13.2 C 161 C 232 C α-sn β-sn γ-sn sulametall

Tähtsamate metallide keemia Leelismetallid: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Leelismuldmetallid: Ca, Sr, Ba, Ra (ei kuulu Be, Mg) Siirdeelemendid (d-alakiht täitmata), 1. rida: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu (ei kuulu Zn), 2. ja 3. rida (ka lantanoidid ja aktinoidid) Haruldased muldmetallid: Sc, Y ja lantanoidid Plaatinametallid Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt Raskmetallid: ρ > ρ Fe (ρ Fe = 7.87 g/cm 3 ) Kergmetallid: ρ < 5 g/cm 3 (Li, Na, Ca, Mg, Al, Ti) Mustmetallid: Fe ja tema sulamid Värvilised metallid: Co, Ni, Cu,... Metallide pingerida Li, Rb, Cs, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Sc, Pu, Be, Th, Al, Ti, Mn, Nb, Ta, Zn, Cr, Ga, Fe, Cd, Co, Ni, Mo, Re, Sn, Pb, H 2, H 2 Sb, Bi, Cu, Ag, Rh, Hg, Os, Pd, Ir, Pt, Au Sn tina, Pb plii;...iv A Sn Pb Z 50 82 A r 118.69 207.2 El.neg. 1.7 1.6 st, C 232 327 ρ, g/cm 3 7.29 (γ-sn) 11.34 peam. oa-d II, IV II, IV El. konfig. [Kr]5s 2 4d 10 5p 2 [Xe]6s 2 4f 14 5d 10 6p 2 Tina on looduses vähelevinud, peam. SnO 2 mineraalidena (tinakivi). Hõbevalge, pehme, plastne, õhus ja vees püsiv metall. Pole mürgine. Allotroopsed erimid: 13.2 C 161 C 232 C α-sn β-sn γ-sn sulametall Kasutamine: tinapaber (stanniol), elektrikondensaatorid, konservikarpide katmine, sulamid (peam. joodised st 180-280 C, babiidid, pronksid). Plii on looduses levinud mineraalina PbS (pliiläik), harva ka ehedalt. Sinakashalli värvusega, raske, pehme, hästitöödeldav, korrosioonikindel metall. Neelab hästi γ kiirgust. KKY3153 Anorgaaniline keemia

Kasutamine: keemiatööstuse aparatuur, radioaktiivse kiirguse kaitseekraanid, akumulaatorid, püssikuulid, sulamid (joodised, trükimetall ja babiidid) Lihtainete omadused Tina ja plii reageerivad kõrgemal t -l enamiku mittemetallidega Sn + O 2 SnO 2 Pb + S PbS Sn + 2Cl 2 SnCl 4 Tina reag. lahjendatud hapetega vesiniku eraldumisega, plii lahjendatud mitteoksüdeerivate hapetega toatemp. ei reageeri Sn + 2HCl SnCl 2 + H 2 SnCl 2 + 2HCl (liias) H 2 [SnCl 4 ] HNO 3 reaktsioonides avalduvad Pb metallilisemad omadused: Sn + 4HNO 3(konts.) H 2 SnO 3 + 4NO 2 + H 2 O (tinahappe teke) 3Pb + 8HNO 3(konts.) 3Pb(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O Lahjendatud HNO 3 -ga reag. tina metallina tekib Sn(NO 3 ) 2 Leeliste toimel tekivad vastavad hüdroksokompleksid: X + 2KOH + 2H 2 O K 2 [X(OH) 4 ] + H 2 Sn ja Pb (IV) ühendid SnO 2 valge värvusega, rasksulav tahke aine, kasut. valge värvipigmendina ja emailide koostises. PbO 2 mustjaspruun kuumutamisel lagunev ühend. Kasut. akudes elektroodimaterjalina. Pliiakumulaatori põhireaktsioonid tühjenemisel: anood: Pb + SO 2 4 PbSO 4 + 2e katood: PbO 2 + 4H + + SO 2 4 + 2e PbSO 4 + 2H 2 O Σ PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 2PbSO 4 + 2H 2 O SnO 2 ja PbO 2 on amfoteersed oksiidid, reageerimisel leelistega tekivad vastavad kompleksühendid: XO 2 + 2KOH + 2H 2 O K 2 [X(OH) 6 ] SnS 2 tina(iv)sulfiid (triv. kassikuld). Kuldkollase värvusega vees ja hapetes mittelahustuv ühend. Happeliste omadustega. Pb(C 2 H 5 ) 4 tetraetüülplii. Lenduv mürgine vedelik, kasutati varem kütuste oktaaniarvu tõstmiseks. A.Trikkel, 2001

Halogeeniühendid (IV) on keemiliselt aktiivsed, suhtel. ebastabiilsed (PbCl 4 plahvatab soojendamisel), vees kergesti hüdrolüüsuvad PbCl 4 + 2H 2 O PbO 2 + 4HCl SnCl 4 + 6H 2 O H 2 [Sn(OH) 6 ] + 4HCl Sn ja Pb (II) ühendid Oksiidid, hüdroksiidid ja halogeniidid (II) on amfoteersed: X(OH) 2 + 2HCl XCl 2 + 2H 2 O X(OH) 2 + 2KOH K 2 [X(OH) 4 ] PbF 2 + SiF Pb[SiF 6 ] PbF 2 + 2KF K 2 [PbF 4 ] SnCl 2 tugev redutseerija, kasut. tekstiilimaterjalide viimistlusprotsessides ja keemilises sünteesis PbO punane või kollane tahke aine, kasut klaasi lisandina murdumisnäitaja tõstmiseks (kristallklaas, optiline klaas) PbCrO 4 plii(ii)kromaat. Oranž tahke aine, kasut. värvipigmendina. Pb 3 O 4 ehk Pb 2 PbO 4 plii(ii,iv)oksiid (triv. pliimennik). Oranžpunane tahke aine. Tekib PbO pikemal kuumutamisel või vastavate oksiidide kokkusulatamisel 2PbO + PbO 2 Pb 2 PbO 4 Kasutatakse kruntvärvide valmistamiseks, et kaitsta metalle korrosiooni eest. Oa-de erinevus avaldub hästi reaktsioonis lahjendatud HNO 3 -ga Pb 3 O 4 + 4HNO 3 2Pb(NO 3 ) 2 + PbO 2 + 2H 2 O Al alumiinium; III A Z 13 A r 26.98 El.neg. 1.5 st, C 659 ρ, g/cm 3 5.9 o-a III El. konfig. [Ne]3s 2 3p 1 KKY3153 Anorgaaniline keemia

Hõbevalge metall, hea elektri- ja soojusjuht, kerge ning äärmiselt plastiline. Levikult elementide reas 3. kohal. Korrosioonikindel kattub tiheda Al 2 O 3 kihiga. Muidu aga keemiliselt aktiivne. Peamised mineraalid: korund Al 2 O 3 (ka safiir, rubiin), boksiit Al 2 O 3 nh 2 O, savimineraalid alumosilikaadid Toodetakse krüoliidi Na 3 AlF 6, CaF 2 ja Al 2 O 3 sulatisest elektrolüüsil 2Al 2 O 3 950 C, el. lüüs 4Al + 3O 2 Kasutamine: kergsulamid lennuki- ja autotööstuses silumiin Al, 10% Si duralumiinium Fe, 4% Al, 1% Cu, Mg, Mn, Si kuumuskindlad sulamid ja materjalid, pakkematerjalid, fooliumid, elektrijuhtmed, majapidamistarbed, värvipigment, aliteerimine (metallide katmine Al kelmega) Lihtaine omadused Hapnikuga, väävliga, süsinikuga, lämmastikuga reag. kuumutamisel, halogeenidega toatemp. 2Al + 3I 2 2AlI 3 Lahjend. hapetest tõrjub välja vesiniku, leelistega tekivad kompleksühendid 2Al + 6H + 2Al 3+ + 3H 2 2Al + 6H 2 O + 6OH 2[Al(OH) 6 ] 3 + 3H 2 Külmas konts. lämmastik- ja väävelhappes passiveerub, kuuma H 2 SO 4 toimel tekib Al 2 (SO 4 ) 3 ja eraldub SO 2. Al ühendid Oksiid ja hüdroksiid on amfoteersete omadustega Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O 2Na[Al(OH) 4 ] Al 2 O 3 on palju kristallmodifikatsioone, püsivaim α-al 2 O 3 - korund (Cr lisand annab punase värvuse rubiin, Ti lisand sinise värvuse safiir). Tugevuselt lähedane teemandile, kasut. abrasiivmaterjalina (smirgel). Al(OH) 3 on kihilise struktuuriga, polümeerne vees lahustumatu ühend. Kuumutamisel laguneb 2Al(OH) 3 Al 2 O 3 + 3H 2 O Vahetusreaktsioonides tekib sültjas Al(OH) 3 nh 2 O. Kolloidse, hõljumit endasse haarava sademe tekkel põhineb Al 3+ soolade kasutamine koagulandina veepuhastusprotsessis. A.Trikkel, 2001

Vesilahuses on Al 3+ ioonid hüdraatunud kujul, koordinatsiooniarvuga kuus - [Al(H 2 O) 6 ] 3+ (sp 3 d 2 hübridisatsioon; vt. joonis), iseloomulik koordinatsiooniarv on ka neli (sp 3 hübridisatsioon) [Al(H 2 O) 6 ] 3+ + 3OH [Al(H 2 O) 3 (OH) 3 ] + 3H 2 O Al halogeniidid esinevad dimeeridena (AlCl 3 ) 2. Välja arvatud AlF 3 on nad keemiliselt aktiivsed ühendid, hügroskoopsed, vees hästi lahustuvad. Amfoteersete ühenditena moodustavad nad aluseliste halogeniididega [AlHal 4 ] tüüpi ja fluoriga [AlF 6 ] 3 tüüpi halogenoaluminaate, happelistega aga Al 3+ soolasid. Al 2 (SO 4 ) 3 alumiiniumsulfaat esineb taval. 18 kristallveega soolana Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O. Maarjas kaksiksool Al 2 (SO 4 ) 3 K 2 SO 4 24H 2 O. Kasut. desinfitseeriva vahendina ja verejooksu peatamiseks. Trietüülalumiiniumil Al(C 2 H 5 ) 3 on oluline roll polümeeride keemias (Ziegler-Natta katalüsaator) Raua alarühm Fe raud, Co koobalt, Ni nikkel; VIIIA Fe Co Ni Z 26 27 28 A r 55.847 58.933 58.70 El.neg. 1.8 1.8 1.8 st, C 1536 1493 1455 ρ, g/cm 3 7.87 8.9 8.9 peam. oa-d II, III II, III II El. konfig. [Ar]4s 2 3d 6 [Ar]4s 2 3d 7 [Ar]4s 2 3d 8 KKY3153 Anorgaaniline keemia

Raud on levikult maakoores 4. kohal. Hõbevalge, plastne metall, mehhaaniliselt hästi töödeldav. Peamised rauamaagid on hematiit Fe 2 O 3, magnetiit Fe 3 O 4, sideriit FeCO 3 ja mitmed silikaatsed mineraalid Toodetakse rauamaagist koksiga taandamise teel (saadakse malm > 2% C). Terase saamiseks (< 2% C) oksüdeeritakse süsinik sulas malmis hapnikuga. 2C + O 2 2CO Fe 2 O 3 + 3CO 2Fe + 3CO 2 Protsessis moodustab Fe süsinikuga tsementiidi Fe 3 C, mille sisaldus mõjutab oluliselt terase omadusi. Terased alla 0.3% C sisaldusega on pehmed terased. Nugade ja lõikeinstrumentide valmistamiseks kasut. terast C sisaldusega 0.8-1.5%. Koobalt ja nikkel mineraalides sageli koos, peamiselt sulfiididena NiS, CoAsS (koobaltläik). Co on tumehall, plastne metall, õhus püsiv, kergesti poleeritav. Ni on hõbevalge, läikiv, dekoratiivne metall, püsiv õhu ja vee suhtes. Kasutamine: Ni - korrosioonikindlad katted (nikeldamine), Ni ja Co kasut. ka katalüsaatoritena (hüdrogeenimine, kütuseelemendid) Teraste legeerimine korrosioonikindluse tõstmine ja meh. omaduste parendamine lisanditega: Cr, Co, Al, Si Ni, Ti Mo Cu Al Cr takistavad poorse FeO ja soodustavad tiheda Fe 2 O 3 teket korrosioonikindlus, meh. omadused roostevabad terased tõstab meh. tugevust kõrgetel t -del vähendab Cl ioonide mõju tõstab happekindlust tõstab temp. kindlust (Cr-Al-Si) roostevabad terased (~12% Cr) Ni ja Co tähtsamad sulamid: Co-W-Cr stelliit, korrosiooni- ja kulumiskindel Co-Si-Cr-Mn püsivam kui Pt, kasut. keemiatehnikas Ni-Fe-Os-C invar, väikese joonpaisumisteguriga, mõõteriistad Ni-Cr nikroom, suur el. takistus, el. ahjude küttekehad Cu-Ni-Mn melhior, hõbedasarnane dekoratiivne sulam Ni-Cu-Fe-Mn monelmetall, keemiliselt püsiv (F 2, HF), reaktorid Co ja WC pulbrite pressitud segu pobediit, puuriotsad Lihtainete omadused Fe oksüdeerub õhus aeglaselt, väga peendispersne (pürofoorne) raud süttib õhus. Niiskes õhus korrodeerub poorse Fe 2 O 3 nh 2 O tekkega. Oksüdatsioon kulgeb astmeliselt: A.Trikkel, 2001

O 2 O 2 O 2 Fe FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3 FeO Fe 2 O 3 Reageerib mittemetallidega (sulfiidide, fosfiidide jne. teke), klooriga kuivas õhus ei reageeri. Lahjendatud hapetest tõrjub välja vesiniku, kusjuures tekivad Fe(II) soolad, leelistega ei reageeri, konts. HNO 3 toimel passiveerub. Fe + HNO 3(lahjend.) Fe(NO 3 ) 2, NO või NH 4 NO 3 Co oksüdeerub kuumutamisel alates 300 C, halogeenidega reag. toatemperatuuril, teiste mittemetallidega kuumutamisel. Hapetega tekivad Co(II) soolad, mis lahusest eralduvad kristallhüdraatidena (punane värvus) Ni oksüdeerub alates 500 C NiO tekkega, halogeenidega reageerides tekivad NiHal 2 ühendid, kuumutamisel reag. ka teiste mittemetallidega. Ni reageerib soojendamisel CO-ga andes karbonüüli, mis kõrgemal t -l laguneb (kasut. Ni puhastamiseks) 100 C 200 C Ni + 4CO Ni(CO) 4 Ni + 4CO lahjendatud hapetega tekivad Ni 2+ soolad, mis kristalluvad kristallhüdraatidena, leelistega ei reageeri, konts. HNO 3 toimel passiveerub Fe, Co ja Ni (II) ühendid FeO saadakse raud(ii)oksalaadi lagundamisel inertses atmosfääris Fe(COO) 2 FeO + CO 2 + CO Musta värvusega, kristalne, kergesti oksüdeeruv aine. CoO tekib Co oksüdatsioonil sinaka värvusega tahke kristalne aine, kasut. sinise värvipigmendina. NiO saadakse Ni(OH) 2 kuumutamisel roheka värvusega kristalne aine, kasut. värvainena keraamikatööstuses. Fe(OH) 2, Co(OH) 2 ja Ni(OH) 2 tekivad vahetusreaktsioonides Fe, Co ja Ni 2+ sooladest leeliste toimel vees lahustumatud kristalsed ained. Ni(OH) 2 on õhus püsiv, oksüdeerub tugevamate oksüdeerijate mõjul leeliseses keskkonnas. O 2 Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 2Ni(OH) 2 + Br 2 + 2NaOH 2Ni(OH) 3 + 2NaBr Ni(OH) 2 oksüdeerub ka elektrivoolu mõjul. Kasut. elektroodina raud-nikkel akumulaatorites. Summaarne reaktsioon: tühjenemine Fe + 2Ni(OH) 3 Fe(OH) 2 + 2Ni(OH) 2 laadimine KKY3153 Anorgaaniline keemia

Fe ja Co (II) hüdroksiidid oksüdeeruvad juba õhuhapniku toimel Fe ja Co (III) hüdroksiidiks, ka Fe 2+ soolad oksüdeeruvad vesilahustes sageli raud (III) hüdroksokomplekside tekkega õhuhapniku toimel 4Fe 2+ + 10H 2 O + O 2 4[Fe III (H 2 O) 4 (OH) 2 ] + + 4H + Kompleksühendites on raud (II) koordinatsiooniarv tavaliselt kuus [Fe(OH) 6 ] 4, [Fe(H 2 O) 6 ] 2+, [Fe(CN) 6 ] 4 (sidemete oktaeedriline paigutus). K 4 [Fe(CN) 6 ] kaaliumheksatsüanoferraat(ii) (triv. kollane veresool). Saadakse raud(ii)tsüaniidist FeCl 2 + 6KCN K 4 [Fe(CN) 6 ] +2KCl Kollane kristalne aine, kasut Fe 3+ ioonide tõestamiseks lahustes. 3[Fe(CN) 6 ] 4 + 4Fe 3+ Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 nn. berliini sinine CoCl 2 nh 2 O omab erinevalt kristallvee sisaldusest erinevaid värvusi (n = 6 roosa, n = 4 punane, n = 1 sinililla, n = 0 helesinine). Kasut. eksikaatorites hügromeetrina. Koobalti kooordinatsiooniarv nii koobalt (II) kui koobalt (III) kompleksides on kuus, kergesti moodustab ta komplekse NH 3, CN ja NO 2 ligandidega Co 2+ (aq) + 6NH 3 (aq) [Co(NH 3 ) 6 ] 2+ (aq) Nikli levinud koordinatsiooniarvud on neli ja kuus [Ni(CN) 4 ] 2, [Ni(NH 3 ) 6 ] 2+, [Ni(H 2 O) 6 ] 2+. Ni(OH) 2 (s) + 6NH 3 (aq) [Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ (aq) + 2oh (aq) Fe, Co ja Ni (III) ühendid Fe 2 O 3 raud(iii)oksiid, termiliselt vähempüsiv kui FeO. Saadakse Fe(OH) 3 kuumutamisel, kasut. musta või punakaspruuni värvipigmendina (rauamennik, ooker). Hüdroksiid Fe(OH) 3 ei lahustu leelise liias nagu Al, Cr või Zn hüdroksiidid. Pigem tekib pruuni värvusega hüdraatunud Fe 2 O 3 nh 2 O torudes seisnud joogivee pruunika värvuse põhjustaja. Raud (III) moodustab komplekse koordinatsiooniarvuga kuus [Fe(H 2 O) 6 ] 3+, [Fe(CN) 6 ] 3. K 4 [Fe(CN) 6 ] punane veresool, Fe 2+ ioonide tõestusreaktiiv, tekib sinise värvusega Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 nn. Turnbulli sinine. FeCl 3 esineb dimeerina Fe 2 Cl 6 hügroskoopne kollakas või punane sool, kasut pigmendina tindis ja elektrotehnikas vasekihi söövitamiseks A.Trikkel, 2001

ioonide üheks tõestusreaktiiviks on ka NH 4 SCN, tekib intensiivse punase värvusega kompleks Fe 3+ Fe 3+ + SCN [Fe(SCN)] 2+ Co 2 O 3 koobalt(iii)oksiid, üsna tugev oksüdeerija, HCl-ga reageerides oksüdeerib kloriidioonid vabaks klooriks, andes Co(II) sooli Co 2 O 3 + 6HCl 2CoCl 2 + Cl 2 + 3H 2 O Nikli (III) ühendid on vähepüsivad, tugevad oksüdeerijad. Fe 3 O 4 ehk FeO Fe 2 O 3 raud(ii,iii)oksiid. Saadakse Fe 2 O 3 taandamisel vesinikuga. Ferromagnetiliste omadustega must kristalne aine, kasut. püsimagnetite valmistamiseks. Koobalti analoogne oksiid saadakse CoO edasisel oksüdatsioonil või Co(OH) 3 lagunemisel. Muud ühendid Raual, koobaltil ja niklil on võimalik ühendites ka oksüdatsiooniaste 0, seda karbonüülides: Fe(CO) 5, Fe 2 (CO) 9, Co 2 (CO) 8. Fe(CO) 5 raudpentakarbonüül, saadakse rauast ja CO-st kõrgrõhul. Kollane vedelik, laguneb valguse toimel. Raua oksüdatsiooniastet VI esineb ferraatides. K 2 FeO 4 kaaliumferraat(vi). Tumepunane kristalne aine, tugev oksüdeerija, hapete toimel laguneb raud(iii) sooladeks. Plaatinametallid, VIII B Ru Rh Pd Os Ir Pt Z 44 45 46 76 77 78 Ar 101.07 102.91 106.4 190.2 192.22 195.09 El. neg. 2.2 st, C 2500 1960 1550 2700 2442 1769 ρ, g/cm 3 12.3 12.5 12.1 22.5 22.4 21.5 Looduses vähelevinud elemendid, leidub ehedalt ja sulamitena (Pt-Fe, Pt-Ir). Rasksulavad, hõbevalge värvusega raskmetallid. Os suurima tihedusega metall üldse. Pt, Pd on plastsed, Ru, Os ja Ir haprad metallid. Keemiliselt väheaktiivsed. Sulatatud metallid lahustavad hapnikku (Rh, Ir, Pd, Pt; 1 mahuosa Pt 100 mahuosa O 2 ) ja tahkes olekus adsorbeerivad vesinikku (Ru, Pd, Pt; 1 mahuosa Pd 900 mahuosa H 2 ). Soojendamisel reageerivad halogeenidega, eriti Cl 2 ja F 2 -ga, broomi ja joodiga toimub reakts. aeglaselt. KKY3153 Anorgaaniline keemia

Ru, Os on hapete suhtes püsivad; Rh ja Ir reageerivad hapetega kui juures on tugevaid oksüdeerijaid; Pd ja Pt reag. kuningveega: Pt + 6HCl + 2HNO 3 H 2 [PtCl 6 ] + NO + NO 2 + 3H 2 O Pd reag. ka HNO 3 ja konts. H 2 SO 4 -ga, tekivad Pd(II) soolad ja eraldub vastavalt NO või SO 2 Kasutamine: teaduslikus aparatuuris happe- ja kuumakindluse tõttu (tiiglid, termopaarid Pt, Ir, Rh), katalüsaatoritena sünteesides, vesiniku puhastamine (Pd), peeglite ja reflektorite valmistamine (Rh), ehete valmistamine. Oksüdatsiooniaste ühendites 0 kuni +VIII, peamiselt II, III ja IV [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ] cis-diammiindikloroplatinaaat(ii) vähivastase toimega ühend, kahjuks toksiline ja mõjub neerudele. Saadakse klorokompleksi reageerimisel ammoniaagilahusega [PtCl 4 ] 2 + 2NH 3 [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ] + 2Cl A.Trikkel, 2001