Műszaki kémia

Műszaki kémiaMűszaki kémia

Előadó: Dr. Dóró Tünde

2011/12, I. félév

V. előadás

Hidrogén (H)

2011/12 I.félév 2Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

A természetben az elemi hidrogén kétatomos gáz (H2) alakjában fordul elő, apoláris szerkezetű, igen stabilis, a H-H kötés egyike a legerősebb kötéseknek.

Elektronszerkezete: 1s1

Relativ atomtömeg: 1,008Fizikai tulajdonságai:Színtelen, szagtalan, nem mérgező gáz. Sűrűsége 14,4-szer kisebb a levegőnél, nagy a diffúziósebessége, a fajlagos hőkapacitása, hővezető képessége, elektromos vezetése.

Olvadáspontja: -259,3°CForráspontja: -252,8 °CKritikus hőmérséklete: -239,9°C - nehezen cseppfolyósítható.

Vízben igen kevéssé oldódik, de egyes fémek oldják (platinafémek, palládium) - pl. katalizátor lehet, de a vasat törékennyé teheti (hidrogénridegség).

2011/12 I.félév Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde 3

Kémiai tulajdonságai

A hidrogénatom egyetlen protonból és egyetlen elektronból áll.Oxidációs száma vegyületeiben elektronleadás esetén +1, elektronfelvételkor -1.Egy elektronja leadásával pozitív hidrogénion (H+) keletkezik, ami elektronhéj nélküli atommag (proton) - az igen kis térfogatban koncentrált pozitív töltés erősen polarizáló hatást fejt ki a vele vegyülő atomok elektronfelhőjére, azokba teljesen belemerül, így az elektronfelhő mindkét atomot körülveszi, poláris kovalens kötés jön létre.Pozitív oxidációs számmal csak kovalens kötésű vegyületekben szerepelhet, ilyen a nemfémekkel alkotott összes vegyülete .Vizes oldatban mindig a poláris vízmolekulához kapcsolódik:

H3O+ oxóniumionként van jelen az oldatban.Nagy elektronegativitású elemek (F, O, N) két atomja között hidrogénhíd jöhet létre, ilyenkor a hidrogén az egyik atomhoz poláris kovalens kötéssel kapcsolódik, a másikhoz hidrogénkötéssel.


A hidrogén egy elektron felvételével 1s2 konfigurációjú telített héliumhéjjal rendelkező iont képez, (H-) – negatív hidrogéniont = hidridiont, mely az erősen pozitív fémekkel (alkáli-, alkáliföldfémek) alkotott vegyületekben ún. sószerü hibridekben fordul elő (NaH, CaH2).A hidridek ionrácsot alkotnak, olvadékuk elekrolízisénél a negatív hidrogénion az anódhoz vándorolva veszíti el töltését és ott kiválik hidrogéngáz formájában.Levegőn vagy oxigéngázban meggyújtva vízzé ég el:

2 H2 + O2 = 2 H2O

Nagy hőmérsékleten (600°C) vagy katalizátorok jelenlétében O2-nél robbanásszerű hevességgel egyesül vízzé (durranógáz-reakció).A hidrogén és klór 1:1 arányú elegye szintén robbanásszerű hevességgel egyesül hidrogén-kloriddá a klórdurranógáz-reakcióban:

H2 + Cl2 = 2 HCl


Fontos redukálószer:

CuO + H2 = Cu + H2O

A réz(II) - oxid hidrogénáramban izzítva fém rézzé redukálódik.

Gyakran használják a szerves kémiában is redukálószerként, pl.: telítetlen szénhidrogének telítésére katalizátorok jelenlétében (Pt vagy Ni): katalitikus hidrogénezés.

Előfordulása:

A Földön elemi állapotban csak ritkán fordul elő, kötött állapotban a gyakori elemek közé tartozik: víz, szénhidrogének, a világűrben pedig a legelterjedtebb elem, az állócsillagoknak és a csillagködöknek anyaga túlnyomórészt hidrogén.


Előállítása1. Laboratóriumban savakból fémekkel, pl.: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Az alkálifémek már vízzel is hevesen hidrogént fejlesztenek: 2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2

A reakció igen heves.Az amfoter jellemű fémek, pl.: alumínium és cink lúgokból is fejlesztenek hidrogént.

2. Ipari előállítási módszerek:Vízgázreakcióval izzó szén és vízgőz 1000 °C-on hidrogénné és szén-monoxiddá alakul:

C + H2O = CO + H2

A keletkezett CO vasoxid - katalizátor jelenlétében szén-dioxiddá alakítható víz hatására 450 °C-on és újabb molekula H2 keletkezik:

CO + H2O= CO2 + H2

A gázelegyből a szén-dioxid vízzel nyomás alatt kimosható.Földgázból-a metán 1000 °C-on aluminium-oxid-katalizátor jelenlétében

szén-monoxiddá és hidrogénné alakítható: CH4 + H2O = CO + 3 H2

Elektrolitikus úton a víz elektrolízisével a katódfolyamatban hidrogén gáz fejlődik:

2H+ + 2 e- = H2

Pl.: kénsavoldatot vagy nátrium-klorid vizes oldatot elektrolizálnak.2011/12 I.félév 7Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

Felhasználás

Szervetlen vegyületek alapanyaga: pl.: sósavgáz, ammónia, hidrogéncianid

Szerves vegyipari szintézis alapanyaga: pl.: metanol, formaldehid, mesterséges benzingyártás

Élelmiszeripar: telítetlen növényi olajok keményítése (margaringyártás)

Fontos redukálószer, kohászatban védőgázként használják: nagy tisztaságú fémek előállításánál

WO3 + 3H2 = W + 3H2O

A folyékony hidrogén és oxigén elegye rakétahajtó anyag.

Más gázokkal elegyítve ún.: tüzelőanyag-elemben fontos fűtőgáz.

Hidrogéngázt használnak magas hőmérsékletű láng előállítására is (autogénhegesztés és vágás)


A HIDROGÉN IZOTÓPJAI

A természetben 99,985%-ban az 1-es tömegszámú H – izotóp fordul elő.

0,015%-ban deutérium, a 2-es tömegszámú nehézhidrogén van (egy proton és egy neutron),

a deutérium a termonukleáris reakciók kiindulási anyaga.

Harmadik izotóp, a radioaktiv trícium (egy proton és két neutron), béta-sugárzás kibocsátása közben bomlik, felezési ideje 12,5 év, a természetes hidrogénben elenyésző mennyiségben van.


Nemesgázok


A külső elektronhéj szerkezete: s2p6

Hélium(He), Neon(Ne), Argon(Ar), Kripton(Kr), Xenon(Xe), Radon(Rn)A nemesgázok fizikai és kémiai tulajdonságai közvetlenül levezethetők a lezárt külső héjú, kémiailag igen stabilis elektronszerkezetükből (nemesgáz-konfiguráció, elektronoktett).Atomjaik nem egyesülnek molekulákká, önálló egyatomos molekulák, közöttük csak a van der Waals-féle erő hat. Alacsonyak az olvadás- és forráspontjaik, szintelenek, szagtalanok, vízben rosszul, cseppfolyós levegőben jól oldódnak.Előfordulásuk elemi állapotban a levegőben: He 5.10-6 tf%, Ne 1,5.10-5 tf%, Ar 0,932 tf%, Kr 10-6 tf% , Xe 10-7 tf%, és a

Rn 5.10-20 tf% (radioaktiv bomlás termékeként).A He földgázban és uránércekben ásványi zárványként is előfordul,a világegyetem második legelterjedtebb eleme.Előállitása földgázból a többi alkotó cseppfolyósításával, ásványokból hevítéssel történikA Ne, Ar, Kr, Xe cseppfolyós levegő frakcionált desztillálásával állítható elő.

A Rn radioaktív elemek bomlástermékeként állítható elő.2011/12 I.félév 11Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

Felhasználás

He: léggömbök töltése, atomreaktorban hűtőgáz, világítástechnika, radioaktív kormeghatározás, oxigénnel keverve mesterséges levegő búvárok részére

Ne: fénycsövek töltése (narancsvörös fény)

Ar: védőgázhegesztésnél, egyes fémek előállításánál, kémiai reakcióknál, fénycsövek töltése (kék fény)

Kr: izzólámpák töltése

Xe: izzólámpák töltése

Rn: gyógyászat (gyógyvizekben), Berilliummal keverve neutronforrás (geológiai rétegek szelvényezésére)



Az s-mező fémei

Az s-mező elemei az alkálifémek (I. oszlop) és az alkáliföldfémek(II.oszlop).

Külső elektronhéjukon csak egy illetve két s-elektron van.

A hasonló elektronszerkezet miatt sok közös tulajdonságuk van: kis elekronegativitás, erősen

negatív elektrokémiai standardpotenciál, nagy reakcióképesség, hasonló reakciók.

Alkálifémek: a külső elektronhéj szerkezete- s1

Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Elnevezésük onnan származik, hogy hidroxidjaik maró hatású lúgok.


Szerkezet, tulajdonságok

A legreakcióképesebb és a legkisebb elektronegativitású fémek, a külső elektronhéjukon lévő egyetlen elektronjukat könnyen leadják és +1 töltésű, nagyon stabilis nemesgázhéjú ionná alakulnak. Oxidációs számuk vegyületeikben mindig +1!Tipikusan ionos kötésű vegyületeket képeznek, vízben általában jól oldódnak.Jellemző a lángfestésük: Li-kárminvörös, Na-narancssárga, K-fakóibolya, Rb-vörös, Cs-kékOlvadás – és forráspontjuk alacsony, a relatív atomtömeggel, vagyis az atom méretének növekedésével csökken. Lágyak, késsel vághatók, ezüstfehér szinűek. Az elektromos áramot jól vezetik. Könnyűfémek, sűrűségük általában nő a relativ atomtömeggel. Higanyban oldódva amalgámot képeznek. Kémiai változás nélkül oldódnak cseppfolyós ammóniában is.Halogénekkel tűztünemény közben egyesülnek. Levegőn gyorsan oxid-, illetve nedves levegőn hidroxidréteg képződik felületükön (Li kivétel), ezért petróleum alatt tartják.


A legerősebb redukálószerek. Levegőn hevítve a Li oxiddá, a többi peroxiddá ég el:

4 Li + O2 = 2 Li2O és 2 Na + O2 = Na2O2

Hidrogénnel hevítve hidrideket képeznek (pl.:LiH) - itt a hidrogén negatív alkotórész.Vízzel is hevesen reagál, bontja hidrogénfejlődés közben:

2 K + 2 H2O = 2 KOH + H2

A keletkezett hidroxidok a legerősebb bázisok.


Élettani hatásuk

A kálium és a nátrium vegyületeik formájában nélkülözhetetlenek az élő szervezetekben, biztosítják a sav-bázis egyensúlyt és a megfelelő ozmózisnyomást. A növényeknek a káliumsók különösen fontosak (káliműtrágyák).

Előfordulás

Szabad állapotban a nagy reakcióképességük miatt nem fordulnak elő, a kálium és a nátrium vegyületei igen elterjedtek, főként alumíniummal alkotott szilikátjaik a földkéreg jelentős részét képezik: legfontosabbak a földpátok /nátronföldpát - NaAlSi3O8 és káliföldpát - KAlSi3O8/.A Na fontosabb ásványai: kősó-NaCl, nátronsalétrom-NaNO3, szóda vagy sziksó-Na2CO3,Glaubersó - Na2SO4 · 10 H2O, bórax - Na2B4O7 ·10 H2O, kriolit-Na3(AlF6)A tengervíz 2,5 tömeg% NaCl-ot tartalmaz oldva.A K legfontosabb ásványa a szilvin-KCl és a karnallit - KCl.MgCl2, ezek a tengerek bepárlódásakor keletkezett sótelepek felső rétegében találhatók.A növények is sok káliumsót tartalmaznak.A Li ritka elem, néhány csillám alkotórésze, a Rb és a Cs még ritkábbak, a természetben a K kísérői.


Előállítás

Olvadékelektrolízissel állítják elő őket,

elsősorban kloridjaikból, gyakran más sókkal

keverve az olvadáspont csökkenthető. Az anód

grafitból van és gyűrű alakú vaskatód veszi

körül.

A katódon keletkező folyékony fém kisebb

sűrűségű, mint az olvadék ezért felfelé mozog

és a katódtér felső részén elvezethető.


FelhasználásLi: kohászatban ötvözőanyag, kőolajiparban katalizátor és kéntelenitő, nukleáris technikában a 6-os tömegszámú Li nagy neutronelnyelő képessége miatt árnyékolószer és a termonukleáris reakció egyik kiindulási anyaga, a 7-es tömegszámú Li kis neutronelnyelő képessége miatt reaktor-hűtőfolyadék és neutronlassító,a litiumszappanok kiváló kenőanyagok.Na: a legnagyobb mennyiségben alkalmazzák, redukálószer, a kohászatban pl.: Ti előállításánál használják, fontos reagens a szerves szintéziseknél, víztelenítőszer (NaHg), nátriumvegyületek előállítása (NaOH, Na2O2), cseppfolyós állapotban atomreaktorok hűtőfolyadéka, nátriumgőzlámpák, gázelnyelő anyag ún. getter a vákuumtechnikában.K: fotocellákban emissziós réteg (fotokatód), cseppfolyós állapotban atomreaktorok hűtőfolyadéka, műtrágya.Rb: emissziós réteg fotocellákban, elektronsokszorozókban, gázelnyelő anyag röntgencsövekben és nagy teljesítményű lámpákban.Cs: fotokatód fotocellákban, elektronsokszorozókban, televíziós adócsövekben, izzókatód - a hőenergiát elektromos energiává alakító termoemissziós elemek fő alkotóeleme, gázelnyelő anyag röntgen - és erősítőcsövekben, atomórák része, mesterséges radioaktiv izotópjait gyógyászatban és anyagvizsgálatban alkalmazzák.Fr: csak elméletileg van jelentősége.2011/12 I.félév 19Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

Alkáliföldfémek :

A külső elektronhéj szerkezete - s2

Átmenetet képeznek az alkálifémek és a földfémek között, nevüket is ezért kapták.

Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

Szorosan véve csak a Ca, Sr és Ba igazi alkáliföldfém.


Tulajdonságok

Az alkálifémek után a legreakciósabb fémek.Oxidációs számuk vegyületeikben mindig +2.Két külső elektronjuk leadásával stabilis nemesgázhéjú ionok keletkeznek, kétszeresen pozitív töltésük miatt sugaruk kisebb, mint az alkálifémionoké.Az elektronegativitás az atom méretének növekedésével csökken, a reakcióképesség pedig nő.A kalcium, stroncium és bárium vegyületei még ionkötésűek, de a magnéziumnál az ionvegyületek mellett már ionos-kovalens átmeneti kötésű vegyületek is találhatók.Fehér színű, friss vágási felületükön csillogó fémek, levegőn gyorsan oxidálódnak. Sűrűségük nagyobb az alkálifémeknél, de még így is könnyűfémek.A Be kemény és rideg fém, a többiek puhábbak, nyújthatók.


A kalcium lángfestése téglavörös, a stroncium kárminvörös és a bárium fakózöld színre festik a lángot.

Oxigénben és levegőn könnyen éghetőek, vízzel a Be nem reagál, a Mg csak lassan reagál szobahőmérsékleten, a többi viszont bontja a vizet is.

Ca + 2 H2O = Ca(OH)2 + H2

Élettani hatásukat tekintve a Mg és a Ca az élő szervezetekben fontos szerepet játszik,

a Be maga, vegyületei és a bárium oldható vegyületei viszont már veszélyes mérgek.


Előfodulás

Csak vegyületeikben fordulnak elő. A Ca és a Mg a leggyakoribb elemek közé tartozik.

Legfontosabb ásványaik: magnezit (MgCO3), dolomit [CaMg(CO3)2], mészkő(CaCO3), - utóbbi kettő hegységeket alkot, apatit [Ca5(PO4)3F], anhidrit (CaSO4), gipsz (CaSO4·2H2O), fluorit vagy folypát (CaF2).

A tengervízben a Na után a legnagyobb mennyiségben a Mg (MgCl2, MgSO4), majd a Ca(CaSO4) fordul elő. Nagyon gyakoriak szilikátjaik is.

A Be ritka elem, legfontosabb érce a berill (Be-Al-szilikát), amelynek néhány tized% króm(III) - oxiddal szennyezett változata a zöld smaragd drágakő.

A Sr és a Ba közepes gyakoriságú, általában a Ca kísérői, önálló ásványuk a viszonylag ritka stroncianit (SrCO3) és a nagyobb mennyiségben előforduló barit vagy súlypát(BaSO4).


Előállításuk leginkább kloridjaik olvadékelektrolízisével történik.A Mg-ot gyakran karbotermikus eljárással, míg a Ba-ot pedig higanykatódos elektrolízissel a kloridjának vizes oldatából állítják elő.

Felhasználásuk:Be:

Cu, Al, Fe ötvöző anyaga, növeli a szilárdságot és korrózióállóságot –

Fontosabb ötvözetei:Be-Cu = berilliumbronz kiváló rugóanyag, nem szikrázik

62%Be-38%Al ötvözetet a repülőgépipar használja Be-Fe = berilliumacél ,rugókat készítenek belőle A röntgensugárzást átengedi: röntgenablak Radonnal vagy rádiummal keverve neutronforrás Atomreaktorokban moderátor


Mg:

A legnagyobb mennyiségben alkalmazzák, könnyűfémek ötvözőanyaga, különösen Al - ötvözetei jelentősek

Redukáló – és dezoxidálószer a kohászatban

Pirotechnika (tűzijátékok)

Szerves folyadékok víztelenítése

Szerves szintézisekben fontos reagens

Ca:

A csapágyfém egyik ötvözőeleme

Redukálószer

Víztelenítőszer

Ni és Cu kohósításánál dezoxidáló- és kéntelenítőszer

Gázelnyelő anyag

Szerves szintézisek fontos reagense2011/12 I.félév 25Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

Sr:

Acél kén-és foszformentesítése

Ólomból készült akkumulátorlemezek szilárdítása

Vákuumtechnikában gázelnyelő anyag

Mesterséges radioaktív izotópjait az izotóptechnika alkalmazza

Ba:

Csapágyfémötvöző, növeli az ólom keménységét

Gázelnyelő anyag (getteranyag)

Ra:

Nukleáris technika(magreakciók)

Daganatos megbetegedések kezelése


A p-mező fémei


Az alumíniumcsoport, a III. oszlop fémes elemei:

a külső elektronhéj szerkezete- s2p1

Az alumíniumcsoport fémeit földfémeknek is nevezik, mivel vízben oldhatatlan oxidokat, régi elnevezéssel földeket (timföld) alkotnak: Al, Ga, In, Tl

Az Al könnyűfém, a többi nehézfém.

Általában jó elektromosságvezetők.

A Ga, In, Tl tulajdonságai nagymértékben hasonlítanak egymáshoz (triádot alkotnak)

/Az Al viszont a Sc-csoportra emlékeztet, mivel az

Al külső héja alatt s2p6 nemesgázhéj van/

Vegyületeikben elsősorban +3 oxidációs számmal szerepelnek, az atomtömeg növekedésével a +1 oxidációs szám is előfordul a Tl esetén.

Mérgező hatásuk a rendszám növekedésével nő.2011/12 I.félév 28Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

A legfontosabb közülük az Al, a többi a természetben csak ritkán fordul elő.A Ga az Al-mal együtt a magyar bauxitban is található, előállítása a timföldgyári aluminátlúgokból elektrolízissel történik.Al: ezüstfehér, könnyen nyújtható, hengerelhető, könnyűfém, hővezetése kb 50%-a, elektromosságvezetése kb 60%-a a rézének.

Kémiai tulajdonságai Erősen negatív elektrokémiai standardpotenciálú, kis

elektronegativitású, vegyületeiben +3-as oxidációs számmal szerepel.

Levegőn illetve vizben nem változik, mert felületét összefüggő, néhány molekularéteg vastagságú, szabad szemmel nem látható oxidréteg fedi.

Amfoter jellegű: Savakban és lúgokban is oldódik hidrogénfejlődés ill. utóbbi

esetben H2 és hidroxokomplex képződése közben.

2 Al + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 H2

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2


Előfordulás

A természetben az oxigén és a szilícium után, vegyületei formájában a harmadik legelterjedtebb elem. A legfontosabb szilikátoknak (földpátok, csillám) lényeges alkotórésze.

Előfordul még Al2O3-ként (korund) is, ennek színezett formái drágakövek (vörös szinű rubin és a kék szinű zafír).

Technikai szempontból jelentős a kriolit [Na3(AlF6)].

Hazánkban vörös színű bauxit van, melyben hidroxidok formájában fordul elő az Al- AlO(OH), ezen kívül mindig tartalmaz más oxidokat is:

Al2O3 : 50-60%

Fe2O3: 20-30%

H2O: 10-30% (kémiailag kötött)

SiO2: 2-10%

TiO2: 2-6%

V2O5: 0,04-1%

Ga2O3: 0,002-0,003%2011/12 I.félév 30Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

Előállítása :

I. Timföldgyártás (Al2O3)II. Timföld elektrolízise


I. A tiszta timföld előállítására a Bayer-eljárást használják, ami az Al amfoter tulajdonságán alapul. A megfelelően előkészített (szárított, őrölt) bauxitot NaOH-dal feltárják, amikor Al tartalma Na-aluminát alakban kioldódik:

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

ill. AlO(OH) + NaOH +H2O = Na[Al(OH)4]

A szennyező oxidok ilyen körülmények között nem oldódnak ki, ezek az ún vörösiszap formájában ülepitéssel, ill. szűréssel elkülöníthetők.

Az értékes vanádium és gallium vanadát és gallát formájában szintén feloldódik.

Az aluminátoldatot lehűtik, vízzel higítják, kristályos Al(OH)3-ot adnak hozzá (beoltják) és erőteljesen keverik, így az aluminát elbomlik:

Na[Al(OH)4] = Al(OH)3 + NaOH

A kicsapódott Al(OH)3 –ot szűrés és kimosás után forgó csőkemencében kiizzítják (kalcinálják):

2 Al(OH)3 = Al2O3 + 3 H2O2011/12 I.félév 32Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

II. A timföld olvadékának elektrolizisénél gond, hogy igen magas az olvadáspontja (2050°C ),

ezért olvasztott kriolitban oldják –Na3[AlF6]-,

a kriolitból és aluminium-oxidból képezhető

legalacsonyabb olvadáspontú elegy (eutektikum) olvadáspontja csak 935°C.

A gyakorlatban 950°C körüli hőmérsékleten grafitelektródokkal végzik az elektrolízist, a katód az elektrolizálókád grafitbélése, amelyen az Al kiválik:

Al3+ + 3 e- = Al

Az anódként kapcsolt grafitrudakon oxigén szabadul fel:

O2 - = ½ O2 + 2 e-

A képződő oxigén az anód szenével CO2-dá alakul, így az anód anyaga fogy, időnként új anód kell.

Az olvadt Al a kád aljáról folyamatosan elvezethető.

Az Al-t elektrolitikusan tisztítják és 99,99%-os Al nyerhető.2011/12 I.félév 33Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

Felhasználás

Al: Elekromos vezetékek

Alufólia

Redukálószer a kohászatban

Dezoxidálószer (acélgyártás)

Hegesztés

Ötvözetek alkotórésze

Ga: Hőmérők töltése (1000 °C-ig)

Atomreaktorok hűtőfolyadéka (ötvözeteiben)

Félvezető pl a GaAs

In: Korróziógátló csapágyfémadalék

Kis olvadáspontú forraszok alkotórésze

Egyes vegyületei félvezetők

Tl: Ólommal alkotott ötvözetei korrózióállóak

Ólomalapú csapágyfémek deformációállóságát növeli

Egyes vegyületei félvezetők2011/12 I.félév 34Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

Legfontosabb alumíniumötvözetek

1. Alumíniumbronz: 90-95% Cu - nagy szakítószilárdság, vegyi ellenállóság (pénzérmék, mérlegek, órarugók, gépelemek)

2. Devardaötvözet: 50% Cu, 5% Zn-savval és lúggal is hidrogént fejleszt, rideg, porítható (laboratóriumi redukálószer)

3. Duraluminium: 2,5-5,5% Cu, 0,2-2% Mg, 0,5-1,2% Mn, 0,2-1,0% Si-nagy szilárdságú, nemesíthető, kovácsolható (repülőgép-és járműipar nagy igénybevételnek kitett alkatrészek)

4. Hidronálium: 3-12% Mg-korrozióálló, tengervízálló (hajóalkatrészek, gépjárművek alkatrészei)

5. Szilumin: 11-13,5% Si, 0,3-0,5% Mn-szilárd, korrózióálló, hegeszthető, önthető (vegyipari készülékek, járművek alkatrészei, motordugattyúk, hengerfejek)


Óncsoport : Ón (Sn) és Ólom (Pb)

A legkülső elektronhéj szerkezete: s2p2

Az ón oxidációs száma lehet +2 és +4 , az ón (II)-vegyületek kevésbé stabilisak, erősen redukáló hatásúak.

Az ólom stabilis oxidációs száma +2, ritkábbak az ólom (IV) - vegyületek és oxidáló hatásúak.


Sn: több allotróp módosulata van, szobahőmérsékleten

ezüstfehér, fémes fényű fehérón, 13,2°C alatt

mikrokristályos szürkeón, 161°C fölött pedig a rideg,

törékeny gammaón.

A fehérón jól nyújtható, fóliává hengerelhető(sztaniol).

Felületén vékony oxidréteg képződik.

Amfoter jellemű, savban és lúgban is oldódik

hidrogénfejlődés közben:

Sn + 2 HCl = SnCl2 +H2

Sn + 2 NaOH + 2 H2O = Na2 [Sn(OH)4] + H2

Tömény salétromsavban nem oldható, mert vízben

oldhatatlan fehérón(IV) - oxid keletkezik.


Az ón legfontosabb érce az SnO2 (ónkő),

előállítása oxidjából történik szénnel való redukcióval:

SnO2 + 2 C = Sn + 2 CO

Felhasználás

Az ón a legrégebben ismert fémek közé tartozik,

sok dísztárgy, edény készült belőle, ma a vas korrózió elleni védelmére, vaslemezek bevonására (fehér bádog) használják.

Konzervdobozok belső bevonataként is alkalmazzák.

Ötvözetek alkotórésze:

Bronz – réz + ón (10-25%)

Csapágyfém - réz, ón, antimon, ólom, cink

Forrasztóón - ón (40-74%) + ólom

Dísztárgyak- ón (85-90%) + antimon + réz2011/12 I.félév 38Műszaki kémia - Dr. Dóró Tünde

Pb: sötétszürke, friss vágási felületén fehéren csillogó,nagy sűrűségű,igen lágy fém.Könnyen hengerelhető,nyújtható. Felületén levegőn oxidréteg, szénsav jelenlétében pedig oldhatatlan bázisos ólom-karbonát - réteg képződik (vízvezeték cső).

Nem amfoter jellemű, lúgban nem oldható, de oxidja és hidroxidja már amfoter.

Tömény kénsav és salétromsav oldja . Erősen mérgezőek az oldható vegyületei és az elemi Pb-por. Legfontosabb érce a galenit (PbS), van még a cerusszit (PbCO3) és a vörös ólomérc (PbCrO4), előfordul urán-és tóriumtartalmú kőzetekben is, mint a természetes

radioaktiv bomlási sorozatok stabilis végterméke.

Az Pb-tartalom alapján meghatározható a kőzetek kora.


Előállítása: galenitből történik kétféle módon

Redukciós eljárásnál a galenitet pörköléssel ólom(II) - oxiddá alakítják, amelyet szénnel redukálnak:

2 PbS + 3 O2 = 2 PbO + 2 SO2

PbO + C = Pb + CO

Reagáló olvasztás lényege, hogy az ólom -szulfidot csak részben alakítják át pörköléssel

oxiddá, a keletkezett oxid és a megmaradt szulfid reagál egymással és belőlük fémólom keletkezik, külön redukálószer alkalmazása nélkül:

PbS + 2 PbO = 3 Pb + SO2


Felhasználás

Vízvezeték csövek, kábelköpenyek készítése, ólomakkumulátorok lemezeként.

Vegyipari berendezések készítése (saválló), a röntgen és gamma-sugarakat elnyeli ezért fontos a sugárzás elleni védekezésben is.

Ötvözetei: betűfém (kb 80% Pb+Sb+Sn), sörét (As tartalmú Pb), csapágyfém és forrasztóón (60-25% Pb+Sn)

Vegyületei közül legstabilisabb oxidja, a vörös színű Pb3O4 (2 PbO·PbO2, mínium) a korrózióvédelemben fontos.


Köszönöm a figyelmet!


Documents

Műszaki kémia