11. Omów znane Ci zastosowania praktyczne:

-Fe:

• Stal (85% produkcji Fe)

• Stale stopowe z dodatkiem Ni(bardzo mały współczynnik rozszerzalności termicznej), Cr(wzrost twardości, odporności na uderzenie i korozję), Mn(duża odporność na ścieranie), Si(kwasoodporne), W(narzędzia tokarskie, duża twardość).

• Rdzenie elektromagnesów z czystego Fe

• Jako katalizator w syntezie amoniaku i Fischera-Tropscha

-Co:• Do wyrobu twardych spieków

• Stal zawierająca 35% Co – wyrób trwałych magnesów

• Stal zawierająca W, Co, Cr- jeden z najtwardszych stopów

-Ni:

• Dodatek do stali (85% produkcji)

• Powłoki ochronne- niklowanie

• Elementy grzejne i oporowe- stopy z Cu, Cr i innymi metalami

• Wyrób monet

• Katalizator np. hydrogenacja olejów roślinnych, benzenu

12. Zastosowanie praktyczne związków Fe, Co, Ni:

FeF2 i FeF3 - reakcja Fe z F2 – wyrób ceramiki

FeAs w technologii elektronowej jako półprzewodnik

Fe2B chemicznie, fizycznie i mechanicznie odporne pokrycie elementów aparatury FeCl3 FeBr3 FeF3 - reakcja Fe z odpowiednim halogenem, kwasy Lewisa, katalizatory węgliki Fe – zwiększają twardość stali

Fe3O4 – Fe + H20 (wysoka temp.) → Fe3O4 + H20 – materiały magnetyczne, dodatki do ceramiki Fe2O3 – prażenie Fe(OH)3 oraz reakcja rozkładu soli Fe(II), polerowanie szkła, metali, kamieni szlachetnych

FeSO4 x 7H2O – roztwarzając Fe w H2SO4, krystalizacja, wyrób atramentu, błękitu pruskiego, konserwacja drewna

(NH4)2SO4 x FeSO4 x 6H2O sól Mohra reduktor w chemii analitycznej

Fe2C2O4 x 2H2O wywoływacz w technice fotograficznej, właściwości redukujące CoAl2O4 dodatek do ceramiki

CoAs, CoSb w elektronice półprzewidniki

CoTiO3 ceramika, materiał ferromagnetyczny

CoX2 indykator wilgoci

CoCO3 wyrób ceramiki

K3[Co(CN)6] galwanotechnika

13. Właściwości fizyczne i chemiczne żelaza. Porównanie z Co i Ni.

Właściwości Fe:

–

w suchym powietrzu nie ulega zmianom (ochronna warstewka tlenku)

–

w wilgotnym powietrzu szybko się utlenia

–

w zetknięciu z roztworami elektrolitów ulega korozji

–

silnie rozdrobnione zapala się na powietrzu

–

miękkie, ciągliwe, srebrzysto-białe

–

w wysokiej temperaturze reaguje z parą wodną tworząc Fe3O4

–

roztwarza się w kwasach nieutleniających z wydzieleniem wodoru

–

w stężonym HNO3 ulega pasywacji

–

atakuje je NaOH powstają oksoaniony

Właściwości Ni i Co:

–

barwa biała(Ni lekko żółty)

–

niezbyt reaktywne i bardziej odporne od żelaza

–

bardzo rozdrobnione tak jak Fe zapalają się na powietrzu

–

nie reagują z wilgotnym powietrzem w przeciwieństwie do Fe

–

roztwarzają się w kwasach nieutleniających podobnie do Fe

–

w stężonym HNO3 ulegają pasywacji podobnie do Fe

–

reagują z parą wodną

–

reagują z prostymi reagentami

–

Ni silnie absorbuje wodór powstaje wodorek

16. Opisz przemysłowe otrzymywanie Cu, Ag i Au:

-Cu: pierwszy etap technologii produkcji miedzi to rozdrobnienie i flotacja rudy siarczkowej, następnie prażenie rudy siarczkowej w 1700K z SiO2, dalej przetapianie w obecności powietrza (utlenianie w piecach konwertorowych, w atmosferze powietrza).

Zachodzi wówczas reakcja: Cu2S + Cu2O = Cu + SO2 (Cu2O powstaje z Cu2S i O2); powstaje miedź surowa (o czystości 98-99%), którą rafinuje się elektrochemicznie. Z tego procesu pochodzi też Ag i Au (i inne metale – np. Rh, Pt, Re) .

-Ag: srebro odzyskuje się ze szlamów anodowych po elektrorafinacji Cu; ponadto srebro uzyskuje się z przeróbki rud Zn i Pb. Jest też otrzymywane z rud Ag – wpierw odpowiednio rozdrobnioną rudę siarczkową poddaje się flotacji, a potem uzyskany koncentrat przeróbce metodą cyjankową:

Ag

2-

2S + CN- + O2 + H2O = [Ag(CN)2]- + S2O3 + 2OH-

W wyniku działania na siarczek srebra roztworu cyjanku, w atmosferze powietrza, tworzy się bardzo trwały kompleks cyjankowy – dicyjanosrebrzan. Srebro strąca się następnie z tego kompleksu cynkiem (tzw. cementacja): [Ag(CN)2]- + Zn = Ag + [Zn(CN)4]2-Czyste Ag otrzymuje się podobnie jak Cu – metodą elektrorafinacji srebra surowego.

-Au: złoto uzyskuje się ze szlamów anodowych po procesie elektrorafinacji Cu i Ag. Przede wszystkim jednak Au pochodzi ze złóż (muszą zawierać przynajmniej 5g Au/t), z których metal wydziela się metodą cyjankową – jak Ag: Au + CN- + O2 + H2O = [Au(CN)2]- + OH-

(ekstrakcji ulega ponad 95% Au) . Metaliczny Au strąca się następnie cynkiem – jak Ag.

Oczyszczanie surowego Au przeprowadza się elektrochemicznie lub chemicznie. Au koloidalne otrzymuje się przez redukcję soli Au za pomocą SnCl2 - powstaje tzw. purpura Kasjusza, służąca m. in. do barwienia szkła.

17. Definicja pojęć: szereg promieniotwórczy, masa krytyczna

Szereg promieniotwórczy: zespół pierwiastków promieniotwórczych wzrastający w wyniku następujących po sobie rozpadów promieniotwórczych. Szereg zaczyna się izotopem promieniotwórczym o długim okresie półtrwania, a kończy izotopem trwałym,

niepromieniotwórczym.

Masa krytyczna: minimalna masa, przy której reakcja rozszczepienia biegnie łańcuchowo 18. Zastosowanie i otrzymywanie toru, uranu i plutonu. Zastosowanie związków tych pierwiastków.

Produkcja:

-Pu- tworzy się w reaktorze jądrowym w wyniku rozpadu 235U powstają prędkie neutrony, które po spowolnieniu reagują z 238U i powstaje najpierw krótko żyjący 239Np

a potem 239Pu.

-Th-redukcja tlenku do chlorku, a następnie wydzielenie Th poprzez metody ekstrakcyjne lub wymieniacze jonowe.

-U-rudę przerabia się do U3O8, który redukuje się do UO2 wodorem. UO2 w reakcji z HF daje UF4, który redukuje się Ca lub Mg do metalu

Zastosowanie:

Th

ThO2-wysokoogniotrwały katalizator reakcji organicznych

Th-otrzymywanie 233U rozszczepialnego izotopu Uranu

Pu

bardzo toksyczny- nikłe znaczenie

U

235U paliwo jądrowe, technika nuklearna

UF6 silny środek utleniający i fluorujący

UH3 substrat do otrzymywania innych związków U.

20. Które jony lantanowców są barwne i dlaczego?

Yb bezbarwny f14

Nd liliowy, czerwonofioletowy f4

Gd bezbarwny f7

Sm żółty f6

Tm jasnozielony f13

Lu bezbarwny f14

są barwne, gdy są przejścia elektronów (poza stanem f14 i f7)

21. Dlaczego terb i cer tworzą też związki na IV stopniu utlenienia?

Tb: 4f9 6s2 jako jon 4+ zyskuje trwałą konfigurację 4f7(w połowie zapełniona powłoka 4f) Ce: 4f2 6s2 jako jon 4+ ma niezapełnioną powłokę 4f

stąd występują one na IV stopniu utlenienia

22. Dlaczego europ i iterb tworzą związki na II stopniu utlenienia?

Europ trwałość w połowie zapełnionej powłoki f7

Iterb trwałość całkowicie zapełnionego orbitalu f14

Związki lantanowców na II stopniu utlenienia maja właściwości redukujące.

23. Idea metody otrzymywania skandowców i lantanowców w formie metalicznej Otrzymuje się je elektrochemicznie (ze stopionych, bezwodnych soli np. chlorków) lub przez redukcje chlorków lub fluorków Ca, Mg lub Na (nie można użyć węgla, ponieważ lantanowce łatwo tworzą węgliki).