PIERWIASTKI BLOKU D
UKA
AD OKRESOWY PIERWIASTKÓW
Pierwiastki bloku d  metale, dobre przewodniki prądu elektrycznego
i ciepła, plastyczne, mogą tworzyć stopy z innymi metalami. Zazwyczaj
wykazują wysokie temperatury wrzenia i topnienia. Posiadają dużą gęstość.
Szczególna trwałość konfiguracji d5 i d10.
Tab. Str 27.1 str 831 Bielanski
Związki pierwiastków przejściowych są na ogół barwne  jest to
związane z możliwością przenoszenia elektronów na wyższe poziomy
energetyczne (potrzebna energia odpowiada energii promieniowania
światła w zakresie widzialnym).
CuSO4
Fe2O3
NiCl2
CoCl2
STOPIEC
UTLENIENIA
Stopnie utlenienia pierwiastków przejściowych można porównad z ich strukturą
elektronową.
Tab. 6.3 str 303 Lee
Cząsteczki, w których metal występuje na wysokim stopniu utlenienia są
często dobrymi utleniaczami np. KMnO4.
Zmiana charakteru wybranych tlenków w zależności od stopnia utlenienia
metalu
Mangan
Chrom
MnO (zasadowy)
Mn2O3 (zasadowy)
CrO (zasadowy)
MnO2 (amfoteryczny)
Cr2O3 (amfoteryczny)
Mn2O7 (kwasowy)
CrO3 (kwasowy)
ZDOLNOŚĆ DO TWORZENIA KOMPLEKSÓW
Pierwiastki bloku d tworzą wiele związków koordynacyjnych.
Wiąże się to z małymi rozmiarami i dużym ładunkiem jonów metali bloku d
oraz obecnością w ich atomach pustych orbitali, które mają odpowiednią
energie do przyjęcia wolnych par elektronowych oddawanych przez ligandy.
Rys. 6.15a str 354 LEE
Fe(CO)5 hemoglobina
TWORZENIE STOPÓW
Zbliżone rozmiary atomów  możliwość tworzenia stopów
substytucyjnych.
Struktura uporządkowana i nieuporządkowana.
Stopy szybko schładzane cechują się z reguły nieuporządkowaną
strukturą.
Rys. 27.3 str 838 Bielanski
Przykłady popularnych stopów:
Brąz  90% miedzi, do 10% cyny  w starożytności
wytwarzanie przedmiotów codziennego użytku, ozdób.
Mosiądz  stop miedzi i cynku (do 40%). Może zawierać
dodatki innych metali, takich jak Pb, Al, Sn, Mn, Fe, Cr.
Z mosiądzu wytwarza się armaturę, instrumenty
muzyczne, łuski amunicji, monety, klamki, dzwony, okucia.
Nadaje się do obróbki plastycznej na zimno.
Tombak  Cu z Zn, zawiera powyżej 80% miedzi. Cechuje
się żółtą barwą przypominającą złoto, jest jednak mało
wartościowy.
Stal  stop Fe i C (do ok. 2%), inne składniki to Cr, Cu,
Mo, Ti, W, itd.
Właściwości stali zależą od odmiany polimorficznej stopu:
ł-Fe martenzyt, ą-Fe ferryt, Fe3C (cementyt)  twardość.
Inne metale też mogą tworzyć węgliki, co zwiększa
twardość stali.
ŻELAZO
WYST
POWANIE
Rudy żelaza  Fe2O3 hematyt, Fe3O4 magnetyt, Fe2O3 " nH2O limonit,
FeCO3 syderyt, FeS2 piryt.
OTRZYMYWANIE
Na skalę przemysłową żelazo otrzymuje się w wielkich piecach (wysokość
ok. 30m)
Metoda polega na redukcji rud tlenkowych koksem.
Zanieczyszczenia usuwane są przy użyciu wapna palonego, gliny skaleni
(w zależności od charakteru domieszek  kwasowy/zasadowy)
Wyprodukowanie 1 kg Fe = zużycie ok. 1,75 kg rudy, 0,75kg koksu i 0,25
CaCO3.
Rys 33.1 str 919
Bielanski
ALUMINOTERMIA
Proces metalurgiczny otrzymywania metali poprzez redukcję ich
tlenków sproszkowanym lub zgranulowanym glinem.
Substraty tworzą mieszankę termitową, która reaguje z wydzieleniem
dużych ilości ciepła, na skutek czego jej temperatura dochodzi do
3000K (wykorzystywana do produkcji manganu, chromu, wanadu).
Przykładowe reakcje:
Cr2O3 + 2Al Al2O3 + Cr (wys. temperatura)
3MnO2 + 4Al 3Mn + 2Al2O3 (wys. temperatura)
Chrom może być także otrzymywany przez redukcję minerału chromitu
węglem w piecu elektrycznym
FeCr2O4 + 4C Fe + 2Cr + 4CO
Chromiany
W obecności kwasu jon chromianowy (żółty) przekształca się w jon
dichromianowy (pomarańczowy)
2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O
Zakwaszone roztwory dichromianów mogą służyć jako użyteczne środki
utleniające
Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O
Rys. 21.11 str.
976 Atkins
MIEDy

Otrzymywana głównie z rud siarczkowych  chalkopirytu CuFeS2
Ruda oddzielana jest od materiału skalnego metodą flotacji pianowej
(wykorzystuje się zjawisko zwilżania rud siarczkowych przez olej, a nie
wodę).
Olej zmieszany z detergentami
Rys 21.16
i wodą jest wprowadzany do
złoża. Zwilżone cząstki minerału
str 981
wypływają wraz z pianą na
powierzchnię.
Atkins
Dalszy etap na prażeniu wzbogaconej rudy w powietrzu
2CuFeS2 + 3O2 2CuS + 2FeO + 2SO2
Następnie przetapia się CuS przedmuchując sprężone powietrze przez
mieszaninę
CuS + O2 Cu + SO2
Odpadowy SO2 może być wykorzystany jako surowiec do produkcji
kwasu siarkowego.
KOROZJA MIEDZI
Miedz w wilgotnym powietrzu w obecności CO2 pokrywa się zieloną powłoką
 patyny
2Cu + H2O + O2 + CO2 Cu2(OH)2CO3
Bladozielony produkt  hydroksowęglan miedzi
W obecności powietrza powierzchnia miedzi może pokrywać się
czerwoną warstwą Cu2O, która może utleniać się do czarnego CuO.
PLATYNOWCE
Tab. 34.1 str 949
Bielanski
WYST
POWANIE
Platynowce należą do pierwiastków o małym rozpowszechnieniu (2,5 " 10-6%
skorupy ziemskiej) - najwięcej Pd (około połowa).
Najczęściej występują w postaci rodzimej oraz jako zanieczyszczenia
siarczkowych i arsenkowych rud Ni i Cu.
Platynowce w stanie wolnym najlepiej otrzymać przeprowadzając rozkład
termiczny ich związków.
WA
AŚCIWOŚCI CHEMICZNE
Platyna i pallad odznaczają się zdolnością do rozpuszczania wodoru.
Platynowce są zaliczane do metali szlachetnych.
Mimo niezbyt wysokich energii aktywacji wykazują wysokie potencjały
standardowe (o potencjale standardowym oprócz energii jonizacji decyduje
także ciepło sublimacji).
Kwas azotowy reaguje tylko z palladem. Działaniu wody królewskiej ulegają
platyna, pallad i czysty osm.
Platynowce w podwyższonych temperaturach ulegają działaniu F i Cl oraz
reagują z S i P.
ZASTOSOWANIE
Najszersze zastosowanie wśród platynowców  Pt.
Odporność na wysokie temperatury oraz odporność chemiczną powoduje,
że platynę wykorzystuje się do wyrobu tygli i parownic używanych
w procesach chemicznych.
W związku ze swoją niską reaktywnością platyna używana jest
w jubilerstwie, będąc metalem cenniejszym od złota i srebra.
Różne procesy katalityczne  np. proces otrzymywania H2SO4, faza
aktywna w katalizatorach samochodowych.
Wzorzec kilograma wykonanego ze stopu platyny z irydem (przechowywany
w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w SŁvres koło Paryża.