CHE 03: Nazvoslovi, stechiometrie, chemicke rovnice

6,565 views
6,032 views

Published on

texty pro strojni fakultu TUL

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
6,565
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
765
Actions
Shares
0
Downloads
106
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

CHE 03: Nazvoslovi, stechiometrie, chemicke rovnice

  1. 1. Imagecreatedathttp://wordle.net/ Anorganické názvosloví. Výpočty složení. Stechiometrie. Rovnice. Jan Grégr & Martin Slavík CHE 03 Katedra chemie FP TUL: http://www.kch.tul.cz
  2. 2. Proč názvosloví?  Základní jazyk pro dorozumění mezi chemiky  Výpočet složení sloučenin v %  Výpočet hmotnosti látek v reakci  Odhad vlastností ze vzorce  Bude v testu :-) Nejdůležitější pomůcky  Periodická tabulka  Mozek
  3. 3. Mol Mol: počet částic (atomů, molekul, iontů) rovný počtu atomů uhlíku ve 12,00 g 12C. 1 mol = 6,022×1023 částic (Avogadrovo číslo). Objem 1 molu ideálního plynu za normálních podmínek (p∙V=n∙R∙T; p = 101325 Pa, R = 8,314 J·K- 1mol- 1, T = 273,15 K) Vm = 22,41 dm3.mol-1 Molární hmotnost, M = hmotnost 1 molu částic [g.mol-1]. prvky = atomová hmotnost → periodická tabulka  1 mol vody H2O zaujímá objem asi 18 ml a je v něm obsaženo 6,022×1023 molekul.  1 mol zlata Au zaujímá objem asi 10 ml a je v něm obsaženo 6,022×1023 atomů.  1 mol vodíku H2 zaujímá objem asi 22,4 l a je v něm obsaženo 6,022×1023 molekul.
  4. 4. Látkové množství Látkové množství, n je počet částic v molech.  Jaká je hmotnost 5,0 molů NaCl  Kolik molů NaCl je v 15 g NaCl  Kolik molekul je ve 3 molech NaCl Molární hmotnost sloučeniny = Σ molární hmotnost prvku × počet atomů prvku         ......  CMzBMyAMxCBAM zyx z tabulky M(NaCl)=22,99+35,45=58,44 g/mol 5 mol × 58,44 g/mol = 292,2 g n(NaCl)=15 g/58,44 g/mol = 0,257 mol N(NaCl)= 3 mol × 6,022×1023 mol-1
  5. 5. Borax Tetraboritan disodný CAS: 1303-96-4 EINECS: 215-540-4 Na2B407 ∙10H2O Chemické identifikátory http://www.chemspider.com/ InChI=1S/B4O7.2Na.10H2O/c5-1-7-3-9-2(6)10-4(8-1)11-3; ;;;;;;;;;;;/h;;;10*1H2/q-2;2*+1;;;;;;;;;; IUPAC International Chemical Identifier (InChI) Standardized InChIKey (otisk, hash, fingerprint InChi): CDMADVZSLOHIFP-UHFFFAOYSA-N  volně použitelný  odvoditelný ze struktury  srozumitelný 25 znakový kód vzniklý hashováním
  6. 6. Chemické vzorce strukturní – vyjadřují pořadí navzájem sloučených atomů a vazby mezi nimi O OH S OH O
  7. 7. Chemické vzorce Elektronové  vyznačují elektrony NN O O O OC Cl Cl H H N H I I II I I I II II I I III I Vaznost = počet kovalentních vazeb vycházejících z atomu  charakteristická pro prvky vazebné nevazebné N-3 O-2 C-4 Cl-1 H-1 Atomy (mimo H) sdílí 8 elektronů H sdílí __ elektron/y Který plyn je těžší než vzduch?
  8. 8. Oxidační číslo  Udává stupeň oxidace atomu ve sloučenině. Představuje náboj v rozmezí: -4 až +8 (-IV až +VIII).  Volné atomy a atomy v molekulách prvků: 0  Oxidační číslo vodíku ve většině sloučenin: +I Výjimka – sloučeniny vodíku s kovy (hydridy): -I  Oxidační číslo kyslíku ve většině sloučenin: -II Výjimka – peroxidy: -I Součet oxidačních čísel všech atomů v molekule je roven 0, v iontu náboji iontu z tabulky
  9. 9. Oxidační číslo • Fluor má oxidační číslo -I , hliník +III • Alkalické kovy (IA. skupina, Li, Na, K) mají oxidační číslo +I • Kovy alkalických zemin (IIA. skupina, Be, Mg, Ca, Sr, Ba) mají oxidační číslo +II • Kovy mají ve sloučeninách jen kladná oxidační čísla (s výjimkou některých komplexních sloučenin)
  10. 10. ABA
  11. 11. Pro zapamatování pořadí prvků I. Helenu Líbal Na Kolena Robustní Cestář Franta II.A Běžela Magda Caňonem, Srážela Banány Rádiem VI.A O Slečno, Sejměte Též Podprsenku VII.A Fousatý Chlap Brousil Ivaně Anténu Ráno Lanthanoidy: Laciné Ceny Prasat Nedovolily Prométheovi Smésti Europu, Gdyž Théby Dýchaly Horkou Erotickou Tmou Ybišku Lučního více…
  12. 12. Předpověď oxidačních čísel  A – maximální oxidační číslo = číslo skupiny  B – maximální oxidační číslo = většinou číslo skupiny A B Kovy = kationty Nekovy – anionty minimální oxidační číslo = číslo skupiny - 8
  13. 13. 2.5 A
  14. 14. B
  15. 15. Ca v CaO +2 Ca2+ +2 Cl 1 Cr v Cr2O3 +3 Fe v Fe2O3 +3 Cr v K2Cr2O7 +6 Na 11 protonů 11 elektronů Na+ 11 protonů 10 elektronů Cl 17 protonů 17 elektronů Cl- 17 protonů 18 elektronů Důležitost oxidačního čísla Stejné atomy mají různé vlastnosti podle oxidačních čísel reaktivní nereaktivní Konfigurace vzácného plynu Video BRAINIAC
  16. 16. Stejné atomy mají různé vlastnosti podle oxidačních čísel Video BRAINIAC
  17. 17. 17 Pokus  Stoupá/klesá reaktivita ve skupině?  Proč?  Co vznikne reakcí s vodou?  Jaká vazba je mezi atomy Na?  Vlastnosti Na?  Příprava Na?  Sloučeniny Na?  Vlastnosti sloučenin Na?  Názvy sloučenin?  …
  18. 18. Binární sloučeniny Záporná oxidační čísla nekovových prvků se pohybují v rozmezí –I až –IV. Podstatné jméno je potom odvozeno od základu mezinárodního názvu prvku zakončením –id, např. halogenid (fluorid, chlorid atd.) F–I, Cl–I oxid, sulfid, selenid O–II, S–II, Se–II borid, nitrid, fosfid, arsenid B–III, N–III, P–III, As–III karbid, silicid C–IV, Si–IV CrCl3 Fe2O3CrO3 M+X-
  19. 19. Karbidy U karbidů není názvosloví zcela jednoznačné. U mnoha technických karbidů nelze oxidační číslo kovu určit a používá se obecný název karbid kovu, karbid železa Fe3C (cementit) Poznámka: CaC2 karbid vápenatý triviální název, ve skutečnosti acetylid (ethynid) vápenatý (vápenatá sůl odvozená od acetylénu)
  20. 20. Oxidační číslo zakončení názvu Binární sloučeniny, Kationty (+) Kyseliny Soli Anionty (-) I – ný – ná – nan – nanový II – natý – natá – natan – natanový III – itý – itá – itan – itanový IV – ičitý – ičitá – ičitan – ičitanový V – ičný, – ečný – ičná, – ečná – ičnan, – ečnan – ičnanový, – ečnanový VI – ový – ová – an – anový VII – istý – istá – istan – istanový VIII – ičelý – ičelá – ičelan – ičelanový Pojmenovávání sloučenin Oxidační číslo určuje název sloučeniny!
  21. 21. Názvosloví  Názvosloví hydroxidů a oxokyselin hydroxid vápenatý CaII(OH)2 –I kyselina sírová H2SO4  Názvosloví iontů kationt sodný Na+ kationt amonný NH4 + kation oxoniový H3O+
  22. 22. Názvosloví  Názvosloví solí chlorid hlinitý AlCl3 kyanid draselný KCN uhličitan vápenatý CaCO3 hydrogenuhličitan vápenatý Ca(HCO3)2  Soli polykyselin tetraboritan disodný Na2B4O7
  23. 23. Číslovkové předpony ½ hemi 1) mono 2) di 3) tri 4) tetra 5) penta 6) hexa 7) hepta 8) okta 9) nona 10) deka Násobné číslovkové předpony vyjádření počtu víceatomových částic dvakrát bis třikrát tris čtyřikrát tetrakis pětkrát pentakis CuSO4.5 H2O Na2SO4.10 H2O pentahydrát dekahydrát
  24. 24. Názvosloví  Hydráty solí hydrát síranu měďnatého CuSO4.5 H2O hydrát síranu vápenatého CaSO4.½ H2O hydrát hydrogenfosforečnanu vápenatého CaHPO4.2 H2O  Komplexní sloučeniny CuSO4 ne K2[HgI4] penta di hemi
  25. 25. Polyatomové ionty NH4 + amonný SO4 2- síranový CO3 2- uhličitanový SO3 2- siřičitanový HCO3 - hydrogenuhličitanový NO3 - dusičnanový ClO3 - chlorečnanový NO2 - dusitanový Cr2O7 2 - dichromanový SCN- thiokyanatanový CrO4 2- chromanový OH- hydroxidový H2SO4 → SO4 2- + 2H+ ...
  26. 26. Prof. Vojtěch Šafařík (1829–1902) našatec (NH4Cl) mředev = smrtvodka (HCN) poddusec (NO2), dusec (N2O5) Ďasík (Co) Chasoník (I) – podchaluzec; chaluzec; nadchaluzec sirev = smradavka (H2S), podsolec, solec, nadsolec, přesolec … O co jsme přišli? Děkujemevíce
  27. 27. Cvičení            mol g g mol AN N M m n  Rozměrová kontrola Jaká je molární hmotnost Fe2O3? M(Fe) = 55,85 g/mol M(O) = 16 g/mol M(Fe2O3) = 2×55,85 + 3×16,00 = 159,70 g/mol Kolik molů představuje 80 g Fe2O3? n=80 g /160 g/mol = 0,5 mol Jaká je molární hmotnost FeO? M(FeO) = 55,85 +16,00 = 71,85 g/mol Jaká je molární hmotnost FeCO3? M(FeCO3) = 55,85 + 12,00 + 3×16,00 = 115,85 g/mol
  28. 28. Výpočet složení Kolik železa obsahují následující sloučeniny? M(Fe2O3) = 2×55,85 + 3×16,00 = 159,70 g/mol M(FeO) = 55,85 +16,00 = 71,85 g/mol M(FeCO3) = 55,85 + 12,00 + 3×16,00 = 115,85 g/mol M(FeO. Fe2O3) = 71,85 + 159,70 = 231,55 g/mol 1 mol Fe2O3 (159,70 g) obsahuje 2 moly Fe (2×55,85 = 111,70 g) 111,7 g/159,70 g = 0,699; 69,9 % 1 mol FeO obsahuje 1 mol Fe → 55,85 g/71,85 g = 0,777 1 mol FeCO3 obsahuje 1 mol Fe → 55,85 g/115,85 g = 0,482 1 mol FeO. Fe2O3 = Fe3O4 obsahuje 3 moly Fe → 0,724 Chemické kalkulačky
  29. 29. Chemická reakce aA + b B cC + dD NaN3 Na + N2 Zákon zachování hmotnosti počet atomů vpravo = počet atomů vlevo náboj vpravo = náboj vlevo Kolik jsou 2 moly azidu sodného? Jaký objem dusíku se uvolní při reakci s tímto množstvím látky? Chemie airbagu I2 32
  30. 30. H2SO4 + 2 NaOH  Na2SO4 + 2 H2O 1 × 98 + 2 × 40 142 + 2 × 18 98 g + 80 g 142 g + 36 g Vyčíslování reakcí a stechiometrie 1 mol H2SO4 = 2 moly NaOH = 1 mol Na2SO4 = 2 moly H2O. 2 4 2 4 2 4 2 4 10 mol H SO 1 mol H SO 10 mol NaOHx 2 mol H SO ; x 20 mol NaOH x mol NaOH 2 mol NaOH 1 mol H SO      Vypočtěte kolik molů NaOH bude reagovat s 10 moly H2SO4. Jaké množství Na2SO4 vznikne? 2 42 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 10 mol H SO 1 mol H SO 10 mol H SOx mol Na SO 10 mol Na SO x mol Na SO 1 mol Na SO 1 mol H SO     
  31. 31. H2SO4 + 2 NaOH  Na2SO4 + 2 H2O 1 × 98 + 2 × 40 1 × 142 + 2 mol × 18 g/mol 98 g + 80 g 142 g + 36 g Vyčíslování reakcí a stechiometrie Vypočtěte kolik molů NaOH bude reagovat s 10 moly H2SO4. Jaké množství Na2SO4 vznikne? Výpočet pomocí úměry 2 4 (NaOH) 80 10 9880; 800 g NaOH 98(H SO ) 10 98 98 m x x m       mol20 40 800 )NaOH( )NaOH( )(NaOHg800  M m NaOHn 2 4 2 4 (Na SO ) 142 10 98142; 1420 g NaOH 10 mol NaOH 98(H SO ) 10 98 98 m x x m       
  32. 32. Stechiometrie – příklady  Vypočtěte množství Na které bude reagovat s 35,45 g Cl2 a maximální možný výtěžek NaCl.  Vypočtěte jaké množství kyslíku se spotřebuje reakcí se 100 g Al na Al2O3.  Další řešené příklady na webu Obecně: pro reakci aA + bB  cC platí: a cCmolAmol b aBmolAmol 
  33. 33. Vyčíslování redoxních reakcí Redoxní reakce = dochází ke změně oxidačních čísel prvků 1. Určit oxidační číslo každého atomu na straně reaktantů i produktů. 2. Určit změnu oxidačního stavu každého atomu. 3. Bilancovat prvky které mění oxidační číslo – na obou stranách musí být stejný náboj. 4. Doplnit koeficienty u atomů které nemění oxidační stav. 5. Zkontrolovat počty atomů a náboje na obou stranách Oxidace Redukce Snižování oxidačního čísla prvku Zvyšování oxidačního čísla prvku
  34. 34. Vyčíslování redoxních reakcí Na + KNO3 Na2O + K2O + N2 V 00 I Na0 → Na2 I 2×0 - 2×1 = -2 elektrony NV → N2 0+ 2×5 - 2×0 = 10 elektronů 2 2 2 10 10 2 5 1 1 Chemie airbagu II Oxidace Redukce Kontrola počtů atomů a nábojů FeS(s)+ CaC2(s) + CaO(s) Fe(s)+ CO(g)+ CaS(s) I
  35. 35. Opakování 35 Oxidační činidlo = látka, která dokáže jiné látce odebrat elektrony a tím ji oxidovat (samo oxidační činidlo se redukuje). Redukční činidlo = dodává do systému elektrony, kterými se některá z přítomných látek redukuje (samo redukční činidlo se oxiduje) Redukce = Snižování oxidačního čísla prvku. Oxidace = Zvyšování oxidačního čísla prvku.
  36. 36. www.webelements.com
  37. 37. www.webelements.com
  38. 38. Periodické tabulky http://www.piskac.cz/PT/ http://periodictable.en.softonic.com/java  česky  WIN program  Anglicky  Pro mobily s Javou
  39. 39. Řešené příklady CuO + NH3 Cu + N2 + H2O Br - + Cr2O7 2- + H+ Br2 + Cr3+ + H2O Pb + HNO3 Pb(NO3)2 + NO2 + H2O FeCl2 + H2O2 + HCl FeCl3 + H2O As2S3 + HNO3 H3AsO4 + S + NO2 + H2O H2O2 + KMnO4 + H2SO4 O2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
  40. 40. Řešené příklady As2S3 + 10HNO3 2H3AsO4 + 3S + 10NO2 + 2H2O 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O 2FeCl2 + H2O2 + 2HCl 2FeCl3 + 2H2O 3CuO + 2NH3 3Cu + N2 + 3H2O 6Br - + Cr2O7 2- + 14H+ 3Br2 + 2Cr3+ + 7H2O Pb + 4HNO3 Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
  41. 41. Příklady 1 Doplňte koeficienty do schématu chemické reakce: CaSO4 + C CaO + SO2 + CO2 Vyjádřete chemickou rovnicí vznik málo rozpustného fosforečnanu vápenatého z chloridu vápenatého a fosforečnanu sodného. Vyjádřete chemickou rovnicí vznik fluoridu boritého z oxidu boritého, fluoridu vápenatého a kyseliny sírové. Reakcí síranu zinečnatého s hydrogenfosforečnanem disodným vzniká fosforečnan zinečnatý, síran sodný a dihydrogenfosforečnan sodný. Sestavte rovnici.
  42. 42. Příklady 2 Doplňte koeficienty u těchto chemických rovnic: K2Cr2O7 + NaCl + H2SO4 CrO2Cl2 + K2SO4 + Na2SO4 + H2O (UO2)(NO3)2 + KOH K2U2O7 + KNO3 + H2O NaNO2 + KI + H2SO4 NO + I2 + K2SO4 + Na2SO4 + H2O MnSO4 + PbO2 + HNO3 HMnO4 + PbSO4 + Pb(NO3)2 + H2O
  43. 43. Příští přenáška: Chemické reakce Kinetika a rovnováha Děkuji za pozornost time Katedra chemie FP TUL: http://www.kch.tul.cz
  44. 44. Použité zdroje  Molloy Gary (ChemEdLinks@gmail.com), image created using Wordle.  Canov, M.: Chemie, http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/  Winter, Mark J. Periodická tabulka Webelements, http://webelements.com  Piskač, Pavel. Periodická tabulka 2.85, http://www.piskac.cz/PT  Monroe, Matthew. Molecular Weight Calculator for Windows, Version 6.38. 3.1 MB. http://www.alchemistmatt.com/mwtwin.html  MIT Open CourseWare; http://ocw.mit.edu/OcwWeb/web/home/home/index.htm  Wikipedia; http://www.wikipedia.org/  Periodická tabulka MERCK. www.merck.cz  Malijevská Ivona, Malijevský Anatol, Novák Josef. Záhady, klíče, zajímavosti - Očima fyzikální chemie. VŠCHT Praha. 1. vydání , 2004. http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_isbn-80-7080-535-8/pages-img/  ACD/ChemSketch. http://www.acdlabs.com/download/chemsketch/ Katedra chemie FP TUL: http://www.kch.tul.cz

×