mineralogie II

CHEMICKÉ VLASTNOSTI MINERÁLŮ
- podle chemického složení (značky, vzorce) se minerály dělí do následujících skupin:

1. PRVKY
- V čisté formě se v přírodě vyskytují jen velmi vzácně
- zlato – Au
- T 2,5
- barva žlutá
- vysoká hustota
- velmi kujné – pozlacování
- velmi odolné – působí na něj jen lučavka královská (směs kyseliny dusičné a chlorovodíkové)
- ryzost se stanovuje v karátech
- užití: šperkařství, lékařství, elektrotechnický průmysl, podklad státních měn
- stříbro – Ag
- T 2,5
- barva bílá (stříbrobílá)
- velmi tažné – tenké drátky
- užití: šperkařství, elektrotechnický průmysl, fotografický průmysl, součást slitin
- síra – S
- T 2,5
- barva žlutá
- hoří
- je jedovatá, má baktericidní a fungicidní účinky
- užití: lékařství, vinařství, zemědělství, potravinářství, zbrojní průmysl
- tuha – C
- T 1
- barva šedočerná
- dokonalá štěpnost – otírá se a barví
- vysoká teplota tání
- užití: tužky, tavicí kelímky
- diamant – C
- T 10
- bezbarvý, různě zbarvený
- nejtvrdší přírodnina
- diamantový lesk
- vzácný, vzniká za vysokých teplot a tlaku
- drahokam – hezká barva, lesk, vzácnost, dobrá štěpnost, vysoká tvrdost, čistota
- váha se stanovuje v karátech ( 1 ct = 0,2 g)
- často briliantový brus
- je dimorfní s tuhou
- užití: šperkařství, vrtáky, brusné kotouče

- dimorfní minerály – minerály, které mají stejné chemické složení (vzorec), ale jiné fyzikální vlastnosti (tvrdost, krystalová soustava, štěpnost,…)

2. SULFIDY
- sloučeniny kovu se sírou, často kovový lesk
- často rudy kovů
- pyrit – FeS2
- T 6
- krychlová soustava
- barva zlatožlutá
- lehce zvětrává
- velmi hojný
- užití: výroba síry
- markazit – FeS2
- kosočtverečná soustava
- zlatožlutá barva
- na vzduchu se přeměňuje na kyselinu sírovou
- je dimorfní s pyritem
- chalkopyrit – CuFeS2
- T 4
- barva zlatožlutá
- užití: výroba mědi (trubky, dráty, slitiny, plechy)
- galenit – PbS
- barva stříbrošedá
- užití: výroba olova (trubky, akumulátory, střelivo, stínění RTG záření)
- sfalerit – ZnS
- různé zbarvení
- užití: výroba zinku (plechy, pozinkování, slitiny, postřiky, lékařství)
- cinabarit – HgS
= rumělka
- červená barva
- užití: výroba rtuti (slitiny – amalgám, přístroje, zářivky)

3. HALOGENIDY
- sloučeniny s halovým prvkem (Cl, Br, F, I)
- nízká tvrdost, výborná štěpnost, nevodivost, často rozpustné ve vodě – pak vodivé
- často slané nebo hořké
- halit – NaCl
= sůl kamenná
- různě zbarvený
- užití: potravinářství, chemický průmysl (výroba Na, Cl, HCl, NaOH, jedlá soda – NaHCO3)
- fluorit – CaF2
- různé zbarvení (zelená, fialová, modrá)
- užití: chemický průmysl (výroba HF), sklářství

4. OXIDY
- sloučeniny s kyslíkem
- křemen – SiO2
- různě zbarvený
- horninotvorný minerál (je součástí mnoha hornin), druhý nejhojnější minerál v zemské kůře
- podle zbarvení mnoho odrůd: křišťál – bezbarvý, růženín – růžový, citrín – žlutý, ametyst – fialový, záhněda – kouřově hnědý, tygří oko – hnědý se žlutými žilkami (azbest), achát – různobarevné vrstvičky, onyx – černobílý, pazourek (šedočerný), chalcedon – celistvé agregáty (součást jiných odrůd)
- mnoho odrůd jsou polodrahokamy
- užití: sklářství, šperkařství, výroba křemíku (polovodiče)
- opál – SiO2.nH2O
- amorfní
- mléčně bílý, často opalizuje (mění barvy)
- užití: šperkařství
- korund – Al2O3
- různé zbarvení – odrůdy:  rubín – červený, safír – modrý (drahokamy)
- užití: šperkařství, vrtáky, brusné kotouče
- bauxit – Al2O3.nH2O
- amorfní
- užití: výroba hliníku
- uraninit – UO2
- užití: výroba uranu
- železné rudy: hematit – Fe2O3, limonit – Fe2O3.nH2O, magnetit – Fe3O4

5. UHLIČITANY
- soli kyseliny uhličité
- patří sem 3 soutvárné minerály – mají různé chemické složení, ale stejné fyzikální vlastnosti:
klencová soustava, dokonalá štěpnost, bezbarvé – různě zbarvené, při reakci s kyselinou
chlorovodíkovou šumí, jsou to kalcit, magnezit, siderit
- kalcit – CaCO3
- horninotvorný (horniny vápenec, křída, travertin)
- třeté nejrozšířenější minerál v zemské kůře
- s HCl šumí i za studena
- užití: optické přístroje
- magnezit – MgCO3
- T 4
- užití: výroba hořčíku, šamot (žáruvzdorné cihly)
- siderit – FeCO3
- T 4
- užití: železná ruda (výroba železa)
- aragonit – CaCO3
- T 4
- dimorfní s kalcitem
- soustava kosočtverečná
- tvoří perleťové vrstvy v lasturách, perly, vřídelní kámen, krápníky
- užití: šperkařství, ozdobné předměty
- azurit, malachit
- T 4
- polodrahokamy, vyskytují se společně, azurit se časem mění na malachit
- obsahují měď
- azurit modrý, malachit zelený
- užití: šperkařství, ozdobné předměty, dekorační kámen

6. SÍRANY
- soli kyseliny sírové
- sádrovec – CaSO4.2H2O
- dokonalá štěpnost
- bezbarvý, různě zbarvený
- užití: stavebnictví (sádra, sádrokartón), optické přístroje

7. DUSIČNANY
- soli kyseliny dusičné
- velmi dobře rozpustné ve vodě
- ledek – NaNO3
- vyskytuje se v Chile (poušť Atacama)
- užití: přírodní hnojivo

8. FOSFOREČNANY
- soli kyseliny fosforečné
- apatit
- užití: přírodní hnojivo

9. KŘEMIČITANY
- soli kyseliny křemičité
- velmi složitá stavba (složité vzorce) – každý minerál je spíše skupinou minerálů
- velmi mnoho horninotvorných
- granáty
- různé zbarvení (nejznámější červené)
- T 7,5
- často polodrahokamy
- patří sem pyrop (český granát), almandin
- užití: šperkařství
- olivíny
- různé zbarvení (nejznámější zelené)
- často polodrahokamy
- užití: šperkařství
- topaz
- různé zbarvení
- často drahokam (zlatý topaz)
- beryl
- různé zbarvení, podle něj odrůdy, některé drahokamy: akvamarín (modrý), smaragd (zelený)
- T 8
- užití: šperkařství
- zirkon
- T 7
- různě zbarvený
- šperkařský kámen (napodobeniny diamantu)
- mastek (= talek)
- hedvábný lesk
- na omak mastný
- užití: kosmetika (plnidlo)
- slídy
- T 2
- nejlepší štěpnost ze všech minerálů
- horninotvorné
- dělí se na:
a) světlé slídy – muskovit – žáruvzdorný – lampy, okénka do kamen
b) tmavé slídy – biotit – nejrozšířenější, vyskytuje se téměř ve všech vyvřelých horninách
- živce
- horninotvorné – nejrozšířenější minerál v zemské kůře
- zvětrávají – mění se na kaolinit (výroba porcelánu)
- dělí se na 2 skupiny – živce draselné (ortoklas) a živce sodnovápenaté (plagioklas)

10. ORGANOLITY
- minerály organogenního původu
- amorfní
- jantar
- T 2
- zkamenělá pryskyřice
- žlutý až hnědý
- polodrahokam

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) – surovina pro výrobu organických látek. Přepravuje se buď v kapalné formě (tankery) nebo v plynné formě (plynovody).

Přírodní zdroje uhlovodíků

1) Ropa

Tmavá, oleji podobná kapalina výrazného zápachu, menší hustoty než voda. Zbavuje se hrubých příměsí (písek) a vody, pak následuje frakční destilace v průmyslových destilačních kolonách – na základě rozdílné teploty varu oddělení směsí uhlovodíků s blízkou teplotou varu – frakce.

Produkty destilace ropy a jejich využití:

plynné uhlovodíky: směs propanu a butanu (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 , parafin (svíčky, leštidla), vazelíny (mazadla), čisté vazelíny (masti a krémy ve zdravotnictví).

asfalt: povrch vozovek, izolační materiál proti vlhkosti ve stavebnictví

Kovy

Fyzikální vlastnosti: elektrická a tepelná vodivost, stříbřitý lesk, kujné, tažné, snadno vytvářejí slitiny. Pevné látky, rtuť (kapalná).

Chemická rovnice:

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

schéma: Cu + O2—> CuO

chemická rovnice: 2Cu + O2→ 2CuO

Ionty:

a) kation je částice s kladným nábojem Na+ – má méně elektronů než protonů př. Na-e- →Na+

b) anion je částice se záporným nábojem Cl- - má více elektronů než protonů př: Cl+e-→Cl-

Oxidační číslo atomu prvku je rovno náboji iontu (Na+=NaI, O2-=O-II). Může být kladné, záporné, nulové (pokud není součástí sloučeniny – (Na0).

Řada reaktivnosti kovů (viz. s. 43)

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

Alkalické kovy: jsou prvky 1. skupiny kromě vodíku

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

Recyklace: výroba kovů z kovového odpadu

Výhody: – spotřeba méně energie, méně odpadních látek, šetří se přírodní suroviny

Schéma výroby Fe ve vysoké peci:

Horní část: Plnění směsí: železné 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: oxidační číslo atomu prvku se zmenšuje FeIII2O3 → Fe0

Oxidace: oxidační číslo atomu prvku se zvětšuje CIIO → CIVO2

Vlastnosti vybraných kovů:

železo (Fe): magnetický kov, na vzduchu málo odolný

Formy Fe:

a) litina: (slévárny), pevná, ale křehká

b) ocel: (ocelárny), méně uhlíku než litina, tvrdá, pružná,

hliník (Al): měkký, lehký, dobře vede teplo a elektrický proud

měď (Cu): je červenohnědá , těžká, velmi dobrý vodič

zinek (Zn): stálý na vzduchu

olovo (Pb): měkký, odolný proti korozi

zlato (Au): stálé na vzduchu, velká hustota, dobrý vodič

stříbro (Ag): je lesklý kov, dobrý vodič

chrom (Cr): lesklý, odolný

nikl (Ni): stříbrobílý, stálý na vzduchu

cín (Sn): odolný vůči korozi

rtuť (Hg): kapalný kov

Titan (Ti): lehký, stálý na vzduchu

Slitiny:

Bronz: slitina Cu, Sn

Mosaz: slitina Cu, Zn

Dural: Al, Cu, Mg, Mn

Pájka: Sn, Pb

Využití kovů: uč. s. 48

Značky dalších kovů:

Na, Mg, K, Ca, Mn, Li, Co, Os

Úvod do organické chemie

Organické látky jsou sloučeniny uhlíku. Jsou většinou těkavé, hořlavé a nerozpustné ve vodě. Uhlík se váže v organických látkách nejčastěji na H, O, N, S, P. Přírodní zdroje – ropa, uhlí, zemní plyn a živé organismy. Patří sem i sloučeniny vyrobené člověkem uměle (synteticky).

Sloučeniny uhlíku

Paliva: a) pevná – (dřevo, uhlí, koks)

b) kapalná – (benzín, motorová nafta)

c) plynná – (zemní plyn, propanbutanová směs)

Hlavním zdrojem paliv jsou přírodní (fosilní) suroviny-uhlí, ropa, zemní plyn.

Fotosyntéza: 6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2 (podmínkou je světlo)

C6H12O6=glukóza

Buněčné dýchání: C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O

Atom uhlíku je čtyřvazný-váže se s jinými atomy čtyřmi vazbami.

Druhy vazeb

jednoduchá C-C

dvojná C=C

trojná CC

Typy řetězců: (uč. s. 27 nakreslit)

1) otevřený

a) nerozvětvený

b) rozvětvený

2) uzavřený