Charakteristika kovů

(1)

CHARAKTERISTIKA KOVŮ

(2)

Obsah:

• Obecné vlastnosti kovů

• Principy výroby kovů

• Koroze kovů

• Přehled nepřechodných prvků kovového charakteru

• Přehled a charakteristika přechodných prvků

• Železo – podrobná charakteristika

(3)

1. Obecné vlastnosti kovů

• Kovy tvoří asi ¾ všech prvků.

• Kovy dobře vedou teplo a elektrický proud.

• Jsou kujné – dají se vykovat na tenké lístky

• Jsou tažné – dají se z nich vytáhnout tenké dráty.

• Jsou neprůhledné.

• Roztavené kovy se mohou slévat – vznikají slitiny.

• Slitiny jsou složeny ze 2 nebo více kovových prvků,

mohou obsahovat i prvky nekovové – např. uhlík,

křemík, fosfor..

(4)

Slitiny jsou složeny ze 2 nebo více kovových prvků, mohou obsahovat i prvky nekovové – např. uhlík, křemík, fosfor..

Druhy slitin – ocel, litina, mosaz (Cu + Zn) nebo bronz (Cu + Sn)

Kovy se liší svou stálostí na vzduchu:

1. Některé se slučují s kyslíkem již za obyčejné teploty na oxidy (hliník, zinek)

2. Jiné až za vyšší teploty (např. měď)

3. Některé kovy jsou vůči kyslíku stálé, neslučují se s ním

(zlato, platina)

(5)

2. Principy výroby kovů

• Většina kovů se v přírodě nachází ve

sloučeninách, které tvoří minerály a horniny

• Ryzí kovy se vyskytují ojediněle – např. zlato

• Minerály a horniny, které jsou vhodné k výrobě kovů = RUDY

• Získáváním kovů z rud se zabývá=METALURGIE

(6)

Výroba kovů

 Hutnický způsob – vyrábí se tak železo, zinek,olovo, cín..

Získávají se ze svých oxidů, tzv. redukcí, jako redukant se užívá uhlík a oxid uhelnatý Př. výroba zinku

 2 ZnS + 3 O₂ → 2 ZnO + 2 SO₂

 ZnO + C → Zn + CO

 ZnO + CO → Zn + CO₂

 Aluminotermie – výroba kovů, kdy se jako redukant použije hliník Př. výroba chromu z oxidu chromitého

 Cr₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2 Cr

 Elektrolytická redukce – vyrábí se tak velmi reaktivní kovy Př. Výroba sodíku ze svého chloridu

 2NaCl → 2 Na + Cl₂

(7)

3. Koroze kovů

• Koroze = chemická změna, kdy na povrchu kovu vzniká vrstva oxidu, hydroxidu, uhličitanu nebo sulfidu

• Koroze vzniká vlivem vzdušného kyslíku, vody, kyselin a hydroxidů

• Ochrana kovů proti korozi:

Nátěry – kovová zábradlí, ploty, mosty..

Pokovování – na povrch nestálého kovu se nanese vrstva kovu stálejšího – např. ocelový plech se pozinkuje ponořením do roztaveného zinku

Pasivace – kov se ponoří do koncentrované kyseliny dusičné – používá se např. u železa

(8)

4. Přehled nepřechodných prvků kovového charakteru

A. Alkalické kovy – I.A skupina - nejvýznamnější je sodík a draslík.

Dále sem patří lithium, rubidium, cesium a francium.

V přírodě se vyskytují ve

sloučeninách, např. chlorid sodný /využití v potravinářství/, chlorid draselný /hnojivo/, hydroxid sodný /výroba mýdla/, hydroxid

draselný /výroba mazlavého mýdla/..

B. II.A skupina – beryllium, hořčík a kovy alkalických zemin – vápník, stroncium, baryum, radium. Největším význam má z této skupiny – vápník. Je to lesklý, šedobílý kov.

V přírodě se vyskytuje pouze ve sloučeninách, např. vápenec /uhličitan vápenatý/ a

sádrovec, dusičnan vápenatý… Z vápence jsou tvořena celá pohoří.

(9)

Sloučenina vápníku Využití

Uhličitan vápenatý - vápenec Výroba páleného vápna ve vápenkách Hydroxid vápenatý Výroba vápenného mléka – k bílení stěn

Vápenné mléko + písek = malta /použití ve stavebnictví/

Sádrovec Výroba sádry /vyplňování děr ve stěnách, výroba pevných obvazů v lékařství/

Dusičnan vápenatý Průmyslové hnojivo Fosforečnan vápenatý Průmyslové hnojivo

(10)

C. Kovové prvky III.A skupiny – patří sem hliník, gallium, indium a thalium.

Největší význam má hliník.

Je to lesklý, lehký, stříbrobílý kov, výborný vodič tepla a elektrického proudu. Dobře se válcuje na plech a vytahuje na tenký drát.

Hoří prudkým a oslnivým plamenem, nehasí se vodou.

V přírodě se vyskytuje ve sloučeninách – živce, slídy, bauxid.

Hliník se používá na výrobu nádobí, alobalu a jako vodič

elektrického proudu.

Slitiny hliníku se využívají v leteckém a automobilovém průmyslu.

Oxid hlinitý – k výrobě porcelánu a zubních cementů.

(11)

D. Kovové prvky IV.A skupiny – germanium, cín, olovo

Prvek Charakteristika Využití

germanium Stopový prvek Polovodičový materiál

používaný v televizní technice

cín Lesklý, stříbrobílý kov, kujný a

tažný, nejedovatý Výroba staniolu, drátů, k

výrobě slitin – např bronz /Cn + Cu/

olovo Šedý, měkký kov, dobře tvárný,

jedovatý Výroba akumulátorů a

ochranných krytů proti rentgenovému záření

(12)

5. Přechodné prvky

• Označují se jako d-prvky

• Vnitřně přechodné prvky se označují jako f-prvky

• Patří sem např. stříbro, zlato, měď, železo, zinek, kadmium, nikl, wolfram , vanad, rtuť…

• Pouze rtuť je kapalná, ostatní kovy jsou pevné

• Většina těchto kovů je hlavní složkou důležitých slitin

• Přechodné prvky jsou významné katalyzátory /nikl,

platina/

(13)

6. Železo

• Velmi důležitý kov

• Lesklý, stříbrobílý kov, zatepla se dobře ková a je tažné

• Na vlhkém vzduchu rezaví, proto se chrání pozinkováním, pocínováním, poniklováním..nebo nátěrem

• Je to nejvýznamnější technický kov, vyrábí se ze svých rud

• Surové železo se vyrábí ve vysokých pecích redukcí svých oxidů - uhlíkem nebo oxidem uhelnatým:

Ve vyšších vrstvách pece dochází k nepřímé redukci = redukce oxidů železa oxidem uhelnatým – takto vznikají 2/3 vyrobeného železa

Ve spodních částech pece dochází k přímé redukci = redukce oxidů železa uhlíkem

Vyrobené surové železo = litina /použití: výroba kamen, strojepříklopy na kanály/

Litina se dále zpracovává na ocel /použití: výroba nožů, plechů, tyčí, kolejnic, mostní konstrukce../

Jako vedlejší produkt ve vysoké peci vzniká struska = škvára

(14)

Schéma vysoké pece