Život je džungle. Člověk se pořád za něčím honí.

Maturitní otázky-9 (1.část)

2. března 2007 v 8:53 |  Maturitní otázky z chemie
9. ANORGANICKÁ CHEMIE
- prvky jednotlivých skupin
- chemické vlastnosti prvků a jejich sloučenin
- zapisování chemických rovnic

Základní pojmy

v anorganická chemie - věda o vzniku, složení, struktuře, vlastnostech a použití anorganických látek
v anorganické látky - všechny chemické prvky, anorganické sloučeniny a jejich směsi
v chemické prvky - chemicky čisté látky složené z atomů se stejným protonovým číslem, nelze je chemicky rozkládat na jednodušší látky, 92 prvků se vyskytuje v přírodě, z 92 přirozených prvků je při teplotě 20°C 11 prvků plynných (H, N, O, F, Cl a vzácné plyny), 2 kapalné (Hg, Br) a 79 pevných
v anorganické sloučeniny - látky, které se skládají ze 2 nebo více různých prvků, patří mezi ně sloučeniny všech prvků s výjimkou většiny sloučenin uhlíku, většinou se sem řadí: oxidy uhlíku, soli kyseliny uhličité, kyselina kyanovodíková a kyanatá, jejich soli a sirouhlík
v oxidační číslo - ox. číslo atomu prvku ve sloučenině se rovná jeho nábojovému číslu = = počet elementárních nábojů skutečných nebo pomyslných, pro většinu prvků platí, že hodnota nejvyššího kladného ox. č. se rovná číslu skupiny daného prvku
v elementární náboj - nejmenší možný náboj, má hodnotu 1,602.10-19C

Dvouprvkové (binární) sloučeniny

1) Hydridy - sloučeniny prvků s vodíkem:
a) Iontové hydridy - mají dvouslovný název: NaH - hydrid sodný, CaH2 - hydrid vápenatý,…
b) Kovalentní hydridy - mají kromě hydridů halogenů, kyslíku, dusíku a uhlíku jednoslovný název odvozený z kmene mezinárod. názvu prvku a zakončení -an (AlH3 alan, SiH4 silan, AsH3 arsan, H2S sulfan, sirovodík)
c) Kovové hydridy - pojmenovávají se tak, jako by měly atomy kovu nulové ox. č. (např. hydrid palladia, titanu,…)
2) Oxidy - mají dvouslovný název, obecný vzorec MnOm, n = 1, 2, m = 1 až 5, 7
3) Halogenidy - mají obecný vzorec MXn, kde n = 1 až 8
4) Sulfidy - jsou to soli kyseliny sirovodíkové H2S, ox. č. síry v sulfidech je -II
5) Hydroxidy - mají obecný vzorec M(OH)n, kde n = 1 až 4, nejvyšší ox. č. atomu kovu je v hydroxidech IV

Názvosloví kyselin

a) Bezkyslíkaté kyseliny - jsou to vodné roztoky některých binárních sloučenin vodíku (např. HF, HCl, H2S, HCN, HN3 - kyselina azidovodíková)
b) Kyslíkaté kyseliny (oxokyseliny) - tříprvkové sloučeniny obecného vzorce HxAyOz kde A je kyselinotvorný prvek (většinou nekov), x = 1 až 6, y = 1 až 2, z = 1 až 7, předpona oxo- vyznačuje přítomnost kyslíku v molekule, tvoří-li prvek s týmž oxidačním číslem několik oxokyselin s různým počtem atomů vodíku v molekule kyseliny, rozlišujeme je předponou hydrogen-

Názvosloví solí

a) jednoduché soli - K2SO4, Ca3(PO4)2, K2CrO4,…
b) hydrogen soli (kyselé soli) - nenahrazené atomy vodíku jsou označeny předponou hydrogen- (KHS hydrogen sulfid draselný, Na2HPO4 hydr. fosforečnan disodný)
c) podvojné, potrojné,…soli - mají název složen z názvu kationtů v pořadí podle zvětšujícího se ox. č. (např. Kal(SO4)2 síran draselno-hlinitý, CaMg(CO3)2 uhličitan vápenato-hořečnatý, NaNH4HPO4 hydrogenfosforečnan sodno-amonný)
d) smíšené soli (soli s různými anionty) - mají názvy aniontů uvedeny v abecedním pořadí podle značky prvku (např. MgCl(OH) chlorid-hydroxid hořečnatý, Ca5F(PO4)3 fluorid-tris(fosforečnan ) pentavápenatý
e) názvosloví krystalosolvátů - v krystalové struktuře jsou přítomny molekuly rozpouštědla (např. CaSO4. 1/2 H2O hemihydrát síranu vápenatého,…)

Vlastnosti chemických prvků a jejich sloučenin

Klasifikace prvků

ü klasifikace podle struktury elektronového obalu - prvky s, p, d, f
ü KOVY - prvky, které mají většinu těchto vlastností: kovový lesk, velkou elektrickou a tepelnou vodivost, tažnost a kujnost, malou ionizační energii a elektronegativitu, snadno vytvářejí kationty a krystalují v kovových strukturách, 3/4 všech prvků jsou kovy a jejich kovový charakter stoupá v tabulce periodické soustavy směrem doleva
ü NEKOVY - jsou v tabulce vždy jedno až čtyři místa před nejbližším vzácným plynem, přijetím elektronů získávají atomy nekovů elektronovou konfiguraci vzácného plynu a vytvářejí anionty, atomy nekovů mají poměrně velkou ionizační energii a elektronegativitu (kromě vzácných plynů), jsou převážně nevodivé, navzájem vytvářejí sloučeniny s kovalentními vazbami, oxidy nekovy jsou většinou anhydridy kyselin, tzn. Že s vodou vytvářejí kyseliny, např. SO3 + H2O H2SO4, typické nekovy jsou halogeny
ü POLOKOVY - hranice mezi kovy a nekovy (např. B, Si, Te)

Fyzikální vlastnosti anorganických látek

a) Teploty tání a varu - jednoatomové prvky nebo látky složené z dvou- a víceatomových molekul s kovalentními vazbami mají nízké teploty varu a tání, látky, které mají mnohoatomové krystalové struktury iontového, atomového nebo kovového typu mají vysoké teploty varu i tání
b) Elektrická vodivost - elektricky vodivé kovy, polokovy vykazují polovodičovou vodivost, nekovy jsou nevodivé, sloučeniny s iontovou strukturou vedou elektrický proud v roztaveném stavu a ve vodném roztoku
c) Rozpustnost - látky s iontovou strukturou, nebo látky, které mohou disociovat na ionty jsou rozpustné ve vodě a nerozpustné v nepolárních rozpouštědlech, látky s molekulovou strukturou a kovalentními vazbami jsou většinou ve vodě nerozpustné nebo s ní nereagují
d) Index lomu světla - nekovy a vzácné plyny mají index lomu světla nízký, stoupá u polovodičových polokovů a je vysoký u kovů, které vykazují kovový lesk
e) Barevnost látek - projevuje se zejména u látek s nepárovými elektrony, u kovů a ve sloučeninách přechodných prvků s částečně obsazenými d- a f- orbitaly

Vodík a jeho sloučeniny, voda

Vodík

Ø hydrogenium (z řec. hydór - voda, gennao - tvořím), el. konfigurace 1s1, nejmenší hmotnost a nejmenší poloměr, devátý nejrozšířenější prvek na Zemi
Ø jsou známy tři izotopy vodíku, lišící se počtem neutronů v jádře: 1H lehký vodík (protium), 2H (D) těžký vodík (deuterium), 3H (T) radioaktivní tritium

Vlastnosti vodíku

Ø typický nekov s elektronegativitou 2,2 a velkou ionizační energii, atomy vodíku jsou za běžných podmínek nestálé - stabilnější konfigurace 1s2
Ø za normálních podmínek bezbarvý plyn (asi 14krát lehčí než vzduch) bez chuti a zápachu, skládá se z dvouatomových molekul H2 -atomy vodíku jsou vázány nepolární kovalentní vazbou
Ø slučuje se téměř se všemi prvky kromě vzácných plynů a některých přechodných kovů
Ø působí ve většině případů redukčně, oxidačně působí pouze na alkalické kovy
Ø molekulový vodík není příliš reaktivní, s většinou prvků tedy reaguje za zvýšené teploty nebo po iniciaci jiskrou, plamenem, ozářením nebo v přítomnosti katalyzátorů
Ø na vzduchu hoří čistý vodík bezbarvým horkým plamenem, produktem hoření je voda

Příprava vodíku

Ø elektrolýzou okyselené vody se na katodě vylučuje vodík: 2 H3O+ + 2 e- 2 H2O + H2
Ø reakcí s-prvků s vodou: 2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2
Ø reakcí neušlechtilých kovů s vodní párou: 3 Fe + 4 H2O Fe3O4 + 4 H2
Ø reakcí neušlechtilých kovů s vodnými roztoky silných kyselin a hydroxidů: Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2

Výroba vodíku

Ø rozkladem nasycených uhlovodíků, např. termickým štěpením metanu: CH41200°C C + 2 H2, nebo jeho reakcí s vodní párou: CH4 + H2O CO + 3 H2
Ø reakce vodní páry s rozžhaveným koksem - konverze vodního plynu - vodní pára se vhání na rozžhavený koks - vzniká vodní plyn (CO + H2), konverzí vzniká CO2 + H2, CO2 je těžší než vzduch - dojde k oddělení CO2 a H2: C + H2O Co + H2, CO + H2O CO2 + H2

Použití vodíku

Ø vodík je významné redukční činidlo, používá se hlavně k syntéze amoniaku (výroba dusíkatých hnojiv) a v organické syntéze - výroba methanolu a jako paliv, ke sváření a taven kovů, ztužování tuků

Sloučeniny vodíku

Ø vodík tvoří nejvíce sloučenin ze všech prvků - anorganické sloučeniny (hydridy, kyseliny, hydroxidy, soli) a především organické sloučeniny (uhlovodíky a jejich deriváty, přírodní látky) - je to biogenní prvek, ox. č. vodíku je I, jen v iontových hydridech je -I

Hydridy

Ø binární sloučeniny vodíku
Ø Iontové (solné) hydridy - sloučeniny vodíku s alkalickými kovy a kovy alkalických zemin (např. NaH, CaH2) - pevné látky s vysokou teplotou tání, používají se jako mimořádně silná redukční činidla, při reakci s vodou vzniká vodík: H- + H2O H2 + OH-, používají se jako silná redukční činidla
Ø Kovalentní hydridy - sloučeniny vodíku s p1p5-prvky (např. diboran B2H6, fosfan PH3, sulfan H2S) - jsou za normálních podmínek plynné, těkavé látky
Ø Kovové hydridy - tvoří je vodík s mnoha přechodnými prvky (d a f-prvky), včetně lanthanoidů a aktinoidů (např. TiH1,7, LaH2,87, UH3), zachovávají si vzhled a vodivost
Ø Hydridové komplexy - obsahují ionty H- vázané koordinační vazbou na ionty kovů, např. (tetra)hydridoboritan sodný Na[BH4], jsou poměrně stálé, slouží jako redukční činidla

Voda, fyzikální vlastnosti vody

Ø pokrývá téměř povrchu Země -97,2 % slaná mořská voda, 2,7 % sladká voda
Ø bezbarvá kapalina bez chuti a zápachu, teplota tání 0°C, teplota varu100°C, při přechodu do pevného stavu vzrůstá objem o 10 % a led plave na vodě - má menší hustotu než kapalná voda
Ø molekuly vody jsou lomené, kovalentní vazba O-H je silně polární, dva volné elektronové páry na kyslíku a polarita vazeb způsobuje, že molekuly vody jsou polární (mají dipólový moment)
Ø izolované molekuly H2O jsou jen ve vodní páře, v kapalné vodě se jednotlivé molekuly sdružují prostřednictvím vodíkových vazeb - příčina anomálních změn hustoty vody s teplotou (největší hustota při 4°C) a poměrně vysoké teploty tání a varu
Ø v ledu se každá molekula H2O pravidelně váže s dalšími čtyřmi molekulami vodíkovými vazbami a vytvářejí se mohutné struktury podobné včelí plástvi - proto má led menší hustotu a větší objem než kapalná voda
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama