Kem.3.ispit.docx

Kemija – 3. ispit 1. Osnovni podaci o željezu  Željezo je prijelazni metal 8.skupine PSE-a, najrasprostranjeniji od svih metala na Zemlji  U prirodi se nalazi kao smjesa 4 stabilna izotopa: 54Fe, 56Fe, 57Fe, 58Fe  Elementarno željezo je na Zemlji meteornog i telurnog postanka 2. Meteorno i telurno željezo Meteorno – dospjelo na Zemlju iz Svemira Telurno – prisutno u Zemljinoj kori od iskonskih vremena 3 .Elektronska konfiguracija željeza i iona željeza (II) i (III)

4. Proizvodnja željeza u visokoj peći Željezo se proizvodi redukcijom oksidnih ruda koksom u visokoj peći,zbog uklanjanja primjesa koje se nalaze u svakoj rudi dodaju se različiti talionički dodaci (vapnenac ili silicijev dolomit). Nastaje sirovo željezo i troska. 5.Sivo i bijelo željezo Sivo željezo – mekano i žilavo, ne može se kovati, služi za izradu željeznih predmeta Bijelo željezo – dalje se prereađuje u čelik 6. Svojstva željeza – feromagnetičnost, alotropske modifikacije, hrđa… Feromagnetičnost – zadržava magnetska svojstva prestankom djelovanja magnetskog polja Alotropske modifikacije α-željezo, γ-željezo, δ-željezo Hrđa – hidratizirani željezov (III) oksid u kojem količina vode nije stalna Korozija – elektrokemijski proces koji uzrokuje velika oštećenja materijala 7. Reakcije željeza s klorovodičnom kiselinom (konc. i razr.) i sumpornom kiselinom (konc. i razr.) Fe + 2HCl(razr.) → FeCl2 + H2 Fe + 2HCl(konc.) → FeCl2 + H2 Fe + H2SO4(razr.) → FeSO4 + H2 Željezo s H2SO4 (konc.) nema reakcije – stvara se oksidni sloj 8. Osnovni podaci o bakru Bakar je prijelazni metal, element 11.-te skupine PSE-a Samorodan – u prirodi se nalazi u malim količinama kao smjesa 2 stabilna izotopa 63Cu i 65Cu Najčešće rude su halkopirit, halkozin i kuprit

9. Elektronska konfiguracija bakra i iona (I) i (II)

10. Proizvodnja bakra – reakcije na elektrodama prilikom elektrolizne rafinacije, anodni mulj A(+) : Cu(sirov) → Cu2+ + 2eK(-) : Cu2+ + 2e- → Cu(čisti) Cu(sirov) → Cu(čisti) Srebro i zlato talože se na dnu elektrolizera u anodnom ulju. 11. Svojstva bakra – boja, patina…  metal crvenkaste boje  mekan i žilav  postojan na zraku-na zraku nastaje neporozni sloj bakrovog(I) oksida  tijekom vremena nastaje patina- zaštitni površinski sloj plavozelenog bazičnog bakrovog(II) sulfata ili klorida  oksidacijski broj u spojevima I ili II 12. Reakcija bakra s konc. sumpornom kiselinom Cu(s) + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O 13. Reakcija bakra s kisikom i razr. i konc. Dušičnom kiselinom 3Cu(s) + 8HNO3(razr.) → 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l) -nastaje dušikov(II) oksid Cu(s) + 4HNO3(konc.) → Cu(NO3)2(aq) + 2NO2(g) + 2H2O(l) -nastaje dušikov(IV) oksid 14. Reakcija nastajanja bakrova (II) hidroksida CuSO4(aq) + 2NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + Cu(OH)2(s) 15. Primjena bakra  električna, toplinska vodljivost, otpornost prema koroziji, dobra mehanička svojstva – primjenjuje se u elektrotehnici  za izradu legura 16. Osnovni podaci o aluminiju  aluminij-metal 13.-te skupine PSE-a,p-bloka  A=27, Z=13  nalazi se u borovoj skupini, najrasprostranjeniji metal u Zemljinoj kori  nema ga u elementarnom stanju, već je vezan u raznim rudama i mineralima (boksit)

17. Proizvodnja aluminija – boksit, glinica, elektroliza, anodni plin Aluminij se proizvodi elektrolizom taljevine glinice. Da bi se snizilo visoko talište glinice, ona se otapa u rastaljenom kriolitu ( Na3AlF6 ) – dobivena se smjesa plinova naziva anodnim plinom u kojem je volumni udio CO2 od 70 do 90% 18. Primjena aluminija  za izradu ambalaže u prehrambenoj industriji  za izradu električnih vodova, zrakoplova, rashladnih tijela u električnoj industriji  u kemijskoj i farmaceutskoj industriji, automobilskoj, graditeljstvu  aluminijev prah – za izradu vatrometa  kao redukcijsko sredstvo u dobivanju nekih metala – postupak aluminotermija  zavarivanje željeznih tračnica smjesom željezovog oksida i Al u prahu – termit 19. Svojstva aluminija  Mekan, srebrnastobijeli, sjajan metal  Male gustoće, jako rastezljiv (može se lako izvući u tanke folije)  Dobar vodič topline i elektriciteta  Otporan na koroziju  Oksidacijski broj u spojevima III  Postojanost aluminija u zraku – stvaranje tankog, neporoznog oksidnog sloja  Redukcijski potencijal aluminija mnogo je negativniji od redukcijskog potencijala vodika – iz kiselina može proizvesti elektrolizom iz vodenih otopina 20. Reakcija aluminija s HCl 𝐴𝑙 + 𝐻𝐶𝑙 → 2𝐴𝑙𝐶𝑙3 + 3𝐻2 21. Aluminat, amfoternost Aluminat Al(OH)4 – sol nastala otapanjem aluminijeva hidroksida u lužini Amfoternost je sposobnost nekih tvari da ragiraju kao kiseline ili baze. - Aluminijev oksid i hidroksid također reagiraju s kiselinama i lužinama 22. Reakcija aluminijevog oksida i hidroksida s HCl 𝐴𝑙2 𝑂3 + 6𝐻𝐶𝑙 → 2𝐴𝑙𝐶𝑙3 + 3𝐻2 𝑂 aluminijev klorid

𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝐴𝑙𝐶𝑙3 + 3𝐻2 𝑂 23. Termit, eloksiranje Termit – smjesa 𝑭𝒆𝟐 𝑶𝟑 i Al u prahu; za zavarivanje željeznih tračnica Eloksiranje – otpornost aluminija prema vanjskim utjecajima može se znatno povećati postupkom anodne oksidacije pri elektrolizi sumporne kiseline 24. Što su slitine ili legure Slitine ili legure – smjese koje nastaju taljenjem čistog metala s nekim drugim metalom ili nemetalom

25. Slitine željeza, bakra i aluminija – nazivi i svojstva Slitine željeza: 1) ČELIK – željezo + vrlo malo ugljika  Puno čvršći i jači materijal  Za izradu mostova, brodova, vlakova, pruge,a igle... 2) UGLJIKOVI ČELICI – glavna pimjesa je ugljik (0,05 – 1,7 %)  Nisu otporni na povišenu temperaturu i koroziju 3) LEGIRANI ČELICI – dodatak Cr, Ni, Mn i dr.  Vrlo čvrst, žilav materijal otporan na visoke temperature i koroziju  Za izradu kuhinjskog i kirurškog pribora Slitine bakra: 1) MJED – slitina brkra i cinka  Crvene, žute ili bijele boje (ovisi o masenom udjelu cinka – od 5 do 40 %)  Mjed s 30% cinka – žute boje, lako se obrađuje, otporna na koroziju  Za izradu glazbenih istrumenata, kvaka na vratima (nema bakterija, na mjedi ne mogu živjeti patogeni organizmi) 2) BRONCA – slitina bakra i kositra uz dodatak fosfora, silicija ili aluminija  Velika čvrstoća, tvrdoća i otpornost na koroziju  Za izradu ventila, zupčanika, ukrasnih predmeta, skulptura, novca Slitine aluminija: 1) MAGNALIJ – slitina aluminija u kojoj je maseni udio magnezija 10–30 %  Otporan na morsku vodu  Koristi se u brodogradnji 2) DURALUMINIJ – slitina aluminija s bakrom, magnezijem, manganom i silicijem  Vrlo čvrsta, otporna na udarce (za izradu prijevoznih sredstava) 26. Kako utječu kadmij, olovo i živa na organizam i okoliš? KADMIJ - u namirnicama se pojavljuje samo u obliku anorganskih soli - nastaje sagorijevanjem ugljena, u industriji i odlaganjem otpada - najviše ga ima u lisnatom povrću i duhanu - unošenjem kadmija u organizam nastaju promjene u kostima jer kadmij istiskuje kalcij, pa kosti postaju lomljive OLOVO - ima ga u uličnoj prašini, taloži se u tlu, a akumulira u vegetaciji u blizini autocesta - ima ga u različitim bojam, rudnicima i talionicama olova, olovnim akumulatorima i plastičnim masama - olovo izaziva kronično trovanje jer se nakuplja u organizmu i djeluje na središnji i živčani sustav, te oštećuje mnoga tkiva i organe ŽIVA - živine pare su vrlo otrovne, izazivaju glavobolju i krvarenje zubnog mesa - ribe, školjke i drugi vodeni organizmi akumuliraju organometalnu živu u značajnim količinama

27. Osnovni podaci o vodiku  Vodik je nemetal koji se nalazi u 1. periodi  Z = 1 ; A = 1,008  Nema određeni položaj u PSE – element sam po sebi  Prirodni vodik sastoji se od 2 stabilna izotopa – procija i deuterija i nestabilnog, radioaktivnog tricija  Najzastupljeniji izotop – procij – sadrži 1 proton i 1 elektron pa ne pripada ni 1. ni 17. skupini  Od 1.sk. se razlikuje mnogo većom energijom ionizacije, a za razliku od 17.sk. ima manju elektronegativnost i afinitet prema elektronu  Henry Cavendish – otkrio vodik reakcijom cinka i HCl 28. Rasprostranjenost vodika  Najrasprostranjeniji element u svemiru – čini 75% mase svemira – na Suncu i zvijezdama  Na Zemlji – vrlo malo elementarnog vodika  Sastavni dio vulkanskih plinova  U spojevima – u vodi, organskim spojevima u sastavu zemnog plina, nafte 29. Fizikalna svojstva vodika  Kao elementarna tvar – u obliku dvovalentnih molekula 𝐻2  Neotrovan plin bez boje, okusa i mirisa  Slabo je topljiv u vodi, a nešto bolje u organskim otapalima  Najlakši plin, 14.4 puta lakši od zraka  Hlađenjem se pri -253°C kondenzira u bezbojnu tekućinu, a pri -259°C prelazi u čvrsto stanje  Tekući vodik – kao raketno gorivo  U labaratoriju se dobiva redukcijom iz vode ili iz kiselina, te reakcijom cinka i HCl u Kippovom aparatu 30. Reakcija dobivanja vodika 𝑍𝑛 + 2𝐻𝐶𝑙 → 𝑍𝑛𝐶𝑙2 + 𝐻2 31. Plin praskavac Elektrolizom vode nastaje mješavina vodika i kisika u volumnom omjeru 2:1 – plin praskavac 32. Reakcija vodika s dušikom, ugljikom, klorom, bromom i jodom 𝑑𝑢š𝑖𝑘 3𝐻2 + 𝑁2 → 2𝑁𝐻3 𝑢𝑔𝑙𝑗𝑖𝑘 2𝐻2 + 𝐶 → 𝐶𝐻4 𝑘𝑙𝑜𝑟 𝐻2 + 𝐶𝑙 → 2𝐻𝐶𝑙 𝑏𝑟𝑜𝑚 𝐻2 + 𝐵𝑟 → 2𝐻𝐵𝑟 𝑗𝑜𝑑 𝐻2 + 𝐼2 → 2𝐻𝐼 𝑠𝑢𝑚𝑝𝑜𝑟 𝐻2 + 𝑆 → 𝐻2 𝑆 33. nastajanje natrijevog hidrida

𝑁𝑎 + 𝐻2 → 2𝑁𝑎𝐻

34. Reakcija CuO i vodika 𝐶𝑢𝑂 + 𝐻2 → 𝐶𝑢 + 𝐻2 𝑂 35. Industrijsko dobivanje vodika – reakcije 𝐻2 𝑂 + 𝐶 → 𝐻2 + 𝐶𝑂 𝐻2 𝑂 + 𝐶𝐻4 → 3𝐻2 + 𝐶𝑂 36. Prednosti vodika kao alternativnog goriva  Visoka energetska vrijednost  Neograničene količine dostupne u spojevima  Ekološki je prihvatljivo gorivo – produkt izgaranja je voda  Lakše se skladišti i čuva nego električna energija