ga-pp-che-02-03

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují
s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost
Královéhradeckého kraje
Modul 02 – Přírodovědné předměty
Hana Gajdušková

Charakteristika
Výskyt
Výroba
Vlastnosti
Použití
Sloučeniny

Fe – biogenní prvek, Vysoká pec





Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
2
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
3

triáda železa - Fe, Co, Ni


triáda lehkých platinových kovů - Ru,Rh,Pd
triáda těžkých platinových kovů - Os,Ir,Pt

v orbitalech ns, (n-1)d
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
4

nereaktivnost, tvrdost a hustota
ϱ (Ir) = 22,6 g cm-3 - nejvíce ze známých prvků

Přehled fyzikálních vlastností prvků

Z
Název
prvku
Značka
prvku
M
-1
(g mol )
Oxidační
čísla
Teplota
tání
(°C)
Hustota
( kg dm-3 )
26
železo
Fe
55,85
2+,3+,6+
1535
7,87
27
kobalt
Co
58,93
2+, 3+
1495
8,9
28
nikl
Ni
58,71
2+, 3+
1453
8,9
78
platina
Pt
195,09
2+, 4+
1772
21,45
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
5
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
6

FeO Fe2O3 (oxid železnato-železitý)
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
7
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
8

tepelným rozkladem pentakarbonylu železa Fe (CO)5
 ve vysokých pecích
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
9











výška až 80m, průměr až 14 m
kapacita víc než 1000 m3
žáruvzdorná vyzdívka, ocelový plášť
nístěj mívá tloušťku nejméně 1,5 m
doba tavby asi 12 hod
po měsíci tavby odstávky
v provozu nepřetržitě 5 - 10 let
šachta, rozpor, sedlo a pás výfučen - vodou
nístěj - vodou, olejem nebo vzduchem
malé pece asi od 0,5 Mt/rok
velké pece až do 4 Mt/rok
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
10



ruda, koks a vápenec
dnes často zhutňování – aglomerace rudy
u chudších rud nutné pražení na oxidy

v koksárnách z černého uhlí zahříváním bez přístupu vzduchu
pro roztavení rudy
redukční činidlo v nižší části pece

váže nečistoty do strusky

ve spodní části pece uhlíkem (koksem)
oxidem uhelnatým v redukčním pásmu šachty





zvyšuje výhřevnost
oxiduje uhlík na oxid uhelnatý
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
11






horní výpustí
nebo při vypouštění železa se plovoucí odděluje do vedlejšího kanálku
CaCO3 CaO + CO2
SiO2 + CaO CaSiO3
tvárnice
stavba silnic
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
12

odlitky -rošty, mříže, potrubí, radiátory, kotle, kanálové poklopy,
podstavce - tam kde není třeba odolnost vůči nárazu
polotovary
výroba oceli

bílá - vyšší obsah Mn, uhlík ve formě karbidu triželeza Fe3C

šedá - vyšší obsah Si, uhlík vyloučen jako grafit


Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
13









snížení obsahu C (pod 1,7 %), Si, Mn, P
oxidací vzdušným kyslíkem
do roztaveného surového železa se vhání kyslík
spalování C, Si, Mn i Fe - vznik oxidů
plyny unikají
pevné látky - struska
konvertory
tandemové pece ( Siemens – Martinské pece)
elektrické pece
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
14
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
15

měkká nelegovaná ocel
snadné mechanické zpracování

slévání

válcování

tažení

protlačování

kování
ohýbání


Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
16

legovaná

nelegovaná

kalená

popouštěná

nástrojová a konstrukční,…
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
17


slitiny
komplexní sloučeniny
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
18

pokrývá se žlutohnědou vrstvou hydroxidu železitého
(hydratovaný oxid železitý - Fe2O3.nH2O)
vrstva není souvislá, odlupuje se, rezavění pokračuje
rozpad na prach

Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pb,H,Cu,Ag,Hg,Pt,Au

Fe + H2SO4


Prvky VIII.B skupiny
FeSO4 + H2
(zřeď. H2SO4)
Hana Gajdušková
19





homogenní směsi v pevném stavu
vznikají sléváním více kovů nebo kovu s prvkem
mají lepší fyzikální a chemické vlastnosti než čisté kovy
nerez ocel – Fe, C, Cr, Ni
liteřina – Fe, Sb, Sn, Pb
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
20


černý prášek
stálý nad 575°C, jinak rozklad na Fe a Fe3O4

červenohnědý prášek více modifikací
pigment

oxidací železnatého nebo zahříváním železitého nad 1 400°C

šedozelená sraženina(prášek), vzdušným kyslíkem přechází na Fe(OH)3

červenohnědá sraženina (prášek)

přímou syntézou prvků, ve vodě rozpustný
leptá Cu – tištěné spoje


Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
21








zelená skalice
zelené krystalky
žlutá krevní sůl
se solemi Fe 3+ → berlínská modř - temně modrý roztok
červená krevní sůl
se solemi Fe 2+ → thurnbullova modř - temně modrý roztok
velmi jedovatá kapalina
k výrobě velmi čistého železa
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
22
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
23
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
24

také Cu nebo Pb

nejrozšířenější hydrometalurgicky
pevný kov , lesklý, šedý s narůžovělým odstínem a velmi
tvrdý
 elektronová konfigurace Co*Ar+4s2 3d7
 na vzduchu i ve vodě stálý
 neušlechtilý prvek – reaktivní

Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
25




dobře se rozpouští ve zředˇ. HNO3
v konc.HNO3 se nerozpouští
v dalších silných kyselinách se rozpouští velmi pomalu, vzniká H2
za vysokých teplot se slučuje s řadou prvků

olivově zelený
k přípravě pigmentů pro keramiku a sklo

červené zabarvení

Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
26
žáruvzdorně slitiny
 rychlořezné oceli
 slinuté karbidy - vidium
 legované oceli pro výrobu magnetů pro dentální a
chirurgické účely
 kobaltové bomby – ozařování nádorů
 kobaltová skla - svářečské kukly, průzory vysokých pecí

do smaltů, barviv, ve sklářském a keramickém průmyslu
 analytická činidla

Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
27
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
28
v přírodě v rudách
 často doprovázený kobaltem

stříbrobílý, lesklý, kujný a tažný kov
 elektronová konfigurace*Ar+ 3d8 4s2
 odolává vzduchu i vodě
 ve zřeď. kyselinách se velmi pomalu rozpouští za vzniku H2
 konc. HNO3 ho pasivuje
 za vyšších teplot se slučuje s Cl2, Br2, S, Sb, As, P
 množství koordinačních sloučenin

Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
29
k pokovování
 do oceli – antikorozní přísada
 slitiny - alpaka, konstantan, manganin, nichrom
 katalyzátor
 sloučeniny niklu pigmenty

Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
30
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
31

většinou s Ir, Os, Au, Ag, Cu, Pb, Fe
šedobílý, lesklý, velmi tažný kov
 elektronová konfigurace*Xe]4f14 5d9 6s1
 reaguje se Se, S, Te a P, v červeném žáru s Cl2 a F2
 v kyselinách se nerozpouští
 lučavka královská výjimka
(HCl-HNO3 , 3:1)
 sklon k tvorbě komplexních sloučenin

Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
32
k výrobě chirurgických nástrojů
 elektrod, odporových drátů
 laboratorních pomůcek
 šperků, cenných předmětů

katalyzátor ( při výrobě kyseliny HNO3)
 kosmický průmysl

Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
33
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
34











protein, který se podílí na plnění železa v krvi
vysoké hladiny transferinu bez železa u anémie
ukládání železa v těle v rostlin, živočichů
v lidském organismu buněčné dýchání
asi 4 g železa
8 mg za den pro muže
18 mg za den pro ženy
těhotné ženy a dospívající více
hlavně maso (játra)
některé druhy listové zeleniny
škodlivé účinky na celkové zdraví
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
35













zavážení vsázky a odvádění vysokopecního plynu
teplo ze spalování kychtových plynů k předehřívání vzduchu vháněného do vysoké pece
teplota cca 950°C
oxidy železa se částečně redukují CO
rozpor připojuje šachtu k sedlu vysoké pece
teplota z 950°C asi na 1250°C
další redukce oxidů železa CO a začíná redukce koksem
tvoří se tavenina železa a strusky
okolo horního obvodu nístěje propojeno 16 – 42 výfučen – vháněn horký vzduch
teplota i přes 2000°C
oxidy se zcela zredukují
shromažďuje tekuté surové železo a strusku
okolo umístěny 1-4 odpichové otvory, jeden nebo dva stále v provozu
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
36
Prvky VIII.B skupiny
Hana Gajdušková
37