Obecná charakteristika přechodných prvků a jejich sloučenin

• d-prvky – v periodické tabulce mezi s a p prvky
• Jejich valenční elektrony zaplňují vrstvu ns a (n-1)d
• Jsou ve 4. -7. periodě periodické tabulky
• Všechny jsou kovy
• Do kovové vazby poskytují více valenčních elektronů – obvykle z neobsazených d-orbitalů
• Vysoká hustota, teplota tání a varu, tvrdé, křehké, vedou teplo a proud, vzájemně tvoří slitiny
• Pouze Zn, Cd, a Hg mají plně obsazené d orbitaly – měkké, nízká teplota tání
• Mají různá oxidační čísla, k tvorbě vazeb využívají ns a n-1 d elektrony
• Jejich ionty a sloučeniny jsou barevné – pohlcují určitá spektra viditelného světla – d elektrony přecházejí mezi hladinami
• Tvoří koordinační sloučeniny
• Koordinační sloučeniny = komplexní
  • Obsahují alespoň jednu koordinačně-kovalentní vazbu
  • Hexakyanoželeznatan draselný K₄[Fe(CN)₆]
  • Centrální prvek vždy kladné číslo
  • Přídavné jméno nalevo, to co je v názvu před centrálním prvkem = ligand – stojí napravo
  • Hexakyanoželeznatan sodný:   Na₄^I [Fe^II(CN)₆^-I]^-IV
• Neutrální ligandy
  • H₂O – aqua, ox. č. 0
  • NH₃ – amin
  • CO – karbonyl
  • NO – nitrosyl
• Záporné ligandy
  • Cl^– – chloro
  • F^– – fluoro
  • O^2- – oxo
  • O₂^2– – peroxo
  • CN^– – kyano
  • OH^– – hydroxo
  • H^– – hydrido
  • NO₂^– – nitro
  • PO₄^3– – fosfáto

Chemie přechodných kovů skupiny mědi, zinku a jejich sloučenin

• Málo reaktivní, ušlechtilé kovy
• Výborné vodiče tepla a el. proudu
• Kujné, tažné, slévatelné
• Oxidační čísla: Cu – I, II Ag – I

Měď Cu

Výskyt

• Ryzí: málo (Sicílie, Itálie, Argentina)
• Vázaně: kuprit Cu₂O

chalkopyrit CuFeS₂
chalkosin Cu₂S
malachit, azurit

Vlastnosti

• Měkký, načervenalý kov
• Výborný vodič
• Působením vzduchu → CuCO₃.Cu(OH)₂ měděnka
• Rozpustná v oxidujících kyselinách
• Cu + 4 HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2 NO₂ + 2 H₂O
• Cu + 2 H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2 H₂O

Užití

• Vodič el. proudu
• Nádobí, pivovarnické trubky
• Okapy, střechy historických budov
• Slitiny bronz (Cu+Sn) mosaz (Cu+ Zn) alpaka (Cu+Ni+Zn)

Sloučeniny

• Cu₂O – načervenalý prášek, v org. chemii D! redukujících sacharidů Fehlingovým činidlem
• CuO – černý
• CuSO₄ . 5H₂O modrá skalice

Stříbro Ag

Výskyt

• Ryzí: vzácně (Mexiko, Kanada, Peru) u nás dříve Kutná Hora, Příbram
• Vázaně: Ag₂S – argentit (doprovází rudy Pb)

Vlastnosti

• Bílý, lesklý, ušlechtilý kov
• Kujný, tažný, slévatelný
• Nejvyšší tepelná a elektrická vodivost
• Na vzduchu černá vlivem H₂S → Ag₂S
• Koloidní stříbro (nanočástice Ag v destilované vodě) ničí bakterie – jednorázové čištění vody

Užití

• Šperkařství, mincovní kov
• Vodič v jemné elektrotechnice (měřicí přístroje)
• Při výrobě CD a DVD
• Zrcadla
• Černobílá fotografie (AgCl)

Sloučeniny

• Kromě AgNO₃ nerozpustné ve vodě
• Citlivé na světlo – černají vznikajícím Ag
• Ag₂S – černý
• AgCl – bílý, AgBr – nažloutlý, AgI – žlutý
• AgNO₃ – pro důkaz halogenidů v analyt. chemii – dříve lékařství – odstraňoval bradavice „pekelný kamínek“, leptavé účinky

Zlato Au

Výskyt

• Ryzí: JAR, Austrálie, Rusko (Ural, Sibiř), Peru, nuggety, zlatinky
• Vázaně: ve formě telluridů, roztroušené v jiných nerostech (křemen, pyrit)

Vlastnosti

• Žlutý, ušlechtilý kov
• Nereaktivní – rozpustný pouze v kyanidech a v lučavce královské = HCl + HNO₃ – poměr 3 : 1
• Měkký, vodivý
• Dobře tvárný – Au folie tenké několik μm (1g Au → folie 1m²)

Získávání

• Dříve přímým dolováním zlatých žil rýžováním – působení gravitace
• Dnes – kyanidový způsob těžby
  ʘ KCN + O₂ → Au se převádí na rozpustný komplex → vylouží se → redukuje se Zn nebezpečné!

Užití

• Šperkařství (od pravěku)
• Zubní lékařství
• Mince, zlacení předmětů
• Barvení skla a porcelánu – rubínově, K[Au(Cl)₄] . 2H₂O
• Elektrotechnika – kontakty (patice procesorů, koncovky kvalitních reprosoustav)

Ryzost zlata

• Ryzost = čistota
• V karátech: 100% Au = 24 karátové Au
  1 karát = 1/24 hmotnosti
  běžně 14karátové Au = 58,3% Au
• Žluté zlato = Au + Ag
• Bílé zlato = Au + Ni (Pd)
• Červené zlato = Au + Cu

Zinek Zn

• ns2 (n-1)d10 – stabilní konfigurace → méně reaktivní
• Měkký stříbrolesklý těžký kov
• Neušlechtilý
• Oxidační číslo: Zn – II

Výskyt a výroba

• V přírodě pouze vázaně: sfalerit ZnS (často s dalšími rudami)

páry → kondenzace: a) prudká → prach, b) pomalá → granule

Výroba: pražně-redukční pochod
2 ZnS + 3 O₂ → 2 ZnO + 2 SO₂
ZnO + C → Zn + CO

Vlastnosti

• Stříbřitě lesklý kov, modrý nádech
• Šedivý povrch = zoxidovaný ZnO → vlivem CO₂ vzniká ZnCO₃, vlivem H₂O vzniká Zn(OH)₂
• Křehký, slévatelný
• Typický amfoterní prvek (podobně ZnO)
• Snadno reaguje se zředěnými kyselinami: Zn + H₂SO₄ (aq)→ ZnSO₄ + H₂↑

Užití

• Slitiny: mosaz (Cu+ Zn), alpaka (Cu+Ni+Zn)
• Výroba galvanických článků
• Pozinkování ocelových plechů ponořením do roztaveného Zn ochrana proti korozi

Sloučeniny

• ZnO zinková běloba, malířství
• ZnSO₄.7H₂O bílá skalice, konzervační prostředek (mořidlo na dřevo)
• ZnS, Zn(OH)₂ bílé, důkazy v analyt. Chemii

Kadmium Cd

• ns2 (n-1)d10 – stabilní konfigurace → méně reaktivní
• Měkký stříbrolesklý těžký kov
• Neušlechtilý
• Oxidační číslo: Cd – II

Výskyt

• Vázaně
• CdS – doprovází sfalerit

Vlastnosti

• Podobné Zn
• Stříbrolesklý do modra
• Reaguje se zředěnými kyselinami
• Cd patří mezi tzv. „těžké kovy“
• Jedovaté – kumulativní jed

Sloučeniny

• Cd a jeho sloučeniny jsou jedovaté!
• CdS – kadmiová žluť, CdO – hnědý prášek

Užití

• Malířský pigment (CdS)
• Ni-Cd akumulátory (končí kvůli toxicitě Cd)

Rtuť Hg

Charakteristika

• ns2 (n-1)d10 – stabilní konfigurace →méně reaktivní
• Kapalný stříbrolesklý těžký kov
• Ušlechtilý kov
• Oxidační čísla: Hg – I, II

Výskyt a výroba

• V přírodě pouze vázaně: rumělka (cinnabarit) HgS

rafinace

Výroba oxidační pražení: HgS + O₂ → Hg + SO₂

Vlastnosti

• Velmi těžký kov (ρ=13,6g/cm³)
• Kumulativní jed – jedovaté jsou především páry a rozpustné sloučeniny (především organokovové: dimethylrtuť)
• Velké povrchové napětí
• Nereaktivní – reaguje dobře jen s HNO₃
• Při rozbití Hg teploměru nezametat! nevysávat! posypat práškovou sírou – vzniká bezpečný HgS (nechat působit cca 48 hod) nebo sesbírat kuličky

Užití

• Teploměry (laboratorní)
• Slitiny = amalgámy (s Au, Ag, Cu, Zn, Pb, …) – využití – dentální výplně (nebezpečnost není jistá)
• Zářivky
• Rtuťová kapková elektroda polarografie – J. Heyrovský (Nobelova cena za chemii 1959)

Sloučeniny

• Rtuťné (Hg – Hg)²⁺ dimerní, Hg₂Cl₂ – kalomel – kalomelová srovnávací elektroda
• Rtuťnaté – významnější HgCl₂ – sublimát – dříve jed na hlodavce, moření obilí (k setí) HgS – červený pigment fulminát rtuťnatý – třaskavá rtuť (pyrotechnika)

Vnitřně přechodné prvky

• f-prvky
• Zaplňují vrstvu n-2 f
• Vyčleňují se ze 6. periody za lanthanem a ze 7. periody za aktinem
• Až po uran ₉₂U jsou přírodní, za uranem – uměle vyrobené
• Jaderná energie

Uran

• Radioaktivní prvek
• Vyskytuje se jako směs izotopů 238 a 235
• Výskyt ve smolinci
• Jaderné využití:
  • Palivo jaderných reaktorů, štěpení
  • Moderátor – dokáže zachytit volné neutrony a zpomalit a zastavit štěpení B, Cd
  • Z 1 kg U energie asi jako z 3 000 tun uhlí
  • Nevýhody – jaderný odpad, ovlivnění prostředí kolem elektráren, jaderné katastrofy (Černobyl, Fukušima)
  • Dukovany, Temelín