Modul 2 - hlavní věci

UHLÍK
Fyz. a chem. vlastnosti
- výskyt převážně jako izotop 12C
- radioaktivní uhlík 14C se využívá ke stanovení stáří biologické materiálu
- je vázán nepolární kovalentní vazbou
- ve sloučeninách se vyskytuje nejčastěji jako čtyřvazný
- diamant - krajně nereaktivní
- grafit - ochoten reagovat i na normální teploty
Binární sloučeniny uhlíku
- tvoří s binární sloučeniny s většinou prvků periodické tabulky
CaC2 - karbid vápníku - zákl. surovina pro výrobu acetylenu
CaO + 3C CaC + CO
- odpadní produkt karbidové vápno - ve stavebnictví užití všude tam, kde se běžně používá vyráběné vápno hašené
CO - oxid uhelnatý - jedovatý (udušení)
CO2 - v atmosféře
- rostlinná biosféra: fotosyntéza

- vzniká při dýchaní živočichů, při spalování fosilních paliv
- bezbarvý, bez zápachu, rozpustný v H2O
- pevný CO2 = „suchý led! - chladící médium, těžší než vzduch a nehoří
Kyselina uhličitá - H2CO3, velmi slabá kys., vzniká rozpouštěním oxidu uhličitého ve vodě

Uhličitany (soli ) - ve vodě málo rozpustné
Na2CO3 - „soda“ ( lze tavit
K2CO3 - „potaš“ ( bez rozkladu

- ostatní uhličitany se v žáru rozkládají - výroba vápna

Hydrogenuhličitany - jsou ve vodě dobře rozpustné
- tlumí změnu pH po přídavku kyseliny nebo zásady
- z vody jej odstraníme varem
CaCO + CO + HO Ca + 2HCO
KŘEMÍK
- po kyslíku nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře
- v přírodě se nikdy nevyskytuje volný, ale vždy v podobě sloučenin s kyslíkem

Fyz. a chem. vlastnosti
- převládá izotop 28Si. Další izotopy jsou nestabilní
- modrošedý, kovový lesk, polovodič
- za normální teploty nereaguje s vodou, kyselinami ani kyslíkem
- snadná rozpustnost v horkých alkalických roztocích hydroxidů
Sloučeniny křemíku
SiC - karbid křemíku - značná tvrdost
výroba redukcí velmi čistého SiO2 malým přebytkem koksu v el. peci při 2000- 2500oC
- brusivo, žárovzdorný materiál
SiO2 - výskyt v amorfní i krystalické formě
- s přibývající teplotou se mění krystalové modifikace SiO2 až k tavenině
β-křemen β-tridymit β-cristobalit

α-křemen tavenina
- nejstabilnější je β-křemen
- barevné odrůdy - ametyst, růženín, citrín, záhněda, křišťál
- při vysoké teplotě taje SiO2 na hustou taveninu ( ochlazením vznik křemenného skla
křemen - odolný vůči všem kyselinám s výjimkou HF
- reaguje za vysoké teploty s oxidy kovů a polokovů za vzniku křemičitanu


kyselina tetrahydrogenkřemičitá - H4SiO4
- je v H2O-roztoku není schopna samostatné existence, a proto její molekuly začínají ihned po svém vzniku kondenzovat (pokračování kondenzace (
polykřemičité kyseliny - H2SiO3 - dihydrogenkřemičitá
- z vodných roztoků se vylučuje jako měkký, průsvitný gel ( odvodněním vzniká xerogel, tzv. siligel
kyselina křemičitá - vylučuje se ve formě gelu z roztoků rozpustných křemičitanů
křemičitany (silikáty) - lze je rozpustit v konc. roztoku alk. hydroxidů, ve vodě nerozpustné
SKLO - pevná, amorfní, homogenní, zpravidla průhledná látka
- vysoká nepropustnost a odolnost proti vodě, vzduchu, …

výroba - zákl. surovinou je křemen (sklářský písek) - velmi čistý
- při tavení se uvolňuje CO2, kterým je tavenina prostoupena
- bublinky CO2 se odstraňují čeřením
- zpracování - foukáním, tažením, litím, lisováním
obyčejné sklo - sodnovápenaté - lehce tavitelné, po ochlazení nemá pravidelné uspořádání
křemenné sklo - z taveniny SiO2 (1723oC)
- velmi chemicky odolné
- propouští UV záření

skleněná vlákna - především k izolacím
- obsahují ZrO2
český křišťál - draselnovápenaté
- přidávány barvící oxidy
vodní sklo = tavené sklo, ale také kapalina, vzniklá jeho rozpouštěním ve vodě
- molární poměr (tzv. silikátový modul)
MS = SiO2/Na2O 3,2 - 3,3 ( obsah SiO2 činí asi 76% hmot
- roztok křemičitanu sodného nebo draselného
- silně zásadité
použití - zvýšení požární odolnosti dřevěných kcí.
- injektáže při sanaci zavlhlého zdiva
- silikátové barvy ( povrchová úprava fasád
reflexní skla - potaženy vrstvičkou např. Au, Cu
Odolnost skla - lépe odolává roztokům kyselým, než alkalickým
- silně alkalické roztoky (pH > 12) rozpouštějí sklo jako celek
- působí-li na sklo vzdušná vlhkost, vytváří se po delší době bílý povlak
- zvýšení odolnosti lze dosáhnout výměnou alkalických oxidů za B2O3
- vůči alkalickým oxidům je nejlépe odolné sklo křemenné a sklo s obsahem ZrO2

Organokřemičité sloučeniny
- sloučeniny křemíku s vodíkem se naz. silany
- extrémně reaktivní, bezbarvé plyny nebo kap.
- kondenzací hydroxisilanů vznikají silikony - jako kapalné až tuhé konzistence, odolávají vysokým teplotám, použití: mazadla, těsnící a spojovací materiál
Chemické složení surovin pro stavebnictví
Suroviny primární
Křemen, křemičitany a hlinitokřemičitany
SiO2 - v několika krystalových modifikacích
β-křemen - hlavní součástí mnoha hornin - žula, pískovec, samostatně jako křišťál
- nečisté formy - ametyst, růženín, …
křemen - zákl. surovinou pro výrobu skla, keramiky

- při použití amorfních nebo dokonale krystalických forem SiO2 (opály, chalcedony) jako kameniva do betonu dochází k tzv. alkáliovému rozpínání ( vzniklý gel má větší objem než původní xerogel a v důsledku změny objemu dochází k poškození okolního zatvrdlého cementového tmelu v betonu
křemičitany (silikáty) - mezi nejrozšířenějšími pevnými látkami zemské kůry
- podle počtu tzv. kyslíkových můstků dělíme:
- ostrůvkovitá, řetězovitá, plošná, prostorová
- jsou součástí hornin a některých stavebních hmot
hlinitokřemičitany - produktem zvětrávání vyvřelých hornin
- je zde přítomen hliník

cihlářské hlíny - obsahují živce, sírany, uhličitany a oxidy
kaolin - bílá nebo světle žlutě zbarvená zemina s vysokým obsahem kaolinitu, která vznikla rozkladem hornin bohatých na živce
- požívá se na výrobu porcelánu, stav.keramiky a plnivo do papíru,gumy,plastů a kosmetických výrobků
čedič - obsahuje plagioklas
- na výrobu dlaždic a vlákna jako izolační materiál
slídy - tmavá slída - biotit
- světlá - muskovit
- plnivo do malt, elektroizolační materiál
azbest - nepoužívá - negativní vliv na lidské zdraví
vermikulit - tepelná a zvuková izolace
- plnivo do protipožárních povrchových úprav
perlit - tepelná a zvuková izolace
Uhličitany
- nejvýznamější surovinou pro výrobu stav.pojiv, vápna a cementu
- základní surovinou je vápenec - CaCO3 máme: vysokoprocentní, mírně znečištěné, středně zn., velmi zn.
- křída, mramor, dolomit, magnezit, opuky
Sírany
sádrovec - těžba v Kobeřicích
- čistá forma = alabastr
- pro výrobu sádry
- regulátor tuhnutí portlandského cementu

Suroviny druhotné
- odpady, vznikající v jiných prům. technologiích
- odpad je každá movitá věc, které se osoba zbavuje nebo má úmysl se jí zbavit. Odpad se stává druhotnou surovinou v okamžiku jeho využtí
- používání druhořadých surovin je pro snižování zásob primárních surovin a ke snížení energetické náročnosti výroby stavebních materiálů
- hospodař