© Chempedia.sk 2025

Prvky 6. skupiny - chróm, molybdén, volfrám

Autor:
Publikované dňa:
Upravené dňa:

Citácia: PANČÍK, Peter. 2025. Chempedia.sk: Prvky 6. skupiny - chróm, molybdén, volfrám. [cit. 2025-12-04]. Dostupné na internete: <https://chempedia.sk/anorganicka-chemia/podskupina-chromu>.

Šiestu skupinu (so starším označením VI.B) periodickej tabuľky prvkov tvoria prechodné kovy – chróm (Cr), molybdén (Mo), volfrám (W) a umelo pripravené rádioaktívne seaborgium (Sg), ktoré sa nachádzajú v d-bloku.

Tieto prvky sú vo všeobecnosti známe ako pomerne tvrdé kovy s vysokými teplotami topenia a varu (najmä Mo a W). Ich chemické správanie je dané ich schopnosťou tvoriť zlúčeniny vo viacerých oxidačných stavoch (typicky +II až +VI, pričom najstabilnejší je +III pre Cr a +VI pre Mo a W) a tendenciou tvoriť farebné zlúčeniny a koordinačné komplexy. Valenčná elektrónová konfigurácia je (n−1)d⁵ ns¹ pre Cr a Mo a (n−1)d⁴ ns² pre W. Atómové a iónové polomery Mo a W sú si veľmi podobné (dôsledok lantanoidovej kontrakcie), čo spôsobuje ich veľkú chemickú podobnosť.

Názvy prvkov často odrážajú ich vlastnosti: chróm z gréc. chroma (farba) kvôli farebnosti zlúčenín, molybdén z gréc. molybdos (olovo) kvôli zámene jeho rudy s galenitom, volfrám zo švéd. tung sten (ťažký kameň) alebo nem. Wolfram (vlčia pena).

Prvky 6. skupiny, najmä Cr, Mo a W, majú zásadný význam v mnohých oblastiach, od metalurgie (špeciálne ocele, zliatiny) cez priemyselné katalyzátory a pigmenty až po biologické systémy (Cr, Mo ako stopové prvky).

Trendy fyzikálnych a chemických vlastností link

Hlavné trendy, ktoré sa prejavujú v 6. skupine periodickej tabuľky s rastúcim protónovým číslom (smerom nadol) sú:

  • Atómový polomer: Rastie od Cr k Mo, ale medzi Mo a W zostáva takmer nezmenený (dôsledok lantanoidovej kontrakcie).
  • Teploty topenia a varu: Všetky prvky majú veľmi vysoké teploty topenia a varu, pričom maximum dosahuje volfrám (najvyššia teplota topenia zo všetkých kovov). Je to dôsledok silnej kovovej väzby s účasťou d-elektrónov.
  • Hustota: Výrazne rastie smerom nadol (Cr < Mo < W).
  • Chemická reaktivita: V kompaktnej forme klesá v poradí Cr > Mo > W. Chróm je pomerne reaktívny, ale chránený pasivačnou vrstvou. Mo a W sú odolnejšie. Všetky sú neušľachtilé kovy, ale vďaka pasivácii odolávajú korózii. Kyselina dusičná pasiváciu chrómu ešte prehlbuje (anodická oxidácia).
  • Oxidačné stavy: Vyskytujú sa v stavoch od +II po +VI. Stabilita najvyššieho oxidačného stavu (+VI) výrazne rastie smerom nadol (Cr(VI) je silný oxidant, Mo(VI) a W(VI) sú najstabilnejšie). Zlúčeniny v stave +VI sú prevažne kovalentné. U chrómu je najstabilnejší stav +III, kde môže tvoriť katión Cr³⁺. Nižšie oxidačné stavy (napr. +II, +IV, +V) sú zvyčajne menej stabilné.
  • Acidobázické vlastnosti oxidov: S rastúcim oxidačným číslom narastá kyselinotvorný charakter oxidov. Oxidy v najvyššom oxidačnom stave (MO₃) sú kyselinotvorné (CrO₃ najviac). Oxidy v nižších stavoch (napr. Cr₂O₃) sú amfotérne alebo zásadité.
  • Tvorba polyzlúčenín: Najmä Mo a W majú výraznú tendenciu tvoriť polyoxoanióny (izopolyanióny a heteropolyanióny).
Stabilita oxidačného stavu +VI: Kým zlúčeniny Cr(VI) sú silnými oxidačnými činidlami (ľahko sa redukujú na stabilnejší Cr(III)), analogické zlúčeniny Mo(VI) a W(VI) sú podstatne stabilnejšie. Súvisí to s rastúcou veľkosťou atómov a klesajúcou elektronegativitou smerom nadol. U ťažších prvkov sú valenčné elektróny menej pevne viazané, čo stabilizuje vysoké kladné oxidačné stavy.

Biologický význam a toxicita link

Účinok chrómu dramaticky závisí od oxidačného stavu. Cr(III) je považovaný za esenciálny stopový prvok pre ľudí a cicavce, podieľa sa na metabolizme glukózy a lipidov (pravdepodobne zvyšovaním účinnosti inzulínu). Jeho toxicita je relatívne nízka. Naopak, zlúčeniny Cr(VI)vysoko toxické, karcinogénne a mutagénne kvôli silným oxidačným vlastnostiam a schopnosti prenikať do buniek.

Molybdén je esenciálny stopový prvok pre takmer všetky živé organizmy. Je súčasťou aktívneho centra dôležitých enzýmov (napr. xantínoxidáza, sulfitoxidáza u človeka). Má kľúčovú úlohu pri fixácii vzdušného dusíka rastlinami a baktériami (je súčasťou enzýmu nitrogenáza, ktorý obsahuje aj železo). Jeho funkcia súvisí so schopnosťou meniť oxidačný stav (+IV až +VI). Toxicita je všeobecne nízka.

Volfrám nie je považovaný za esenciálny pre živočíchy, ale využívajú ho niektoré mikroorganizmy (najmä extremofily) vo volframoenzýmoch. Môže pôsobiť ako antagonista molybdénu. Jeho toxicita je považovaná za relatívne nízku, ale výskum pokračuje.

Seaborgium je vysoko rádioaktívne, a tým pádom toxické pre živú hmotu. Nemá žiadny biologický význam.

Výskyt v prírode link

Chróm (122 ppm ≈ 0,012 %), molybdén (1,2 ppm) a volfrám (1,2 ppm) sú pomerne zriedkavé prvky v zemskej kôre. Najdôležitejšie minerály sú: chromit (FeCr₂O₄, oxid železnato-chromitý), molybdenit (MoS₂) a volframit ((Fe,Mn)WO₄). Chróm sa nachádza aj v niektorých drahokamoch (smaragd, rubín – ako farbiaca prímes).

Seaborgium sa v prírode nevyskytuje, je to umelo pripravený prvok.

Získavanie kovov link

Výroba kovov 6. skupiny zahŕňa rôzne postupy:

  • Chróm: Z chromitu sa redukciou uhlíkom pri vysokej teplote vyrába tzv. ferochróm (zliatina Fe a Cr), ktorý sa používa v oceliarstve.

    \( \ce{FeCr2O4(s) + 4C(s) ->[\text{t}] Fe(s) + 2Cr(s) + 4CO(g)} \quad \text{(vzniká zliatina)} \)

    Čistý chróm sa získava z oxidu chromitého (Cr₂O₃) aluminotermicky alebo elektrolýzou vodných roztokov chromitých solí.

    \( \ce{Cr2O3(s) + 2Al(s) ->[\text{t}] 2Cr(s) + Al2O3(s)} \)

  • Molybdén: Hlavná ruda (molybdenit, MoS₂) sa najprv praží na vzduchu za vzniku oxidu molybdénového (MoO₃), ktorý sa následne redukuje vodíkom pri vysokej teplote na kovový molybdén v práškovej forme.

    \( \ce{2MoS2(s) + 7O2(g) ->[\text{praženie}] 2MoO3(s) + 4SO2(g)} \)

    \( \ce{MoO3(s) + 3H2(g) ->[\text{t}] Mo(s) + 3H2O(g)} \)

  • Volfrám: Podobne ako molybdén, volfrámové rudy (scheelit, volframit) sa spracúvajú cez medziprodukt (napr. volframan sodný Na₂WO₄) na oxid volfrámový (WO₃), ktorý sa potom redukuje vodíkom pri vysokých teplotách na práškový volfrám.

    \( \ce{WO3(s) + 3H2(g) ->[\text{t}] W(s) + 3H2O(g)} \)

  • Práškový molybdén a volfrám sa na kompaktný kov spracúvajú metódami práškovej metalurgie (lisovanie a spekanie za vysokých teplôt a tlakov v inertnej atmosfére).
  • Seaborgium: Pripravuje sa jadrovými reakciami (fúziou) v urýchľovačoch častíc.

Oxidy link

Tvoria oxidy v rôznych oxidačných stavoch (napr. Cr₂O₃, CrO₂, CrO₃, MoO₂, MoO₃, WO₂, WO₃). Oxidy v najvyššom stave (MO₃) sú dôležité priemyselné medziprodukty a sú kyselinotvorné. Oxid chromičitý (CrO₂) sa používa pri výrobe magnetofónových pások. Oxid chromitý (Cr₂O₃) je dôležitý žiaruvzdorný materiál.

Hydroxidy link

Hydratovaný oxid chromitý Cr₂O₃·xH₂O (hydroxid chromitý) je amfotérny.

Sulfidy link

Najvýznamnejší je sulfid molybdeničitý (MoS₂) s vrstevnatou štruktúrou, používaný ako mazivo.

Halogenidy a oxyhalogenidy link

Tvoria halogenidy v rôznych oxidačných stavoch (napr. CrCl₂, CrCl₃, MoCl₅, WF₆) a oxyhalogenidy (napr. WOCl₄, CrO₂Cl₂ – chlorid chromylu). Chlorid chromitý (CrCl₃) je dôležitý. Fluorid volfrámový (WF₆) je plyn používaný v mikroelektronike.

Karbidy link

Najmä karbid volfrámu (WC) je extrémne tvrdý a žiaruvzdorný materiál.

Oxoanióny a polyoxoanióny link

Chrómany (CrO₄²⁻), dichrómany (Cr₂O₇²⁻), molybdénany (MoO₄²⁻) a volfrámany (WO₄²⁻). Najmä Mo a W majú silnú tendenciu tvoriť kondenzované polyoxoanióny (napr. [Mo₇O₂₄]⁶⁻, [W₁₂O₄₁]¹⁰⁻) a tiež heteropolyoxoanióny (kde sa na štruktúre podieľa aj iný centrálny atóm, napr. P alebo Si).

Koordinačné zlúčeniny link

Všetky prvky tvoria širokú škálu komplexov, najmä Cr(III) je známy tvorbou kineticky inertných (pomaly reagujúcich) a často farebných komplexov (napr. [Cr(H₂O)₆]³⁺, [Cr(NH₃)₆]³⁺, [Cr(CN)₆]³⁻).

Karbonyly link

Tvoria hexakarbonyly [M(CO)₆], kde M = Cr, Mo, W. Sú to prchavé, diamagnetické látky s oktaédrickou štruktúrou.

24 Cr

Chróm

Chromium Skoré prechodné kovy
Perióda 4
Skupina 6

Objaviteľ: Louis Nicolas Vauquelin (1798)

T. topenia

1907 °C

T. varu

2671 °C

Kľúčové vlastnosti

Atómová hmotnosť Atómová hmotnosť 51.9962 u
Atómový polomer Atómový polomer 140 pm
Hustota Hustota 7190 kg/m³
Elektronegativita Elektronegativita 1.66
Ionizačná energia Ionizačná energia 652.9 kJ/mol
Elektrónová afinita Elektrónová afinita 65.21 kJ/mol

Elektrónová konfigurácia

Úplná: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵
Skrátená: [Ar] 4s¹ 3d⁵
7s
6s
5s
4s
3s
2s
1s
7p
6p
5p
4p
3p
2p
6d
5d
4d
3d
5f
4f

Výskyt v prírode

Vesmír 0.0015 %
Slnečná sústava 0.0020 %
Meteority 0.30 %
Zemská kôra 0.014 %
Oceány 6.0e-8 %
Ľudské telo 3.0e-6 %

Zlúčeniny a minerály

Načítavajú sa molekulárne štruktúry...

chromit
FeCr₂O₄
krokoit
PbCrO₄
rubín
Al₂O₃
Načítava sa...
chlorid chromitý
CrCl₃
Načítava sa...
chlorid chromnatý
CrCl₂
Načítava sa...
chróman olovnatý
PbCrO₄
Načítava sa...
hydroxid chromitý
Cr(OH)₃
Načítava sa...
oxid chromitý
Cr₂O₃
Načítava sa...
oxid chrómový
CrO₃
Načítava sa...
síran chromitý
Cr₂(SO₄)₃
Načítava sa...
kyselina chrómová
H₂CrO₄

Načítavajú sa molekulárne štruktúry...

Základná charakteristika

  • Objavil a izoloval ho francúzsky chemik Louis Nicolas Vauquelin v roku 1798.
  • Je to tvrdý, lesklý kov striebristo-bielej farby s vysokým leskom.
  • Patrí medzi prechodné prvky.
  • Vyznačuje sa vysokou odolnosťou voči korózii vďaka tvorbe tenkej, hustej a veľmi stabilnej pasivačnej vrstvy oxidu (najmä Cr₂O₃).
  • Je pomerne reaktívny, ale pasivácia ho účinne chráni; rozpúšťa sa v neoxidujúcich kyselinách (napr. HCl, zriedená H₂SO₄), ale je odolný voči koncentrovanej HNO₃ (pasivuje sa).
  • Najbežnejšie a najstabilnejšie oxidačné stavy sú +III (zlúčeniny sú zvyčajne zelené alebo fialové) a +VI (zlúčeniny sú žlté alebo oranžové, silne oxidačné). Známy je aj menej stabilný stav +II (zlúčeniny sú modré, silne redukčné).
  • V oxidačnom stave +III tvorí komplexy najčastejšie s koordinačným číslom 6 a oktaedrickou geometriou (napr. chlorid hexaakvachromitý [Cr(H₂O)₆]Cl₃).
  • V oxidačnom stave +VI tvorí často tetraedrické oxoanióny s koordinačným číslom 4 (napr. chromanový anión CrO₄²⁻ v chromane draselnom K₂CrO₄).
  • Tvorí veľké množstvo farebných zlúčenín, čo dalo prvku aj jeho názov (gr. chroma = farba).
  • V prírode sa vyskytuje najmä v mineráli chromit (FeCr₂O₄), ktorý je hlavným zdrojom chrómu. Chróm taktiež dodáva sýtu červenú farbu niektorým drahokamom, napr. rubínu.
  • Hlavné využitie nachádza pri galvanickom pokovovaní (chrómovanie) na vytvorenie lesklého, tvrdého a korózii odolného povrchu.
  • Je dôležitou súčasťou mnohých zliatin, najmä nehrdzavejúcich ocelí (zvyšuje ich tvrdosť a odolnosť voči korózii) a iných špeciálnych ocelí.
  • Zlúčeniny chrómu sa používajú ako pigmenty (napr. chromová žlť, chromová zeleň), pri činení koží a ako katalyzátory.
  • Niektoré zlúčeniny chrómu(VI) sú toxické a karcinogénne.

Výroba chrómu link

Priemyselná výroba chrómu prebieha hlavne dvoma metódami:

  1. Aluminotermická redukcia: Oxid chromitý (Cr₂O₃), získaný spracovaním chromitovej rudy, sa redukuje hliníkom.

    \( \ce{Cr2O3(s) + 2Al(s) ->[\text{t}] 2Cr(s) + Al2O3(s)} \)

  2. Elektrolýza: Elektrolýza vodných roztokov chromitých solí (napr. síranu chromitého).

Pre oceliarstvo sa často vyrába zliatina ferochróm redukciou chromitu uhlíkom.

Kovový chróm a pasivácia link

Jednou z najdôležitejších vlastností kovového chrómu je jeho schopnosť pasivácie. Na vzduchu alebo v oxidačnom prostredí (napr. pôsobením konc. HNO₃) sa povrch chrómu spontánne pokrýva extrémne tenkou (nanometre), súvislou, neporéznou a chemicky veľmi odolnou vrstvou oxidu, prevažne Cr₂O₃. Táto pasivačná vrstva účinne chráni kov pod ňou pred ďalším kontaktom s okolitým prostredím a teda pred koróziou. Práve tento jav je základom vynikajúcej koróznej odolnosti nehrdzavejúcich ocelí (obsahujú >10,5 % Cr) a chrómovaných povrchov.

Využitie chrómu a jeho zlúčenín link

  • Metalurgia: Kľúčová zložka nehrdzavejúcich ocelí (spolu s Ni) a iných legovaných ocelí (zvýšenie tvrdosti, odolnosti voči opotrebeniu a teplote), superzliatin.
  • Pokovovanie: Ochranné a dekoratívne chrómové vrstvy (chrómovanie) na kovových súčiastkach (automobilový priemysel, sanitárna technika).
  • Pigmenty: Stabilné a farebné zlúčeniny ako Cr₂O₃ (chrómová zeleň), PbCrO₄ (chrómová žlť – málo rozpustná). Použitie niektorých je obmedzené kvôli toxicite Cr(VI).
  • Katalyzátory: Cr₂O₃ sa používa ako katalyzátor v rôznych priemyselných procesoch.
  • Činenie koží: Soli Cr(III), najmä síran chromitý, sú najpoužívanejšími činidlami.
  • Oxidačné činidlá: Dichromany (K₂Cr₂O₇, Na₂Cr₂O₇) a CrO₃ v laboratóriu a priemysle (toxicita!).
  • Magnetické médiá: Oxid chromičitý (CrO₂) na výrobu magnetofónových pások.
  • Žiaruvzdorné materiály: Oxid chromitý (Cr₂O₃) patrí medzi dôležité žiaruvzdorné oxidy.

Oxid chromitý link

Oxid chromitý (Cr₂O₃) je zelený, veľmi stabilný a nerozpustný prášok s amfotérnym charakterom a vysokou teplotou topenia (cca 2400 °C). Používa sa ako permanentný zelený pigment („chrómová zeleň“), ako katalyzátor a ako žiaruvzdorný materiál. Pripravuje sa termickým rozkladom dichromanu amónneho alebo redukciou dichromanov sírou:

\( \ce{(NH4)2Cr2O7(s) ->[\text{t}] Cr2O3(s) + N2(g) + 4H2O(g)} \)

\( \ce{K2Cr2O7(s) + S(s) ->[\text{t}] Cr2O3(s) + K2SO4(s)} \)

Vedeli ste, že...?Rozklad dichromanu amónneho je známy ako experiment „chemická sopka“ kvôli objemnému zelenému „popolu“ (Cr₂O₃) a iskrám, ktoré pri reakcii vznikajú.

Hydroxid chromitý link

Hydroxid chromitý (Cr(OH)₃), presnejšie hydratovaný oxid Cr₂O₃·xH₂O, je sivozelená gélovitá zrazenina s amfotérnym charakterom. Zráža sa pri pH okolo 5. Rozpúšťa sa v kyselinách za vzniku hexaakvachromitých iónov a v nadbytku silných zásad (pri pH > 13–14) za vzniku hydroxochromitanov:

\( \ce{Cr(OH)3(s) + 3H3O+(aq) -> [Cr(H2O)6]^3+(aq)} \)

\( \ce{Cr(OH)3(s) + 3OH-(aq) -> [Cr(OH)6]^3-(aq)} \)

Zlúčeniny Cr(III) link

Chromité soli a komplexy sú zvyčajne zelené alebo fialové. Základnou zložkou vodných roztokov je ión [Cr(H₂O)₆]³⁺. Patria sem napríklad chlorid chromitý (CrCl₃). Pripravuje sa reakciou chrómu s chlórom alebo zahrievaním Cr₂O₃ s chloridom uhličitým (CCl₄). Existuje vo viacerých hydratovaných formách, ktoré sa líšia farbou podľa toho, či sú ióny Cl⁻ viazané priamo na Cr³⁺ v koordinačnej sfére alebo sú mimo nej (napr. fialový [Cr(H₂O)₆]Cl₃, zelený [CrCl₂(H₂O)₄]Cl·2H₂O). Ďalšie soli sú síran chromitý (Cr₂(SO₄)₃) a kamenec chromito-draselný (KCr(SO₄)₂·12H₂O). Cr(III) tvorí veľké množstvo kineticky inertných (pomaly reagujúcich) koordinačných zlúčenín, napr. aj [Cr(NH₃)₆]³⁺ alebo [Cr(CN)₆]³⁻.

Oxid chrómový link

Oxid chrómový (CrO₃) je tmavočervená, hygroskopická kryštalická látka. Pripravuje sa reakciou koncentrovanej H₂SO₄ s nasýteným roztokom dichromanu:

\( \ce{K2Cr2O7(aq) + 2H2SO4(\text{konc.}) -> 2CrO3(s) + 2KHSO4(aq) + H2O(l)} \)

Je anhydridom kyseliny chrómovej a dichrómovej. Je to veľmi silné oxidačné činidlo (používané v organickej syntéze) a je toxický a karcinogénny.

Chrómany a dichrómany link

Chrómany (žlté, CrO₄²⁻) a dichrómany (oranžové, Cr₂O₇²⁻) sú soli odvodené od kyseliny chrómovej a dichrómovej. Chrómany vznikajú napr. oxidáciou Cr(III) v zásaditom prostredí alebo reakciou CrO₃ so zásadou. Vo vodnom roztoku medzi nimi existuje rovnováha závislá od pH:

\( \ce{2CrO4^2-(aq) + 2H+(aq) <=> Cr2O7^2-(aq) + H2O(l)} \)

V kyslom prostredí prevládajú dichrómany, v zásaditom chrómany. U chrómu sa kondenzačné reakcie prakticky zastavia pri diméri Cr₂O₇²⁻. Dichrómany (napr. K₂Cr₂O₇) sú silné oxidačné činidlá používané v analytickej chémii (chromatometria) a organickej syntéze. Sú vysoko toxické a karcinogénne. Málo rozpustný chróman olovnatý (PbCrO₄) sa používa ako žltý pigment (chrómová žlť).

Zlúčeniny Cr(II) link

Chromnaté zlúčeniny (Cr²⁺), napríklad chlorid chromnatý (CrCl₂), sú zvyčajne modré. Sú to silné redukčné činidlá a na vzduchu sú nestabilné (oxidujú sa na Cr³⁺).

42 Mo

Molybdén

Molybdaenum Skoré prechodné kovy
Perióda 5
Skupina 6

Objav: Carl Wilhelm Scheele (1778)

Izolácia: Peter Jacob Hjelm (1781)

T. topenia

2623 °C

T. varu

4639 °C

Kľúčové vlastnosti

Atómová hmotnosť Atómová hmotnosť 95.951 u
Atómový polomer Atómový polomer 145 pm
Hustota Hustota 10280 kg/m³
Elektronegativita Elektronegativita 2.16
Ionizačná energia Ionizačná energia 684.3 kJ/mol
Elektrónová afinita Elektrónová afinita 72.1 kJ/mol

Elektrónová konfigurácia

Úplná: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s¹ 4d⁵
Skrátená: [Kr] 5s¹ 4d⁵
7s
6s
5s
4s
3s
2s
1s
7p
6p
5p
4p
3p
2p
6d
5d
4d
3d
5f
4f

Výskyt v prírode

Vesmír 5.0e-7 %
Slnečná sústava 9.0e-7 %
Meteority 0.00012 %
Zemská kôra 0.00011 %
Oceány 1.0e-6 %
Ľudské telo 0.000010 %

Zlúčeniny a minerály

Načítavajú sa molekulárne štruktúry...

molybdenit
MoS₂
Načítava sa...
oxid molybdénový
MoO₃
Načítava sa...
sulfid molybdeničitý
MoS₂

Načítavajú sa molekulárne štruktúry...

Základná charakteristika

  • Ako oxid ho objavil Carl Wilhelm Scheele v roku 1778, kovovú formu izoloval Peter Jacob Hjelm v roku 1781.
  • Je to striebrosivý, tvrdý kov s vysokým leskom.
  • Patrí medzi prechodné prvky (6. skupina).
  • Vyznačuje sa jednou z najvyšších teplôt topenia (približne 2623 °C) a vysokou teplotou varu.
  • Je chemicky odolný, najmä voči neoxidujúcim kyselinám, a odolnejší ako chróm; na vzduchu je za bežnej teploty stály.
  • V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, hlavným zdrojom je minerál molybdenit (MoS₂).
  • Najbežnejšie a najstabilnejšie oxidačné stavy sú +IV a najmä +VI.
  • Je esenciálnym stopovým prvkom pre rastliny (napr. v enzýme nitrogenáza, ktorý viaže atmosférický dusík) a živočíchy.
  • Hlavné využitie nachádza pri výrobe vysokopevnostných zliatin ocele, kde zvyšuje tvrdosť, pevnosť a odolnosť voči korózii pri vysokých teplotách.
  • Používa sa ako katalyzátor v ropnom priemysle, pri výrobe elektród, vykurovacích telies a ako súčasť niektorých vysokoteplotných mazív (napr. MoS₂).

Získavanie molybdénu link

Hlavná ruda, molybdenit (MoS₂), sa najprv praží na vzduchu za vzniku oxidu molybdénového (MoO₃):

\( \ce{2MoS2(s) + 7O2(g) ->[\text{praženie}] 2MoO3(s) + 4SO2(g)} \)

Získaný MoO₃ sa potom redukuje vodíkom pri vysokých teplotách na kovový molybdén v práškovej forme, ktorá sa spracúva práškovou metalurgiou.

\( \ce{MoO3(s) + 3H2(g) ->[\text{t}] Mo(s) + 3H2O(g)} \)

Využitie molybdénu a jeho zlúčenín link

  • Metalurgia: Dôležitá legujúca prísada do ocelí (nástrojové, rýchlorezné, konštrukčné) a liatin, zvyšuje pevnosť, tvrdosť, húževnatosť a odolnosť pri vysokých teplotách. Súčasť superzliatin.
  • Mazivá: Sulfid molybdeničitý (MoS₂) sa používa ako vynikajúce tuhé mazivo, najmä pri vysokých teplotách a tlakoch.
  • Katalyzátory: Zlúčeniny Mo (oxidy, sulfidy) sú kľúčové katalyzátory v petrochemickom priemysle (napr. hydrodesulfurizácia - odstraňovanie síry z palív).
  • Elektronika: Tenké vrstvy Mo ako elektródy v LCD displejoch a solárnych článkoch.
  • Pigmenty: Niektoré molybdénany (obmedzené použitie).

Oxid molybdénový link

Oxid molybdénový (MoO₃) je biela alebo slabo žltkastá kryštalická látka, najdôležitejšia priemyselná zlúčenina Mo. Získava sa pražením MoS₂ alebo priamou oxidáciou kovu kyslíkom za vyššej teploty. Je východiskovou surovinou pre výrobu kovu a iných zlúčenín. Je kyselinotvorný, reaguje so zásadami za vzniku molybdénanov.

\( \ce{MoO3(s) + 2NaOH(aq) -> Na2MoO4(aq) + H2O(l)} \)

Molybdénany a polymolybdénany link

Molybdénany obsahujú jednoduchý tetraédrický anión MoO₄²⁻ (stabilný v silne zásaditom prostredí, napr. (NH₄)₂MoO₄). Už v slabo zásaditom, neutrálnom alebo kyslom prostredí dochádza ku kondenzácii (polymerizácii) za vzniku komplexných polymolybdénanov s väčšími aniónmi, napr. heptamolybdénanu [Mo₇O₂₄]⁶⁻ alebo oktamolybdénanu [Mo₈O₂₆]⁴⁻. Tieto polyoxometaláty majú využitie ako katalyzátory a v analytike (napr. dôkaz fosforečnanov pomocou molybdénanu amónneho za vzniku žltej zrazeniny heteropolyaniónu).

Sulfid molybdeničitý link

Sulfid molybdeničitý (MoS₂) je čierny, mastný prášok (minerál molybdenit). Má charakteristickú vrstevnatú štruktúru podobnú grafitu, kde vrstvy S-Mo-S sú viazané len slabými van der Waalsovými silami. To umožňuje ľahké kĺzanie vrstiev.

Vedeli ste, že...?Vďaka svojej vrstevnatej štruktúre má MoS₂ extrémne nízky koeficient trenia a je vynikajúcim tuhým mazivom, najmä pre aplikácie pri vysokých teplotách, vysokých tlakoch alebo vo vákuu, kde bežné olejové mazivá zlyhávajú.
74 W

Volfrám

Wolframium Skoré prechodné kovy
Perióda 6
Skupina 6

Objav: Carl Wilhelm Scheele (1781)

Izolácia: Juan José Elhuyar a Fausto Elhuyar (1783)

T. topenia

3422 °C

T. varu

5930 °C

Kľúčové vlastnosti

Atómová hmotnosť Atómová hmotnosť 183.841 u
Atómový polomer Atómový polomer 135 pm
Hustota Hustota 19250 kg/m³
Elektronegativita Elektronegativita 2.36
Ionizačná energia Ionizačná energia 770 kJ/mol
Elektrónová afinita Elektrónová afinita 78.76 kJ/mol

Elektrónová konfigurácia

Úplná: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d⁴
Skrátená: [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d⁴
7s
6s
5s
4s
3s
2s
1s
7p
6p
5p
4p
3p
2p
6d
5d
4d
3d
5f
4f

Výskyt v prírode

Vesmír 5.0e-8 %
Slnečná sústava 4.0e-7 %
Meteority 0.000012 %
Zemská kôra 0.00011 %
Oceány 1.2e-8 %

Zlúčeniny a minerály

Načítavajú sa molekulárne štruktúry...

scheelit
CaWO₄
volframit
(Fe,Mn)WO₄
Načítava sa...
fluorid volfrámový
WF₆
Načítava sa...
karbid volfrámu
WC
Načítava sa...
kyselina volfrámová
H₂WO₄
Načítava sa...
oxid volfrámový
WO₃

Načítavajú sa molekulárne štruktúry...

Základná charakteristika

  • Ako oxid ho identifikoval Carl Wilhelm Scheele v roku 1781, kovovú formu izolovali bratia Juan José Elhuyar a Fausto Elhuyar v roku 1783.
  • Je to sivobiely, veľmi tvrdý a hustý kov (hustota približne 19,3 g/cm³).
  • Patrí medzi prechodné prvky (6. skupina).
  • extrémne vysokú teplotu topenia (približne 3422 °C), najvyššiu zo všetkých kovov, a tiež najvyššiu teplotu varu (približne 5930 °C) spomedzi všetkých prvkov.
  • Vyznačuje sa nízkou tenziou pár aj pri vysokých teplotách.
  • Chemicky sa podobá molybdénu; za bežnej teploty je pomerne odolný voči vzduchu a vode.
  • Odoláva väčšine kyselín, rozpúšťa sa v zmesi kyseliny dusičnej a fluorovodíkovej.
  • V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, hlavnými minerálmi sú scheelit (CaWO₄) a wolframit ((Fe,Mn)WO₄).
  • Najstabilnejší a najbežnejší oxidačný stav je +VI (volfrámový). Tvorí zlúčeniny aj v iných oxidačných stavoch (napr. +IV, +V).
  • Nie je považovaný za esenciálny prvok pre živočíchy, hoci niektoré enzýmy u baktérií ho obsahujú.
  • Hlavné využitie nachádza pri výrobe žiaruvzdorných materiálov a vlákien pre žiarovky a elektrónky (vďaka vysokej teplote topenia).
  • Používa sa v tvrdých a pevných zliatinách (napr. rýchlorezné ocele, karbid volfrámu WC pre rezné nástroje a vrtáky), ako elektródy pre TIG zváranie.
  • Využíva sa aj ako závažie, v tieneniach proti žiareniu a v niektorých vojenských aplikáciách.

Výroba volfrámu link

Volfrámové rudy (scheelit CaWO₄, volframit (Fe,Mn)WO₄) sa chemicky spracúvajú (napr. cez wolframan sodný Na₂WO₄) na oxid volfrámový (WO₃) alebo kyselinu volfrámovú (H₂WO₄). Oxid WO₃ sa následne redukuje vodíkom pri vysokých teplotách (nad 850 °C) na práškový volfrám, ktorý sa spracúva práškovou metalurgiou.

\( \ce{WO3(s) + 3H2(g) ->[\text{t}] W(s) + 3H2O(g)} \)

Využitie volfrámu a jeho zlúčenín link

  • Osvetľovacia technika: Vlákna v klasických a halogénových žiarovkách (vďaka vysokej teplote topenia a nízkej prchavosti). Elektródy vo výbojkách.
  • Elektródy: Elektródy pre oblúkové zváranie (TIG/WIG), anódy v röntgentkách, katódy v elektrónkach a elektrónových mikroskopoch.
  • Karbid volfrámu (WC): Extrémne tvrdý materiál (ako spekaný karbid s Co spojivom) pre rezné nástroje, vrtáky, brúsne materiály, komponenty odolné voči opotrebeniu (napr. guľôčky v perách), pancierovanie.
  • Zliatiny: Vysokoteplotné superzliatiny. Ťažké zliatiny (W-Ni-Fe, W-Ni-Cu) s vysokou hustotou na závažia, tienenie žiarenia, kinetické penetrátory.
  • Katalyzátory: Zlúčeniny W ako katalyzátory v chemickom priemysle.
  • Elektronika: Kontakty a prepojenia v integrovaných obvodoch.
  • Trysky rakiet: Vďaka extrémne vysokej teplote topenia.

Oxid volfrámový link

Oxid volfrámový (WO₃) je jasnožltý prášok, hlavná východisková zlúčenina pre výrobu W. Získava sa spracovaním rúd alebo priamou oxidáciou kovu. Je kyselinotvorný, reaguje so zásadami za vzniku volfrámanov.

\( \ce{WO3(s) + 2KOH(aq) -> K2WO4(aq) + H2O(l)} \)

Má zaujímavé vlastnosti: je elektrochromický (mení farbu pri prechode prúdu), čo sa využíva v „inteligentných“ oknách a stmievateľných zrkadlách.

Vedeli ste, že...?Elektrochromizmus WO₃: Pri privedení malého napätia (v prítomnosti iónov H⁺ alebo Li⁺) sa žltý WO₃ (W⁶⁺) čiastočne redukuje na modrý "volfrámový bronz" (obsahujúci W⁵⁺). Tento proces je reverzibilný a umožňuje meniť priepustnosť svetla materiálu.

Kyselina volfrámová link

Kyselina volfrámová (H₂WO₄), presnejšie hydratovaný oxid (WO₃·H₂O), je žltá, vo vode prakticky nerozpustná látka, ktorá vzniká okyslením roztokov volfrámanov.

Volfrámany a polyvolfrámany link

Volfrámany obsahujú anión WO₄²⁻ (stabilný v zásaditom prostredí). Podobne ako molybdénany, aj volfrámany majú veľkú tendenciu ku kondenzácii v kyslejšom prostredí za vzniku komplexných polyvolfrámanov (napr. paravolfráman [W₁₂O₄₁]¹⁰⁻, metavolfráman [H₂W₁₂O₄₀]⁶⁻) a heteropolyvolfrámanov (napr. s centrálnym atómom P alebo Si).

Karbid volfrámu link

Karbid volfrámu (WC) je extrémne tvrdá (tvrdosť blízka diamantu) a žiaruvzdorná keramická zlúčenina. Vyrába sa reakciou W s uhlíkom pri vysokých teplotách:

\( \ce{W(s) + C(s) ->[\text{1400-2000°C}] WC(s)} \)

Pre praktické využitie sa zvyčajne používa ako spekaný karbid (kompozit WC zŕn spojených kobaltom), ktorý kombinuje tvrdosť WC s húževnatosťou Co. Je to kľúčový materiál pre rezné nástroje.

Halogenidy volfrámu link

Volfrám tvorí halogenidy v rôznych oxidačných stavoch. Významný je napríklad plynný fluorid volfrámový (WF₆), ktorý sa používa v polovodičovom priemysle na nanášanie tenkých vrstiev volfrámu.

106 Sg

Seaborgium

Seaborgium Skoré prechodné kovy
Perióda 7
Skupina 6

Objav: Spojený ústav jadrových výskumov (Joint Institute for Nuclear Research) (1974)

Izolácia: Národné laboratórium Lawrence Berkeley (Lawrence Berkeley National Laboratory) (1974)

image
Prvok má všetky izotopy rádioaktívne

T. topenia

-

T. varu

-

Kľúčové vlastnosti

Atómová hmotnosť Atómová hmotnosť 269 u
Atómový polomer Atómový polomer -
Hustota Hustota -
Elektronegativita Elektronegativita -
Ionizačná energia Ionizačná energia -
Elektrónová afinita Elektrónová afinita -

Elektrónová konfigurácia

Úplná: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d⁴
Skrátená: [Rn] 7s² 5f¹⁴ 6d⁴
7s
6s
5s
4s
3s
2s
1s
7p
6p
5p
4p
3p
2p
6d
5d
4d
3d
5f
4f

Výskyt v prírode

Údaje o výskyte nie sú dostupné.

Zlúčeniny a minerály

Údaje o zlúčeninách a mineráloch nie sú dostupné.

Načítavajú sa molekulárne štruktúry...

Základná charakteristika

  • Syntetizovali ho nezávisle tímy v JINR (Dubna) a LBNL (Berkeley) v roku 1974.
  • Jeho systematický názov je Unnilhexium (Unh).
  • Je to syntetický, vysoko rádioaktívny prvok; predpokladá sa, že je to pevný kov.
  • Patrí medzi prechodné prvky (6. skupina, transaktinoid).
  • Pripravuje sa bombardovaním ľahších aktinoidov (napr. kalifornia Cf) alebo olova (Pb)/bizmutu (Bi) ťažkými iónmi (napr. kyslíka O, chrómu Cr) v urýchľovačoch častíc (pripravujú sa len jednotlivé atómy naraz).
  • Chemicky sa predpokladá a experimentálne potvrdzuje, že sa správa ako ťažší homológ volfrámu; očakávaný najstabilnejší oxidačný stav je +VI (seaborgový).
  • Všetky jeho izotopy sú rádioaktívne s extrémne krátkymi polčasmi rozpadu (najstabilnejší známy izotop ²⁷¹Sg má polčas rozpadu ~2,4 minúty, ale častejšie sa pozorujú izotopy s polčasmi rozpadu v rádoch sekúnd alebo menej, napr. ²⁶³Sg ~0,9 sekundy).
  • Nemá žiadne praktické využitie.
  • Význam: Výlučne vedecký výskum – štúdium chemických a jadrových vlastností superťažkých prvkov, testovanie teórií relativity a štruktúry atómu.

Objav a príprava link

Seaborgium bolo prvýkrát syntetizované v roku 1974 nezávisle v USA (LBNL, Berkeley) a ZSSR (JINR, Dubna). Pomenované bolo na počesť Glenna T. Seaborga.

Pripravuje sa v urýchľovačoch jadrovou fúziou, bombardovaním terčov z ťažkých prvkov iónmi ľahších prvkov. Výťažky sú extrémne nízke (niekoľko atómov za experiment).

Príklady reakcií:

\( \ce{^{249}_{98}Cf + ^{18}_{8}O -> ^{263}_{106}Sg + 4^1_0n} \quad \text{(LBNL)} \)

\( \ce{^{208}_{82}Pb + ^{54}_{24}Cr -> ^{260}_{106}Sg + 2^1_0n} \quad \text{(JINR/GSI)} \)

Predpokladané a experimentálne zistené vlastnosti link

Experimenty potvrdili, že seaborgium tvorí relatívne prchavé zlúčeniny v oxidačnom stave +VI, napríklad oxochlorid SgO₂Cl₂, podobne ako Mo a W. Tvorí tiež stabilný oxid alebo hydroxid Sg(VI). Tieto výsledky potvrdzujú jeho zaradenie do 6. skupiny.

U superťažkých prvkov ako Sg hrajú významnú úlohu relativistické efekty. Elektróny blízko ťažkého jadra sa pohybujú rýchlosťami blížiacimi sa rýchlosti svetla, čo vedie ku kontrakcii a stabilizácii s a p orbitálov a ovplyvňuje aj d a f orbitály. Tieto efekty môžu meniť energie orbitálov, ionizačné energie a chemické vlastnosti, ale zdá sa, že Sg stále zapadá do trendov 6. skupiny.

Zopakuj si

Nasledujúce otázky sú interaktívne. Klikni na otázku a zobrazí sa ti minitest. Pozor, správnych odpovedí môže byť viacero!

Ďalšie články

Aktinoidy (Prvky 7. periódy, f-blok)

Aktinoidy (Prvky 7. periódy, f-blok)

Aktinoidy, 14 rádioaktívnych f-prvkov nasledujúcich za aktíniom (Th až Lr), charakterizuje postupné zapĺňanie 5f orbitálov a jav aktinoidovej kontrakcie. Na rozdiel od lantanoidov vykazujú oveľa väčšiu variabilitu oxidačných stavov, najmä ľahšie prvky (Th až Am, stavy +III až +VII), kým pre ťažšie aktinoidy (od Cm ďalej) je dominantný stav +III. V prírode sa vo významných množstvách vyskytujú len tórium a urán; ostatné (transurány) sa pripravujú umelo. Ich hlavný význam spočíva v jadrovej energetike a zbraniach (U, Pu), špecifické izotopy sa využívajú aj vo vesmírnej technológii, detektoroch dymu či ako zdroje neutrónov.

Prvky 4. skupiny - titán, zirkónium, hafnium

Prvky 4. skupiny - titán, zirkónium, hafnium

Prvky 4. skupiny − titán (Ti), zirkónium (Zr), hafnium (Hf) − sú tvrdé prechodné kovy s vysokými teplotami topenia a vynikajúcou odolnosťou voči korózii. Ich atómy majú štyri valenčné elektróny a vo svojich zlúčeninách vystupujú takmer výlučne v stabilnom oxidačnom stave +IV. Dôsledkom lantanoidovej kontrakcie majú Zr a Hf takmer identické atómové polomery a veľmi podobné chemické vlastnosti, čo komplikuje ich separáciu. Tieto prvky a ich zlúčeniny majú významné využitie v letectve (Ti), jadrovej energetike (Zr, Hf) a medicíne (Ti). Patrí sem aj rádioaktívne rutherfordium (Rf).

Prvky 5. skupiny - vanád, niób, tantal

Prvky 5. skupiny - vanád, niób, tantal

Prvky 5. skupiny − vanád (V), niób (Nb), tantal (Ta) − sú tvrdé prechodné kovy s vysokými teplotami topenia a charakteristickou sivastou farbou. Majú päť valenčných elektrónov, pričom vo svojich zlúčeninách vystupujú najčastejšie v oxidačnom stave +V, hoci vanád je známy širšou škálou oxidačných stavov. Niób a tantal sú si chemicky mimoriadne podobné v dôsledku lantanoidovej kontrakcie a vyznačujú sa vynikajúcou odolnosťou voči korózii vďaka ochrannej pasivačnej vrstve oxidu, čo umožňuje ich využitie v náročných podmienkach. Patrí sem aj syntetické rádioaktívne dubnium (Db).

Prvky 7. skupiny - mangán, technécium, rénium

Prvky 7. skupiny - mangán, technécium, rénium

Prvky 7. skupiny − mangán (Mn), technécium (Tc), rénium (Re) a bohrium (Bh) − sú prechodné kovy s valenčnou konfiguráciou (n−1)d⁵ ns², ktorá podmieňuje ich schopnosť tvoriť zlúčeniny v širokom spektre oxidačných stavov (od +II až po +VII), pričom stabilita stavu +VII rastie smerom nadol. Tieto kovy a ich zlúčeniny majú významné uplatnenie: mangán v oceliarstve a batériách, technécium v medicínskej diagnostike a rénium v superzliatinách a katalýze. Bohrium je rádioaktívny syntetický prvok.

Prvky 8. skupiny - železo, ruténium, osmium

Prvky 8. skupiny - železo, ruténium, osmium

Prvky 8. skupiny – železo (Fe), ruténium (Ru), osmium (Os) a hásium (Hs) – sú prechodné kovy, pričom Fe bežne tvorí zlúčeniny v oxidačných stavoch +II a +III, kým Ru a Os dosahujú až +VIII (stabilnejší pre Os). Vplyvom lantanoidovej kontrakcie majú Ru a Os takmer identické atómové polomery, no Os je výrazne hustejšie. Fe, esenciálne pre život (hemoglobín), je základom oceliarstva, zatiaľ čo vzácne Ru a Os sa uplatňujú ako katalyzátory a v špeciálnych zliatinách; Hs je rádioaktívny syntetický prvok.

Prvky 9. skupiny - kobalt, ródium, irídium

Prvky 9. skupiny - kobalt, ródium, irídium

Prvky 9. skupiny – kobalt (Co), ródium (Rh), irídium (Ir), meitnérium (Mt) – sú prechodné kovy vykazujúce odlišnú reaktivitu (kobalt je reaktívny, ródium a irídium sú ušľachtilé) a typické oxidačné stavy (napr. Co +II/+III, Rh +III, Ir +III/+IV), pričom tvoria rozmanité anorganické a koordinačné zlúčeniny. Získavajú sa z rúd alebo koncentrátov platinových kovov (meitnérium synteticky) a nachádzajú uplatnenie v zliatinách, katalýze, batériách (kobalt, ktorý je aj súčasťou vitamínu B₁₂), s medicínskym využitím ¹⁹²Ir a rádioaktívnym, nestabilným meitnériom.

forward
forward