OH)(H

2

O)

5

]

2+

  + H

+

 

                            kation pentaakwahydroksożelaza(III) 

sole żelaza(III) mają odczyn kwaśny 
----------------------------------------------------------------------- 

 
reakcje Fe

3+

  z  tiocyjanianem amonu  NH

4

SCN Î 

 

[Fe(SCN)(H

2

O)

5

]

2+

  

kation  pentaakwatiocyjanianożelaza     

czerwony 

 
[Fe(SCN)

6

]

3-

             

heksatiocyjanianożelazian(III) 

krwistoczerwony      
 

charakterystyczna reakcja dla  Fe

3+

 , wykrywa nawet 

śladowe  ilości  żelaza  

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

180

(Dodatkowe reakcje  w identyfikacji  Fe

2+ 

  i   Fe

3+

)  

 

                                                     +2                                                        +3 

reakcje  z   K

4

[Fe(CN)

6

]   i   K

3

[Fe(CN)

6

]    

 

Fe(CN)

6

4-

       heksacyjanożelazian(II) 

Fe(CN)

6

3-

       heksacyjanożelazian(III) 

 
    
     

+2                                                                                          +3        +2 

3[Fe(CN)

6

]

4

-

  + 4Fe

3+

            Fe

4

[Fe(CN)

6

]

3

 

                                    osad     błękit  pruski 

                                                        

 

     

+3                                                                                           +2          +3 

2[Fe(CN)

6

]

3-

  +  3Fe

2+

             Fe

3

[Fe(CN)

6

]

2

 

                                      osad   błękit  Turnbulla 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

181 

            NIKLOWCE  - grupa  10. (VIII) 
 

NIKIEL           Ni 

             3d

8

4s

2

 

                            gęstość     8,9 g/cm

3

 

                            T

topn

          1728 K 

                            E

Ni

2+

/Ni    

   - 0,257 V 

Stopnie utlenienia:    +2  +3, +4 
                                  najtrwalszy:  + 2   

 

rozpowszechnienie: 0,0084 % skorupy ziemskiej 

 
Właściwości  fizyczne  i chemiczne: 
 
-  metal  biały, z odcieniem żółtawym  
-  kowalny, ciągliwy 
-  ciężki  (gęstość = 8,9 g/cm

3

 
-  ferromagnetyk w temp. pokojowej 

(temp. Curie – temp. przejścia ferromagnetyku w 
paramagnetyk  jest niska, 627 K) 

 

-  metal nieszlachetny  E

0

 

Ni

2+

/Ni 

 =  - 0,257 V 

-  chemicznie bardziej odporny niż żelazo,  

nie ulega korozji w wilgotnym powietrzu 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

182

-  stosowany jako dodatek do stali, jako powłoki  

ochronne 

 

-  w stężonych kwasach utleniających  pasywuje 

 

-  reaguje z kwasami mineralnymi: 

Ni  + 2H

+

  =  Ni

2+

  +  H

2

 

 
Związki chemiczne niklu: 

NiO, Ni(OH)

2

,  Ni(NO

3

)

2

, NiCl

2

,  NiS 

 
Związki kompleksowe niklu 
 
Kompleksy   zawierające  Ni

2+

  mają struktury: 

-  oktaedryczne    (lk = 6)      d

2

sp

3

 

-  tetraedryczne    (lk = 4)     sd

3

  

(podobne do sp

3

-  kwadratowe       (lk = 4)     dsp

2

 

 

[Ni(H

2

O)

6

]

2+

       kation heksaakwaniklu(II) 

struktura oktaedryczna,  konfig. elektr.   (t

2g

)

6

 (e

g

)

2

 

-  2 niesparowane elektrony na poziomie e

g

 , 

-   kompleks  wysokospinowy 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

183 

płaskie kompleksy (kwadratowe) Ni(II) są zawsze 
diamagnetyczne  - niskospinowe 

 
np. Ni(CN)

4

2-

      tetracyjanoniklan(II) 

w  odróżnieniu  od  żelaza  ma lk =4 

   

Ni (II) wykazuje tendencję do tworzenia 

kompleksów chelatowych   np.  Ni(Hdmg)

2

 

H

2

dmg   =   dimetyloglioksym   

 

 

otrzymany kompleks chelatowy   (osad) ma różową barwę  

(bardzo czuła reakcja, charakterystyczna dla  Ni

2+

,  

reakcja Czugajewa) 

 

 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

184

             MIEDZIOWCE - grupa  11. (IB) 

 

             Cu                   Ag                     Au 
 

MIEDŹ            Cu 

             3d

10

4s

1

 

                            gęstość       8,93 g/cm

3

 

                            T

topn

            1358 K 

                            E

Cu

2+

/Cu    

   + 0,342 V 

Stopnie utlenienia:      +1     +2  
 

Stanowi 0,006 % skorupy ziemskiej  (26 miejsce wśród 
wszystkich pierwiastków). 
Występuje w rudach siarczkowych CuS, Cu

2

S CuFeS

2

 

(m.in. w Legnicko-Głogowskim Zagłębiu Miedziowym)  

 
Właściwości  fizyczne  i chemiczne: 

 
-  metal  o barwie różowej 
-  kowalny, ciągliwy 
-  ciężki  (gęstość = 8,9 g/cm

3

-  bardzo dobry przewodnik ciepła i elektryczności 
-  metal  szlachetny   (dodatni potencjał standardowy) 

    metal odporny na działanie kwasów mineralnych  

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

185 

-  roztwarza  się w kwasach utleniających z 

wydzieleniem tlenków, np. w HNO

3

:                

  

  3Cu  +  8H

+

  +  2NO

3

-

 = 3Cu

2+

  +  2NO +  4H

2

w  stężonym,  gorącym  H

2

SO

4

 
Cu  +  4H

+

  +  SO

4

2

-

 = Cu

2+

  +  SO

2

 +  2H

2

na powietrzu pokrywa się cienką warstwą Cu

2

O

 

                                                                    

(czerwony) 

później patyną (zielona powłoka) 
= zasadowe węglany  miedzi 
CuCO

3

 ·Cu(OH)

2

 

(malachit – krystaliczny, zielony) 

 
 

Miedź  używana jest głównie w postaci stopów: 

 

Mosiądz       67  - 90 % Cu        33 – 10 % Zn 

(cynk)

 

Brąz             70  - 95 % Cu,        18 – 1 %  Sn  

(cyna) 

                                                 ponadto:  Zn, P, Al, Si 
                                                                                          

Konstantan   60 %  Cu               40 % Ni 

                                           (opór elektryczny minimalnie zależy  
                                            od temp. – budowa  opornic) 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

186

Związki     Cu

+

      

konfig. elektr.

     3d

10 

(4s

0

 

Związki miedzi(I) są diamagnetyczne: 
Cu

2

O, CuCl, CuI, Cu

2

 
mają zwykle strukturę tetraedryczną   
(w hybrydyzacji sp

3

 kation Cu

+

 (d

10

) wykorzystuje 

wolne orbitale 4s i 4p) 

 
W roztworach wodnych  jony Cu

+

  są 

nietrwałe, 
ulegają   dysproporcjonowaniu: 
 
                2Cu

+

  =  Cu  +   Cu

2+

 

-------------------------------------------------------- 
Związki     Cu

2+

      

konfig. elektr.

     3d

(4s

0

 

jon o takiej konfiguracji elektronowej wykazuje 
efekt Jahna-Tellera 
 
W kompleksach oktaedrycznych, w wyniku 
deformacji oktaedru, występują cztery krótkie 
wiązania Cu – L  leżące w płaszczyźnie  
i dwa długie wiązania Cu – L trans

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

187 

Przykłady związków  Cu

2+

 

CuO           czarny 

Cu(OH)

2

    jasnoniebieski 

                        

ogrzewanie

 

       Cu(OH)

2

             CuO    +  H

2

O   

 

CuSO

4

 · 5H

2

O     

    5 hydrat siarczanu miedzi(II) 

                                           

siarczan(VI) miedzi - woda  (1/5) 

                                       duże niebieskie kryształy 

pod wpływem ogrzew. w temp. 375 K stopniowo traci wodę: 

CuSO

4

 · 3H

2

CuSO

4

 · H

2

O

 

CuSO

4

     

(dopiero w 470 K)  -  niebieskobiały proszek 

                        

                           silnie higroskopijny 

 
Miedź (II) reaguje z jodkami: 

Cu

2+

   +   2I

-

    =    CuI    +   ½  I

2

 

 

wydzielony jod miareczkuje się  r-rem  tiosiarczanu  potasu: 

I

2

 +  2S

2

O

3

2

-

   =   2I

-

   +  S

4

O

6

2

-

 

 

Związki kompleksowe miedzi(II): 

 

Cu(H

2

O)

6

2+

      

kation heksaakwamiedzi(II) 

[Cu(H

2

O)

2

(NH

3

)

4

]

2+

             

kation  

                                     

 diakwatetraaminamiedzi(II) 

                       

  (charakter. intensywnie nieb. zabarwienie)   

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

188

SREBRO         Ag 

             4d

10

5s

1

 

                            gęstość       10,5 g/cm

3

 

                            T

topn

            1234 K 

                            E

Ag

+

/Ag    

   + 0,800 V 

Stopnie utlenienia:      +1     (+2)  

 
rozpowszechnienie: 7,5 · 10

-6

 % skorupy ziemskiej 

występuje w postaci siarczków (Ag

2

S) w rudach miedzi. 

 
Właściwości  fizyczne  i chemiczne: 

 

-  metal  biały, błyszczący 
-  kowalny, ciągliwy 
-  ciężki  (gęstość = 10,5 g/cm

3

-  najlepszy znany przewodnik elektryczności i ciepła 
-  metal  szlachetny   (dodatni potencjał standardowy) 
-  nie ulega działaniu tlenu atmosferycznego  
-  reaguje z  S  i  H

2

S, co powoduje czernienie srebra 

(Ag

2

S) 

 
-  roztwarza  się w kwasach utleniających z 
     wydzieleniem tlenków, np. w HNO

3

:                

  

    3Ag  +  4H

+

  +  NO

3

-

 = 3Ag

+

  +  NO +  2H

2

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

189 

Związki     Ag

+

  

konfig. elektr.

     3d

10 

(4s

0

są diamagnetyczne: 

 

Ag

2

O:    

Ag

+

  +  2OH

-

  =  Ag

2

O  +  H

2

                                                    czarny

                 

AgNO

3

 

 

AgCl        AgBr       AgI  

 

I

rAgCl

 = 1,7 ·10

-10

                 rozpuszczalność  maleje 

I

rAgBr

 = 5,2 ·10

-13 

I

rAgI

   = 1,0 ·10

-16 

 
Rozkładają się pod wpływem światła 

                                  h

ν 

         AgBr               Ag  +  ½ Br

2

     

(mechanizm

 

                                                            

rodnikowy)

  

                     

AgBr – do produkcji klisz fotograficznych 

 

Ag(I) z ligandami jednokleszczowymi tworzy 

 

liniowe kompleksy   (hybrydyzacja sp) 

 

Ag(NH

3

)

2

+

      

  

kation  diaminasrebra         

[Ag(CN)

2

]

-

       

dicyjanosrebrzan(I)       

[Ag(S

2

O

3

)

2

]

3

-

    

bis(tiosiarczano)srebrzan(I) 

                              ditiosiarczanosrebrzan(I)

  

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

190

            CYNKOWCE  - grupa  12. (IIB) 
 

CYNK              Zn 

           3d

10

4s

2

 

                            gęstość     7,1 g/cm

3

 

                            T

topn

          693 K 

                            E

Zn

2+

/Zn    

   - 0,761 V 

Stopnie utlenienia:    +2   

(nie ma +3, ani +4)

 

 

rozpowszechnienie: 0,007 % skorupy ziemskiej 

(22 miejsce wśród pierwiastków).  
W Polsce bogate złoża koło Olkusza i Bytomia. 
 
 

Właściwości  fizyczne  i chemiczne: 
 
-  metal  z  odcieniem niebieskim  
-  łatwo topliwy 
-  kruchy  w temp. pokojowej 
-  daje się walcować w temp. 370 – 420 K 
-  w temp. ponad 470 K znowu kruchy 

( można go sproszkować) 

na powietrzu traci połysk  - pasywuje

 

   

(pokrywa się  warstwą tlenku, ZnO)  

 

-  metal nieszlachetny  E

0

 

Zn

2+

/Zn 

 =  - 0,761 V 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

191 

-  służy do powlekania wyrobów żelaznych, blach 

stalowych  

   

blacha ocynkowana  -chroni żelazo przed korozją. 

    Cynk ma niższy potencjał standardowy od żelaza, 
    działa jak anoda – ulega roztwarzaniu.  
 

-  reaguje z kwasami mineralnymi 

Zn  + 2H

+

  =  Zn

2+

  +  H

2

 

 

-  roztwarza się w gorących zasadach: 
  Zn  + 2OH

-

  +  2H

2

O  =  [Zn(OH)

4

]

2

-  

+  H

2

 

                                                       tetrahydroksocynkan 

 

Związki chemiczne cynku – barwy białej: 

ZnO, Zn(OH)

2

,  Zn(NO

3

)

2

, ZnCl

2

,  ZnS   

    
Zn(OH)

2

 roztwarza się w nadmiarze zasad 

Zn(OH)

2

  + 2OH

-

  =  [Zn(OH)

4

]

2

-

 

 

roztwarza się też w amoniaku 

 
Zn(OH)

2

 + 4NH

3

·H

2

O = [Zn(NH

3

)

4

]

2+

 + 2OH

-

 + 4H

2

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

192

Związki kompleksowe cynku 
 
Zn

2+

 w związkach kompleksowych ma 

najczęściej  liczbę koordynacyjną  4 

-  związki o strukturze tetraedrycznej, 

hybrydyzacja sp

3

 

   np.  

 
[Zn(NH

3

)

4

]

2+

    

kation tetraaminacynku 

 

[Zn(CN)

4

]

2

-

        tetracyjanocynkan 

 
 

(ale może również tworzyć kompleksy 
oktaedryczne, o l.k = 6) 
 
np. 
[Zn(H

2

O)

6

]

2+

        

kation tetraakwacynku 

 
[ZnCl

4

(H

2

O)

2

]

2-

   

diakwatetrachlorocynkan 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

193 

              SKANDOWCE - grupa  3. (III B) 

 
 
 

Symbol     Nazwa 

Walenc. 
Konfig. 
Elektr. 

Promień  
Atomowy 
(pm) 

Promień  
Jonowy 
(pm) 

  Sc 

  skand   3d

1

4s

  161 

  75 

  Y 

  itr 

 4d

1

5s

  181 

  90 

  La

*

 

  lantan   5d

1

6s

  188 

  103 

  Ac**   aktyn 

 6d

1

7s

   

  112 

 
W związkach występują wyłącznie na stopniu 
utlenienia  +3 
 
gr. 3.        gr. 4. 
21 Sc        Ti                rozbudowują powłokę 3d 
39 Y         Zr                                                      4d 
 
57 La    

(14 pierwiastków po lantanie  58...71 mają  inne  

             właściwości,  rozbudowują powłokę  4f   - lantanowce) 

89  Ac  

(14 pierwiastków po aktynie    90...103 mają  inne  

             właściwości, rozbudowują powłokę  5f   - aktynowce) 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

194

Lantanowce 

Konfiguracje elektronowe (rzeczywiste) i  promienie  
(atomowe i jonowe)  

Symbol     Nazwa 

Walenc. 
Konfig. 
Elektr. 
(rzeczywista)

Promień  
Atomowy 
pm 

Promień 
Jonowy 
(lk = 6) 
pm 

  La 

Lantan 

     5d

1

 6s

 188 

  103 

  Ce 

Cer 

4

5d

1

6s

2

 182 

  101 

  Pr 

Prazeodym 4f

 3        

 6s

2

 183 

    99 

  Nd 

Neodym 

4f

 4        

 6s

2

 182 

    98 

  Pm  Promet 

4f

 5        

 6s

2

 181 

    97 

  Sm  Samar 

4f

 6        

 6s

2

 180 

    96 

  Eu 

Europ 

4f

  7        

 6s

2

 204 

    95 

  Gd  Gadolin 

4

5d

6s

2

 180 

    94 

  Tb 

Terb 

4f

 9       

  6s

2

 178 

    92 

  Dy 

Dysproz 

4f

 10      

 6s

2

 177 

    91 

  Ho 

Holm 

4f

 11        

6s

2

 177 

    90 

  Er 

Erb 

4f

 12      

 6s

2

 176 

    89 

  Tm  Tul 

4f

 13       

 6s

2

 175 

    88 

  Yb 

Iterb 

4f

 14       

 6s

2

 194 

    87 

  Lu 

Lutet 

4f

14 

5d

6s

2

 173 

    86 

 

W kolejności od La do Lu następuje zmniejszenie 
promieni jonowych  (o około 20 pm). 
Promienie atomowe też maleją. 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

195 

Kontrakcja  lantanowców: 

 

Zmniejszanie się atomowych i jonowych promieni 
lantanowców w miarę wzrostu liczby atomowej. 
 

(anomalia dużych wartości promieni dla Eu i Yb –  
w metalach tych atomy wiążą się w odmienny sposób w 
porównaniu do innych lantanowców) 

 
Co  jest przyczyną kontrakcji lantanowców? 
Promienie  atomowe i jonowe zależą ogólnie od: 
1)  ładunku  jądra  atomowego 
2)  liczby powłok elektronowych w atomie 
3)  zapełnienia powłok elektronowych 
 

W szeregu skandowców (Sc, Y, La) promień atomowy i 
jonowy rośnie  od skandu do lantanu  
(w miarę wzrostu Z  i liczby powłok elektronowych). 

 
W szeregu lantanowców –promień jonowy M

3+

 

systematycznie maleje 
 
W lantanowcach: 

 

a)  liczba powłok elektronowych nie ulega zmianie 
b)  wpływ zwiększania elektronów na podpowłoce f
   

na rozmiar atomów -  jest bardzo słaby 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

196

c)  decydującym czynnikiem jest przyciąganie 

elektronów walencyjnych przez jądro, którego 
ładunek  wzrasta przy przejściu od  Ce do Lu. 

 

Skutki kontrakcji lantanowcowej: 

 

 pierwiastki d-elektronowe 5 i 6 okresu upodabniają się do 
siebie:  podobieństwo właściwości chemicznych Nb i Ta 
(gr. 5.),  Mo i W(6.),  Pd i Pt (10.) 

 
 
Pytanie: czy lantan i aktyn są skandowcami? 
 
Lu (lutet) – ostatni lantanowiec jest bardziej podobny 
do  skandu  i   itru  niż   lantan 
Podobnie   Lr  (lorens) – ostatni aktynowiec jest 
bardziej podobny do  skandu niż  aktyn 
 
                  

 Propozycja klasyfikacji    (New Scientist 1993) 

Sc                  ?              Ca            Sc 
Y                   ?               Sr            Y 
La                 ?               Ba*          Lu 
Ac                 ?               Ra**        Lr 
 
Ba*:   szereg  od   La     do   Yb  (iterbu) 
Ra**  szereg  od    Ac     do   No (nobla) 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

197 

Właściwości  lantanowców (symbol Ln): 

 

-  metale srebrzystobiałe, miękkie i kowalne 

 

-  standardowe potencjały elektrochemiczne 
   E

Ln

3+

/Ln 

 około  –2.3 V 

                                                   

 

-  metale wykazują silne właściwości redukujące 

 

-  bardzo podobne właściwości chemiczne i fizyczne 

(trudno je rozdzielić) 

 

-  występują głównie na +3 stopniu utlenienia 
    ponadto +4    Ce:           CeO

2

,  Ce(NO

3

)

4

 

                     Pr:            PrO

2

 

                     Tb:           TbO

2

 

 

                    +2   

                    jony:   Sm

2+

         

trwałe w roztworach 

  

                                Eu

2+

           

wodnych 

                                Yb

2+

     

 

 Jony Sm(II), Eu(II) i Yb(II) mają silne właściwości redukujące, 
  w roztworach kwasów: 
                                           2Ln

2+

  +  2H

+

  =  Ln

3+

  + H

2

 

 

-  jony lantanowców, z wyjątkiem jonów o  
   konfiguracji  f

  0

 (La

3+

,  Ce 

4+

) oraz  f 

14

 (Yb

2+

, Lu

3+

   wykazują silny paramagnetyzm 

 

-  tworzą tlenki  Ln

2

O

3

,  wodorotlenki Ln(OH)

3

 

    chlorki   LnCl

3

 · 6H

2

O  (jonowy charakter) 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

198

Aktynowce: 

 

90

Th     

91

Pa      

92

U     

93

Np     

94

Pu    

95

Am...

 

 

   tor,  protaktyn,  uran,  neptun, pluton, ameryk 
  
(pierwiastki transuranowe – o liczbach atomowych  
Z> 92) 
 
Tor i uran mają izotopy o okresie półtrwania 
zbliżonym do wieku Ziemi   (4,5 – 4,6 · 10

9

 lat) 

 

 

Tor               Th

              6d

7s

2

 

           stopnie utlenienia     +3,  +4 

Właściwości  toru: 

-  srebrzystobiały metal (podobny do Pt) 
-  miękki i ciągliwy 
-  T

topn.

  2023 K 

ogrzewany w powietrzu utlenia się do ThO

2

  

 

Związki toru: 

ThO

2

              ditlenek toru      T

topn.

  3490 K (!) 

                        

materiał wysokoogniotrwały 

ThCl

4

             tetrachlorek toru 

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

199 

Uran                  U

              5f 

3

 6d

1

7s

2

 

  stopnie utlenienia     +3, +4, +5, +6 

 

elektrony 5f  są słabiej związane w atomach aktynowców 
niż elektrony 4f
 , dlatego są łatwiej oddawane –szczególnie 
w przypadku aktynowców lżejszych (U). 

 
Właściwości  uranu: 

-  srebrzystobiały metal  
-  duża gęstość (18,95 g/cm

3

-  w atmosferze pokrywa się warstwą tlenku  
-  roztwarza się łatwo w rozcieńczonych kwasach 
-  mało odporny chemicznie 
-  reaktywny w podwyższonych temperaturach 

 
Do celów energetyki jądrowej konieczne jest 
rozdzielenie izotopów 

238

U  i  

235

U.  

 
Tylko  

235

U  ulega rozszczepieniu pod wpływem 

neutronów ( łańcuchowy wybuch atomowy). 
 

Uran otrzymany z rudy uranowej zawiera 99,3 % izotpou 

238

U, który nie ulega rozszczepieniu jądra, ale może 

pochłaniać neutrony przechodząc w  

239

Np  albo  

239

Pu 

background image

prof. dr hab. inż. Danuta Michalska-Fąk ; Chemia Nieorganiczna II – Seminarium – Kurs CHC1041s ; www.ch.pwr.wroc.pl/~d.michalska

 

 

200

Związki uranu 

+6 st.  utlenienia: 

   UO

3

                tritlenek  uranu  

(barwa jasnożółta – 

                                                                     do pomarańczowej) 

   UF

6

                 heksafluorek uranu 

   UO

2

2+

              kation uranylowy 

   UO

2

(NO

3

)

2

 · 6H

2

O     6 hydrat azotanu uranylu 

   UO

2

(OH)

2

                   wodorotlenek uranylu  

------------------------------------------------------------ 

+4 st. utlenienia: 

    UO

2

               ditlenek uranu    (brunatny) 

Ponadto:   

    U

3

O

8

            oktatlenek triuranu (blenda smolista) 

                         z rudy uranu 

Otrzymywanie uranu: 

                                                                    red.  wodorem                HF                                                       

Ruda uranu             U

3

O

8

             UO

2

           UF

4

                 

                   UF

4

   +  2Mg   =  U  + 2MgF

2

 

Metal przetapia się w tyglach korundowych