TRIÁDA ŽELEZA - patří sem železo, kobalt a nikl, prvky první přechodné řady - kovový charakter, proměnné oxidační stavy ve sloučeninách - sloučeniny kovalentní, barevné - v přírodě v ložiskách, snadno dostupné ŽELEZO (ferrum) - 4. nejrozšířenější prvek v přírodě - objeveno přibližně 4480 př. n. l -nejčastěji oxidační stavy II a III -ryzí železo je feromagnetická látka, měkký a kujný kov - v přírodě v následujících rudách: krevel - Fe[2]O[3, ]magnetit – FeO, limonit - 2Fe[2]O[3] . 3H[2]O, siderit - FeCO[3, ]pyrit - FeS[2] -neušlechtilý kov – v kyselině rozpustné za vzniku vodíku a železnaté soli, například: Fe + 2 HCl → FeCl[2] + H[2] - při použití oxidující kyseliny vznik železitých solí - nereaguje s alkalickými hydroxidy - biogenní prvek (hemoglobin – krev) - teplota tání: 1538°C; teplota varu: 2861°C -podléhá snadno korozi - na povrchu Fe vzniká vrstva hydratovaného oxidu železitého, ten odpadává → obnažuje povrch kovu → další koroze - ochrana galvanickým pokovováním (pozinkování, pocínování) - čisté Fe má méně vhodné vlastnosti než jeho slitiny - příměsi jiných prvků upravují vlastnosti (pevnost, odolnost proti korozi, tvrdost) -surové Fe se vyrábí ve vysokých pecích z kyslíkatých rud - shora se pec stále plní železnou rudou, koksema struskotvornými přísadami - do spodní části je vháněn horký vzduch s kyslíkem - nauhličování železa - C prostupuje do Fe, vytváří se karbid železa - struska se s železem nemísí a chrání je před oxidací horkým vzduchem; používá se ve stavebnictví při výrobě cementu a tvárnic - odcházející kychtové plyny (odpadní látka) se používají na ohřívání vzduchu do pece výroba oceli (zkujňování Fe) - spočívá především ve snižování obsahu C na 1,7 – 0,2 % - k redukci uhlíku dochází v kyslíkových konvertorech nebo přidáním oxidu železa v nístějových pecích - speciální oceli se vyrábějí v elektrických pecích - ocel se obvykle dále zušlechťuje vhodným zpracováním (kalením – vzniká tvrdá a křehká ocel, popouštěním – křehkost se odstraní), přísadami Ni, Cr, Co - přísadou různých prvků se vyrábějí ušlechtilé (legované) oceli, ty jsou tvrdé a pevné Sloučeniny železa: oxid železitý - jeho a modifikace je hematit, použití jako pigment, při výrobě umělých granátů, jako nosič magnetického záznamu (magnetofonových pásků, …) chlorid železnatý – nejrozšířenější sloučenina, která se používá k leptání kovů, např. Cu zelená skalice = heptahydrát síranu železnatého - FeSO[4] * 7 H[2]O – desinfekce vody, likvidace plevele - Mohrova sůl = hexahydrát síranu amonno-železnatého - ( NH[4] )[2] Fe ( SO[4] )[2] * 6 H[2]O - použití v analytické chemii k přípravě odměrných roztoků kamence = hydratované podvojné sírany železité - M^IFe ( SO[4] )[2] * 12 H[2]O; kde M je NH[4]^+ nebo K^+ Ferrocen – bis-(h^5-cyklopentadienyl)železo: podobné vlastnosti jako aromatické uhlovodíky s delokalizovaným systémem π-vazeb, ty nemají iontový charakter komplexní sloučeniny Fe - hexakyanoželeznatan draselný = žlutá krevní sůl - K[4] [Fe (CN)[6]] - hexakyanoželezitan draselný = červená krevní sůl - K[3] [Fe(CN)[6]] - slouží k výrobě modrého pigmentu: - [Fe( CN )[6]]^4- + Fe^3+ ® berlínská modř - [Fe( CN )[6]]^6- + Fe^2+ ® thurnbullova modř Použití: -konstrukční a nástrojový materiál (ocel, litina) ve všech odvětvích průmyslu -magnetické slitiny -katalyzátory KOBALT (cobaltum) - oxidační stavy nejčastěji II a III - objeven roku 1735 Georgem Brandtem - ušlechtilejší než železo, je stálý na vzduchu, špatně rozpustný v kyselinách, méně reaktivní než železo - feromagnetický, těžkotavitelný a pevný kov - oxid kobaltnatý CoO – zelený, příprava termickým rozkladem uhličitanu nebo hydroxidu kobaltnatého - oxid kobaltitý Co[2]O[3 ]– zisk z Co(OH)[3] - středové atomy komplexních částic, obvykle reagují s CN^-, SCN^-, NH[3], F^-, Cl^-, OH^-, H[2]O -použití: součást tepelně odolných slitin, slitin na styk se živými tkáněmi (endoprotézy), použití v analytické chemii, křemičitany kobaltnaté součástí smaltů a modrého skla, žáruvzdorné slitiny NIKL (niccolum) -oxidační stav II – Ni^II jsou redoxně stálé -objeven 1751 Axelem Fredrikem Cronstedtem -ušlechtilejší než železo, nedochází ke korozi na vzduchu → galvanické poniklování - rozpustný v kyselinách, může dojít k pasivaci na povrchu - málo těkavý, obtížně tavitelný a feromagnetický kov - oxid nikelnatý NiO – zelený, obsah části atomů niklu ve vyšším oxidačním stavu -tetrakarbonyl niklu – výroba reakcí CO s práškovým niklem nebo se suspenzí NiS v alkalickém vodném roztoku - komplexní sloučeniny – ligandy stejné jako u kobaltu + např. pyridin, deriváty fosfanu nebo arsanu a thiomočovina - použití: výroba slitin pro elektrotechnický, letecký a potravinářský průmysl, katalyzátor pro hydrogenaci tuků, NiSO[4] (výroba rozpouštěním Ni(OH)[2] v H[2]SO[4]) jako výchozí surovina pro výrobu všech katalyzátorů