Kovy: Výskyt v přírodě a vlastnosti

Tři čtvrtiny všech prvků v periodické soustavě jsou kovy. Kovy tvoří společně s polokovy a nekovy tři hlavní skupiny chemických prvků. Rozdělení je prováděno s ohledem na vazebné a ionizační vlastnosti prvků.

Řadí se mezi ně s prvky (až na vodík a helium), d, f a některé p prvky. Kovy se v tabulce nacházejí více vlevo a jejich kovový charakter směrem doleva stoupá. Kovový charakter směrem doleva v PSP stoupá.

Výskyt kovů v přírodě

Některé kovy se v přírodě nacházejí v elementárním stavu - ryzí (např. Au, Ag, Pt, Cu, Hg). Většina je vázána ve sloučeninách (jsou to hlavně oxidy, sulfidy, uhličitany, křemičitany, sírany, fosforečnany a chloridy). Jenom některé - zejména vzácné kovy a tzv. mincovní kovy - se vyskytují v ryzím kovovém stavu, neboť patří mezi chemicky nejstabilnější. Právě pro nízkou chemickou reaktivitu se používají v mincovnictví a klenotnictví, neboť nekorodují.

Výskyt a dostupnost jednotlivých rud v přírodě a jejich chemické složení určuje způsob výroby a rozsah jejich zpracování. Z dalších rud lze použít uhličitany nebo sulfidy, popř. halogenidy.

Vlastnosti kovů

Chemická vazba mezi atomy kovů se nazývá kovová. Její model předpokládá, že krystal kovu se skládá z kationtů rozmístěných v pravidelné prostorové mřížce. Kationty jsou ve svých polohách udržovány nábojem volně pohyblivých valenčních elektronů. Chování valenčních elektronů se do jisté míry podobá chování částic plynu, a proto se někdy valenčním elektronům v kovech říká elektronový plyn. Protože jsou kovy elektropozitivní ve své krystalové mřížce obsahují volné elektrony (sdílené mezi všemi atomy), které tvoří tzv. elektronový plyn. Díky tomu mají kovy mnoho charakteristických vlastností.

Čtěte také: Původci znečištění půdy

• Kovový lesk je způsoben značnou schopností kovů odrážet viditelné světlo - světlo se odráží od volných e-. Kovy světlo nepropouštějí, a jsou proto i v tenkých vrstvách neprůhledné.
• Kovy se vyznačují kujností, tažností a ohebností. Mohou se z nich vytáhnout i tenké dráty, vytepat mikroskopicky tenké plátky nebo je lze ohnout do požadovaných tvarů. Tuto vlastnost lze vysvětlit tak, že částice tvořící krystalovou mřížku se vlivem vnějších sil po sobě snadno posunují, aniž by došlo ke změně sil mezi nimi a porušila se soudržnost - a to my nejsou spojeny pevnými kovalentními vazbami ale pouze elektronovým plynem.
• Kovy jsou vodiči tepla a elektřiny. To je způsobeno faktem, že ve struktuře kovů jsou přítomny volně pohyblivé elektrony. Vysoká elektrická a tepelná vodivost. Vodivost kovů se s rostoucí teplotou snižuje, resp. S rostoucí teplotou se elektrická vodivost snižuje.
• Magnetické vlastnosti - feromagnetické kovy (Fe, Co, Ni).

Sloučeniny d-kovů jsou často barevné, protože při absorpci viditelného světla u nich dochází k přechodům elektronů do nezaplněných d-orbitalů.

Chemické vlastnosti kovů

Kovy patří mezi elektropozitivní prvky. S rostoucím počtem elektronových vrstev roste velikost atomů a současně s tím klesá schopnost jader poutat valenční elektrony. Čím snáze atomy prvků valenční elektrony uvolňují, tím snáze přechází v kationty.

• klesají redukční účinky: kov umístěný vlevo dokáže z roztoku soli určitého kovu vpravo tento kov vyredukovat
• klesá chemická reaktivita

Ušlechtilé kovy

Ušlechtilé kovy Nepodléhají korozi. Jsou odolné vůči působení běžných kyselin. Rozpouští se v kyselinách s oxidačními účinky (H2SO4, HNO3).

Příklad reakce:

Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2 H2O

Čtěte také: Jak recyklovat drahé kovy z elektroodpadu?

V Beketovově řadě kovů jsou napravo --> kladný redoxní potenciál.

Neušlechtilé kovy

Neušlechtilé kovy V Beketovově řadě kovů jsou nalevo --> záporný redoxní potenciál. Reagují s kyselinami za vniku vodíku.

Příklad reakce:

Zn + 2 HCl → H2 + ZnCl2

Krystalová mřížka kovů

(krystalochemie, elementární buňka = nejmenší „těleso“ krystalu, které se v krystalu stále opakuje)

Čtěte také: Katalog Odpadů - Kovy

• krychlová prostá/primitivní - nejvzácnější elementární buňka - atomy jsou ve vrcholech krychle
• plošně centrovaná - mincovní kovy, Al, Pb atomy ve vrcholech krychle + ve středech stran krychle
• prostorově centrovaná - alkalické kovy atomy ve vrcholech krychle + jeden atom ve středu celé krychle
• šesterečná - kovy alkalických zemin, Zn

Slitiny

Význačnou vlastností kovů je jejich schopnost tvořit slitiny - stejnorodé směsi obsahující více než 1 kov se nazývají slitiny. Jsou to většinou homogenní látky, které mají kovové vlastnosti. Vlastnostmi se vesměs liší od výchozích složek, lze je měnit změnou vzájemného poměru složek nebo změnou samotných složek. Slitiny se připravují smíšením dvou nebo několika roztavených kovů, které vytvoří homogenní kapalnou směs. Ta dodatečným snížením teploty ztuhne.

Z hlediska technické praxe mají slitiny obvykle lepší fyzikální a chemické vlastnosti než čisté kovy, ze kterých se skládají (větší tvrdost, pevnost, tažnost, odolnost). Vnitřní struktura slitin je rozdílná. Rozhoduje o ní zejména vzájemná velikost atomů prvků. Prvky, které mají přibližně stejné velikosti atomů, tvoří krystalovou mřížku, v níž jsou atomy kovů navzájem zastupitelné (substituční slitiny). Pokud se atomy prvků výrazně od sebe odlišují, mohou vzniknout slitiny, kde v mezerách mřížky kovů s většími atomy jsou umístěny malé atomy druhého prvku (vmezeřené slitiny).

Koroze

Jednotlivé kovy se liší svou stálostí vůči vnějším podmínkám. Působením kyslíku, vody, oxidu uhličitého a dalších látek se vytváří na povrchu kovů vrstvička sloučenin, které již nemají vlastnosti kovů. Vyrobené kovové předměty znehodnocují, čímž způsobují značné škody. Těmto změnám se říká koroze.

Alkalické kovy

Nejtypičtější kovy z chemického hlediska jsou alkalické kovy (I.A skupina). Mají největší atomové poloměry, takže jejich jediný valenční elektron přitahují síly jádra jen velmi málo. Jsou ze všech kovů nejreaktivnější, jejich reaktivita stoupá s rostoucím protonovým číslem. Jsou elektropozitivní, ve sloučeninách tvoří kationty.

Sodík a lithium se vyrábějí elektrolýzou tavenin svých chloridů. Na katodě se redukují kationty na příslušný kov, na anodě oxidací chloridových iontů vzniká chlor. Výjimkou mezi alkalickými kovy je lithium, které se některými vlastnostmi blíží spíše hořčíku (tzv.

Průmyslově se vyrábí hlavně sodík - elektrolýzou taveniny chloridu sodného, využívá se např. el. Průmyslově se vyrábí hlavně hořčík - elektrolýzou chloridu, používá se v org. Průmyslově nejdůležitější suroviny alk. hydroxidy alk. Nejdůležitější jsou hydroxid sodný NaOH a draselný KOH, které mají široké uplatnění v chemické praxi, NaOH se užívá jako čisticí prostředek (louh), oba hydroxidy slouží k výrobě mýdla, dále např. uhličitany alk. výroba sody - Solvayův proces - (viz. ot.č. halogenidy alk. průmyslový význam mají např. NaNO3, KNO3 - hnojiva, suroviny pro výr. sloučeniny prvků II.A skup. Ca(OH)2 - hydroxid vápenatý, hašené vápno, jeho nas. v laboratoři se užívá jako levná zásada a také k důkazu oxidu uhličitého - zaváděním CO2 do vápenné vody - zakalení (viz. uhličitany - bezbarvé, příp. bílé kryst. síran vápenatý také způsobuje trvalou tvrdost vody - tu lze odstranit např. Mýdlo se vyrábí alkalickou hydrolýzou esterů vyšších mastných kyselin s glycerolem působením alkalického hydroxidu - tzv. vznikají při tom alkalické soli vyšších mastných kyselin - mýdla (viz. alkoholáty, fenoláty, jejich příprava a hydrolýza.

Ušlechtilé kovy

Mezi ušlechtilé kovy patří kovy platinové, prvky I.B skupiny a rtuť. Ve srovnání s alkalickými kovy jsou málo reaktivní, z kyselin nevytěsňují vodík, mají výrazně větší teploty tání, větší hustoty a menší atomové poloměry. Prvky I.B. skupiny (Cu, Au, Ag) jsou kujné, tažné a jsou nejlepšími vodiči tepla a elektřiny. Jsou součástí významných slitin (bronz, mosaz, mincovní slitiny), používají se v klenotnictví, elektrotechnice a sloučeniny stříbra při fotografování.

Výroba kovů

Výrobou kovů se zabývá hutnictví (metalurgie). Hutnické postupy jsou podle druhů rud a vyráběných kovů rozmanité. Kovy se z rud získávají redukcí (redoxním procesem). Je založena na redukci jejich oxidů (při redukci dochází ke snížení ox. čísla). Mnohé kovy se připravují elektrolýzou taveniny halogenidů, hydroxidů nebo oxidů. Dobrým redukčním činidlem je uhlík, kterým lze redukovat většinu kovů kromě těch, které se s ním slučují za vzniku karbidů.

Toxicita kovů

Toxické kovy jsou kovy (antropogenního nebo přirozeného původu, avšak ve vyšší koncentraci než je optimální) mající toxické účinky. Mezi toxické kovy jsou řazeny např.: kadmium, rtuť, olovo.

tags: #kovy #výskyt #v #přírodě #a #vlastnosti

Oblíbené příspěvky:

• Divoké kempování v Rumunsku
• Nápady pro projektový den Příroda
• Instalace obnovitelných zdrojů v České republice
• Trendy v ekologickém zemědělství v USA
• Více o Koloběhu Vody