Zastoupení prvků v příroděZastoupení prvků v přírodě

VesmírVesmír: H > D >> He >> ............ ZZemská kůraemská kůra:

až asi k Fe až asi k Fe – přímá syntéza– přímá syntéza

prvekprvek zastoupenízastoupení prvekprvek zastoupenízastoupeníO 49,5 % Cl 0,19 %Si 25,8 N 0,03Al 7,54 C 0,087

Fe 4,70

Ca 3,38 Cu 0,01 %Na 2,63 Zn 0,0100

K 2,44

Mg 1,95 Hg 10–50

H 0,88 Au 10–70

Ti 0,41

Celkem 99,23 99,23 %% zbývá 0,77 %

VV OO DD ÍÍ KKVV OO DD ÍÍ KK

VV OO DD ÍÍ KK HH

VVýrobaýroba:: CH4 + H2O CO + 3 H2 (H 205)

C3H6 + 3 H2O 3 CO + 6 H2 .

vodní plyn

C + H2O 2 H2 + CO

CO + H2O H2 + CO2

11HH , 22H (DD) 0,0156 % v H, 33H (TT) 1 mol

D2O b.v. 104 °C

Elektrolýza – zpracování NaCl

VV OO DD ÍÍ KK HH

PřípravaPříprava::

Fe + H2SO4 FeSO4 + H2

PoužitíPoužití::

výroba amoniaku,

hydrogenace,

hydroformylace

–C–C––C–C– NH3

NH3

MMCH3OHCH3OH

palivopalivo

redukce kovů

hnojiva, plasty.

uskladnitelná energie

ztužování margarinů

palivové články, raketové palivo

C=C N2

M+CO

HH22

Vlastnosti vodíkuVlastnosti vodíku

RRedukční vlastnostiedukční vlastnosti:

CuO + H2 Cu + H2O

WO3 + H2 W + 3 H2O

PbS + H2 Pb + H2S

Zn + H2SO4 Zn2+ + SO42– + 2 H

As2O3 + 12 H 2 AsH3 + 3 H2O

Cr2O72– + 14 H 2 Cr3+ + 7 H2O

H2 + F2 2 HF (30 K) . . . . . . . . . . . H2 + Cl2 2 HCl . . . . . . . . . .

2 H2 + O2 2 H2O . . . . . . . . . . H2 + N2 2 NH3

HH yy dd rr ii dd yyHH yy dd rr ii dd yy

1)1) Iontové (solné) – HH–– LiH – CsH,

CaH2 – BaH2

tavenina: LiH Li+ + H–

struktura LiH až CsH je NaCl

příprava (výroba) 2 M + H2 2 MH

(tlak, tepl. 300 – 700 °C)

2)2) Kovalentní – molekulové

HF – HI , H2O – H2Te , NH3 – SbH3 ,

CH4 , SiH4 , polymerní B2H6

HH yy dd rr ii dd yy

3)3) Hydridy nestechiometrické, intersticiální

Ti ............ Zn, Pd, PdH0,6 , ZrH2 , VH

vazba – expanse mřížky 130 pm,

Paramagnetická susceptibilitaklesá s obsahem H.

ee–– z vodivostního pásu +H +H H H––

44)) Hydridové komplexy

4 H2O + MH4 4 H2 + M (OH)3 + H–

KatalýzaKatalýza

Ir

Ph3P

HPPh3

Cl

H

CO

(III)

Ir

Ph3P

OCPPh3

Cl

(I)

H2

KatalýzaKatalýza

KK YY SS LL ÍÍ KKKK YY SS LL ÍÍ KK

KK YY SS LL ÍÍ KK OO

1616OO (99,76%), 1717OO (0,04%), 1818OO (0,2%)

2s22 2p44 – O2 MO – paramagnetismus

OO22 – b. v. 90,1 K

výroba – frakční destilace vzduchu

příprava – rozklad solí,

2 MnO4– + 5 H2O2 + 6 H+ 5 OO22

+ 2 Mn2+ + 8 H2O

2 KNO3 2 KNO2 + OO22

OO ZZ O N O N OO33

oxidační vlastnostioxidační vlastnosti ozonu ozonu EE

O2 + 4 H+ + 4 e– 2 H2O + 0,815 V

O3 + 2 H+ + 2 e– O2 + H2O + 2,2

O3 + 2 KI + H2O I2 + KOH + O2

příprava ozonu – tichý elektrický výboj

O O – O 149 pm

117° 128

O O O = O 120 pm (218 pm)

Sloučeniny kyslíkuSloučeniny kyslíku

oxidyoxidy – iontové OO2–2–

– kovalentní A = O – O – A – O –

hydroxidy, kyseliny: –– OHOH

peroxidy (– O – O –)2– , hyperoxidy (dříve superoxidy) O2

–

ozonidy O3–

, suboxidy

OxidyOxidy – zásadité – amfoterní – kyselé

neutrální

OXIDYOXIDY –– zpzpůsůsoby poby přířípravypravy

P4 + 5 OO22 P4O10 C + OO22 CO2

2 C + OO22 2 CO

C + HH22OO CO + H2

3 Fe + 4 HH22OO Fe3O4 + 4 H2

CuSO4 + 2 NaOHNaOH Cu(OH)2 + Na2SO4

CuO + H2O

2 AgNO3 + 2 NaOHNaOH Ag2O + NaNO3

CaCO3 CaO + CO2

Pb(NO3)2 2 PbO + NO2 + O2

2 CO + OO22 2 CO2

2 SO2 + OO22 2 SO3

OXIDYOXIDY –– struktura iontových oxidů struktura iontových oxidů (1)(1)

1)1) typ MOMO: iontový poloměr O2– 140 pm

r+ / r– = 0,4 – 0,7 ; M = 56 – 98 pm ;

• strukturní typ NaClNaCl

NaCl

CaF2

2)2) typ MM22OO: Na2O

• antifluoritový CaFCaF22

3)3) typ MOMO22: Th4+ 95 pm, Ce4+ 101 pm

• struktura CaFCaF22

.

TiO2 , VO2 , PbO2 , MnO2 , WO2

• struktura rutilrutil rutil

sůl kamenná (NaCl)fluorit (CaF2)rutil (TiO2)

OXIDYOXIDY –– struktura iontových oxidů struktura iontových oxidů (2)(2)

4)4) typ MOMO33: ReO3 , WO3 ,

• stukturní typ oxid rheniový

5)5) typ MM22OO33: -Al2O3

nejtěsnější hexagonální uspořádání

podíl kovalentní vazby

SnO , PbO , SiO2 , B2O3

polymerní oxidy

ReReOO

(bb)

(aa)

Podvojné Podvojné OXIDYOXIDY

LiLi22TiOTiO

33 – NaCl,

FeSbOFeSbO44 – rutil

CaTiOCaTiO33 – perovskit

FeTiOFeTiO33 – ilmenit – hexagonální,

MnTiO3

CoTiO3

FeAlFeAl22OO44

– spinel

SupravodičeSupravodiče

Cooperův pár

SupravodičeSupravodiče

Kritické teploty TTcc některých supravodičů

prvekprvek TTcc /

K sloučeninasloučenina TTcc

/ K

Zn 0,88 Nb3Ge 23,2

Cd 0,56 Nb3Sn 18,0

Hg 4,15 LiTiO4 13,0

Pb 7,19 K0,4Ba0,6BiO3 29,8

Nb 9,50 YBa2Cu3O7 95,0

Tl2Ba2Ca2Cu3O10 12200

Cu

Ba

Ba

Y

O

O

SupravodičeSupravodiče

YBaYBa22CuCu

33OO77 95 K

NNestechiometrické estechiometrické OXIDYOXIDY

ZnZn1+x1+x O O Eo = 310 kJ/mol

En = 5 kJ/mol

CuCu1–x1–xOO Ep

Zn O Ca vakance

Struktura ZrOStruktura ZrO22

s částečně nahraženými atomy Zr atomy Ca(vznik vakancívznik vakancí)

OO22OO22

V

O2– –– 2 e– O

O ++ 2 e– O2–

Konstrukce sondy pro automobilové výfuky

Palivový článek pro spalování vodíku

2 O2– + 2 H2 2 H2O + 4 e–O2 + 4 e– 2 O2–

PeroxidyPeroxidyPeroxidyPeroxidy

HH22OO22 100 % b.v. 152,1; b.t. – 0,4 °C

2 H2O2 2 H2O + O2 H = –99 J/mol

H2O2 H+ + HO2–

k = 1,5 · 10–12

HH

HH

OO OO

97°

97°

94°

PeroxidyPeroxidy

BaO2 + H2SO4 BaSO4 + H2O2

2 HSO4– HO3S–O–O–SO3H + 2 e–

H2S2O8 + H2O H2SO5 + H2SO4

H2SO5 + H2O H2O2 + H2SO4

PeroxidyPeroxidy

Redox vlastnostiRedox vlastnosti EEoo

H2O2 + 2 H+ + 2 e– 2 H2O 1,77 V

H2O2 + OH– H2O + HO2–

HO2– + H2O + 2 e– 3 OH– 0,87 V

O2 + 2 H+ + 2 e– H2O2 0,68 V

OxidaceOxidace

2 I– + H2O2 + 2 H+ 2 H2O + I2

2 Fe2+ + H2O2 + 2 H+ 2 Fe3+ + 2 H2O

 RedukceRedukce

2 KMnO4 + 5 H2O2 + 3 H2SO4 K2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O + 5 O2

Sloučeniny kyslíkuSloučeniny kyslíku

PeroxidyPeroxidy

2 Na + O2 Na2O2

Ca, Sr, Ba; Na2O2 · 8 H2O

HyperHyperoxidyoxidy (dříve superoxidy)

MOMO22

KO2

PPeroxokyselinyeroxokyseliny; Na2P2O7 · n H2O2

K2Cr2O7 + 4 H2O2 + H2SO4 2 CrO5 + K2SO4 + 5 H2O

CrO5 + 7 H2O + 3 H2SO4 Cr2(SO4)3 + 10 H2O + 7 O2

PeroxoaniontyPeroxoanionty

Ir

Ph3P

OPPh3

Cl

O

CO

Ir

Ph3P

OCPPh3

Cl

+ O2

koordinace „peroxo“ skupinykoordinace „peroxo“ skupiny

CrCr

189 pm

189 pm

141 pm

46°

90°

95°