Uhlovodíky

Uhlovodíky

ALKANY

Jsou to uhlovodíky s jednoduchými vazbami mezi atomy uhlíku a zakončením an.

METHAN (CH4)-složka zemního, důlního a bahenního plynu. Použití: palivo, výroba acetylenu, vodíku, sazí.

ETHAN (C2H6)-vyskytuje se v zemním plynu

PROPAN (C3H8)

BUTAN (C4H10)

Mají větší hustotu než vzduch.

Použití: palivo, automobily na LPG.

Všechny uvedené alkany jsou bezbarvé plyny-se vzduchem tvoří výbušnou směs.

Typy vzorců:

A) souhrnné: C2H6

B) strukturní: viz. uč.

C) racionální: CH3CH3

Obecný vzorec: CnH2n+2 n= počet atomů uhlíku

Izomery – jsou látky, které mají stejný souhrnný vzorec, ale jiné uspořádání atomů v molekule a vlastnosti

ALKENY

Jsou uhlovodíky obsahující jednu dvojnou vazbu mezi atomy uhlíku, zakončení – en.

ETHYLEN (ETHEN): C2H4

Bezbarvý , hořlavý plyn nasládlé vůně. Použití: surovina pro výrobu polyethylenu-(polymer), při dozrávání ovoce ve skladech.

PROPYLEN (PROPEN): C3H6 – plynná látka

Použití: výroba polypropylenu-(polymer)

Obecný vzorec: CnH2n

Ethylen a propylen se získávají z ropy.

Polymery jsou přírodní nebo syntetické látky s velkými molekulami – makromolekulami. Děj, při kterém z jednoduchých molekul vznikají makromolekuly se nazývá polymerace (výsledná látka polymer).

Bromová voda – je látka, která se používá pro důkaz násobných vazeb (dvojná, trojná) – dojde k jejímu odbarvení

ALKYNY

Jsou uhlovodíky, obsahují jednu trojnou vazbu mezi atomy uhlíku, zakončení yn.

ACETYLEN (ETHYN) (C2H2)-plynná, bezbarvá, hořlavá látka

Vzorec:

Použití: při sváření a řezání kovů, surovina pro výrobu PVC, kyseliny octové. V tlakových nádobách označených kaštanovou barvou (dříve bílou).

Obecný vzorec CnH2n-2

ARENY

Jsou uhlovodíky, které obsahují v molekule benzenový kruh (uč. str. 47)

Jejich zdrojem je černouhelný dehet a ropa.

Benzen (C6H6): hořlavá jedovatá kapalina, páry benzenu mají rakovinotvorné účinky.

Toluen (methylbenzen) (C6H5CH3): kapalná látka, použití: rozpouštědlo barev a laků, k výrobě výbušnin TNT (trinitrotoluen)

CH3 –tzv. uhlovodíkový zbytek – methyl, vznikne oddělením jednoho atomu H od methanu, podobně ethyl CH3CH2, propyl

Naftalen (C10H8): 2 benzenové kruhy, typicky páchnoucí bílá pevná látka.

Použití: výroba barviv a plastů, dříve k ochraně kožešin a vlněných výrobků před moly.

Přírodní zdroje uhlovodíků

1) Ropa

Je tmavá, oleji podobná kapalina výrazného zápachu, menší hustoty než voda. Ropa se nejdříve zbavuje hrubých příměsí (písek) a vody. Pak následuje frakční destilace v průmyslových destilačních kolonách. Během ní se na základě rozdílné teploty varu oddělují směsi uhlovodíků s blízkou teplotou varu-frakce.

Produkty destilace ropy a jejich využití:

- plynné uhlovodíky: směs propanu a butanu (významné palivo-v domácnosti, cestovní vařiče, automobily na LPG.

- benzín: palivo spalovacích motorů, rozpouštědlo, čistící prostředek

- petrolej: palivo pro letadla, na výrobu benzínu, ke svícení

- plynový olej: motorová nafta: palivo dieselových motorů, topná nafta

- mazut: palivo (v teplárnách, kotelnách, na lodích)

- oleje: mazadla strojních zařízení a motorů , získává se z nich parafin (svíčky, leštidla) a různé vazelíny (mazadla), čisté vazelíny (masti a krémy ve zdravotnictví).

- asfalt: úprava povrchu vozovek, izolační materiál proti vlhkosti ve stavebnictví

Po frakční destilaci následují postupy, jimiž se mění a upravuje chemické složení získaných frakcí, popřípadě se získávají zcela nové sloučeniny (petrochemické suroviny).

2) Zemní plyn

Využívá se především jako palivo. Jeho hlavní složkou je methan –CH4 (90%). Zbytek tvoří ethan, propan, butan, CO2… Zemní plyn se také využívá jako chemická surovina k výrobě vodíku, sazí (pro gumárenský průmysl) a syntézního plynu (směs CO a H2) tj. surovina pro výrobu organických látek. Přepravuje se buď v kapalné formě (tankery) nebo v plynné formě (plynovody).

3) Uhlí

Využívá se především jako palivo, výhodnější je však jeho zpracování v plynárnách a koksovnách –zahřátí bez přístupu vzduchu na 900°C-karbonizace.

Vzniká při tom:

koks: (výroba Fe, páleného vápna…)

plyn: (koksárenský nebo svítiplyn-k topení)

dehet: (benzen, naftalen)

Značky kovů

Názvy a značky kovů

lithium – Li

měď – Cu

sodík – Na

zinek – Zn

hořčík – Mg

stříbro – Ag

hliník – Al

cín – Sn

draslík – K

wolfram – W

vápník – Ca

osmium – Os

titan – Ti

platina – Pt

vanad – V

zlato – Au

chrom – Cr

rtuť – Hg

mangan – Mn

olovo – Pb

železo – Fe

nikl – Ni

kobalt – Co

Kovy

Kovy

Fyzikální vlastnosti: jsou to prvky, které se vyznačují elektrickou a tepelnou vodivostí, mají stříbřitý lesk, jsou kujné, tažné a snadno vytvářejí slitiny. Většinou jsou to pevné látky s výjimkou rtuti (kapalná).

Chemická rovnice: je zápis chemické reakce značkami prvků nebo vzorci s pomocí koeficientů a dalších symbolů.

Př.: Měď reaguje s kyslíkem, vzniká oxid měďnatý.

schéma: Cu + O2—> CuO

chemická rovnice: 2Cu + O2→ 2CuO

Ionty: a) kation

b) anion

a) kation je částice s kladným nábojem (Na+)→ má méně elektronů než protonů

Na-e- →Na+

b) anion je částice se záporným nábojem (Cl-)→ má více elektronů než protonů

Cl+e-→Cl-

Oxidační číslo atomu prvku je rovno náboji iontu (Na+=NaI, Ca2+=CaII, O2-=O-II ). Píše se římskou číslicí za značku prvku nahoru. Může být kladné, záporné, nulové (pokud není součástí sloučeniny – (Na0).

Řada reaktivnosti kovů (viz. Str. 43)

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Au Pt

zleva nejvíce reaktivní až nejméně reaktivní-ušlechtilé kovy (Cu, Hg, Ag, Au, Pt)

Alkalické kovy: jsou prvky 1. skupiny periodické soustavy prvků kromě vodíku (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).

Koroze-je fyzikálně chemické působení mezi kovem a prostředím. Je to proces nežádoucí.

Recyklace: výroba kovů z kovového odpadu

Výhody: – spotřeba méně energie

- vzniká méně odpadních látek

- šetří se přírodní suroviny

Schéma výroby Fe ve vysoké peci:

Horní část: Plnění směsí: rudy, koksu a vápence – dolní část: vypouštění surového železa a strusky (tzv. odpich). Při výrobě Fe probíhá redukce a oxidace-oxidačně redukční děj (FeIII2O-II3 – oxid železitý, železná ruda)

Redukce: je děj, při němž se oxidační číslo atomu prvku zmenšuje. FeIII2O3 → Fe0

Oxidace: je děj, při němž se oxidační číslo atomu prvku zvětšuje. CIIO → CIVO2

železo (Fe): je stříbrolesklý, pevný, magnetický kov, na vzduchu málo odolný, podléhá korozi.

Formy Fe:

a) litina: (slévárny), obsahuje více C než ocel → pevná, ale křehká.

použití: odlitky, radiátory, kolejnice

b) ocel: (ocelárny), méně C, obsahuje i další prvky → zlepšení vlastností → tvrdé, pružné, nerezavějící…

použití: dráty, plechy, nádoby, příbory, kuchyňské zařízení aj.

hliník (Al): je stříbrolesklý měkký kov, stálý na vzduchu a s malou hustotou, dobře vede teplo a elektrický proud

použití: dráty elektrického vedení, střešní krytina, součástí letadel, automobilů, alobal, plechovky pro nápoje, výroba lehkých slitin (dural=slitina Al, Mg)

měď (Cu): je červenohnědý kov,na vzduchu stálý a má velkou hustotu, velmi dobrý vodič tepla a elektrického proudu

použití: dráty elektrického vedení, vinutí elektromotorů, střechy a okapy

Bronz: slitina Cu, Sn

Mosaz: slitina Cu, Zn

zinek (Zn): šedobílý kov, stálý na vzduchu

použití: povrchová ochrana železa (nádoby na vodu, plech, pletivo, součástí některých monočlánků – baterií)

olovo (Pb): měkký, na řezu modrobílý kov, odolný proti korozi, sloučeniny Pb rozpustné ve vodě jsou jedy!

použití: broky, ochranné desky a obaly proti radioaktivnímu záření, desky automobilových akumulátorů, složka pájky

zlato (Au): je žlutý, lesklý, na vzduchu stálý kov, má velkou hustotu

stříbro (Ag): je lesklý, bílý kov. Oba kovy jsou výtečnými vodiči tepla a elektrického proudu.

použití: šperky, elektrotechnické součástky, zubní lékařství, složky slitin

chrom (Cr): pochromování železa, korozivzdorné oceli

nikl (Ni): korozivzdorné oceli, alkalické akumulátory

cín (Sn): ochranný povlak Fe, složka pájky

rtuť (Hg): kapalný kov, náplň do teploměrů, patří mezi jedy!

Titan (Ti): konstrukce letadel, kosmických lodí, zdravotnictví (kardiostimulátory)