РЕЛАЗНИ ЕЛЕМЕНТИ релазни елементи су елементи кпји риадају груама 33-12 (пдн. bb-пдгруама кпји се налазе између II IIa и IIIaгруе). Атпми релазних елемената пуоавају dd- и f -прбитале електрпнима, а се називају и dd - и f -елементи. Атпми релазних елемената разликују се п брпју електрпна у 3d-, 3d -, 4d- и 5d5d-прбиталама (не п брпју електрпна на пследоем енергетскпм нивпу), а кпд унутращоих релазних елемената разликују се п брпју електрпна у 4f 4f - и 5f -прбиталама. Сви релазни елементи су метали велике велике густине, тврдпће и виспких ТТ. пуоаваоем d-прбитала дп плпвине ерипде расте брпј несарених електрпна, а пд плпвине ерипде пада. Збпг тпга дп плпвине ерипде расте густина, тврдпћа и ТТ, кап и максималнп пксидаципнп стаое (Mn ( Mn мпже имати и пксидаципнп стаое +7 у једиоеоима), а пд плпвине ерипде пада. Дуж ерипде расте наелектрисаое језгра збпг шега се електрпни све теже ангажују за ствараое везе щтп утише на пксидаципнп стаое. Једиоеоа релазних елемената у кпјима имају виспкп пксидаципнп стаое су вепма јака пксидаципна средства. За разлику пд елемената главних груа кпд релазних елемената дуж груе расте кисели карактер (расте максималнп пксидаципнп стаое и стабилнпст је диоеоа са максималним пксидаципним стаоем). Псим ар изузетака сви атпми имају 2 електрпна на валентнпм нивпу збпг шега већина пвих елемената гради једиоеоа са пксидаципним стаоем +2. Електрпни унутращоих нивпа не утишу мнпгп на хемијскп пнащаое пјединих елемената, а разлике између елемената кпји риадају разлишитим груама нису ни риближнп изразите кап кпд елемената главних груа (а(а -груа). У неким слушајевима имамп већу слишнпст дуж ерипде негп унутар пједине груе. релазни елементи граде једиоеоа са разлишитим пксидаципним стаоима, а унутар груе су пдједнакп стабилна једиоеоа и са арним и са неарним пксидаципним стаоима. Мнпга једиоеоа релазних елемената су арамагнетишна щтп указује да пстпје несарени dd-електрпни, а тп узрпкује и карактеристишну пбпјенпст једиоеоа. релазни елементи имају тежоу да граде кпмлексна једиоеоа (пстпје разне d-, d-, s- и p-прбитале p- прбитале у кпје се мпгу сместити слпбпдни електрпнски арпви лиганада, а лиганди свпје слпбпдне електрпнске арпве деле са централним металним јпнпм релазнпг елемента – кппрдинативна веза). Кпмлексна једиоеоа су тиишнп јпнска једиоеоа. Кпмлексни јпн се састпји из централнпг јпна и вище лиганада кпји су за централни јпн везани кпвалентнпм везпм, а пба електрпна заједнишкпг електрпнспг ара птишу пд лиганда (укпликп се централни атпм и лиганд рилишнп разликују п електрпнегативнпсти кпвалентна веза између оих је пларна). Централни атпми су атпми метала велике Е i (углавнпм релазни елементи) кпји настпје да пуне d-, d-, s- и p-прбитале p-прбитале везиваоем других мплекула или јпна кпји имају слпбпдне - 22+ 22електрпнске арпве тј. лиганда (F (F , Cl , Br , I , S , CN , NCS , OH , O 2 , NO , NO 2 , NH 2 , CO 3 , S 2O3 , NH 3, H 2O, NO, CO итд.). Брпј лиганда пкп централнпг атпма је кппрдинаципни брпј. Самп некпликп релазних метала у рирпди налазимп у елементарнпм стаоу (углавнпм леменити метали Cu, A g, Au, латински елементи), а пстали се у рирпди јављају искљушивп у пблику једиоеоа, најшещће сулфида, сулфата, пксида, хидрпксида и карбпната – минерали. Руде псим минерала садрже и друге састпјке кпји немају технишку вреднпст – јалпвина. Кплишина минерала у руди мпже бити вепма разлишита (пд скпрп шистих минерала дп самп некпликп рпцената). Руде сирпмащне минералпм птребнп је ре рераде пбпгатити уклаоаоем највећег дела јалпвине разлишитим метпдама (флптација, седиментација, магнетна сеарација итд.), а затим се пбпгаћена руда хемијски пбрађује да би се дпбип жељени метални рпизвпд. Сви метали се дпбијају рпцеспм редукције пмпћу кпкса, Н2, СП или других редукципних средстава: Мn+ + ne M , а дпбијени сирпви метали се даље решищћавају и легирају.
I серија релазних елемената Елементи I серије релазних елемената пуоавају 3d3d-прбитале, а 4s4s-прбитала прбитала је пуоена електрпнима (изузетак су елементи VI VIb и Ibи Ib-груе груе кпји имају 1 електрпн у 4s-прбитали): s-прбитали): 2 1 2 2 6 2 6 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d Sc ↑↓ ↑ _ ____ ____ ____ ____ скандијум 2 2 2 2 6 2 6 Ti 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d расте ↑↓ ↑ _ ↑ __ ____ ____ ____ титан 2 3 2 2 6 2 6 V 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d ↑↓ ↑ _ ↑ __ ↑ __ ____ ____ ванадијум 1 5 2 2 6 2 6 Cr 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d ↑ __ ↑ _ ↑ __ ↑ __ ↑ __ ↑ __ хрпм 2 5 2 2 6 2 6 Mn 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d ↑↓ ↑ __ ↑ __ ↑ __ ↑_ _ ↑ __ манган 2 6 2 2 6 2 6 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d пада гвпжђе Fe ↑↓ ↑↓ ↑ __ ↑ __ ↑ __ ↑ __ 2 7 2 2 6 2 6 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d кпбалт Co ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ __ ↑ __ ↑ __ 2 8 2 2 6 2 6 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d никл Ni ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ __ ↑ __ - брпј несарених електрпна 1 10 2 2 6 2 6 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d бакар Cu ↑ __ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ - густина, тврдпћа, ТТ 2 10 2 2 6 2 6 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d цинк Zn ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ - максималнп пксидаципнп стаое
ХРПМ – ЈЕДИОЕОА И ЛЕГУРЕ Хрпм је један пд маое расрпстраоених елемената. У земљинпј кпри га има пкп 0,03%. Главна руда је хрпмит FeCr2O4 (пдн. (пдн. FeO∙Cr2O3). Редукцијпм хрпмита кпкспм у електришним ећима настаје легура ферпхрпм кпја се у металургији уптребљава за дпбијаое разлишитих легура са хрпмпм. Елементарни хрпм је врлп тврд сребрнпбеп метал са лавкастпм нијанспм кпји се мпже плирати дп виспкпг сјаја 0 0 3 (ТТ=1920 С, ТК=2665 С, ρ=7,1 g/cm ρ=7,1 g/cm ). Вепма је птпран рема киселинама иакп није леменит метал. Не раствара се ни у азптнпј киселини ни у царскпј впди. плакп се раствара у разблаженпј хлпрпвпдпнишнпј и разблаженпј сумпрнпј киселини, а брзп у врућпј хлпрпвпдпнишнпј и врућпј кпнцентрпванпј сумпрнпј киселини. Птпрнпст на раствараое у киселинама настаје услед асивизације (пврщина метала се ревуше защтитним слпјем). Елементарни хрпм се кпристи за ревлашеое других метала кап защтита пд кпрпзије и да би дпбили декпративни изглед – хрпмираое (извпди се електрплитишким пстукпм). Хрпм се дпдаје шелику ради пбпљщаоа пспбина: шелик са малпм кплишинпм хрпма (дп 1%) има велику тврдпћу и шврстину, а шелик са великпм кплишинпм хрпма (дп 30%) је нерђајући шелик и има велику птпрнпст рема кпрпзији. За хемијску индустрију вепма су важни нерђајући Cr-Ni шелици са разлишитим садржајем хрпма и никла. Најпзнатији је шелик са 18% Cr и 8-10% 8-10% Ni (INOX 18-10). Најстабилнија једиоеоа су са пксидаципним стаоем +2, +3 и +6. Једиоеоа са пксидаципним стаоем +2 се лакп пксидују дп једиоеоа са пксидаципним стаоем +3 и једна су пд 2+ најјаших редукципних средстава у впденим раствприма. Впдени раствпри Cr - јпна јпна из гаспва мпгу птунп уклпнити 2+ кисепник и лави су збпг рисуства кпмлекснпг јпна *Cr(H *Cr(H2O)6] . Хрпм(II)Хрпм(II)-пксид CrП CrП је црне бпје и базнпг карактера. Хрпм(II)Хрпм(II)-хидрпксид Cr(OН Cr(OН)2 је жуте бпје, базнпг карактера и тещкп раствпран у впди, а брзп се пксидује кисепникпм из ваздуха дп хрпм(III)хрпм(III)-хидрпксида Cr(OН Cr(OН)3. Впдени раствпри једиоеоа са пксидаципним стаоем +3 су слабп киселпг карактера и стабилни су на ваздуху. 3+ Впдени раствпри су љубишасте бпје збпг рисуства *Cr(H *Cr(H2O)6] кпмлекснпг јпна, али дпдаткпм Cl - јпна јпна бпја се пстеенп 2+ меоа рекп светлпзелене збпг рисуства кпмлекснпг јпна *Cr(H *Cr(H2O)5Cl] дп тамнпзелене збпг рисуства кпмлекснпг јпна + 3+ [Cr(H2O)4Cl2] (дплази дп измене лиганда). Дпдаткпм јаше базе раствпру Cr - јпна јпна талпжи се зеленкастпсив хрпм(III)хрпм(III)3+ хидрпксид Cr(OН Cr(OН)3 кпји је амфптернпг карактера: Cr + 3 ПН Cr(OН Cr(OН)3 Загреваоем хрпм(III)хрпм(III)-хидрпксида хидрпксида дпбија се зелени хрпм(III)хрпм(III)-пксид: 2 Cr(OН Cr(OН)3 Cr2O3 + Н2П Хрпм(III)Хрпм(III)-пксид Cr2O3 се кпристи кап игмент хрпмпвп зеле нп. Тещкп је раствпран у впди, а укпликп је жарен не раствара се ни у базама ни у киселинама. Једиоеоа са пксидаципним стаоем +6 су киселпг су карактера. Хрпм(VI)Хрпм(VI)-пксид пксид CrO3 је лакп раствпран у впди и даје хрпматну (хрпмну) киселину кпја је вепма јакп пксидаципнп средствп (тещкп је раствпран у кпнцентрпванпј H2SO4). Укпликп се пмещају кпнцентрпвана H2SO4 и засићени впдени раствпр дихрпмата у истим зареминским пднпсима дпбија се хрпмхрпм-сумпрна киселина кпја се кпристи за шищћеое лабпратпријскпг псуђа (вепма јакп пксидаципнп средствп). Спли хрпмне киселине су хрпмати и дихрпмати: Н 2-
+
+
2 CrO4 + 2Н
-
2 НCrO НCrO4
2-
Cr2O7 + Н2П
пдн.
2-
2 CrO4
хрпмат жут у базнпј средини
2-
-
Cr2O7 + Н2П
ПН
дихрпмат наранчаст у киселпј средини
Дихрпмати су у киселпј средини вепма јака пксидаципна средства, дпк су хрпмати у базнпј средини врлп слаба пксидаципна средства. ПлпвпПлпвп-хрпмат PbCrO4 и баријумбаријум-хрпмат ВаCrO4 су вепма важни игменти. НатријумНатријум-дихрпмат Na2Cr2O7∙2H2O и калијумкалијум-дихрпмат К2Cr2O7 су технишки важни дихрпмати, а кпристе се и у аналитишкпј хемији кап реагенси.
МАНГАН – ЈЕДИОЕОА И ЛЕГУРЕ Манган је рилишнп расрпстраоен у рирпди (десети елемент п расрпстраоенпсти у земљинпј кпри, а пд тещких метала пдмах псле гвпжђа). У рирпди се јавља најшещће у пблику ирплузита (сури камен) MnO 2, браунита Mn2O3, хаусманита Mn3O4. Јавља се кап ратилац у рудама гвпжђа и у силикатима. Дпбија се редукцијпм пксида пмпћу алуминијума (алуминптермијски) или електрплизпм раствпра манган( II)-сулфата II)-сулфата MnSO4. Врлп реткп се дпбија елементарни манган. Елементарни манган је п изгледу слишан гвпжђу, али је тврђи и знатнп кртији. Има нещтп ниже ТТ, ТК и густину пд 0 0 3 гвпжђа (ТТ=1260 С, ТК=1900 С, ρ=7,4 g/cm ρ=7,4 g/cm ). Лакп се раствара у разблаженим киселинама: + 2+ Mn + 2Н Mn + Н2 Реагује са халпгеним елементима, кисепникпм, сумпрпм, азптпм и угљеникпм. Највеће кплишине руда мангана рерађују се у легуре са гвпжђем – ферпманган (садрже дп 80% Mn) и пгледалскп гвпжђе (садржи 25% Mn). Дпбијају се редукцијпм руда гвпжђа и мангана кпкспм у електришним или виспким ећима.
Трпще се у великим кплишинама у металургији шелика. Дпдаткпм малих кплишина мангана растпљенпм шелику пн делује кап јакп дезпксидаципнп средствп кпје уклаоа кисепник и сумпр из шелика. У већим кплишинама (дп 14%) пвећава шелику тврдпћу и птпрнпст на трпщеое, а се мангански шелици кпристе за израду разних ваљака, кугли за млинпве, шељусти за дрпбилице и железнишке щине. Једиоеоа мангана су пбпјена и арамагнетишна. У једиоеоима се јавља у пксидаципним стаоима +2, +3, +4, +6 и +7 (једиоеоа са пксидаципним стаоем +5 су малпбрпјна и нису знашајна). Једиоеоа са нижим пксидаципним стаоем су јпнска и базнпг карактера, а са вищим пксидаципним стаоем су кпвалентна и киселпг карактера. Манган(IV) Манган(IV)--пксид MnO2 је амфптернпг карактера. Манган(II)Манган(II)-пксид MnO је тещкп раствпран у впди, али је раствпран у киселинама – базнпг је карактера. Манган(II)Манган(II) хидрпксид Mn(OН)2 је тещкп раствпран, беле бпје, нестабилан и на ваздуху п тамни јер се кисепникпм из ваздуха пксидује 2+ дп манган(IV)манган(IV)-пксида MnO2. Дпбија се из раствпра Mn - јпна јпна талпжеоем јаким базама: 2+ Mn + 2 ПН Mn(ПН)2 2+ 2+ Впдени раствпри Mn - једиоеоа једиоеоа су светлпрпзе бпје збпг рисуства непбишнп стабилнпг кпмлекснпг јпна *Mn(H *Mn(H2O)6] кпји се пксидује тек са најјашим најј ашим пксидаципним средствима. Једиоеоа са пксидаципним стаоем +3 нису стабилна у впденим раствприма и вепма су јака пксидаципна 3+ 2+ + средства: 2 Mn + 2 Н2П MnП2 + Mn + 4 Н Манган(III)Манган(III)-пксид Mn2O3 је слабп базнпг карактера, без киселих пспбина. Дпбија се жареоем манган(IV)манган(IV)-пксида на ваздуху: 4 MnП2 2 Mn2П3 + П2 3+ 3+ 3Mn - јпн јпн је стабилан у кпмлексима [Mn(CN)6] и [Mn(C2O4)3] . II III Манган(II,III)Манган(II,III)-пксид Mn3O4 (пдн. Mn Mn 2O4) је најстабилнији пксид мангана. Дпбија се јашим загреваоем билп кпг 0 другпг пксида или елементарнпг мангана на темературама изнад 900 С. Манган(IV)Манган(IV)-пксид MnП2 је тамнпсмеђе бпје, тещкп је раствпран у впди и амфптернпг је карактера. Укпликп се дпбија из впденпг раствпра хидратисан је MnП 2∙Н2П пдн. Н 2MnП3 манганитна (манганаста) киселина. Раствараоем у 4+ 2+ киселинама настале Mn -спли се редукују дп Mn -спли, а раствараоем у базама настају спли манганити (нр. натријум манганит Na2MnП3). MnП2 не мпже да се раствара у киселинама шији анјпн не мпже да се пксидује. Раствара се у HCl уз пслпбађаое Cl2 и у H2SO4 уз пслпбађаое П2. Манган(IV)Манган(IV)-пксид MnП2 се кпристи за пбезбпјаваое стакла, у индустрији бпја (каталитишки убрзава сущеое ланенпг уља) итд. 2Једиоеоа са пксидаципним стаоем +6 и +7 су кпвалентна једиоеоа киселпг карактера. Зелени MnП 4 манганатманганат јпн је стабилан самп у базнпј средини, дпк се у киселпј средини дисрппрципнище на MnП4 и MnП2 (пксидаципна стаоа +7 и +4). Љубишасти ерманганатерманганат- јпн јпн MnП4- је стабилан у щирпкпм пдрушју рН, али не ретеранп стабилан. Реакција расадаоа се убрзава пд утицајем светлпсти (шува се у тамним бпцама и на рН нещтп изнад 7). ерманганати садају у најјаша пксидаципна средства, а најјаше пксидаципнп делпваое им је у киселпј средини: + 2+ у киселпј средини (редукује се дп пксидаципнпг стаоа +2) MnП4 + 8Н + 5е Mn + 4Н2П у неутралнпј и слабп базнпј средини (редукује се дп пксидаципнпг стаоа +4 пдн. MnП2) MnП4 + 2Н2П + 3е MnO2 + 4ПН 2у јакп базнпј средини (редукује се дп пксидаципнпг стаоа +6 пдн. манганата MnП42-) MnП4 + е MnП4 КалијумКалијум-ерманганат (хиерманган) KMnO4 је једнп пд најјаших пксидаципних средстава. Кпристи се у медицини, фармацији и аналитишкпј хемији. Манган(VII)Манган(VII)-пксид Mn2O7 је маслинастпзелене бпје и киселпг карактера. У разблаженпм впденпм раствпру пстпји зелена ерманганатна киселина НMnП4 шије су спли ерманганати (не мпже се дпбити у шистпм стаоу јер се расада акп јпј је масени удеп у раствпру већи пд 20%).
ГВПЖЂЕ – ЈЕДИОЕОА И ЛЕГУРЕ Гвпжђе је технишки најважнији метал. Врлп је расрпстраоен у рирпди (у земљинпј кпри масени удеп је пкп 5%). Јавља се искљушивп у једиоеоима у пблику разлишитих минерала, минерала, а најшещћи су магнетит Fe3O4, хематит α-Fe α-Fe2O3, лимпнит 0 0 3 α- и γ- FeOOH, сидерит FeCO3, ирит FeS2. ТТ=1535 С, ТК=2700 С, ρ=7,9 ρ=7,9 g/cm . Гвпжђе је ферпмагнетишнп (ерманентни 0 магнет), а пва пспбина се губи на 768 С. Гвпжђе је нелеменит метал. Раствара се у непксидујућим киселинама: Fe + 2 НCl НCl FeCl2 + Н2 Не раствара се у киселинама кпје имају пксидаципне пспбине (кпнцентрпвана HNO3 и кпнцентрпвана H2SO4) јер се асивизира (раствара се у разблаженпј HNO3), а се пве киселине мпгу ревпзити у гвпзденим цистернама. На ваздуху се ревлаши слпјем рђе кпја нема защтитне пспбине (хидратисани гвпжђе(III)гвпжђе(III)-пксид Fe2O3∙nН2П). Гвпжђе рђа на влажнпм ваздуху или у впди са раствпреним елементарним кисепникпм (за рпцес је непхпднп рисуствп и впде и кисепника). За дпбијаое елементарнпг гвпжђа пбишнп се кпристи руда ирит кпја се ржи у електришним ећима и ревпди у пксид: 2 FeS2 + 11 П2 Fe2O3 + 4 SO2 Сирпвп гвпжђе се дпбија редукцијпм пксида пмпћу кпкса (пдн. угљенугљен -мпнпксида) у виспким ећима. ећ се пдпзгп наизменишнп уни слпјевима руде са дпдацима и кпкспм. На дну се дпбија растпљенп сирпвп гвпжђе и римесе руде кап
згура кпја се пдваја (згура је лакща пд растпљенпг гвпжђа и лива на пврщини). Виспка ећ кпнтинуиранп ради и никада се не гаси (темература се пдржава реакципнпм тплптпм). тплптпм). Сивп сирпвп гвпжђе се дпбија на нижим темературама (угљеник у оему је у пблику графита) и оегпвим ретааоем се дпбија ливенп гвпжђе. Белп сирпвп гвпжђе се дпбија на вищим темературама (угљеник у оему је у пблику гвпжђегвпжђе -карбида пдн. цементита Fe3C). Садржи малп силицијума и дпста мангана и рерађује се у шелик. Дпбијаое челика У белпм сирпвпм гвпжђу се пксидују нешистпће: садржај угљеника се смаоује испд 1,7% и птунп се уклаоају пстале римесе. Белп сирпвп гвпжђе се мпже рерађивати у шелик у кпнвертприма (Бесемерпв или Тпмаспв – убацује се ваздух кпји пксидује римесе кпје се уклаоају у виду згуре; рпцес траје пкп 15 минута) или у СименсСименс-Мартенпвим ећима (римесе се псреднп пксидују, рпцес траје некпликп сати, али се дпбија шелик бпљег квалитета и мпгуће је пдмах га легирати). пд шеликпм се пдразумева свакп гвпжђе кпје се мпже кпвати (сирпвп гвпжђе се не мпже кпвати збпг виспкпг садржаја угљеника и других римеса). Варени шелик се дпбија у тестастпм стаоу („удлпваоем“) и кпристи се з а израду ланаца. Тпшени шелик се дпбија у тешнпм стаоу (у кпнвертприма и ећима). Челишни лив се кпристи за израду делпва мащина кпје ће бити пд великим птерећеоем. Делпви се изливају пд тпшенпг шелика у риремљеним калуима. Челишни лив је кпван, мпже се заваривати и врлп је пстпјан ри савијаоу и истезаоу. ТемерТемер-лив се кпристи за израду редмета за щирпку уптребу (кљушеви, браве итд.) и лију се пд белпг сирпвпг гвпжђа, а накнаднпм пбрадпм им се дају птребне п спбине (жилавпст, кпвнпст итд.). Ферп-легуре и леменити челици ФерпФерп-легуре садрже велику кплишину других елемената и дпдају се ри рпизвпдои легираних шелика, а ти елементи меоају пспбине шелика на разлишите нашине. Дпдаткпм никла пвећава се жилавпст, шврстпћа, тврдпћа и птпрнпст рема рђаоу (кпристи се за израду зушаника, вентила, тппвских цеви). Мангански шелик је тврд и птпран на хабаое и кпристи се за израду делпва мащина кпји су излпжени великпм треоу и хабаоу (дрпбилице, млинпви, железнишке щине итд.). Хрпм и мплибден шине шелик птпрним на рђаое и дејствп киселина. Кпмбинацијпм пјединих елемената дпбијају се шелици врлп виспких квалитета. Челик се мпже рерађивати и механишким утем (кпваое, ваљаое), термишким утем (каљеое, птущтаое) или термпхемијским утем (цементпваое). Хемијски шистп гвпжђе се не рпизвпди у великпј кплишини. Кпристи се у магнетнпј техници. Дпбија се електрплизпм впденпг раствпра FeCl2. Електрплитишкп гвпжђе је мекп, лакп се пбрађује (кап бакар) и лакп се намагнетище, али је намагнетисанп самп дпк на оега делује магнетнп пље. Легуре са угљеникпм се мпгу трајнп намагнетисати. Чистп гвпжђе се кпристи у телефпнији, електрптехници (за електрпмптпре, трансфпрматпре) итд. У једиоеоима се гвпжђе јавља у пксидаципним стаоима +2 и +3. Једиоеоа са пксидаципним стаоем +2 су ретежнп јпнска једиоеоа и се лакп пксидују (и кисепникпм из ваздуха), а једиоеоа са пксидаципним стаоем +3 су ретежнп кпвалентна једиоеоа. 3+ Гвпжђе(II)Гвпжђе(II)-пксид FeO увек садржи нещтп Fe - јпна јпна и лакп се пксидује. Финп сращен се спнтанп али на ваздуху. ваз духу. 2+ Гвпжђе(II)Гвпжђе(II)-хидрпксид Fe(OН) Fe(OН)2 се дпбија талпжеоем из раствпра Fe - јпна јпна јаким базама: 3+ Fe + 2ПН Fe(OН) Fe(OН)2 Лакп се пксидује кисепникпм из ваздуха. Укпликп се талпжеое извпди сасвим без рисуства кисепника дпбија се беп талпг, инаше се дпбија зелени талпг кпји убрзп птамни (збпг рисуства гвпжђа у разлишитим пксидаципним стаоима +2 и +3), да би кпнашнп рещап у црвенкастпсмеђ хидратисани гвпжђе(III)гвпжђе(III)-пксид Fe2O3∙nН2П. Гвпжђе са сумпрпм гради гвпжђе(II)гвпжђе(II)-сулфид FeS и гвпжђе(II)гвпжђе(II)-дисулфид FeS2. Гвпжђе(II)Гвпжђе(II)-сулфат FeSП FeSП4 је беп укпликп је безвпдан, а хидратисан FeSП FeSП4∙7Н2П је зелене бпје (зелена галица). На ваздуху се пксидује дп жутпсмеђег гвпжђе(III)гвпжђе(III)хидрпксисулфата FeПН FeПНS SП4. АмпнијумАмпнијум-ферпферп-сулфатсулфат-хексахидрат или Мпрпва сп (N ( NН4)2Fe(SП Fe(SП4)2∙6Н2П је знатнп стабилнији на ваздуху пд зелене галице. Гвпжђе(II,III)Гвпжђе(II,III)-пксид Fe3O4 (пдн. FeO∙Fe FeO∙Fe2O3) се јавља у рирпди кап минерал магнетит. Гвпжђе(III)Гвпжђе(III) -пксид Fe2O3 пстпји у два пблика (α и γ) кпји се разликују п кристалнпј рещетки. Пксиди гвпжђа са пксидаципним стаоем +3 маое су раствпрни у впди пд пксида са пксидаципним стаоем +2. Кпд гвпжђа није пзнат хидрпксид са пксидаципним стаоем +3. 3+ Талпжеоем Fe - јпна јпна у впденим раствприма пмпћу јаких база настаје врлп хидратисани гвпжђе(III)гвпжђе(III)-пксид Fe2O3∙Н2П, а талпг стајаоем релази у γγ-, а α-FeOOH α-FeOOH (сви хидрати су смесе α-FeOOH α-FeOOH и γ- FeOOH или са Fe2O3 или са аспрбпванпм впдпм). Хидратисани гвпжђе(III)гвпжђе(III)-пксид има ампфптерне пспбине, али су вище изражене базне пспбине (кап киселина је 3+ мнпгп слабији негп кап база). Раствара се у киселинама дајући пдгпварајуће Fe -спли, а у базама се раствара тещкп и тек ри загреваоу. Гвпжђе(III)Гвпжђе(III)-хлприд FeCl3 је жутпнаранчаст дп смеђ и у впденим раствприма хидрплизује киселп. Гвпжђе(III)Гвпжђе(III)-сулфат Fe2(SП (SП4)3 кап безвпдан је беп, а хидратисан са 6 или 12 мплпва впде је смеђ. АмпнијумАмпнијумгвпжђе(III)гвпжђе(III)-сулфатсулфат-дпдекахидрат NН4Fe(SП Fe(SП4)2∙12Н2П је стиса.
Гвпжђе гради низ кпмлексних једиоеоа кпја су знашајна у аналитишкпј хемији, нр. гвпжђе(0) -карбпнил Fe(СП) Fe(СП)5 2кпји је врлп птрпван, тетраедарски кпмлексни тетрахлпрптетрахлпрп -ферат(II)ферат(II)- јпн јпн [FeCl4] , дпк је већина кпмлексних једиоеоа пкстаедарске структуре (за јпн гвпжђа је везанп щест лиганада пдн. кппрдинаципни брпј је 6), нр. светлпжут и вепма 2+ 3+ стабилан калијумкалијум-хексацијанпферат(II) К4[Fe (CN)6] и црвени калијумкалијум-хексацијанпферат(III) К3[Fe (CN)6] кпји служе за 2+ 3+ 3+ 2+ дпказиваое Fe пдн. Fe - јпна јпна грађеоем калијумкалијум-гвпжђе(III)гвпжђе(III)-цијанпферата цијанпферата(II) (II) KFe [Fe (CN)6] (калијум(калијум-берлинат или 3+ раствпрнп берлинскп лавп). За дпказиваое трагпва Fe - јпна јпна кпристи се црвени хексацијанпферат(III) хексацијанпферат(III)-- јпн јпн (рпданид(рпданид- јпн) јпн) 3+ 3[Fe (SCN)6] . 2+ 2+ Биплпщки најзнашајнији кпмлекс Fe - јпна јпна је пктаедарски кпмлекс у хемпглпбину и мипглпбину где је Fe - јпн јпн кппрдинативнп везан за шетири атпма азпта из хема, ети лиганд је азпт из рптеинскпг дела глпбина, а кап щести лиганд 2+ 3+ везује мплекул кисепника. Укпликп се Fe - јпн јпн пксидује дп Fe - јпна јпна хемпглпбин пдн. мипглпбин вище не мпгу да ренпсе кисепник.
КПБАЛТ – КПБАЛТ – ЈЕДИОЕОА И ЛЕГУРЕ Кпбалт није нарпшитп расрпстраоен у рирпди. Руде кпбалта се јављају уз руде бакра и никла. Најважније руде су кпбалтит CoAs2∙ CoS2 и смалтит CoS2. Дпбијаое кпбалта је рилишнп слпжен рпцес. Дпбија се кап нусрпизвпд ри дпбијаоу бакра или никла. 0 0 3 0 Кпбалт је врлп тврд сјајан лавкастпбеп метал (ТТ=1480 С, ТК=2900 С, ρ=8,7 ρ=8,7 g/cm ). Ферпмагнетишан је дп 1150 С. Раствара се у киселинама, а раствараое је лакще укпликп киселина има пксидаципне пспбине. Кпнцентрпвана HNO3 га 0 асивизује. Не реагује са базама. Кпмактан је и стабилан на ваздуху дп 300 С, али финп сращен је ирпфпран. Кпристи се у металургији за израду разлишитих легура. Најважније су легуре птпрне на кпрпзију и легуре за ерманентне магнете. У једиоеоима се јавља у пксидаципним стаоима +2 и +3. Кпбалт(II)Кпбалт(II)-пксид СпП је базнпг карактера. Тпљеоем СпП са Al2O3 настаје СпAl СпAl2O4 (кпбалт(кпбалт-алуминат – Тенардпвп лавп) кпји се кпристи за бпјеое керамике. 2+ Талпжеоем Сп - јпна јпна из впдених раствпра јаким базама настаје кпбалт(II)кпбалт(II)-хидрпксид Сп(ПН)2 шија бпја зависи пд велишине шестица (укпликп су сталпжене маое шестице лаве је бпје и маое стабилан, а стајаоем релази у стабилнији 2+ рпзе пбпјени талпг крунијих шестица): Сп + 2 ПН Сп(ПН)2 Дужим стајаоем на ваздуху Сп(ПН)2 се пксидује у хидратисани смеђи кпбалт(III)кпбалт(III)-пксид СпППН (пдн. Сп2П3∙Н2П). 0 Кпбалт(II)Кпбалт(II)-хлприд је рпзе пбпјен укпликп је хидратисан СпCl 2∙6Н2П, а загреваоем на 110 С губи впду и релази у 2+ 2+ лави безвпдни СпCl2. Впдени раствпри Сп -спли су рпзе пбпјени збпг рисуства аквааква-кпмлекснпг јпна [Сп(H Сп(H2O)6] , али 2дпдаваоем вищка Cl - јпна јпна и загреваоем бпја се меоа рекп љубишасте дп лаве лаве збпг рисуства кпмлекснпг СпCl4 - јпна јпна (дплази дп измене лиганда). Хлађеоем бпја пнпвп пстаје рпзе (пнпвп дплази дп измене лиганда и настајаоа аквааква кпмлекса). Збпг пве пспбине СпCl2 се кпристи за тајнп мастилп и кап реагенс за влагу. Безвпдни СпBr2 је зелене бпје, а Co I2 је црне бпје, дпк су хидратисани СпBr2∙6Н2П и CoI2∙6Н2П црвенп пбпјени. Кпбалт(II)Кпбалт(II)-сулфид CoS је црне бпје и свеже исталпжен раствпран је у киселинама, а дужим стајаоем релази у пблик нераствпран у киселинама. Безвпдан је црвенкаст. Раствараоем кпбалта у разблаженпј H2SO4 кристалище рпзе кпбалт(II)кпбалт(II)-сулфатсулфат-хетахидрат СпS СпSП4∙7Н2П, а у разблаженпј HNO3 кристалище црвени Сп(HNO Сп(HNO3)2∙6Н2П, дпк је впдени раствпр Сп(HNO Сп(HNO3)2 рпзе пбпјен. Кап и гвпжђе и кпбалт гради мещпвити пксид кпбалт(II,III)кпбалт(II,III) -пксид Сп3O4 (пдн. СпO∙ Сп2O3). 3+ Једиоеоа са пксидаципним стаоем +3 су врлп нестабилна и пстпје самп у шврстпм стаоу. Сп - јпн јпн је стабилнији у 3+ 3пблику кпмлекса нр. хексацијанпкпбалтат(III)хексацијанпкпбалтат(III)- јпн јпн [Сп (CN)6] кпји је вепма стабилан или жути калијумкалијум 3+ хексанитрпкпбалтат(III) К 3[Сп (NП (NП2)6].
НИКЛ – НИКЛ – ЈЕДИОЕОА И ЛЕГУРЕ Никл је у рирпди расрпстраоенији пд кпбалта (пкп 10 ута вище). Јавља се искљушивп у пблику једиоеоа и тп најшещће у пблику силиката гарниерита. Данас се највећи деп никла дпбија из сулфидних руда ентландита (Ni,Fe) 9S8 и милерита NiS и арсенидне руде никелина NiAs NiAs.. Руде садрже врлп малп никла (0,4(0,4 -3%), а се мпрају кпнцентрпвати ре рераде. Дпбија се фини никлени камен (садржи 48% Ni, 27% Cu, 21% S, Fe<1%, а пстатак су Co и леменити метали). Издвпјени никлникл-сулфид (риближан састав пдгпвара фпрмули Ni 3S2) рерађује се електрплизпм и Мпндпвим пстукпм, а затим се рафинище електрплитишки. 0 0 3 Никл је сребрнастпбеп жилав и тещкп раствпран метал (ТТ=1455 С, ТК=2700 С, ρ=8,9 g/cm ρ=8,9 g/cm ). Мпже се плирати дп 0 виспкпг сјаја. На спбнпј темератури је слабп ферпмагнетишан (дп 340 С). рилишнп је птпран на кпрпзију у мнпгим срединама. На спбнпј темератури на ваздуху врлп плакп тамни, али јаким загреваоем дпбија се никл(II)никл(II) -пксид NiП. Птпран је рема впди, али са впденпм арпм на темератури црвенпг усијаоа даје NiП и Н 2. Врлп је птпран рема
0
базама дп 500 С. У непксидујућим киселинама и разблаженим пксидујућим киселинама раствара се врли спрп. Кпнцентрпвана HNO3 га асивизује, а дужим делпваоем д елпваоем плакп дплази дп раствараоа. Вище пд 75% дпбијенпг никла кпристи се за израду легура и за галванскп никлпваое. Нерђајући шелик углавнпм садржи Ni –Cu, –Cu, Ni –Cu,Zn, –Cu,Zn, Ni –Si, –Si, Ni –Al –Al итд. У једиоеоима има пксидаципнп стаое +2 кпја имају искљушивп базне пспбине, а једиоеоа са пксидаципним 2+ стаоем +3 су врлп нестабилна. Хидратисане спли и впдени раствпри Ni - јпна јпна су зелене бпје. Никл(II)Никл(II)-пксид NiП је црне бпје укпликп је шист. Никл(II)Никл(II) -хидрпксид Ni(ПН)2 је зелене бпје, искљушивп базнпг 2+ 2+ карактера и дпбија се талпжеоем Ni - јпна јпна из раствпра јаким базама: Ni + 2 ПН Ni(ПН)2 Оегпвпм пксидацијпм у базнпј средини настаје црни талпг никл(III)никл(III) -пксихидрата NiППН или хидратисанпг никл(III)никл(III) -пксида Ni2П3∙Н2П. Реакција се мпже извести и анпднпм пксидацијпм, щтп се кпристи у алкалним акумулатприма (нр. Fe–Ni Fe–Ni акумулатпри) кпји су маое псетљиви ри уптреби пд плпвних акумулатпра, али дају маои и нестабилнији напн (1,1 -1,3 V). Никл(II)Никл(II)-сулфид NiS NiS је црне бпје и не мпже се исталпжити из раствпра у кпме је рисутна НCl, али већ исталпжен NiS NiS се не раствара у НCl. Никл(II)Никл(II)-сулфатсулфат-хетахидрат NiS NiSП4∙7Н2П је зелене бпје, а гради и двпгубе спли нр. калијумкалијум -никл(II)никл(II)-сулфат К2Ni(SП Ni(SП4)2∙6Н2П. Никл(II)Никл(II)- јпн јпн гради кпмлексне јпне (спли) пд кпјих су најзнашајнији кпмлекси наранчасти тетрацијанпникелат(II)тетрацијанпникелат(II)2 јпн јпн [Ni(CN)4] и са диметилглипксимпм тамнпцрвени bis-диметилглипксиматп диметилглипксиматп--никл(II) никл(II) Ni[CH3C(=NOH)C(=NO)CH3]2 кпји се 2+ кпристи у аналитишкпј хемији за дпказиваое Ni - јпна јпна п Чугајеву.
11. груа (Ib) Елементи кпји риадају пвпј груи ерипднпг система су: 0
Cu Ag Au
бакар сребрп златп
10
1
(n-1)d
ns
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
↑ __
0
3
ТТ ( С) ТК ( С) ρ (g/cm ) χ 1083 2300 8,9 1,9 961 1950 10,5 1,9 1063 2600 19,5 2,4
Сва три елемента пве груе су пд давнина пзнати кап метали за израду нпвца. п изгледу су декпративни, а непбишнп су птпрни на кпрпзију. У рирпди су вепма ретки и ј акп су скуи. Збпг једнпг несаренпг електрпна у s-прбитали s-прбитали сврстани су у Ib груу, али немају мнпгп заједнишкпг са алкалним металима. Имају виспке ТТ и ТК щтп указује да у металнпј вези псим s-електрпна s-електрпна ушествује бар јпщ један d-електрпн. d-електрпн. У неким слушајевима, рема физишким и хемијским пспбинама, бпље им пдгпвара електрпнска кпнфигурација (n-1)d9 ns2. Златп има дпста велики кпефицијент релативне електрпнегативнпсти, а су му једиоеоа ретежнп кпвалентнпг карактера. 0 Имају пзитиван стандардни редпксредпкс-птенцијал Е (теже птущтају електрпн пд впдпника) кпји наглп расте дуж груе щтп указује да тещкп граде једиоеоа – леменити метали. Елементи Ib груе граде једиоеоа са пксидаципним стаоем +1, +2 и +3. У впденим раствприма најстабилнији су 2+ + 3+ 3+ + + Cu , Ag и Au (Au - јпн јпн се јакп тещкп раствара и стабилизпван је ствараоем кпмлекса). кпмлекса). Једнпвалентни Cu и Au - јпни јпни су вепма нестабилни и мпгу пстпјати у впденим раствприма самп акп су стабилизпвани у кпмлексу или акп једиоеое није 3+ 3+ 2+ раствпрнп у впди. Трпвалентни Cu и Au и двпвалентни Ag - јпни јпни мпгу пстпјати самп у кпмлексним једиоеоима кпја су врлп нестабилна и ретка. Растварају се самп у киселинама кпје имају пксидаципнп дејствп. Бакар и сребрп се растварају у азптнпј киселини и врућпј кпнцентрпванпј сумпрнпј киселини, а златп самп у царскпј впди (konc. ( konc. HCl и konc.HNO 3 у пднпсу 3:1): 0
+5
Cu + 4 HNO 3 konc
+2
+4
0
Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
+6
Cu + 2 H2SO4 konc
бакарбакар-нитрат 0
+5
Ag + 2 HNO3 konc
+1
+4
0
AgNO3 + NO2 + H2O
+5
+3
Au + HNO3 konc + 4 HCl konc
+4
CuSO4 + SO2 + 2 H2O бакарбакар-сулфат
сребрпсребрп-нитрат 0
+2
+6
2 Ag + 2 H2SO4 konc
+1
+4
Ag2SO4 + SO2 + 2 H2O сребрпсребрп-сулфат
+2
Н[AuCl4] + NO + 2 H 2O
тетрахлпрпауратна(III) тетрахлпрпауратна(III) киселина -4
-8
Сва три елемента су у рирпди вепма ретки. У земљинпј кпри масени удеп бакра је 10 %, сребра 10 %, а злата -9 маое пд 10 %. Бакар и сребрп мпгу се наћи и у елементарнпм стаоу, али су ретежнп у пблику сулфидних руда (уз гвпжђе и плпвп), дпк се златп у рирпди налази искљушивп у елементарнпм стаоу најшежће урсканп у силикатним стенама (римарна налазищта) или у еску река (секундарна налазищта), а мале кплишине се налазе кап ратипци руда бакра и сребра.
Сва три елемента вепма дпбрп рпвпде електришну струју и тплпту. Бакар је релативнп мек, врлп жилав и растегљив. Сребрп је непбишнп кпвнп и растегљивп. Пба се метала мпгу извлашити у танке жице. На спбнпј темератури се не пксидују на ваздуху, али дужим стајаоем се ревуку атинпм (реагују са трагпвима нешистпћа из ваздуха). Златп је -5 вепма мекп и лакп се пбрађује. Мпже се извлашити у најфиније жице или листиће (дебљине дп 10 mm, щтп је пкп 350 атпма). На ваздуху је асплутнп стабилнп и не реагује са кисепникпм ни на једнпј темератури. Чистп златп је ревище мекп да би се пд оега израђивап накит и нпвац (24 каратнп), а се легира са сребрпм и бакрпм. Кплишина злата у тим легурама се изражава у каратима или рпмилима (18 каратнп златп или 750 ‰ , 14 к аратнп златп или 585 ‰).
БАКАР – БАКАР – ЈЕДИОЕОА И ЛЕГУРЕ -4
Бакар је псле гвпжђа технишки најважнији метал. Масени удеп бакра у земљинпј кпри је 10 %. Налазищта су рилишнп кпнцентрпвана и дп оих се релативнп лакп дплази. Кпд нас су у Бпру и Мајданеку. Бакар се у рирпди налази и у елемнтарнпм стаоу, али ретежнп у пблику сулфидних руда (халкпирит CuFeS2 пдн. Cu2S∙Fe2S3, халкпзин Cu2S, кпвелин CuS). CuS). Из пвих руда се дпбија пкп 80% бакра, а псим сулфидних руда бакар се јавља и у пблику пксида (курит Cu2П), хидрпксикарбпната (малахит Cu2(ПН) (ПН)2СП3 пдн. Cu(ПН) Cu(ПН) 2∙CuСП CuСП3 и азурит Cu3(ПН) 2(СП3)2 пдн. Cu(ПН) Cu(ПН)2∙2CuСП 2CuСП3). Кплишина бакра у рудама је мала (2(2-5%), а се руда рвп мпра кпнцентрпвати уклаоаоем већег дела јалпвине. Кпнцентрат руде се ржи (уклаоа се већи деп сумпра), рпизвпд се меща са кпкспм и кварцпм и тпи (деп рисутнпг гвпжђа се тпи, редукује и везује са силикатима, а згура лива п растпу сулфида бакра и гвпжђа). Растп Cu2S и FeS је FeS је бакарни камен и релива се у кпнвертпр, дпдаје се кварц и кпмримпвани ваздух (сав сумпр се пксидује у SO2, а гвпжђе релази у згуру кап FeSiO3), а редукцијпм се дпбија елементарни бакар. Елементарни бакар је метал карактеристишне светлпцрвенкасте бпје, релативнп мек, али врлп жилав и растегљив. Мпже се извлашити у вепма танке жице. Не раствара се у непксидујућим киселинама. Раствара се у азптнпј киселини и врућпј кпнцентрпванпј сумпрнпј киселини. У рисуству ваздуха (пдн. П 2) раствара се и у разблаженпј сумпрнпј киселини + 2и кпнцентрпванпј хлпрпвпдпнишнпј киселини: Cu + 2 H + 4 Cl [CuCl4] + H2O На шистпм ваздуху бакар је стабилан, али дужим стајаоем дпбија зелену атину (састав зависи пд нешистпћа у ваздуху). атина мпже бити хидрпксикарбпнат Cu(ПН) Cu(ПН)2∙CuСП CuСП3, хидрпксидисулфат Cu(ПН) Cu(ПН)2∙2CuSO4 или хидрпксидихлприд Cu(ПН) Cu(ПН)2∙2CuCl2. Бакар је вепма дпбар рпвпдник електрицитета и тплпте (најбпљи псле сребра), а пщтп је птпран рема кпрпзији и има дпбре механишке пспбине има важну сецифишну римену. Кпристи се у електрптехници, кап и за рпизвпдоу разних грејаша, уариваша, хладоака, кптлпва итд. У металургији се кпристи за дпбијаое разлишитих легура. Најважније су месинг (Cu–Zn), брпнзе (Cu–Sn), а мпгу се дпдавати и други елементи за разлишите птребе (Al, Si, Pb, P итд.). Бакар гради једиоеоа са пксидаципним стаоем +1, +2, +3. У впденим раствприма су стабилна самп једиоеоа са пксидаципним стаоем +2. Једиоеоа са пксидаципним стаоем +1 су стабилна у пблику шврстих у впди нераствпрних 1+ 0 2+ једиоеоа или кпмлекса инаше се пдмах дисрппрципнищу (Cu Cu + Cu ). Једиоеоа са пксидаципним стаоем +3 су ретка и пстпје самп у пблику кпмлекса. Бакар(I)Бакар(I)-пксид Cu2П је кристална сустанца црвене бпје нераствпрна у впди и искљушивп базнпг карактера. Раствараоем у киселинама дплази дп дисрппрципнисаоа или грађеоа кпмлекса. Пд бакар(I) -кпмлекса вепма је 3стабилан тетрацијанпкурат(I)тетрацијанпкурат(I) - јпн јпн [Cu(CN)4] . Бакар(II)Бакар(II)- јпн јпн се у впденим раствприма налази у пблику светлплавпг кпмлекснпг хексааквакурат(II)хексааквакурат(II)- јпна јпна 2+ 2+ [Cu(Н [Cu(Н2П)6] . Бакар(II)Бакар(II)-хидрпксид Cu(ПН) Cu(ПН)2 је лаве бпје и талпжи се из впдених раствпра Cu - јпна јпна јашим базама: 2+ Cu + 2 ПН Cu(ПН) Cu(ПН) 2 Лакп се раствара у киселинама, али реагује и са вищкпм кпнцентрпваних база (амфптеран је, али су ретежнп изражене + 2+ базне пспбине): Cu(ПН) Cu(ПН)2 + 2 Н Cu + 2 Н2П Cu(ПН) Cu(ПН)2 + 2 ПН [Cu(ПН) [Cu(ПН)3] Лакп се раствара у ампнијаку градећи интензивнп лавп пбпјени кпмлексни тетраминтетрамин-курат(II)курат(II)-хидрпксид: Cu(ПН) Cu(ПН)2 + 4 NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 Пвп је Швајцерпв реагенс у кпме се с е раствара целулпза, а се кпристи у рпизвпдои вещташких влакана (вискпза, рејпн). Загреваоем бакар(II)бакар(II)-хидрпксида дпбија се бакар(II)бакар(II)-пксид CuП CuП кпји има искљушивп базне пспбине (раствара се у киселинама): t + 2+ Cu(ПН) Cu(ПН)2 CuП CuП + Н2П CuП CuП + 2 Н Cu + Н2П Безвпдни бакар(II)бакар(II)-хлприд CuCl2 је тамнпсмеђ, хидратисан CuCl2∙2Н2П је лав, а влажан је зелене бпје. У 2кпнцентрпваним раствприма Cl - јпна јпна гради зелени кпмлекс тетрахлпрптетрахлпрп-курат(II)курат(II)- јпна јпна CuCl4 . 2+ Бакар(II)Бакар(II)-сулфид CuS је CuS је црне бпје и најтеже раствпрна сп бакра. Настаје талпжеоем из раствпра Cu - јпна јпна впдпниквпдпник2+ + сулфидпм: Cu + Н2S CuS + 2 Н Бакар(II)Бакар(II)-сулфат је беп акп је безвпдан безвпдан CuSO4, а хидратисан је лавп пбпјен бакар(II)бакар(II) -сулфатсулфат-ентахидрат 2+ CuSO4∙5Н2П (лави камен). лави камен се кпристи у винпградарству кап инсектицид и фунгицид ( Cu - јпни јпни су птрпвни за ниже прганизме). Акп се алкалнпм раствпру бакар(II)бакар(II) -сулфата дпда винска киселина награди се стабилан кпмлекс
2+
бакар(II)бакар(II)-тартарата (Фелингпв раствпр). Укпликп се пвпм раствпру дпда нека редукујућа сустанца (нр. щећер) Cu - јпни јпни се редукују дп црвенпг бакар(I)бакар(I)-пксида Cu2П кпји се талпжи. Пва реакција се кпристи за пдређиваое щећера у крви и урину дијабетишара. Хидрпксикарбпнати Cu(ПН) Cu(ПН)2∙CuСП CuСП3 и Cu(ПН) Cu(ПН)2∙2CuСП 2CuСП3 су зелене бпје и раствпрни су у киселинама.
СРЕБРП – СРЕБРП – ЈЕДИОЕОА И ЛЕГУРЕ -8
У рирпди се јављају релативнп мале кплишине сребра (масени удеп у земљинпј кпри је пкп 10 %). Углавнпм је ратилац руда бакра и плпва и пне су главни извпр за дпбијаое сребра. Негде се мпже наћи елементарнп сребрп (урсканп у разлишитим стенама, пбишнп заједнп са рудпм) или у пблику сулфида аргентита Ag2S. Сребрп се пд плпва пдваја екстракцијпм пмпћу цинка, а цинк се затим уклпни дестилацијпм. Мпже се и рекп растпа плпва и сребра ревпдити ваздух ри шему се плпвп пксидује дп PbП PbП и уклаоа са пврщине. Дпбијенп сребрп се решищћава електрплитишки. Анпдни муљ псле рафинације бакра садржи сребрп кпје се електрплитишки решищћава. Сребрп је сјајан беп метал, непбишнп кпван и растегљив. Има најмаои електришни птпр и највећу тплптну рпвпдљивпст пд свих метала. На спбнпј темератури се не пксидује на ваздуху, али дужим стајаоем птамни збпг ревлашеоа слпјем сребрп(I)сребрп(I)-сулфида збпг реакције са трагпвима впдпниквпдпник-сулфида у ваздуху:
2 Ag + Н2S + П2
Ag2S + Н2П
Елементарнп сребрп се кпристи за псребраваое маое леменитих метала и легура, за израду пгледала и разних легура са златпм и бакрпм кпје пнекад служе кап нпвац. Сребрп се раствара самп у киселинама кпје имај у пксидаципнп делпваое (HNO (HNO3 и врућа кпнц. H2SO4). Најстабилнија једиоеоа сребра су са пксидаципним стаоем +1, дпк су једиоеоа са пксидаципним стаоем +2 + ретка, врлп нестабилна и вепма јака пксидаципна средства. Ag - јпни јпни имају бактерициднп дејствп. Впда дугп мпже пстати свежа акп се шува у сребрнпј псуди. Пбишнп се за стерилизацију впде кпристи сребрп(I)сребрп(I)-хлприд хлприд AgCl (иакп је тещкп раствпран у впди иак му је раствпрљивпст мнпгп већа негп елементарнпг сребра). Сребрп(I)Сребрп(I)-пксид пксид Ag2П је тамнпсмеђе бпје и мпже се дпбити реакцијпм сребра са кисепникпм на пвищенпј + темератури и ритиску или талпжеоем Ag - јпна јпна из раствпра јаким базама: 0
300 С, р=1,5 МРа +
-
4 Ag + П2 2 Ag2П или 2 Ag + 2 ПН Ag2П + Н2П Има гптпвп искљушивп базне пспбине (раствара се у киселинама и врлп тещкп у базама градећи кпмлексни јпн *Ag(OH)2] ). Сребрп(I)Сребрп(I)-хидрпксид хидрпксид AgOH се мпже дпбити дпбити талпжеоем самп у алкпхплним раствприма раствприма (у впденим се талпжи Ag2П). Сребрп гради сва шетири халпгенида, али им је раствпрљивпст разлишита. Сребрп(I)Сребрп(I)-флуприд флуприд AgF је раствпран у впди, дпк су пстала три халпгенида тещкп раствпрни: раствпрни: + + + Ag + Cl AgCl Ag + Br AgBr Ag + I AgI беп
светлпжут
жут
пада раствпрљивпст +
-
Пве реакције се кпристе у аналитишкпј хемији за дпказиваое и пдређиваое Ag или Х - јпна. јпна. Сребрп(I)Сребрп(I)-хлприд хлприд AgCl је AgCl је беп, тещкп раствпран у впди, али се лакп раствара у ампнијаку, раствприма цијанида и типсулфата типсулфата + 3дајући пдгпварајуће кпмлексе [Ag(NH3)2] , [Ag(CN)2] и [Ag(S2O3)2] . Сребрп(I)Сребрп(I)-брпмид брпмид AgBr је светлпжут, не раствара се у впди и ампнијаку, а лакп се раствара у раствприма цијанида и типсулфата дајући пдгпварајуће кпмлексе [Ag(CN)2]- и [Ag(S2O3)2]3-. Сребрп(I)Сребрп(I)- јпдид AgI је жут, не раствара се у впди и ампнијаку, тещкп се раствара у раствприма типсулфата, а лакп у раствприма цијанида дајући кпмлекс [Ag(CN)2] . Пви кпмлекси су важни за псребраваое метала и израду пгледала. Електрплизпм сребрп -нитрата излушује се већа + кплишина елементарнпг сребра у виду грпздпва (збпг велике кпнцентрације Ag - јпна јпна у раствпру). Диспцијацијпм пвих + стабилних кпмлекса пслпбађа се мала кпнцентрација Ag - јпна, јпна, а се електрплизпм излушује мала кплишина елементарнпг сребра и ствара се кпмактна и глатка ревлака ри псребраваоу или изради пгледала. hγ
Халпгениди сребра се расадају пд утицајем светлпсти: 2 AgBr 2 Ag + Br2 Пва реакција је пснпва фптпграфскпг рпцеса. Фптпграфска емулзија садржи кплпидни AgBr или смещу AgBr и AgCl у желатину. + Сребрп(I)Сребрп(I)-сулфид сулфид Ag2S је црн и нераствпран у впди. Дпбија се талпжеоем Ag - јпна јпна из впдених раствпра впдпниквпдпник+ + сулфидпм: 2 Ag + Н2S Ag2S + 2 Н Сребрп(I)Сребрп(I)-нитрат нитрат AgNO3 је безбпјан и раствпран у впди. Вепма је важна сп сребра. Кпристи се увек када је ј е птребан + раствпр Ag - јпна. јпна. Раствпр AgNO3 пксидује кпжу и излушује се елементарнп сребрп збпг шега кпжа пцрни (излушују се вепма
ситни кристали сребра пријентисани без реда, а се светлпст пд оих пдбија у свим равцима и скпрп да не дплази дп пка збпг шега изгледају црни). Пд лакп раствпрних спли мпжемп пменути сребрп(I)сребрп(I)-хлпрат хлпрат AgClП AgClП3 и сребрп(I)сребрп(I)-ерхлпрат ерхлпрат AgClП AgClП4.
12. груа (IIb) Елементи кпји риадају пвпј груи ерипднпг система су: Zn Cd Hg
цинк кадмијум жива
10
2
(n-1)d
ns
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓
ТТ (0С) ТК (0С) ρ (g/cm3) 419 906 7,14 321 765 8,65 -38,9 357 113,6
χ 1,6 1,7 1,9
Са пвим елементима заврщава се пуоаваое пдгпварајућих d-прбитала d-прбитала (пви елементи су пследои шланпви серија релазних елемената). Имају пуоене d- и s-прбитале s-прбитале збпг шега се неке физишке и хемијске пспбине пвих елемената знатнп разликују пд пспбина псталих релазних елемената. Имају мнпгп ниже ТТ пд псталих релазних метала (жива је једини метал кпји је на спбнпј темератури у тешнпм агрегатнпм стаоу). 0 Цинк и кадмијум имају негативне стандардне редпксредпкс-птенцијале Е (лакще птущтају електрпне пд впдпника), а се лакп пксидују у впденим раствприма и редукципна су средства. Жива има пзитиван стандардни редпксредпкс -птенцијал Е0 (теже птущта електрпне пд впдпника) и вепма виспке вреднпсти енергија јпнизације Еi, а делимишнп има карактер леменитпг метала. рилишнп се тещкп пксидује. Граде једиоеоа са пксидаципним стаоем +2, али једиоеоа имају знатнп израженији кпвалентни карактер. Жива 2+ + + гради и једиоеоа са пксидаципним стаоем +1 (Hg ( Hg2 - јпн јпн пдн. Hg –Hg –Hg где су два атпма кпвалентнп пвезана). пвезана). У рирпди су нещтп расрпстраоенији пд леменитих метала, а налазе се углавнпм у пблику једиоеоа у рудама. Сва три елемента и оихпва једиоеоа су врлп птрпвни. Технишки су врлп знашајни и кпристе се за израду мнпгих легура, аарата, галванских елемената, бпја итд.
ЦИНК – ЦИНК – ВАЖНИЈА ЈЕДИОЕОА И ЛЕГУРЕ У земљинпј кпри цинка има пкп 100 ута вище негп бакра. Главне руде су сфалерит ZnS и смитспнит ZnСП 3. Сфалерит увек садржи и нещтп CdS, CdS, а се уз цинк дпбија и кадмијум. Кпд нас је главнп налазищте цинка у Треши. Сфалерит се ржи, а смитспнит се жари, шиме се у пба слушаја дпбија цинк(II)цинк(II)-пксид кпји се даље редукује кпкспм: t t
t
2 ZnS + 3 П2 2 ZnП + 2 SП2 ZnСП3 ZnП + СП2 ZnП + С Zn + СП 0 Пксидација се врщи на темератури изнад 1000 С, а се цинк дпбија у гаспвитпм стаоу. Кпндензује се у сецијалним делпвима ећи и дпбија се у раху. Кадмијум се кпндензује на нижпј темератури и дпбија се пдвпјенп пд цинка. решищћаваое се врщи фракципнпм дестилацијпм (рвп исарава кадмијум, затим цинк, а запстају тещки метали нр. гвпжђе и плпвп). пстукпм се губи знатан деп цинка. Све вище цинка се дпбија електрплитишки: ZnП се раствара у H2SO4 и врщи се електрплиза дпбијенпг раствпра ZnSO4. Да се ри електрплизи на катпди ре цинка не би издвајале све римесе раствпр ZnSO ZnSO4 се мпра рвп дпбрп решистити, щтп је вепма ску пстуак. пс туак. Цинк је лавкастпбеп метал. Дпбар је рпвпдник електрицитета и тплпте. На ваздуху је рилишнп стабилан јер се ревлаши слпјем пксида или карбпната кпји га щтити пд даље кп рпзије (на вищим темературама защтитни слпј уца јер се загреваоем метални цинк вище щири пд защтитнпг слпја). Цинк се кпристи за пцинкаваое гвпжђа (дпбрп пшищћенп гвпжђе се птпи у растпљени цинк). Цинк щтити гвпжђе пд кпрпзије шак и када је пщтећен слпј цинка, а пва пспбина се кпристи за „катпдну защтиту гвпжђа“ – велики гвпздени редмети излпжени атмпсферским утицајима кпји су у кпнтакту са земљпм (резервпари, нафтпвпди, гаспвпди итд.) щтите се пд рђаоа такп щтп се пвезују са кпмадима цинка укпаним у земљу шиме се ствара галвански срег у кпме је цинк анпда, а гвпжђе катпда и не мпже пксидпвати. 2+ 2+ + Цинк се уптребљава кап анпдни материјал за израду галванских срегпва (батерије: А :Zn/Zn //Cu /Cu:К /Cu:К ). Најважније легуре цинка су са бакрпм – месинг. Цинк и оегпва једиоеоа су врлп птрпвни. Елементарни цинк је умеренп јакп редукципнп средствп. Једиоеоа су бела и у оима је цинк у пксидаципнпм стаоу +2. Цинк је амфптернпг карактера – раствара се и у киселинама и у базама: + 2+ 2Zn + 2 Н Zn + Н2 Zn + 2 ПН + 2 Н2П [Zn(OH)4] + Н2 Укпликп је цинк вепма шист раствараое у киселинама је вепма спрп, али акп садржи и трагпве других метала раствараое је брзп (римесе су центри пксидације).
Цинк(II)Цинк(II)-пксид ZnП је беп рах, кпвалентнп је једиоеое, нераствпран је у впди и амфптернпг карактера: - раствара се у киселинама ZnП ZnП + 2 Н+ Zn2+ + Н2П - раствара се у базама ZnП + ПН + Н2П [Zn(OH)3] хидрпкспцијанкат(II)хидрпкспцијанкат(II)- јпни јпни 2ZnП + 2 ПН + Н2П [Zn(OH)4] Кпристи се кап уљана бпја (цинкпвп белилп), али му пспбине зависе п д метпде дпбијаоа. 2+ Цинк(II)Цинк(II)-хидрпксид Zn(ПН)2 талпжи се презним дпдаваоем јаке базе раствпру Zn - јпна: јпна: 2+ Zn + 2ПН Zn(ПН)2 Амфптернпг је карактера, а раствара се и у ампнијаку градећи кпмлексни тетраминцинк(II)тетраминцинк(II) - јпн: јпн: + 2+ 2Zn(ПН)2 + 2 Н Zn + 2 Н2П Zn(ПН)2 + 2 ПН [Zn(OH)4] 2Zn(ПН)2 + 4 NH3 [Zn(NH3)4] + 2 OH Цинк(II)Цинк(II)-хлприд ZnCl ZnCl2 је једнп пд п д најраствпрнијих непрганских једиоеоа и јакп је хигрпскпан. ZnBr ZnBr2 и ZnI2 су јпщ раствпрнији. Акп се пмеща кпнцентрпвани впдени раствпр ZnCl Zn Cl2 са ZnП ZnП настаје цинкцинк-хидрпксидхидрпксид-хлприд ZnПНCl ZnПНCl,, а смеса се стврдне – уптребљава се у стпматплигији за израду лпмби, ZnП ZnП пмещан са уљем каранфилића кпристи се кап ривремена лекпвита лпмба, а цинкцинк-фпсфатна пдлпга се кпристи испд амалгамних лпмби. Цинк(II)Цинк(II)-сулфид ZnS се у рирпди јавља кап минерал сфалерит (цинк(цинк -бленда), а некада и кап вруцит. Кристални ZnS у пблику сфалерита са трагпвима мангана и бакра врлп је псетљив на радипактивне и рендгенске зраке (светлуца) и 2+ кпристи се кап детектпр пвих зрашеоа. Мпже се дпбити талпжеоем Zn - јпна јпна из раствпра впдпниквпдпник-сулфидпм кап беп 2+ + ампрфан талпг: Zn + Н2S ZnS + 2 Н Свеже исталпжен ZnS је раствпран у киселинама, али стајаоем релази у нераствпрни пблик. Цинк(II)Цинк(II)-сулфат ZnSO ZnSO4 из впдених раствпра кристалище кап хетахидрат ZnSO ZnSO4∙7Н2П (бела галица) и кпристи се у рпизвпдои беле уљане бпје литппна: литппна: ZnSO4 + ВаS ВаS ВаSO ВаSO4 + ZnS
ЖИВА – ЖИВА – ВАЖНИЈА ЈЕДИОЕОА И ЛЕГУРЕ Жива се у рирпди налази у кплишини пкп 50 ута маопј пд цинка. пнекад се мпже наћи у елементарнпм стаоу урскана у камеоу, али углавнпм се налази кап сулфид HgS HgS у цинабариту. Цинабарит се ржи на ваздуху и жива релази у пксид кпји на виспким темературама диспсује на елементарну живу и кисепник, а се цеп рпцес мпже редставити: HgS HgS + П2 Hg + SП2 пщтп се ржеое врщи на темератури вищпј пд ТК живе пна се дпбија кап ара кпја се даље кпндензује. Кпнцентрација живе у руди је вепма мала (пкп 1%), а аре живе су вепма птрпвне щтп птежава дпбијаое. Пвакп дпбијена жива је пбишнп дпвпљнп шиста, а мпже се решистити дестилацијпм. Жива је сребрнастпбеп метал и једини тешан метал на спбнпј темератури. Тешна жива није лакп исарљива, али треба избегавати дуже дејствп ара јер су врлп птрпвне. псебнп је паснп акп се жива рпсе и расује у ситне каљице кпје имају велику пврщину исараваоа. Мпгу се пкуити бакарнпм шеткпм (гради се амалгам). Тешна жива раствара мнпге метале, нарпшитп пне мале тврдпће (Ia и Ib груе). Настале легуре су амалгами и мпгу бити тешне или шврсте (амалгами се кпристе и у стпматплпгији за израду лпмби). Тешни амалгами садрже малп раствпренпг метала (амалгам са Na је тешан дп 1,5%Na щтп се кпристи кпд амалгамаципнпг пстука дпбијаоа NaПН – електрплиза раствпра NaCl где је Hg катпда). Жива има велики електришни птпр, али лакп гради амалгаме, а се шестп кпристи кап катпда ри електрплизама. Кпд мнпгих електришних уређаја кпристи се жива кпја збпг свпје флуиднпсти лакп гради електришни кпнтакт. Жива има велику густину, стабилна је на ваздуху и равнпмернп се щири са прастпм темературе, а се кпристи за уоеое манпметара, барпметара и термпметара. Живине аре пд смаоеним ритискпм исијавају светлпст бпгату UV зрацима акп крпз оих рплази електришна струја, а се жива кпристи за израду кварцних лами и псебних живиних лами за расвету и у птишким ааратима. Жива се раствара самп у пксидујућим киселинама (HNO3, врућа кпнцентрпвана H кпнцентрпвана H 2SO4). Акп се у разблаженпј HNO 3 2+ 2+ раствара вищак живе пксидује се дп Hg2 - јпна, јпна, а акп се раствара у вищку кпнцентрпване HNO3 пксидује се дп Hg - јпна. јпна. 2+ Истп важи и за раствараое у кпнцентрпванпј H2SO4. Пксидаципна средства кпја пксидују живу дп Hg2 - јпна јпна лакп је 2+ 2+ 2+ пксидују и дп Hg - јпна, јпна, а редукципна средства кпја редукују Hg - јпне јпне дп Hg2 - јпна јпна лакп их редукују и дп елементарне 2+ 2+ 2+ 0 живе, а се Hg2 - јпн јпн лакп дисрппрципнище: Hg2 Hg + Hg Жива гради једиоеоа са пксидаципним стаоем +1 и +2. Жива(I)Жива(I)-флуприд Hg2F2 је лакп раствпран у впди, дпк су пстали жива(I)жива(I)-халпгениди тещкп раствпрни. Жива(I)Жива(I)-хлприд Hg2Cl2 је беп, жива(I)жива(I)-брпмид Hg2Br2 је светлпжут, а жива(I)жива(I)- јпдид јпдид Hg2I2 је жут. Hg2Cl2 и Hg2Br2 лакп сублимују. Жива(I)Жива(I)хлприд Hg2Cl2 (калпмел) се кпристи кап калпмелпва електрпда ри електришним инструменталним аналитишким пдређиваоима. Жива(I)Жива(I)- једиоеоа једиоеоа пцрне укпликп се релију ампнијакпм збпг финп излушене елементарне живе (дплази дп дисрппрципнисаоа): Hg2Cl2 + 2 NH3 HgNH2Cl + Hg + NH 4Cl Жива(I)Жива(I)-нитрат Hg2NП3 је лакп раствпран у впди.
Жива(II)Жива(II)-флуприд HgF2 је јпнскп једиоеое, а жива(II)жива(II)-хлприд HgCl2, жива(II)жива(II)-брпмид HgBr2 и жива(II)жива(II)- јпдид јпдид HgI2 су изразитп кпвалентна једиоеоа. Жива(II)Жива(II)-хлприд HgCl2 (сублимат) је раствпран у впди и врлп птрпван. ри загреваоу сублимује. Врлп разблажени раствпри мпгу се уптребити кап антисетици. Жива(II)Жива(II)-пксид HgП HgП је црвене бпје укпликп је крунпзрнаст, а жуте укпликп је ситнпзрнаст (нису алптрпске мпдификације): t 2+ 2 Hg(NП Hg(NП3)2 2 HgП HgП + 4 NП2 + П2 Hg + 2 ПН HgП HgП + Н2П црвени
жут
Загреваоем маое стабилни жути HgП HgП релази у стабилнији црвени HgП. HgП. 2+ Жива(II)Жива(II)-сулфид HgS HgS се у рирпди јавља кап црвени минерал цинабарит. Талпжеоем из раствпра Hg - јпна јпна настаје 2+ 2црни HgS: Hg + S HgS црн
Црвени HgS HgS је стабилнија алптрпска мпдификација пд црнпг HgS. HgS. Пба су екстремнп нераствпрна у впди. - 22222Жива(II)Жива(II)- јпн јпн гради кпмлексе са Cl , Br , I и S јпнима: HgCl4 , HgBr4 , HgI4 и HgS2 .
