1. Wymień 7 typów elementarnych komórek sieciowych w kryształach. Str. 330 (sieci Bravais’go)

a. regularna przestrzennie centrowana

b. regularna ściennie centrowana

c. tetragonalna przestrzennie centrowana

d. tetragonalna centrowana przy wierzchołkach

e. rombowa przestrzennie centrowana

f. rombowa ściennie centrowana

g .jednoskośna o centrowanych podstawach

2.Wymienić podstawowe cechy metali (połysk, plastyczność, przewodnictwo prądu, przewodnictwo cieplne, zdolność tworzenia związków zasadowych, kwasowych i amfoterycznych) i niemetali (ich stan skupienia to dowolny; w zwykłych warunkach wystepuja w stanie stałym(np;węgiel), w stanie ciekłym(brom)i w stanie gazowym(tlen)
- ich barwa jest różna
- nie ma połysku
-brak kowalności
- nie nadają sie do obróbki mechanicznej
- tylko wegiel w postaci grafitu przewodzi prąd elektryczny
- tylko węgiel w postaci grafitu i diamentu przewodzi ciepło.).

3.Wymienić surowce i produkty przemysłu magnezowego, sodowego i wapniowego.(tablice starościny)

1. przemysł sodowy

   1. woda morska, sól kamienna, saletra chilijska

   2. NaNO2 (do dwuazowania aromatycznych związków organicznych)

Na2S2O3

NaClO

NaClO3

NaCN (służy do wydobycia srebra i złota)

Szkło

1. przemysł magnezowy

   1. karnalit (MgCl2 x KCl x 6H2O)

woda morska

dolomit (CaMg(CO3)2)

kizeryt (MgSO4 x H2O)

magnezyt (MgCO3)

1. Mg

MgO (magnezja palona po wyprażeniu praktycznie nie reaguje z kwasami i wodą – wkłady do pieców, naczynia ognioodporne)

MgSO4 x 7H2O (epsomit – przemysł włókienniczy, papierniczy, cukrowniczy, farmaceutyczny)

Magnezyt – kształtki ogniotrwałe dla metalurgii, wykładziny pieców, przemysł gumowy, papierniczy

1. przemysł wapniowy

   1. wapień (CaCO3)

gips (CaSO4 x 2H2O)

Ca3(PO4)2

1. Wapno chlorowane – podchloryn wapniowy – Ca(OCl)2 – środek wybielający, dezynfekujący, owadobójczy, utleniający.

Azotniak – cyjanamid wapniowy – CaCN2 – utwardzanie stali

Ca

Fluoryt – CaF2 – zastosowanie w hutnictwie do otrzymywania żużli łatwotopliwych, produkcja polew i emalii

Gips modelarski (CaSO4 x 0,5 H2O)

Precypitat (Ca2H2(PO4)2)

4.Co to są chromofory? Wymienić

Ugrupowania atomowe mające wiązania wielokrotne, posiadające pasma absorpcyjne w pobliżu 200nm.

Przykłady:

Grupa etylenowa =C=C=

Grupa karbonylowa =C=O

Grupa azowa –N=N-

6.Występowanie węgla w przyrodzie

Węgiel występuje w stanie wolnym tylko jako grafit lub diament. Kilkanaście (lub) więcej procent każdego żywego organizmu stanowi węgiel.

ZWIĄZKI WĘGLA:

węgiel kopalny powstający w wyniku zwęglenia drewna

antracyt – 92%

węgiel kamienny do 85%

węgiel brunatny do 70%

torf do 50%

W tych związkach węgiel występuje w postaci skomplikowanych związków organicznych (białek).

łupki bitumiczne (krzemiany zawierające oleje skalne – 25%-50% węgla w postaci związków organicznych (karogenów)

asfalt

ropa naftowa

gaz ziemny

bursztyn

wosk ziemny

minerały – węglany (kalcyt CaCO3, dolomit MgCO3 + CaCO3, syderyt FeCO3)

atmosfera

woda morska

biogaz 50%-70% metanu

7. Stopnie utlenienia węgla

-4 CH4

-3 CH3|CH3 (czyli C2H6)

-2 CH3OH

-1 –CH2OH

0 C

+1 –CHO

+2 CO

+3 –COOH

+4 CO2

8. Co to są silikony, jak powstają, zastosowanie.

Silikony to polimery alkilochlorosilanów (chlorosilanów, w których atomy wodoru zostały częściowo lub całkowicie zastąpione grupami alkilowymi

SiCl4 + CH3MgCl = CH3SiCl3 + MgCl2,

Chlorosilany otrzymujemy przez ogrzewanie silanów z gazowym chlorowodorem

SiH4 + 2HCl = SiCl2H2 + 2H2

Hydroliza (CH3)2SiCl2 = (CH3)2Si(OH)2

Prowadzi do powstania polimeru łańcuchowego (tzw. Metylowy olej silikonowy)

Polimery łańcuchowe to niepalne i niereaktywne chemicznie ciecze, których lepkość zmienia się w minimalnym stopniu z temperaturą. W zależności od budowy poddanych hydrolizie alkilochlorosilanów otrzymujemy silikony o różnych właściwościach.

Silikony to bardzo dobre tworzywa odporne na temperaturę, chemikalia. Oleje są stosowane jako smary, zaś produkty ich odbudowy są używane do impregnacji tkanin.

9.Związki azotu na różnych stopniach utlenienia

-3 NH3 amoniak

-2 N2H4 hydrazyna

-1 NH2OH hydroksyloamina

0 N2 wolny azot

+1 N20 podtlenek azotu (gaz rozweselający)

+2 N0 tlenek azotu (II)

+3 N203 tlenek azotu (III)

+4 N02 dwutlenek azotu

+5 N2O5 tlenek azotu (V)

10. Podaj kilka związków grafitu – uzasadnij ich nazwy.

KC8 metaliczny potas w czasie ogrzewania z grafitem „wchodzi” między płaszczyzny węgla, dając produkt barwy miedzi.

KC24

BrC8

Związku grafitu mają swoje nazwy, ponieważ zachowują one częściowo strukturę grafitu

11.Różne typy struktur krzemionkowych. (Str.340)

1. struktura wyspowa (oliwin)

2. struktura pierścieniowa

3. struktura łańcuchowa

4. struktura pasmowa (podwójny łańcuch tetraedrów zwany wstęgą amfibolową)

12.Co to są diatomity, ich zastosowanie?

Diatomity są zwięzłymi skałami osadowymi których głównym składnikiem są szkieleciki okrzemek, zbudowane z bezpostaciowej krzemionki – opalu. Pokrewną kopaliną jest ziemia okrzemkowa która jest skałą luźną. Diatomity i ziemia okrzemkowa znajdują szerokie zastosowanie jako materiały filtracyjne, sorbenty, nośniki środków ochrony roślin i katalizatorów, materiały termoizolacyjne i polerskie. Typowe diatomity o zawartości SiO₂ powyżej 80 % nie występują w Polsce. Jako substytut diatomitów i ziemi okrzemkowej traktowana jest ziemia krzemionkowa, o odmiennej genezie i składzie mineralogicznym.

13. Najważniejszy wodorek azotu i jego reakcje z wodą

W WODZIE NIE POWSTAJE NH4OH TYLKO NH3(aq)

NH3(aq) + H2O = NH4+(aq) + OH-(aq)

W niskiej temperaturze amoniak tworzy krystaliczne hydraty (NH3xH2O)n i 2NH3xH20. (x oznacza znak mnożenia)

14.Ile rodzajów obojętnych cząsteczek może tworzyć wodór.

Nie jestem pewien. Jeżeli cząsteczki obojętne to te, które nie reagują z wodą/zasadami/kwasami, to chyba żadnych, chociaż jest NH3 i CH4. Jeśli chodzi o charakter wiązania, to tworzy kowalencyjne wodorki z pierwiastkami grup IIIA-VIIA, z pierwiastkami d-elektronowymi wodorki metaliczne (wodór wchodzi między węzły sieci metalicznych tworząc coś w rodzaju stopu metalu z wodorem), z metalami aktywnymi (IA, IIA) tworzy wodorki jonowe.

15.Na jakich stopniach utlenienia występuje tlen?

-2 MgO

-1 H2O2

-0,5 KO2

0 O2

+2 F2O

16.Pod jakimi postaciami występuje woda?

1. Woda występuje we wszystkich stanach skupienia (woda ciekła, lód, para wodna)

2. Woda może wchodzić w sieć krystaliczną jako woda krystaliczna (np. w CuSO4x5H2O). Niebieskie kryształy podanej soli, jak i wielu innych, po odwodnieniu rozsypują się w biały proszek.

3. Woda konstytucyjna jest zawarta w cząsteczce każdego kwasu tlenowego/wodorotlenku, który powstać może w wyniku reakcji tlenku kwasowego/zasadowego z wodą. Po ogrzaniu cząsteczka może ulec rozpadowi, np.

KH2PO4 => KPO3 + H2O

1. Woda zeolityczna to cząsteczki wody luźno związane z kryształem. Wypełniają one wolne przestrzenie w sieci kryształu. Mogą zostać usunięte z kryształu wskutek ogrzewania/suszenia i nie zmieni to sieci kryształu. Woda zeolityczna w przeciwieństwie do wody konstytucyjnej nie występuje w ilościach stechiometrycznych, ale w dużo większych, np. na jeden atom krzemu może przypadać od kilku do kilkuset cząsteczek wody.

17.Metody otrzymywania wodoru na skalę przemysłową.

• redukcja pary wodnej rozgrzanym (1000stopni C) koksem

H2O + C => H2 + CO

• Reakcja metanu (z gazu ziemnego) z parą wodną (T=1100 stopni C)

2H2O + CH4 => CO2 + 4H2

• Redukcja pary wodnej rozgrzanym tlenkiem węgla (1300 stopni C)

CO + H2O => CO2 + H2

18.Zastosowanie wodoru.

1. wytwarzanie amoniaku metodą Habera, a także wielu innych związków

2. uwodornianie olejów roślinnych

3. paliwo rakietowe w mieszaninie z tlenem

4. prowadzenie procesów redukcji

5. palnik Langmuira

19.Co to jest alotropia, przykłady.

Alotropia to występowanie tego samego pierwiastka w różnych odmianach krystalograficznych. Przykłady

Węgiel – grafit, diament, fulleren, chaoit

Fosfor – czerwony, biały, fioletowy, czarny

Siarka – romboidalna, jednoskośna

Żelazo – sieć regularna przestrzennie centrowana alfa i delta, regularna ściennie centrowana gamma

20. Co to jest izomeria, przykłady (str.483)

Izomeria to zjawisko różnic w budowie lub właściwościach cząsteczek o tym samym składzie atomowym. Inaczej mówiąc mają izomery mają ten sam wzór sumaryczny, ale inny strukturalny. W chemii nieorganicznej izomerię można zaobserwować w związkach kompleksowych.

1. Izomeria strukturalna

• Izomeria jonowa

[Pt(NH3)4Cl2]Br2 i [Pt(NH3)4Br2]Cl2 (bromek dichlorotetraaminaplatyny i chlorek dibromotetraaminaplatyny)

• Izomeria hydratacyjna

[Cr(H2O)6]Cl3 (fioletowy), [Cr(H2O)5Cl]Cl2xH2O (fioletowo-zielony) [Cr(H2O)4Cl2]Clx2H2O (fioletowy)

• Izomeria koordynacyjna

[Cu(NH3)4][PtCl4] i [Pt(NH3)4][CuCl4]

• Izomeria polimeryzacyjna

[Pt(NH3)2Cl2]2 i [Pt(NH3)4][PtCl4]

Obydwa związki mają taki sam wzór empiryczny, ale różne struktury

• Izomeria wiązaniowa

[(NH3)5Co-NO2]2+ i [(NH3)5Co-ONO]2+

Ten sam ligand (NO2)- może być związany z centralnym atomem kobaltu przez atom azotu lub atom tlenu

1. Stereoizomeria (ten sam skład ale inaczej rozmieszczone ligandy) występuje tylko wtedy, gdy liczba koordynacyjna (liczba ligandów, które mogą być przyłączone) jest większa lub równa 4. W przypadku struktury płaskiej kwadratowej (Ma2b2) mogą istnieć 2 izomery geometryczne cis i trans. (str. 483), jeżeli wszystkie ligandy są różne (Mabcd), to istnieć mogą trzy izomery geometryczne.

Kompleks Mabcd o budowie tetraedrycznej może występować w dwóch optycznie czynnych odmianach. Rozróżnić je można dość dość łatwo, bo każdy z nich skręca w innym kierunku płaszczyznę światła spolaryzowanego.

21. Stopnie utlenienia chloru i fluoru, przykłady

1. fluor

• -1 F2O

• 0 F2

1. chlor

• +7 HClO4

• +5 HClO3

• +4 ClO2

• +3 HClO2

• +1 HClO

• O Cl2

• -1 HCl

22. Wzory i nazwy tlenowych i beztlenowych kwasów siarki i fosforu

1. siarka

• H2S – kwas siarkowodorowy

• H2S2O4 – kwas podsiarkawy

• H2SO3 – kwas siarkowy (IV)/ kwas siarkawy

• H2S2O5 – kwas pirosiarkawy

• H2S2O3 – kwas tiosiarkowy

• H2SO4 – kwas siarkowy(VI)

• H2S2O7 – kwas pirosiarkowy

• H2SnO6 – kwas wielotionowy (n=3-6)

• H2S2O8 – kwas nadtlenodwusiarkowy

1. fosfor

• H3PO4 – kwas ortofosforowy (P-V)

• H4P2O7 – kwas pirofosforowy (P-V)

• HPO3 – kwas metafosforowy (P-V)

• H4P2O6 – kwas podfosforowy (P-IV)

• H3PO3 – kwas ortofosforawy (P-III)

• H4P2O5 – kwas pirofosforawy (P-III)

• HPO2 – kwas metafosforawy (P-III)

• H3PO2 – kwas podfosforawy (P-II)

23.Kompleksy wysoko- i niskospinowe, przykłady

Kompleksy, w których jon centralny ma konfigurację zgodną z regułą Hundta, tzn., niesparowane elektrony należące do jednego podpoziomu obsadzają maksymalną liczbę orbitali, nazywa się kompleksami wysokospinowymi. Ogólnie rzecz biorąc kompleks wysokospinowy to taki kompleks, który ma dużo niesparowanych elektronów. Typowy przykład to [MnCl4]2-

Kompleksy niskospinowe to takie, które nie mają wszystkie elektrony sparowane. Przykład – [Ni(CN)4]2-

24. Co to jest szereg spektroskopowy? (ilustracja na str. 471)

Ten sam jon centralny jest w stanie tworzyć kompleksy i wysoko- i niskospinowe. Pole elektryczne przyłączanego ligandu powoduje rozszczepienie podpoziomu d na dwa mniejsze podpoziomy. 2-krotnie zdegenerowany poziom Eg i 3-krotnie zdegenerowany T2g. Jeżeli rozszczepienie będzie małe, to kompleks będzie wysokospinowy, jeżeli duże, to niskospinowy. Np. w kompleksie [FeF6]3- rozszczepienie jest niewielkie więc kompleks ten jest wysokospinowy (2 elektrony zajmują poziom Eg, 3 zajmują T2g), z kolei w kompleksie [Fe(CN)6]3- rozszczepienie to jest duże, więc kompleks ten jest niskospinowy (wszystkie elektrony znajdują się na poziomie T2g). W związku z tym wkład energii koniecznej do przejścia dwóch elektronów na wyższy poziom energetyczny (Eg, bo kompleks [FeF6]3- ma budowę oktaedryczną) jest mniejszy niż energia niezbędna do sparowania elektronów na niższym poziomie energetycznym. Dzieje się tak dlatego, bo atom dąży to uzyskania stanu o najmniejszej energii. W ten sposób zgodnie z regułą Hunda elektrony ustawiają się równolegle obsadzając wszystkie 5 orbitali.

W przypadku kompleksu [Fe(CN)6]3- mniejszy jest wkład energii koniecznej do sparowania elektronów niż energia niezbędna do przejścia na wyższy poziom energetyczny.

Szereg spektroskopowy/spektrochemiczny szereguje ligandy wg wzrastającej wartości parametru rozszczepienia orbitalu (DELTA).

I - ma najniższą wartość tego parametru czyli tworzy kompleksy tylko i wyłącznie wysokospinowe

CN- ma najwyższą wartość parametru rozszczepienia czyli tworzy kompleksy wyłącznie niskospinowe.

25.Od czego zależy wielkość rozszczepienia orbitali d?

Rozszczepienie to zachodzi pod wpływem pola elektrycznego ligandów. Od mocy tego pola zależy wartość parametru rozszczepienia. Ligandy znajdujące się w szeregu z lewej strony (I-, Br-) wytwarzają słabe pole o niewielkiej wartości parametru rozszczepienia, podczas gdy ligandy z prawej strony (z CN- na czele) wytwarzają silne pole o dużej wartości parametru rozszczepienia.

26.Na jakich stopniach utlenienia znajduje się żelazo w hemoglobinie i oksyhemoglobinie?

Zarówno hemoglobina, jak i oksyhemoglobina to kompleksy żelaza (II). Każda cząsteczka hemu może związać cząsteczkę tlenu (przyłączyć ją do żelaza(II)). Żelazo nie ulega przy tym utlenieniu, więc pozostaje na +2 stopniu utlenienia. Proces przyłączenia cząsteczki tlenu do hemoglobiny nazywa się utlenowaniem.

27.Przykłady związków kompleksowych, w których atom centralny jest na zerowym stopniu utlenienia

Fe(CO)5

Ni(CO)4

Cr(CO)6

28. Co to jest efektywna liczba atomowa – przykłady obliczeń.

Efektywna liczba atomowa to ilość elektronów, do jakiej dąży atom centralny/liczba elektronów w atomie gazu szlachetnego na końcu okresu, do którego należy atom centralny.

Np. [Fe(CN)6]4-

Atom centralny jest na stopniu utlenienia –4+6(-1)=+2 (Fe2+, czyli ma 26(liczba atomowa żelaza obojętnego) –2(bo jest na +2 stopniu utlenienia) =24 elektrony

Gaz szlachetny na końcu okresu to krypton (Kr o liczbie atomowej 36 czyli efektywna liczba atomowa jest równa 36)

EWETUALNIE

Każda grupa cyjankowa [CN]- jest źródłem 2 elektronów.

Liczba elektronów pozyskanych przez jon centralny od ligandów jest równa 6x2=12

Efektywna liczba atomowa: 24 + 12 = 36

29.Dlaczego TiCl4 jest cieczą?

Tytan na +4 stopniu utlenienia ma charakter bardziej niemetaliczny od tytanu na +2 stopniu utlenienia. W związku z tym wiązania występujące w cząsteczce TiCl4 są kowalencyjne (w TiCl2 wiązanie ma charakter bardziej jonowy). TiCl2 w związku z tym tworzy kryształy. TiCl4 kryształów tworzyć nie może. Siły działające w układach o wiązaniu kowalencyjnym są o wiele słabsze od sił działających w układzie jonowym. W związku z tym cząsteczki mogą się względem siebie przemieszczać. Dlatego TiCl4 jest cieczą.

30.Reguły związków kompleksowych na wybranym przykładzie. (NIE WIEM, ale jak chodzi o nazewnictwo, to wszystko jest w Pajdowskim i skrypcie do lab. dobrze wytłumaczone)

31.Izomeria związków kompleksowych (patrz pyt.20).

32.Charakterystyka pierwiastków d-elektronowych.

1. elektrony walencyjny są rozmieszczone na dwóch podpoziomach (ns i (n-1)d)

2. fakt, że zapełniony jest podpoziom ns wpływa na to, że wszystkie pierwiastki podgrup są metalami i najniższy stopień utlenienia wynosi +2 (z wyjątkiem rtęci i miedziowców)

3. cechą charakterystyczną jest zmienna wartościowość. Od +2 (lub +1) do maksymalnej w danej podgrupie.

4. orbitale d, które nie są całkowicie zapełnione ulegają pod wpływem pola elektrycznego ligandów rozszczepieniu na podpoziomy o różnicy energii leżącej w widzialnym zakresie widma, dlatego prawie wszystkie związki metali d-elektronowych mają barwne roztwory

5. występują duże różnice w temperaturach topnienia, reaktywności

6. pierwiastki d-elektronowe mają tendencję do tworzenia wiązań pośrednich (o charakterze częściowo jonowym, częściowo kowalencyjnym). Wiązania kowalencyjne dominują z związkach na wyższym stopniu utlenienia, a wiązania jonowe w związkach na niższym stopniu utlenienia

7. wiele pierwiastków d-elektronowych tworzy związki amfoteryczne

33.Etapy otrzymywania miedzi wysokiej czystości.

1. wydobycie rudy miedzi. Zawartość miedzi w rudzie wynosi kilka %

2. Przygotowanie koncentratu miedzi poprzez flotację (po przemieleniu rudy). Zawartość miedzi wzrośnie do ok. 13%

3. Uśrednienie mieszanin i brykietowanie miału w celu otrzymania wsadu w postaci większych kawałków. Proces ten odbywa się z piecu szybowym. Aby związać miał dodaje się tzw. ług posiarczynowy (odpad z produkcji papieru zawierający cukry redukujące sole).

4. Zbrykietowane koncentraty są topione. Wytop wylewany jest do odstojnika, gdzie rozdziela się na 2 warstwy. Górna to żużel (o wysokiej zawartości żelaza, tlenku wapnia, krzemionki), dolna to kamień miedziowy będący mieszaniną siarczków żelaza i miedzi (ok. 37% miedzi). W tym etapie powstają też gazy gardzielowe i pyły gardzielowe (5,8% miedzi), które powracają do przygotowawczego wydziału.

FeS2 = FeS + 0,5 S2

2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + 0,5 S2

3Fe3O4 + FeS = 10FeO + SO2

3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5 (2Fe x SiO2) fajalit-główny składnik żużlu

Fe3O4 + Cu2S = 6FeO + 2Cu + SO2

2Fe3O4 + Cu2S + 3SiO2 = 2 fajalit + 2Cu + SO2

Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

Cu2S + 2CuO = 4Cu + SO2

Cu2S + Cu2O = 6Cu + SO2

2Cu + FeS = Cu2S + Fe

2Fe + SO2 = 2FeO + 0,5 S2

1. świeżenie kamienia miedziowego w celu usunięcia żelaza i siarki. Do pieca konwertorowego dodaje się kwarcyt, którego zadaniem jest wiązanie żelaza i przeprowadzenie go do fajalitu

I etap 3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5 fajalit + SO2

2Fe3O4 + Cu2S + 3SiO2 = 3 fajalit + 2Cu + SO2

żużel zlewa się do kadzi proces jest kontynuowany

II etap 2Fe3O4 + Cu2S = 6FeO + 2Cu + SO2

2Fe3O4 + Cu2S + 3SiO2 = 3 fajalit + 2Cu + SO2

Cu2S + 2CuO = 4Cu + SO2

W tym procesie otrzymujemy miedź konwertorową (powyżej 98% miedzi), żużel konwertorowy (47% żelaza, 3,5% miedzi) i pyły konwertorowe (46% ołowiu, 2,8% cynku, 2,6% miedzi), a także duże ilości SO2, który jest wykorzystywany do produkcji kwasu siarkowego

1. Ogniowa rafinacja miedzi i odlewanie anod miedziowych (powyżej 99% miedzi)

2. Elektrolityczna rafinacja miedzi (elektrolit stanowi wodny roztwór miedzi i kwasu siarkowego). Miedź anodowa rozpuszcza się i osiada na okładkach katodowych. Domieszki osiadają na dnie w postaci tzw. szlamu (25% srebra, 11% miedzi, 17% ołowiu, kilkuprocentowe ilości niklu i antymonu). Miedź katodowa, która wówczas powstaje zawiera 99,9% miedzi.

34. Etapy hydrometalurgii, otrzymywanie metali.

Hydrometalurgia składa się z następujących etapów:

1. ługownie rudy w celu przeprowadzenia związków trudno rozpuszczalnych w związki rozpuszczalne

2. oczyszczanie roztworu w celu przeprowadzenia wydajniejszej elektrolizy

3. katodowe wydzielanie metalu w elektrolizerze

4. wykorzystanie elektrolitu pozostałego w elektrolizerze do ponownego ługowania

35.Przykłady związków helowców

XePtF6

Xe(PtF6)2

XeF2

XeF6

XeO3

XeF8

Na4XeO6

36.Pierwiastki rzadkie, otrzymywanie.

I. Pierwiastki rzadkie cechuje

1. bezwzględnie mała ilość pierwiastka pod względem rozpowszechnienia

2. brak własnych minerałów

3. duże rozproszenie

II. Pierwiastków rzadkich się nie wydobywa, lecz uzyskuje z surowców wtórnych, np. Cd otrzymuje się z pyłu z otrzymywania Zn. Hydrometalurgia pozwala na otrzymywanie rzadkich pierwiastków.

37.Metody otrzymywania metali

I . ze względu na reakcje

1. redukcja węglem lub tlenkiem węgla

ZnO + C = CO + Zn

ZnO + C = ZN + CO2

1. redukcja wodorem

WO3 + 3H2 = W + 3H2O

1. redukcja prądem elektrycznym

Cu2+ + 2e- = Cu

1. redukcja metalami nieszlachetnymi (Na, Ca, Al. Mg)

TiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl

1. Inne metody:

• wydzielanie złota z surowców kwarcowych po obróbce rtęcią

4Au + 8(CN)- + O2 + 2H2O = 4Au(CN)2 - +4OH-

2Au(CN)2 - + Zn = Zn(CN)4 2- + 2Au

• dysocjacja termiczna

ZrI4 = Zr + 2I2

• cementacja (proces wymiany)

Cu2+ + Fe = Fe2+ + Cu

II. ze względu na technologię

1. metoda pirometalurgiczna (hutnicza) jest prowadzona w wysokiej temperaturze z zastosowaniem różnych pieców. W jej trakcie zachodzi utlenianie, redukcja, dysocjacja, topnienie, sublimacja. Wolne metalu otrzymuje się przez działanie odpowiednim reduktorem. Jest to powszechnie stosowana na świecie metoda i za jej pomocą otrzymuje się największe ilości metali

2. metoda elektrometalurgiczna pozwala otrzymywać lub oczyszczać metale na drodze elektrolizy stopionych soli. Można w ten sposób otrzymać metale o dużej aktywności (Na, Ca, Al.)

3. metoda hydroelektrometalurgiczna pozwala na otrzymywanie metali z wodnych roztworów ich soli (elektroliza)

4. metoda hydrometalurgiczna polega na ługowaniu surowców rozpuszczalnikami a następnie wydzielaniu metali z roztworu różnymi metodami (cementacja, redukcja wodorem). Coraz częściej stosuje się metale otrzymane metodą hydrometalurgiczną

5. metoda metalotermiczna. Otrzymywanie metali tą metodą prowadzi się w wysokiej temperaturze często w atmosferze gazu obojętnego. Środkiem redukującym jest sproszkowany metal o większym powinowactwie do tlenu niż metal redukowany. W zależności od środka redukującego wyróżnia się silikotermię, aluminotermię itd. W ten sposób otrzymuje się metale aktywne chemicznie, o dużym powinowactwie do tlenu

6. metalurgia proszków obejmuje technikę otrzymywania i scalania proszków o charakterze metalicznym i niemetalicznym. Metoda ta pozwala na otrzymanie materiału dowolnego w szerokim zakresie składu chemicznego.

38. Surowce do otrzymywania metali.

Ruda – minerał lub inny materiał, z którego wydobywa się metal lub kilka metali.

Rudy muszą zalegać w takich warunkach i skupieniach, żeby wydobycie z nich metalu było opłacalne, a także ich właściwości fizyczne i chemiczne muszą pozwalać na opłacalne wydobycie metalu. Rudy mogą być mono lub polimetaliczne. Każda składa się z minerałów użytecznych i nieużytecznych.

Konkrecje – ziarna, bryłki, bryły złożone z tlenków rzadkich i cennych metali zalegające dna mórz. 36% powierzchni Pacyfiku pokryte jest konkrecjami. Eksploatacja konkrecji opłaca się na terenach, gdzie znajduje się co najmniej 5 kg bryłek na 1 m2.

Wody mórz i oceanów – wykorzystywana jest przez kraje mające dostęp do wód bez zanieczyszczeń.

39.Jakie zalety ma hydrometalurgia w stosunku do pirometalurgii?

1. hydrometalurgia pozwala na otrzymanie rzadkich pierwiastków

2. hydrometalurgia jest bezpieczniejsza dla środowiska

3. hydrometalurgia pozwala na otrzymanie pierwiastków o większym stopniu czystości

4. niższe koszty

40.W jakiej formie występuje Cu

1. siarczki, np. chalkopiryt

2. węglany, np. malachit

3. tlenki, np. kupryt

4. krzemiany, np. chryzokol

5. miedź rodzima

41.Wykres zależności produkcji metalu od jego ceny za tonę

42. Reguła Fajansa

Pierwiastki przejściowe na najwyższym stopniu utlenienia (równym kolejnemu numerowi podgrupy) wykazują pełną analogię do pierwiastków grupy głównej o tej samej numeracji. Np.,

P2O5 V2O5

SO3 CrO3

Cl2O7 Mn2O7

43.Budowa związków kompleksowych

Związek kompleksowy składa się z atomu/jonu centralnego i otaczających go ligandów, które są z nim połączone za pomocą wiązań koordynacyjnych (donorowo-akceptorowych, lub kowalencyjnych spolaryzowanych pośrednich). Liczba koordynacyjna to liczba ligandów jakie dany atom/jon centralny może przyłączyć. Liczba ta zależy od stosunku promienia atomu/jonu centralnego do promienia ligandu.

45. Podział kopalin

1. kopaliny użyteczne mające przy danym stanie techniki i technologii zastosowanie w gospodarce

2. kopaliny główne to minerały lub skały stanowiące przedmiot samodzielnej eksploatacji górniczej

46. Ile rodzajów cząsteczek dwuatomowych może tworzyć wodór?

Wodór ma trzy izotopy: prot, deuter i tryt. Każdy izotop może tworzyć cząsteczkę dwuatomową z innym.

H2, D2, T2, HD, HT, DH

Oprócz tego występują dwa rodzaje cząsteczek wodoru: ortowodór o spinach jąder równoległych i parawodór o spinach jąder przeciwnych.

Podsumowując, wodór może tworzyć 12 różnych cząsteczek dwuatomowych.

47.Reguły nazewnictwa związków kompleksowych (Pajdowski, skrypt do laboratoriów Kalembkiewicza)

48.Typy struktur krzemionkowych występujących w przyrodzie.

1. struktura łańcuchowa – enstatyt, diopsyd

2. struktura wstęgowa/pasmowa – tremolit

3. struktury wysepkowe

• pojedynczy trójkąt – fenokit

• dwa trójkąty połączone wierzchołkiem –tortweityt

• sześć trójkątów w pierścieniu - beryl

1. struktura pierścieniowa – benitoit

49.Co to są dolomity – przykłady.

Dolomity to skały pochodzenia chemicznego zbudowane przede wszystkim z dolomitu (CaMg(CO3)2). Rozróżniamy dolomity pierwotne i wtórne. Pierwotne tworzą się wskutek wytrącania dolomitu z wody morskiej. Wtórne tworzą się w procesie metasomatycznych przemian osadów wapiennych. Polega to na stopniowym wypieraniu węglanu wapnia przez węglan magnezu. Objętość zmniejsza się wówczas o 12,3%. PRZYKŁADÓW NIE MAM

50. Co to są przewodniki pierwszego rodzaju.

Przewodniki pierwszego rodzaju to takie przewodniki, w których nośnikami ładunków są elektrony. Są to inaczej przewodniki elektronowe. Należą do nich metale i półprzewodniki.

Tak na wszelki wypadek od razu podam, że przewodniki drugiego rodzaju to przewodniki, w których przenoszenie ładunku związane jest z ruchem masy (czyli przenośnikami ładunków są jony). Przewodnikami drugiego rodzaju są elektrolity.

53.Berylowce w stanie wolnym

Berylowce są zbyt aktywne, żeby występować w przyrodzie w stanie wolnym. Występują za to w minerałach. Beryl w glinokrzemianie o nazwie beryl, Magnez, np. dolomicie i magnezycie (MgCO3), Wapń, np. w kalcycie (CaCO3), Stront i Bar w siarczanach (celestyn – siarczan strontu, baryt – siarczan baru).

54.Silany

Inaczej zwane krzemowodorami. Są to nietrwałe związki o wzorze ogólnym takim samym jak alkany (SinH2n+2, n=1 – 6).

Otrzymywanie:

2Mg+Si=Mg2Si

Mg2Si + H2SO4 = SinH2n+2

Pod wpływem wody silany hydrolizują

Si3H8 + 6H2O = SiO2 + 10H2

Przy zetknięciu się z powietrzem samorzutnie się zapalają

Si3H8 + 5O2 = 3SiO2 + 4H2O

55.Nadtlenki wodoru – właściwości

H2O2

Otrzymuje się go przez anodowe utlenianie kwasu siarkowego do kwasu nadtlenodwusiarkowego i jego hydrolizę.

Czysty nadtlenek wodoru to bezbarwna, gęsta, lepka ciecz krzepnąca w temperaturze –0,5 stopnia Celsjusza i wrząca w temperaturze 150 stopni C.

Roztwór 3-3,5% nazywamy wodą utlenioną i służy on do dezynfekcji ran.

Roztwór 5% służy do rozjaśniania włosów.

Roztwór 30% nosi nazwę perhydrol. Służy on do oczyszczania kości z tkanek miękkich, przy produkcji barwników organicznych i jako składnik materiału wybuchowego HMTD.

Czysty nadtlenek wodoru jest bardzo nietrwały i ulega egzotermicznemu rozkładowi na tlen i wodę (często towarzyszy temu wybuch) pod wpływem ciepła, kontaktu z niektórymi metalami lub tlenkami metali, promieniami UV. Ulega również rozkładowi w czasie kontaktu ze szkłem, dlatego przechowuje się go w butelkach z polietylenu lub aluminium.

Nadtlenek wodoru jest słabym kwasem który dysocjuje na kation oksoniowy i anionorodnik nadtlenowodorowy

H2O2 + H2O = HO2- + H3O+

Tlen w cząsteczce H2O2 jest na –1 stopniu utlenienia. Dlatego związek ten może być zarówno utleniaczem, jak i reduktorem.

56. Związki kompleksowe żelaza (nie wiem za bardzo co tu napisać)

Żelazo bardzo chętnie tworzy związki kompleksowe, przy czym niektóre ligandy są mocniej wiązane przez jony Fe2+ niż Fe3+ (mimo iż z reguły jony metali na wyższych stopniach utlenienia tworzą silniejsze kompleksy). Żelazo (II) spełnia bardzo ważną rolę będąc składnikiem hemoglobiny. Żelazo w kompleksach może też występować na zerowym stopniu utlenienia (pentakarbonylożelazo Fe(CO)5).

57. Ciała anizotropowe, izotropowe i krystaliczne.

1. Ciała anizotropowe wykazują różne właściwości (rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, współczynnik załamania światła, szybkość wzrostu i rozpuszczania kryształu) w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana.

2. Ciała izotropowe wykazują jednakowe właściwości bez względu na kierunek, w którym dana właściwość jest rozpatrywana.

3. Ciało krystaliczne to stan skupienia materii, w którym cząsteczki, atomy, jony nie mają swobody przemieszczania się w objętości tego ciała. Zajmują ściśle określone miejsce w strukturze i mogą jedynie drgać w obrębie zajmowanego przez nie miejsca. Kryształy w odróżnieniu od innych ciał stałych wykazują symetrię translacyjną

58. Rafinacja elektrolityczna.

Metal wraz z domieszkami stanowi anodę. Przyłożony do niej potencjał jest niewiele niższy od potencjału standardowego półogniwa (jeżeli mówimy o otrzymywanie miedzi jest to ogniwu Cu/Cu2+ itd. itd. itd.). Wtedy do roztworu przejdą metale nieszlachetne i jony metalu, który nas interesuje. Metale szlachetne przy tak niskim potencjale nie przejdą do roztworu, ale osadzać się będą na dnie tworząc tzw. szlam anodowy. Potencjał katody dobiera się tak, aby był niewiele wyższy od potencjału standardowego półogniwa (ta sama uwaga). Wówczas na katodzie redukować się będą wyłącznie jony metalu, który nas interesuje. Potencjał ten będzie na tyle wysoki, że pozostałe jony z roztworu nie będą ulegać redukcji.

59. Równowaga Boudouarda (wykresu nie mam)

Jest to równowaga, która ustala się między tlenkiem i dwutlenkiem węgla podczas przedmuchiwania powietrza przez warstwę rozżarzonego koksu, zgodnie z reakcją: 2CO = C + CO₂

60. Metody otrzymywania berylowców.

1. Beryl otrzymuje się metodą elektrometalurgiczną. Eksploatuje się złoża, które zawierają powyżej 0,025% BeO (w przypadku rud polimetalicznych 0,01%). Rudę wzbogaca się ręcznie lub metodami grawitacyjnymi. Koncentrat poddaje się fluorowaniu w wysokiej temperaturze za pomocą Na2[SiF6] lub Na3[FeF6]. Otrzymane fluoroberylany przeprowadza się w berylany. Następnie roztworu rozcieńcza się wodą i gotuje w celu hydrolitycznego wytrącenia Be(OH)2. Osad się suszy i praży w celu otrzymania BeO. Tlenek przeprowadza się w chlorek berylu i po zmieleniu z NaCl przeprowadza się elektrolizę stopu. W jego wyniku otrzymuje się sproszkowany beryl.

2. Magnez (magnezyt, dolomit)

MgCO3 = MgO + CO2

MgO + C + Cl2 = MgCl2 + CO

Po odwodnieniu chlorek miesza się z CaCl2, KCl, CaF2. Następnie prowadzi się elektrolizę. Otrzymany w ten sposób magnez jest zanieczyszczony i wymaga rafinacji

1. Wapń (kalcyt CaCO3)

wapń można otrzymać w procesie elektrolizy chlorku wapnia, ale jest to metoda kosztowna, w związku z tym na szeroką skalę przeprowadza się redukcję węglanu wapnia metalicznym glinem

2Al + 3CaCO3 = Al2(CO3)3 + 3Ca

1. Stront otrzymuje się przez elektrolizę stopionego chlorku strontu (w mieszaninie z chlorkiem potasu) w wysokiej temperaturze w atmosferze gazu obojętnego

2. Bar (witeryt – BaCO3)

Rudę po wzbogaceniu praży się w celu otrzymania tlenku baru

Reakcja ta jest odwracalna

Następnie redukuje się tlenek baru sproszkowanym metalicznym glinem. (metoda aluminotermiczna)

1. Rad otrzymuje się w wyniku redukcji tlenku radu glinem. Powstaje też w czasie promieniotwórczego rozpadu uranu. stosunek zawartości radu do uranu wynosi 1 do 3 milionów

61. Założenia teorii pola krystalicznego (pola ligandów)

1. Siły odpowiedzialne za powstanie wiązania koordynacyjnego i jego trwałość mają charakter elektrostatyczny

2. Ligandy niezależnie od ich struktury traktuje się jako ładunki punktowe lub dipole. Przestrzenny układ tych ładunków wyznacza symetrię pola elektrostatycznego działającego na atom/jon centralny

3. Konfiguracja elektronowa atomu/jonu centralnego jest określana na podstawie zasad kwantowo-mechanicznych.

62.Pierw. szóstego okresu (właściwości, otrzymywanie itd.)

1. Lantanowce mimo iż na zewnętrznej powłoce mają 2 elektrony, a różne liczby elektronów na podpowłoce 4f, wszystkie występują na +3 stopniu utlenienia, a niektóre z nich na +2 i +4.

2. Występowanie jonów Ce4+ i Tb4+ wiąże się z obecnością niezapełnionego i w połowie zapełnionego podpoziomu 4f. Tak samo można wyjaśnić +2 stopień Eu i Yb.

3. Promienie atomowe lantanowców maleją w okresie (zjawisko kontrakcji lantanowców). Wyjątkami są Eu i Yb (w sieci krystalicznej tych pierwiastków jest mniejszy stopień ułożenia atomów). Promienie jonów +3 maleją systematycznie.

4. Właściwości chemiczne lantanowców są bardzo podobne i rozdzielenie tych pierwiastków jest bardzo trudne. Występują w rzadkich minerałach, które mają skomplikowany skład chemiczny i zawierają większość lantanowców.

5. Metale w stanie czystym otrzymać można w wyniku elektrolizy stopionych chlorków lub przez redukcję metalicznym sodem lub magnezem. Beta promieniotwórcze izotopy prometu towarzyszą produktom rozpadu uranu.

6. Lantanowce są chemicznie aktywne. Spalają się w tlenie i chlorze, chętnie łączą się z siarką i azotem. Tlenki nie rozpuszczają się w wodzie, a wodorotlenki na +3 stopniu utlenienia są silnymi zasadami. Sole ceru+4 są silnymi utleniaczami i używane są z w analizie miareczkowej (cerometria). Stopy ceru z lantanem wykazują właściwości piroforyczne (dają iskry przy potarciu) i służą do wyrobu kamieni do zapalniczek. Tlenki lantanowców są używane do barwienia szkieł. Oraz do wyrobu filtrów i wzorców w spektrofotometrii absorpcyjnej. Kompleksy lantanowców to bardzo dobre materiały laserowe. Eu i Gd są wykorzystywane w reaktorach atomowych do wychwytywania nadmiaru neutronów termicznych.

63. Glin – właściwości

Glin występuje niemal wyłącznie na +3 stopniu utlenienia.

2Al + 3Cl2 = 2AlCl3

W reakcji metalicznego glinu z Al2O3 można otrzymać tlenki na +1 i +2 stopniu utlenienia. Gamma Al2O3 jest higroskopijny, dobrze rozpuszcza się w kwasach i zasadach. Alfa Al2O3 (KORUND) to substancja twarda i mało wrażliwa na odczynniki.

REAKCJA CHARAKTERYSTYCZNA

Al2O3 + CoO = Co(Al2O4) (glinian kobaltu)

Takie związki tlenek glinu też z innymi tlenkami metali dwuwartościowych.

Aluminotermia

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3

Związki glinu są amfoteryczne.

Charakterystyczne związki glinu to ałuny (podwójne sole). Ałuny krystalizują w układzie regularnym i w roztworze ulegają całkowitej dysocjacji. Są one związkami kompleksowymi o małej trwałości. Mogą istnieć tylko w stanie stałym.

64. Metody otrzymywania kwasu siarkowego

1. Metoda kontaktowa - dwutlenek siarki w ob. obecności katalizatora (V2O5) jest utleniany w podwyższonej temperaturze do trójtlenku. Ten z kolei jest pochłaniany przez roztwór kwasu siarkowego (który lepiej absorbuje SO3 niż woda).

2. Metoda komorowa – katalizatorem syntezy trójtlenki siarki jest kwas nitrozylosiarkowy (powstały w wyniku syntezy SO2, NO, NO2, O2, H2O, w tym związku siarka jest od razu na +6 stopniu utlenienia), a dokładniej tlenki azotu, z którymi dwutlenek siarki reaguje tworząc ten kwas. Pod wpływem wody kwas ten ulega hydrolizie tworząc kwas siarkowy i odtwarzając tlenki azotu.

65.Aluminotermiczna metoda otrzymywania metali

Metoda ta polega na redukcji tlenku metalu glinem pod warunkiem, że redukowany metal ma mniejsze powinowactwo do tlenu niż glin.

66. Charakterystyka miedziowców

1. miedziowce tworzą związki na +1 stopniu utlenienia, ale stopień ten jest charakterystyczny tylko dla srebra . Związki miedzi +1 to przede wszystkim kompleksy. Trwały jest +2 stopień. Związki złota są trwałe na +3 stopniu utlenienia. Związki miedziowców +1 są bezbarwne.

2. Pierwiastki tej grupy mają w połowie wypełniony podpoziom s. Z tego powodu doskonale przewodzą prąd elektryczny.

3. Miedzowce mają potencjały normalne dodatnie. W grupie rośnie szlachetność metalu. Kwasy nieutleniające na miedziowce nie działają

67. Korozja, metody zabezpieczenia się przed nią.

Korozja to uszkodzenie tworzyw stałych wskutek działania czynników chemicznych. Korozją jest rdzewienie żelaza, pokrywanie się nalotem miedzianych dachów, wyrobów z aluminium, cynku itd.

A (-) Fe -> Fe2+ + 2e-

K (+) 2H2O + O2 + 4e- -> 4OH-

Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2

Fe(OH)2 => Fe(OH)3 proces utlenienia

Powstająca rdza to mieszanina tlenków, wodorotlenków i węglanów żelaza II i III

Metody zapobiegania korozji

-nanoszenie tworzyw sztucznych

-nanoszenie powłok metalicznych z metali o niższym (taka powłoka zawsze spełnia swoją funkcję, ale po pewnym czasie trzeba powłokę wymienić) jest to metoda protektorowa) lub wyższym potencjale od żelaza (taka powłoka spełnia dobrze funkcję do czasu aż zostanie przerwania. Wówczas korozja przebiega jeszcze szybciej, gdyż żelazo zaczyna pełnić rolę anody w powstającym ogniwie)

-ochrona katodowa (do powierzchni podłącza się niewielkie napięcie)

-wykorzystywanie inhibitorów

– pokrywanie powierzchni metalu trudno rozpuszczalnym związkiem tego metalu.