GYMNÁZIUM, VLAŠIM, TYLOVA 271

1. GYMNÁZIUM, VLAŠIM, TYLOVA 271

2. Triáda železa • Fe, Co, Ni, prvky VIII.B skupiny a 4. periody

3. Železo-Fe • Nejrozšířenější přechodný kovový prvek a druhý nejrozšířenější kov na Zemi, je také hojně zastoupen i ve vesmíru. • V přírodě se minerály železa vyskytují velmi hojně a železo se z nich získává redukcí ve vysoké peci. • Železo má všestranné využití při výrobě slitin a pro výrobu většiny základních technických prostředků • Velmi významné jsou také sloučeniny železa, ať už jde o anorganické, organické nebo komplexní. • Železo je také velmi významným biogenním prvkem, v organismu se podílí na přenášení kyslíku k buňkám a tím umožňuje život mnoha organismů na naší planetě.

4. Základní fyzikální a chemické vlastnosti • Poměrně měkký, světle šedý až bílý, ferromagnetický kov . • Železo patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-orbitalu. • Působením vzdušné vlhkosti se železo snadno oxiduje za tvorby hydratovaných oxidů (rez). Tato reakce přitom nevede k ochraně materiálu povrchovou pasivací jako u mnoha jiných kovových prvků, protože vrstva rzi se snadno odlupuje a koroze pokračuje do hloubky materiálu.

5. Výskyt • V přírodě se železo vyskytuje ve formě sloučenin v mnoha rudách, které mohou být průmyslově využity k jeho výrobě.(např. hematit (krevel) Fe2O3, limonit (hnědel) Fe2O3.xH2O, ilmenit FeTiO3, magnetit (magnetovec) Fe3O4, siderit (ocelek) FeCO3 nebo pyrit FeS2) • Železo patří mezi prvky s velmi významným zastoupením na Zemi i ve vesmíru. • Železo se vyskytuje také na Měsíci, kde se v jeho zemské kůře vyskytuje v zastoupení 9 %. V zemské kůře činí průměrný obsah železa 4,7 – 6,2 %, čímž se řadí na 4. místo podle výskytu prvků.

6. Průmyslová výroba • zezhora se do vysoké pece neustále přidává železná ruda, koks a struskotvorné látky (vápenec, dolomit) • zespoda se do vysoké pece vhání horký vzduch obohacený o kyslík • koks při teplotě okolo 2000°C reaguje s kyslíkem – vznikne CO, který je využit při nepřímé redukci • CO v tzv. redukčním pásmu redukuje rudu, která potom sestupuje níže do pece • při teplotě okolo 400°C se část CO rozloží na C + CO2 • uhlík vzniklý rozkladem CO se slučuje z železem – vzniká slitina – litina – která má nižší teplotu tání a jako surové železo stéká do spodní části pece, odkud je vypouštěno • na surovém železe plave struska, která obsahuje odpadní látky (dále se využívá k výrobě stavebnin) a zároveň chrání roztavené železo před oxidací

7. Využití • Vyrobené surové železo obsahuje různé příměsi, zejména větší množství uhlíku (3–5 %). Dobře se odlévá, výsledný produkt - litina, je poměrně pevný a tvrdý, ale velmi křehký a možnost jeho dalšího mechanického opracování po odlití je minimální • ustraňováním uhlíku ze slitiny vzniká ocel - zkujňování (až na C < 1,7%): • kalením – tzv. kalená ocel, se zahřeje na vyšší teplotu a pak se prudce zchladí -pevná, nepružná ocel • popouštěním – železo se zahřeje a postupně nechává vychladnout pevná, pružná ocel • další úpravy jsou např. slučování s dalšími prvky – vznikají slitiny – ušlechtilé oceli – které mají lepší vlastnosti (nerezová ocel, žáruvzdorná ocel…)

8. Sloučeniny • Oxid železnatý FeO -černá práškovitá hmota. Nerozpouští se ve vodě • Síran železnatý FeSO4- je v bezvodém stavu bezbarvá práškovitá látka, v hydratované podobě je nejznámější jako FeSO4· 7 H2O, což je triviálně zelená skalice - zelená krystalická látka. Ve vodě je dobře rozpustná. • Oxid železitý Fe2O3- je červenohnědý prášek, nerozpustný ve vodě. V přírodě se vyskytuje jako nerost hematit a v hydratované podobě jako nerost hnědel. V laboratoři se připravuje žíháním hydroxidu železitého

9. Co Vlastnosti: Kobalt je za normálních podmínek šedavě bílá, lesklá pevná látka.Je pevný a tvrdý kov, dobrý vodič tepla a elektrického proudu. Vzhledem se velmi podobá železu, je feromagnetický.Za běžné teploty je kobalt na vzduchu stálý, dobře odolný vůči povětrnostním vlivům. Ve zředěné kyselině chlorovodíkové HCl a sírové H2SO4 se rozpouští pozvolna, ve zředěné kyselině dusičné HNO3 se rozpouští snadno, v koncentrované kyselině dusičné HNO3 se pasivuje.Za vyšší teploty se kobalt snadno slučuje jak s halogeny tak s jinými prvky, s některými za vzniku plamene (S, P, As).Použití: Dříve se kobaltu používalo v podobě sloučenin zejména k barvení skla a smalt, dnes je kobalt nenahraditelnou příměsí při výrobě rychlořezných ocelí, podržujících si tvrdost i při červeném žáru (widia, stellit).CoO-oxid kobatnatý-barvení skla,porcelánu namodro kobaltové sklo -v analytické chemii při plamenové zkoušce k rozpoznání barvy plamene CoCl2-chlorid kobaltnatý-Může přijímat vodu ze vzduchu a podle obsahu vody mění barvu-použití v metalurgii Thinordova modř-k barvení textilu,glazur-modrá barviva

10. Výskyt: Kobalt se v přírodě vyskytuje vždy společně s niklem a to hlavně ve sloučeninách s arsenem. Z praktického hlediska má význam především Smaltin CoAs2 a Kobaltin CoAsS.V zemské kůře je obsažen z 0,001 - 0,1 %.Průmyslová výroba: Průmyslově se kobalt vyrábí pražením svých rud a následnou aluminothemickou redukcí vzniklých oxidů.

11. Ni Vlastnosti: Kovový ferromagnetický prvek stříbrobílý, silně lesklý kov.Vede špatně elektrický proud a teplo a ještě hůře je vedou jeho slitiny. Patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-sféře. Ve sloučeninách se vyskytuje především v mocenství Ni+II, existují i sloučeniny Ni+I, zatímco látky obsahující Ni+III jsou nestálé a působí silně oxidačně. Výskyt: V přírodě poměrně hojně zastoupen. S ryzím niklem se v přírodě setkáme pouze vzácně, a to v meteoritech, dopadajících na Zemi z kosmického prostoru. Obvykle se vyskytuje jako oxid ve směsi s železem v rudách je lateritech, pod které patří limonit (Fe, Ni)O(OH) a garnierit (Ni, Mg)3Si2O5(OH) nebo jako sulfid nikelnato-železitý – pentlandit (Ni, Fe)9S8

12. Použití: Antikorozní ochrana-Díky poměrně velmi dobré stálosti kovového niklu vůči atmosférickým vlivům i vodě se často nanáší velmi tenká niklová vrstva na povrchy méně odolných kovů, nejčastěji železa. Galvanické články-Značná část celosvětově vyrobeného niklu končí v současné době jako surovina pro elektrické články s možností mnohonásobného dobíjení. Nikl-hydridové baterie slouží jako zdroj elektrické energie v řadě mobilních telefonů, přenosných svítilen a dalších. Katalyzátory- při ztužování tuků Do slitin-pro velmi namáhané součástky

13. AUTOR NEZNÁMÝ. cs.wikipedia.org [online]. [cit. 15.12.2012]. Dostupný na WWW:http://cs.wikipedia.org/wiki/V%C3%BDroba_%C5%BEeleza# Procesy_ve_vysok.C3.A9_peci