Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

1. Stavba atomu, ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

                λ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

Důležité pojmy
* ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

                 ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

                 ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

              A  ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

       92        ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

* vznik: jaderným...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

     • ozařování ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

        n.h      ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

           ▫ závě...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

    • AO s nižším...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

    • Z = 16 => 1...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy




     ▫ hybridi...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

Elektronegativita...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

                2...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

       ▫ iontové ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

                 ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

* děje:
     • dě...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

Vazba v tuhých lá...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

     |      _____...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

        2HCl(aq) ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy



Rozdělení chemi...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

     ∙ otevřený –...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy




9.    Termoche...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

   • p = 101,3kPa...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy



  zvýšení neusp...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

   • časový průbě...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

* molekularita re...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

   • katalytické ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

* klíčová složka ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

* rozdělení elekt...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

                s...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

* teorie:
  A) Ar...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

  C) Lewisova
   ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

* protofilní – po...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

    • pKA roste, ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

    • odštěpiteln...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy



           LiOH...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

                 ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

         ◦ čím KA...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

* jak pracuje puf...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

    1. porušením ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

        K = –––––...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

  Φ = k.mB       ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

* ovlivňuje:
    ...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

     b) micelární...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

            elekt...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

◦ relativně velké...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

             ◦ zj...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

    • reprezentat...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

        • přes fá...
Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)
Seminárky.cz – když máte něco do školy

 * látka vnesená ...
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Aplikovaná chemie
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Aplikovaná chemie

8,950

Published on

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

No Downloads
Views
Total Views
8,950
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
30
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Aplikovaná chemie

  1. 1. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy 1. Stavba atomu, nuklidy, izotopy a izobary. Stavba atomu * jádro = soubor nukleonů * elementární částice atomu: • elektron = e- (Thompson, 1897) – katodové záření 0 e ▫ elementární náboj e- = 1,602 . 10-19 C (kulomb) -1 ▫ hmotnost e- me = 9,1091 . 10-31 kg • proton = p+ (Rutherford, 1920) 1 p ▫ elementární náboj p+ = 1,602 . 10-19 C 1 ▫ hmotnost p+ mp = 1,67252 . 10-27 kg (1840krát těžší než e-) • neutron = n0 (Chadwick, 1932) 1 n ▫ bez náboje 0 ▫ hmotnost n0 mn = 1,67482 . 10-27 kg * ostatní částice podle hmotnosti: a) lehké – leptony (e-, pozitron, neutrino, …) b) středně těžké – mezony π, mezony K, … c) těžké – baryony (p+, n0, hyperonym, …) * fotony – základní částice elektromagnetického záření, nulová klidová hmotnost Mikročástice – dualistický charakter * chování mikročástic se zásadně liší od chování těles makrosvěta a nedá se vystihnout zákony klasické mechaniky * pro popis jevů v atomovém měřítku byla vypracována obecnější teorie => kvantová mechanika * základní principy kvantové mechaniky (postuláty) • energie je kvantována ΔE = h · v h = Plancova konstanta = 6,626 . 10-34 J · s • korpuskulárně vlnový charakter E = energie h m = hmotnost částice
  2. 2. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy λ =  v = frekvence m·vp λ = vlnová délka • Heisenbergův princip neurčitosti (1926) p = hybnost h x = délka Δx Δp =  4π Modely atomu Rutherford (1911) – jádrový model atomu (planetární) – atom je částice, která je v jádru kladně nabitá, na obvodu obíhají po oběžných drahách e- • slabiny: neschopen vysvětlit, jakto že existuje atom – model odporuje zákonům mechaniky • rozptyl α-částic na kovových fóliích (Au) • odklon asi jen u 1/2000 všech částic = > pozitivní náboj je soustředěn na velice malý objem • v prostoru jádra je zřejmě také soustředěna téměř veškerá hmota atomu (hustota cca 1017 kg/m3) 4 - vnitřek atomu He – velikost asi 10-10m α = 2He · jádro: 2p+ a 2n0 => 10-15m · obal: 2e-, které ve skutečnosti ani neuvidíme jako kuličky, ani nemůžeme přesně říci, kde jsou Charakteristika atomu A = nukleonové (hmotnostní) číslo nukleony = p+ + n0 A Q - udává počet nukleonů v jádře Z X Z = atomové (protonové) číslo - udává počet p+ v jádře (také počet e- v obalu) Q = oxidační číslo; elektronegativita X = chemická značka prvku N = neutronové číslo N=A–Z
  3. 3. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy Důležité pojmy * prvek – tvořen souborem atomů, jejichž atomové číslo Z je shodné a) polynuklidický prvek 16 17 18 8O + 8O + 8O b) mononuklidický prvek (F, P, Bi, I, …) 19 9F * nuklid – atomy mají shodné atomové číslo Z a neutronové číslo N 16 18 8O x 8O * izotop – atomy mají shodné atomové číslo Z a různé neutronové číslo N 16 17 18 8O 8 O 8O * izobar – atomy mají shodné nukleonové číslo A a různé atomové číslo Z 40 40 - mají stejnou hmotnost, ale jde o atomy různých prvků 19 K 20 Ca * poměrné zastoupení izotopů téhož prvku není přesně konstantní (vodík, lehké prvky) • využití – přírodovědné obory (koloběh vody) Atomová hmotnost * atomová hmotnostní konstanta je definována jako 1/12 skutečné hmotnosti atomu uhlíku 12C m(12C) m(μ) = ——— = 1, 66057 . 10-27 kg 12 * absolutní atomová hmotnost – pro praxi nevhodné vyjádření M (1H) = 1,67 . 10-27 kg * relativní atomová hmotnost MR kteréhokoliv prvku je definována jako poměr skutečné hmotnosti atomu k atomové hmotnostní konstantě m (μ) A A M(ZX) MR(ZX) = ————
  4. 4. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy 12 • MR – bezrozměrné číslo (bez jednotky), které vyjadřuje, kolikrát je atom daného prvku těžší než 1/12 atomu uhlíku 12C 2. Stabilita atomových jader; radioaktivita přirozená a umělá. Stabilita atomových jader 1 * atomové jádro p + 1n 1 0 * vazebná energie (charakterizuje stabilitu jader), úbytek hmotnosti ∆M = Z . M(1p) + (A – Z) . M(1n) + Z . M(0e) – M(AX) 1 0 -1 Z * vazebná energie ↔ štěpení E = ∆M . c2 ~ 0,7 – 0,9% * jaderné síly: a) přitažlivé b) odpudivé * energie chemického procesu je 105 až 106krát menší, nemůžeme ovlivnit jádro atomu * nejstabilnější jádra = triáda železa – Fe, Co, Ni A = 28 – 120 → velmi stabilní A < 28 → tendence syntetické jaderné přeměny A > 208, Z > 83 → těžká jádra – štěpné procesy * v přírodě 56 radioaktivních nuklidů Z > 83 → radioaktivní Z < 92 → transurany (uměle připravené) p+ n0 počet nuklidů sudý sudý 168 sudý lichý 57 lichý sudý 50 lichý lichý 4 lichý + lichý = 2D (deuterium – vodík), 6Li, 10B, N
  5. 5. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy 1 3 5 * magická čísla pro celkový počet p+ nebo no – 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 208 Pb – velmi stabilní 82 Radioaktivní nuklidy (nestabilní) * radioaktivita = proces rozpadu atomového jádra v důsledku porušení vzájemného poměru jeho stavebních složek * k porušení dochází 2 způsoby: a) přirozená radioaktivita – samovolná, dochází k ní v přírodě b) umělá – vyvolaná uměle * H. Becquerel (1886) – expozice fotografické desky sloučeninou uranu • spontánní emise subatomových částic 238 U → 234Th + 4He α = 4He, 0e, 0e (pozitron) 92 90 2 2 -1 +1 * důvody malé stability jádra: • nadbytek p+ nebo n0 • nízká vazebná energie * radioaktivitou se zabývali: Pierre Curie (1859 – 1906) a Marie Curie-Sklodowska (1867 – 1934) Typy přeměn * přeměny α – těžká jádra Z > 83 A X → A – 4 Y + 4He 232 Th → 228Ra + 4He Z Z-2 2 90 88 2 • účinky α záření – pronikavost malá, dolet malý (cm), chemicky je to jádro He; velká ionizační schopnost, nízká penetrace (schopnost radioaktivního záření pronikat do jader * přeměny β- (přebytek n0) A A X→ Y + 0e 15 C → 15N + 0e 1 n → 1p + 0e Z Z+1 -1 6 7 -1 0 1 -1 • účinky β- záření – pronikavost větší (zastaví ji hadr), dolet větší (metry), chemicky je to elektron; nižší ionizační schopnost, vyšší penetrace * přeměny β+ (relativní přebytek p+) – uměle připravené prvky
  6. 6. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy A A X→ Y + 0e 12 N → 1C + 0e 1 p → 1n + 0e Z Z-1 +1 7 6 +1 1 0 +1 • účinky β- záření – pronikavost záření větší (zastaví ji hadr), dolet větší (metry), chemicky je to pozitron; nižší ionizační schopnost, penetrace vyšší * záchyt e- do jádra (relativní přebytek p+) A X + 0e → A Y 7 Be + 0e → 7Li 0 e + 1p → 1n Z -1 Z-1 4 -1 3 -1 1 0 • vnitřní radioaktivita; reakce elektronů atomu s atomovým jádrem, nulový dolet, nulová pronikavost a ionizační schopnost; chemicky jsou to elektrony * záření γ • většinou doprovází záření α a β (samostatně výjimečně) • nemění strukturu jádra • proniká vším, dolet nekonečný (tisíce km), složení – elektromagnetické vlnění (foton); ionizační schopnost nulová, vysoká penetrace * roentgenovo záření není radioaktivní – nevzniká v jádře, ale v obalu atomu Radioaktivní řady – posunové zákony * řady nestabilních, rozpadajících se prvků, které se rozpadají na stabilní isotopy * sled radioaktivních prvků – 4 řady řada výchozí prvek T ½ roky) koncový prvek 232 thoriová Th 1,4 . 1010 208 Pb 90 82 238 uranová U 4,5 . 109 206 Pb 92 82 235 aktiniová U 7 . 108 207 Pb 92 82 (aktinouranová) 237 neptuniová Np 2,2 . 106 209 Bi 93 83 1. thoriová řada (přirozená) 232 Th → … 208Pb + 6 4He + 4 0β 90 82 2 -1 2. uranová řada (přirozená) 238 U → … 206Pb + 8 4He + 6 0β
  7. 7. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy 92 82 2 -1 3. aktiniová řada (přirozená) 235 U → … 207Pb + 7 4He + 4 0β 92 82 2 -1 4. neptuniová řada (umělá) 237 Np → … 209Bi + 7 4He + 4 0β 93 83 2 -1 * současně emise α a β- částic * jednotky radioaktivity: • 1 curie = 1Ci – počet rozpadů za sekundu v 1 g Ra • 1 becquerel = 1 Bq – 1 rozpad za sekundu • 1Ci = 3,7 . 1010 Bq Rychlost radioaktivního rozpadu d.N N – počet jader v čase t - —— = k . N => N = N0 . e-k . t N0 – počet jader na počátku d.t k – rozpadová konstanta (pravděpodobnost rozpadu jádra za jednotku času) * T ½ = poločas rozpadu * 10 poločasů ~ 1/1000N0 => prvek vymře – vznikne radioaktivní odpad Výskyt radioaktivních prvků v přírodě * 56 radioaktivních prvků * radioaktivní prvky – T ½ ~ stáří Země 238 235 232 • zářiče α : U, U, Th 92 92 90 • zářiče β- : 40 K (v zemském jádře), 87 Rb , 175Lu , 103Rh , 115In 19 37 71 45 49 * radioaktivní prvky z rozpadových řad – T ½ relativně krátký Umělé radioaktivní prvky
  8. 8. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy * vznik: jadernými reakcemi tj. zasažením jádra částicí • z radioaktivního zářiče (α záření) • z urychlovače (n0) * jaderné přeměny: 14 • prosté (transmutace) N + 4He → 17 O + 1p 7 2 8 1 ▫ Rutherford (1919) ▫ nové jádro se málo liší od původního ▫ vzniklé jádro se rozpadá => umělá radioaktivita • štěpné – Fermi, Hahn, Joliot (1934 – 1939) 235 U + 1n → 140 Ba + 93 Kr + 3 1n + E 92 0 56 36 0 • lavinovité štěpení => exploze ▫ princip atomové bomby ( v epicentru 106 – 107°C) • řízený průběh – atomové reaktory ▫ moderátory – těžká voda D2O, grafit, B, … Termonukleární reakce * syntéza stálejších produktů z lehkých jader • princip vodíkové bomby, Teller (1952 atol Eniwetok) • Slunce a jiné hvězdy 4 1p → 4He + 2 0e + E 1 2 +1 • teplota v epicentru T > 106°C Využití radioisotopů 1. analytická chemie – NAA = Neutronová Aktivační Analýza (stopová množství) 2. chemie a biologie • studium mechanismu reakcí (stopování) • určování distribuce prvků v biologickém materiálu – enzymová analýza (REA) 3. medicína
  9. 9. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy • ozařování nádorů paprsky γ, sterilizace krve 4. zemědělství • ošetření potravin (ničení choroboplodných zárodků) • prodloužení dormance (pozastavení klíčení) brambor 5. určení stáří 238 14 • hornin U • organismů C 92 6 Negativní důsledky záření * ionizace – vytváří se ionty, mohou mít i jiné vlastnosti * narušení chemických vazeb * poškození tkání * mutagenní, karcinogenní a teratogenní účinky 90 * radioaktivní isotopy s T ½ srovnatelným se stářím živých organismů Sr 38 T ½ = 28 roků β- = 0,53MeV 3. Výstavba elektronového obalu atomu. Hybridizace atomových orbitalů. Molekulové orbitaly. Elektronový obal atomu * historický vývoj názorů: Thompson (pudinkový model) – atom je homogenní kladně nabitá koule, ve které jsou zanořeny e- • slabiny: není schopen vysvětlit existenci časových spekter a vazbu Rutherford (1911) – jádrový model atomu (planetární) – atom je částice, která je v jádru kladně nabitá, na obvodu obíhají po oběžných drahách e- • slabiny: neschopen vysvětlit, jakto že existuje atom – model odporuje zákonům mechaniky vyzařování energie => zánik Bohrův = 1. kvantově mechanický model (vodíku) • dva postuláty vysvětlující Rutherforda: 1. elektrony se pohybují po kruhových stacionárních drahách, na kterých nevyzařují energii
  10. 10. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy n.h m – hmotnost e- n – hlavní kvantové číslo m . v . r = —— v – rychlost e- h – Plancova konstanta 6,626 . 10-34 J.s 2π r – poloměr e- 2. při přechodu z 1 stacionární dráhy na druhou, dojde ke změně energie, která je rovna právějednomu kvantu ΔE = h · v v – frekvence vlnění c E2 – E1 = ∆E = h . v = h . λ • tento model vysvětluje čárová spektra a atomové obaly jednoduchých atomů • slabiny: není schopen vysvětlit víceelektronové atomy a vazbu Bohr a Sommerfeld – eliptické dráhy e- – nedochází k vyzařování energie Broglie, Heisenberg, Schrödinger – kvantově-mechanický model • principy: 1. elektrony se nepohybují po diskrétních stacionárních drahách, ale vyplňují nějaké definované prostory s předem zvolenou pravděpodobností (95 – 99%) ▫ prostor = orbita – určitá oblast kolem jádra, v níž se e- nachází ▫ vlastnosti orbitalu – energie, tvar, velikost, prostorová orientace ▫ fce orbitalu ψ 2. chování e- lze matematicky popsat pomocí vlnové rovnice (Schrödinger) Hψ = Eψ ψ – vlnová fce E – celková energie H – Hamiltonián – soubor předpisů, jak řešit ψ 3. změny částic (e-) nejsou spojité, nýbrž se mění po jakýchsi skocích => změny jsou tzv. kvantovány ▫ ze Schrödingerovy rovnice vyplývají kvantová čísla (udávají velikost orbitalu) • Schrödingerova rovnice (1926, axiom) ▫ slučuje v sobě vlnové a korpuskulární vlastnosti hmoty ∙ charakter vlnění λ ∙ charakter hmotné částice Ek, Ep ▫ řešení rovnice ∙ vlnová fce ψ (stav e-) ∙ vlnová fce ψ2 (pravděpodobnost výskytu e-)
  11. 11. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy ▫ závěr ∙ výskyt e- v orbitalech (AO = atomový orbita, prostor 95 – 99%) ∙ orbital má určitou energii ∙ orbital je určen 4 kvantovými čísly (vyplývají ze Schrödingerovy rovnice) Kvantová čísla * udávají velikost orbitalu * jsou to parametry Schrödingerovy kvantové rovnice * typy: • hlavní kvantové číslo = n ▫ hodnoty: n = 1, 2, 3, … 7 (K, L, M, …) ▫ význam: určuje velikost a energii AO • vedlejší kvantové číslo = l ▫ hodnoty: l = 0, … (n – 1) (0 = s, 1 = p, 2 = d, 3 = f, …) ▫ význam: určuje energii a tvar AO • magnetické kvantové číslo = m ▫ hodnoty: m = – l , … 0 … + l ▫ význam: určuje prostorovou orientaci AO, počet orbitalů v podslupce (2l + 1) • spinové kvantové číslo = s ▫ hodnoty: s = ± ½ ▫ význam: určuje vlastní rotaci elektronů ▫ e- se stejným spinem se odpuzují, s opačným spinem se přitahují * degenerované orbitaly – orbitaly se shodnými n a l kvantovými čísly • p-orbitaly – 3x degenerované • d-orbitaly – 5x degenerované • f-orbitaly – 7x degenerované Výstavbové principy – pravidla pro zaplňování orbitalů Základní stav (výstavbový princip) – orbitaly se zaplňují na principu vzrůstající energie 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p … • pravidlo (n + l)
  12. 12. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy • AO s nižším součtem (n + l) má menší energii • při rovnosti součtu (n + l) má AO s menším n, nižší energii 4s < 3d n+l=4 n+l=5 Pauliho vylučovací princip – na 1 orbitalu mohou být maximálně 2 e-, které mají 3 kvantová čísla totožná (n, l, m) a liší se spinovým číslem (s) Hundovo pravidlo – na degenerovaných orbitalech se e- rozmístí tak, aby co největší počet AO byl obsazen jedním e- • nepárové e- mají souhlasný spin Obsazení hladin kvantová č. symbol obsazený celkem degenerace symbol vrstva obsazení n l m AO e- plných vrstvy e- AO 1 0 0 1s 2 2 není 1s2 K 2 2 0 0 2s 2 2 není 2s2 -1 2 L 8 2 1 0 2p 2 6 3krát 2p6 +1 2 3 0 0 3s 2 2 není 3s2 -1 2 M 18 6 3 1 0 3p 2 6 3krát 3p +1 2 4 0 0 4s 2 2 není 4s2 -1 2 4 1 0 4p 2 6 3krát 4p6 +1 2 -2 2 -1 2 4 2 0 4d 2 10 5krát 4d10 +1 2 N 32 +2 2 -3 2 -2 2 -1 2 4 3 0 4f 2 14 7krát 4f14 +1 2 +2 2 +3 2 Elektronová konfigurace * např.: síra S
  13. 13. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy • Z = 16 => 16 e- • 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 • využití konfigurace předcházejícího netečného (vzácného) plynu: [Ne] 3s2 3p4 • platí: mimořádně stabilní jsou zpola nebo zcela zaplněné orbitaly Chemické chování atomů * chemické chování je dáno uspořádáním valenčních e- * valenční elektrony = elektrony, jimiž se atom liší od konfigurace předchozího netečného plynu * stabilní – plně obsazené s a p AO * nejreaktivnější atomy – blíží se svou strukturou (elektronovou konfigurací) netečnému plynu → alkalické kovy, halogeny základní stav + E => excitovaný stav (vzbuzený) Hybridizace atomových orbitalů * hybridizace = energetické sjednocení obsahově nestejnocenných orbitalů * princip hybridizace: ▫ hybridizují pouze valenční e- ▫ hybridizovat nemohou e- podílející se na π vazbě ▫ hybridizovat nemohou prázdné orbitaly * základní stav atomu; např. C je 2-vazný ▫ excitovaný stav; C je 4-vazný; orbitaly nejsou energeticky ekvivalentní
  14. 14. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy ▫ hybridizace AO = energetické sjednocení AO => 4 hybridní orbitaly sp3 Atomové Hybridní Počet Tvar Hybridizace orbitaly orbitaly hybridních orbitalů s, p s,p 2 přímka lineární 2 s, p, p sp 3 rovnostranný trigonální, planární trojúhelník 3 s, p, p, p sp 4 tetraedr tetraedry, trigonální pyramidy s, p, p, p, sp3d 5 trigonální bipyramida trigonální d bipyramida s, p, p, p, sp3d2 6 oktaedr tetragonální d, d bipyramida * vazba typu σ – maximální hustota na spojnici atomových jader * vazba typu π – maximální hustota mimo spojnici atomových jader (násobné vazby) Teorie molekulových orbitalů * vzácné plyny – jednoatomové – mají plné valenční oktety * H má 1 valenční elektron – může se zaplnit 1 orbital => vznikne H2 4. Elektronegativita prvků. Typy chemických vazeb a jejich vlastnosti; slabé vazebné interakce.
  15. 15. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy Elektronegativita – schopnost atomu přitahovat vazebné elektrony do neobsazených valenčních orbitalů Chemická vazba * snaha atomu v molekule dosáhnout stabilní elektronové konfigurace (vzácný plyn) ▫ předáním e- => iontová vazba ▫ sdílením elektronového páru => kovalentní vazba * chemická vazba – přitažlivá síla, kterou jsou k sobě poutány atomy v molekule * molekuly – soubory atomů poutaných chemickou vazbou ▫ homonukleární – H2, N2, … ▫ heteronukleární – H2SO4, … ▫ makronukleární * podmínky vzniku vazby: ▫ celkový pokles energie soustavy ▫ atomy se musí k sobě přiblížit – dojde k přeskupení valenčních e- => stabilnější útvar (ztráta energie) ▫ prolnutí valenčních vrstev * vazebná energie – energie, která se uvolní při vzniku vazby * molární vazebná energie – energie, která se uvolní při vzniku 1molu * disociační energie (kJ/mol) – rovna číselně vazebné energii, pouze s opačným znaménkem * klasifikace charakteru vazeb (dochází-li k překryvu nebo ne): A) vazby kovalentní – dochází k překryvu valenčních e- ▫ charakterizována 3 veličinami: a) vazebná energie b) vazebná délka (pm) = vzdálenost středů vázajících se atomů c) směrovost – zda existuje mezi vazbami úhel ▫ klasifikace kovalentní vazby: 1. podle překryvu: a) nasycené – dochází ke sdílení pouze 1 elektronového páru; molekula chloru Cl2 → Cl – Cl b) nenasycené – sdíleny 2 a více elektronových párů; 3 typy: 1. dvojné – 1 vazba σ a 1 vazba π (mezi 2 O)
  16. 16. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy 2. trojné – 1 vazba σ a 2 vazby π (mezi 2 N; mezi 1 N + 1 C) 3. čtverné – 1 vazba σ a 3 vazby π (mezi 2 W) 2. podle umístění elektronů: a) lokalizované – nachází se právě mezi atomy (vázajícími se partnery) b) delokalizované – elektrony rozptýleny po molekule; např. třístředné vazby 3. podle polarity (rozdílu elektronegativit): nepolární X = 0 – 0,4 polární X = 0,4 – 1,7 iontová X = 1,7 a více ● dativní kovalentní vazba = koordinačně-kovalentní (donor-akceptorová) H+ H ↑ ↑ _ N H → N+ H ∕ ∕ H H H H B) vazba iontová – elektrostatická přitažlivá síla mezi ionty, vznikla tak, že 1 z vazebných partnerů své e- odevzdá druhému partnerovi, činí jej tak aniontem a sám se stává kationtem ▫ charakteristika: a) délka b) energie ▫ nedochází ke sdílení elektronových párů, ovlivňují se pouze nábojem ▫ není směrovaná – nelze určit vazebný úhel ▫ krystalové struktury • srovnání kovalentních a iontových vazeb ▫ sloučeniny iontové jsou polární, kovalentní jsou elektroneutrální
  17. 17. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy ▫ iontové sloučeniny rozpustné v H2O, kovalentní nerozpustné ▫ iontové elektricky vodivé, kovalentní izolanty ▫ sloučeniny kovalentní tvrdé, iontové křehké ▫ kovalentní vazby – vyšší teplota tání než u iontové ▫ kovalentní vazby – nižší teplota varu než u iontové C) slabé mezimolekulové síly – přitažlivé síly, které vznikají jako důsledek elektrostatického přitahování částečných nábojů elektroneutrální molekuly ▫ patří sem: 1. vodíkové vazby – elektrostatické přitahování mezi elektronegativní složkou molekuly a vodíkem, který je v molekule přítomen δ- O H – O – H …. O – H ∕ | δ+ H H δ+ H ▫ podmínky: a) musí tam být vodík b) elektronegativní prvek musí mít volné elektronové páry c) elektronegativní prvek má elektronegativitu 3 a více ▫ klasifikace vodíkové vazby: 1. intramolekulová 2. intermolekulová 3. intraiontová 2. van der Waalsovy síly – elektrostatické přitahování okamžitých dipólů elektroneutrální molekuly ▫ vazba v krystalech CO2 a Br, vzácných plynů ◦ slabé vazby (~ 10kJ/mol) ◦ elektrostatická povaha ◦ vzájemné přitahování dipólů q- r q+ ←———————
  18. 18. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy dipólový moment - kvantitativní vyjádření míry polarity vazby 3. hydrofobní interakce – elektrostatické síly vznikající mezi nepolárními složkami molekul za současného vyloučení molekul polárního rozpouštědla * teorie valenční vazby – Pauling ▫ překryv v AO – valenčních e- ▫ e- se liší spinem ▫ vznik na spojnici jader • nevazebné e- (volné elektronové páry) ▫ neúčastní se kovalentní vazby ▫ volné elektronové páry umožňují vznik koordinačně-kovalentní vazby (donor- akceptorová vazba) 5. Skupenské stavy látek. Kapalné a plynné skupenství. Plynové zákony. Skupenské stavy látek * dělení: a) tuhé látky – největší soudržné síly b) kapalné skupenství c) plynné skupenství – nejmenší soudržné síly d) (to) plasma – ionizovaný plyn * rozhodující: 1. teplota 2. tlak 3. velikost soudržných sil – dané charakterem částic Skupenské stavy látek * plynný stav – molekuly na sebe vzájemně nepůsobí (ideální plyn) p.V p = tlak plynu V = objem plynu —— = konst. = n . R T = absolutní teplota n = počet molů T R = univerzální plynová konstanta = 8,314 J . mol- 1 . K-1
  19. 19. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy * děje: • děj izotermní => zákon Boyle-Mariottův p.V = konst. • děj izobarický = zákon Gay-Lussacův p = konst. V = k1 . T • děj izochorický => zákon Charlesův V = konst. p = k2 . T * koeficient tepelné roztažnosti plynů: 1 VT = V0 (1 + α .T) α = ——— pT = p0 (1 + α.T) 273,15 Vztahy pro plyny * směsi plynů (Daltonův zákon) nA p = Σ . pi parciální tlak pA = ——— . p = xA . p i Σ . ni i nA V = Σ . ni parciální objem VA = ——— . V = xA . V i Σ . ni i * stavová rovnice pro reálný plyn (van der Waalsova) a (p + ——) (Vm – b) = R . T a, b – konstanty V2m V2m – objem jednotkového množství 6. Vazba v tuhých látkách s krystalickou strukturou. Vlastnosti jednotlivých typů krystalů.
  20. 20. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy Vazba v tuhých látkách s krystalovou strukturou * iontové krystaly (NaCl) Na+ Cl- ◦ silně elektropozitivní atomy (Na+) poutány elektrostatickými silami se silně elektronegativní atomy (Cl-) ◦ vysoké body tání ◦ rozpustné v polárních rozpouštědlech (např. v H2O) ◦ křehké ◦ roztoky a taveniny elektricky vodivé * molekulové krystaly (I, S) ◦ slabé vazby (van der Waalsovy) ◦ nízké body tání ◦ měkké a těkavé ◦ rozpustné v nepolárních rozpouštědlech (např. v benzenu, toluenu, …) * atomové krystaly (diamant x SiO2, BN) ◦ pevné kovalentní vazby ◦ lokalizované vazby – krystaly nekovů – diamant → pevné kovalentní vazby ◦ vysoké body tání ◦ nerozpustné, tvrdé, nevodivé * kovové krystaly ◦ kovová vazba ◦ delokalizované vazby ◦ plošně nebo tělesově centrovaná krystalová mřížka ◦ šesterečná soustava ◦ vysoké body tání ◦ nerozpustné, tvrdé, elektricky a tepelně vodivé Pásový model elektronové struktury tuhých látek _______________ ↑ vodivostní pás | _______________ | ↑ zakázaný pás skupina ∆ E [eV] valenční pás |E ↓ ∆E kovy 0 není zcela zaplněn | _______________________ polovodiče <3 plně obsazen | valenční pás izolanty >3 plně obsazen
  21. 21. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy | _______________ 7. Klasifikace chemických reakcí. Chemické reakce * chemická reakce – změna vnějších fyzikálních podmínek (tlak, teplota) • zavedení další vhodné látky do systému • proces, kdy zanikají staré chemické vazby a vznikají nové výchozí látky 400°C reakční produkt H2(g) + I2(g) ————> 2HI(g) * výhody – energetické a strukturní vazebná energie [kJ/mol] H2 I2 2HI 435 150 299 585 598 rozdíl 13 Klasifikace reakcí Základní typy chemických reakcí ● skladné (syntéza) Fe + S → FeS ● rozkladné (analýza) CaCO3 → CaO + CO2 ● substituční CuSO4 + Zn → ZnSO4 + Cu ● podvojná záměna BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaCl ● polymerace n CH2 = CH2 → [– CH2 – CH2 –]n ● polykondenzace n H2N – CO – OH → [– NH – CH2 – CO –]n + (n – 1)H2O Rozdělení reakcí podle počtu fází ● homogenní (reaktanty a produkty ve stejné fázi – ve stejném skupenství) N2(g) + H2(g) → 2NH3(g) ● heterogenní (reakce na fázovém rozhraní)
  22. 22. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy 2HCl(aq) + Zn(s) → ZnCl2(aq) + H2(g) plyn gas g kapalina liquid l tuhá látka solid s ve vodném roztoku aqua aq Rozdělení chemických reakcí podle charakteru štěpení vazeb ● homolytické (vznikají radikály) – nestabilní, velmi reaktivní; při štěpení kovalentní nestabilní vazby H2 → 2H • ● heterolytické (vznikají ionty) H2O → H+ + OH- H+ - elektrofil OH- - nukleofil Rozdělení chemických reakcí podle reagujících částic ● molekulové NO2 + CO → NO + CO2 ● radikálové (řetězový mechanismus) ▫ iniciace Cl2 → 2Cl • ▫ propagace Cl • + H2 → HCl + H • H • + Cl2 → HCl + Cl • ▫ terminace H • + H • → H2 Cl • + Cl • → Cl2 H • + Cl • → HCl ● iontové (většina anorganických reakcí v polárních rozpouštědlech) – probíhají v živých organismech CO32- + H2O → HCO3- + OH- Rozdělení chemických rovnic podle půběhu ● vratné (reversibilní) – probíhají na obě strany (za působení teploty) NH4Cl ↔ NH3 + HCl ● nevratné (irreversibilní) – probíhají jen na 1 stranu NH4NO2 → N2 + H2O
  23. 23. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy Rozdělení chemických vazeb podle energetické bilance ● enthalpie H – vyjadřuje energetické změny ∆H = ∆U + p . ∆V U – vnitřní energie soustavy ▫ reakce exotermické – reakční teplo se uvolňuje ∆H < 0 ▫ reakce endotermické – reakční teplo nutno dodat ∆H > 0 Rozdělení chemických reakcí podle přenášených částic ● reakce protolytické (přenos protonu H+) – reakce acidobazické (reakce kyseliny a zásady) HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl- ● reakce oxidačně-redukční (přenos e-) – změna oxidačních čísel S0 + 6HNVO3 → H2SVIO4 + 6NIVO2 + 2H2O ● reakce koordinační = komplexotvorné CuSO4 + 4NH3 → [Cu(NH3)4]SO4 8. Energetika chemických reakcí; 1. věta termodynamická, entalpie. Chemická energetika – termodynamika * termodynamika studuje: ▫ energetické bilance ▫ uskutečnitelnost chemických reakcí – směr průběhu ▫ rovnovážné stavy ▫ stabilitu látek * základ tvoří 2 axiometrické věty (nelze je dokázat, ani odvodit) 1. věta – zákon zachování energie 2. věta – přírodní děje nevratné Termodynamické pojmy * termodynamický systém: ∙ izolovaný – nevyměňuje energii, ani hmotu ∙ uzavřený – vyměňuje energii, ale nevyměňuje hmotu
  24. 24. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy ∙ otevřený – vyměňuje energii i hmotu ∙ adiabatický – nevyměňuje teplo * stav systému popisují stavové veličiny – tlak (p), teplota (T), látkové množství (n) * standardní veličiny – 101kPa, 298K = 25°C * např. ∆H0298 * vnitřní energie U + vnější energie Ek (kinetická), Ep (potenciální) ▫ translační – molekuly ▫ rotační – molekuly ▫ vibrační – molekuly ▫ vzájemné silové působení – atomy ▫ energie e- – atomy ▫ U nelze měřit absolutně – měřitelná je její změna ∆U ∆U = UB – UA ▫ vnitřní energie U: a) tepelná – Q b) netepelná – práce W 1. termodynamická věta ∆ U = Q + (- W) * vzrůst vnitřní energie systému je při jakémkoliv ději roven součtu tepla a práce, které systém při tomto ději přijal * vzrůst vnitřní energie systému znamená pokles energie okolí a naopak => zákon zachování energie (ZZE) Práce W = p . ∆V * druhy: ◦ mechanická ◦ objemová (plyny) ◦ elektrická (galvanické články, elektrolýza) * izochorický děj (V = konst.) QV = ∆U * izobarický děj (p = konst.) Qp = ∆U + p . ∆V = ∆H * ∆H = enthalpie = tepelné zabarvení reakce při konstantním tlaku (reakční teplo) ◦ exotermní reakce ∆H < 0 ∆U < 0 ◦ endotermní reakce ∆H > 0 ∆U > 0
  25. 25. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy 9. Termochemie, termochemické zákony a jejich aplikace. Termochemie * studuje tepelné změny při chemických reakcích • ∆H – reakční teplo při: T = konst. p = konst. • podle reakce: N2 + 3H2 —> 2NH3 ∆H = - 92kJ • vztaženo na 1 mol vznikajícího produktu 1/2N2 + 3/2H2 —> NH3 ∆H = - 46kJ Termochemické zákony ● 1. termochemický zákon→ Lavoisier-Laplace (1780) – tepelné zabarvení přímé a zpětné reakce je až na znaménko stejné ∆H = + 41,6kJ/mol CO(g) + H2O(g) <——————> CO2(g) + H2(g) ∆H = - 41,6kJ/mol ● 2. termochemický zákon→ Hess (1840) – tepelné zabarvení výsledné reakce je dáno součtem tepelných zabarvení dílčích reakcí ∆H výchozí látky ————> produkty ∕ ∆H1 ∕ ∆H2 ∕ meziprodukty platí: ∆H = ∆H1 + ∆H2 Standardní reakční tepla * standardní podmínky: * standardní reakční teplo: ovlivňuje ho:
  26. 26. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy • p = 101,3kPa • ∆H0298 - koncentrace látek • T = 25°C - skupenství • roztoky při c = 1 mol/l - typ modifikace (u pevného skupenství) * standardní tepla: • rozpouštěcí (1 mol zředěného roztoku) – teplo vznikající při vzniku roztoku • hydratační • neutralizační • spalné • slučovací Standardní reakční teplo spalné – teplo, které se uvolní při spálení látek na jejich konečné oxidy * spálení 1 molu látky v O2 na stálé oxidační produkty za standardních podmínek CH4(g) + O2 ——> CO2(g) + H2O(l) (∆H0298)spal. = - 890 kJ/mol * výhřevnost paliv, energetická hodnota potravin a krmiv živočišné tuky 39,8 kJ/g bílkoviny 22,2 kJ/g Standardní reakční teplo slučovací – teplo, které se uvolní při vzniku látek z elementárních prvků * vznik 1 molu látky z prvků za standardních podmínek H2(g) + ½ O2(g) ——> H2O(l) (∆H0298)sluč. = - 285,9 kJ/mol * stabilita látek látka (∆H0298)sluč. stálost látek Al2O3 - 1675,0 kJ/mol stálý Cl2O7 + 75,7 kJ/mol nestálý 10. Energetika chemických reakcí; Druhá věta termodynamická, volná entalpie. 2. věta termodynamická * samovolné děje
  27. 27. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy zvýšení neuspořádanosti pokles pořádku rovnoměrné rozložení částic ——————————————————————————————————> přírůstek entropie S = k . In . P * entropie S – míra neuspořádanosti systému ◦ velmi uspořádané systémy – živé organismy ◦ maximum pravděpodobnosti – entropie roste Spontánní průběh dějů * entropie roste ◦ tuhý stav → kapalný stav → plynný stav ◦ rozpouštění tuhé látky v kapalině ◦ děje, kdy se zvyšuje počet molekul ◦ mísení plynů * kritéria pro spontánní průběh dějů: ◦ zvýšení energie ∆G = H – T.S ◦ zvýšení neuspořádanosti => růst entropie ∆G = ∆H – T. ∆S * nová fce: Gibsova energie (volná entalpie) ◦ člen enthalpický – rozhodující ◦ člen entropický – vliv roste s teplotou T G stav typ reakce ∆G < 0 spontánní průběh exotermická ∆G > 0 neprobíhá spontánně endotermická ∆G = 0 rovnováha ----- * spřažení obou dějů – živé organismy A + X ——> B + XE ∆G1 < 0 exergonická reakce ‌ ‌|∆G1| > ‌|∆G2| C + XE ——> D + X ∆G2 > 0 11. Kinetika chemických reakcí, faktory ovlivňující reakční rychlost. Kinetika chemických reakcí * chemická kinematika studuje:
  28. 28. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy • časový průběh chemických reakcí • mechanismus děje a jeho rychlost * typy chemických reakcí: • izolované – v soustavě probíhá pouze 1 reakce A + B —> C • simultánní – v soustavě probíhá více reakcí ◦ vratné A + B <—> C ◦ bočné A + B —> C —> D ◦ následné A + B —> C —> D ◦ řetězové (radikálové) A + B • —> C • ... Reakční rychlost * změna látkového množství (koncentrace) látky za jednotku času A→P ∆[P] ∆[A] P = látkové množství produktu v = —— = - —— t = čas ∆t ∆t [P2] - [P1] [A2] - [A1] v = ———— = - ———— t2 – t1 t2 – t1 aA + bB ——> cC + dD dnA = změna látkového množství látky A 1 dnA 1 dnB 1 dnC 1 dnD v = - — . —— = - — . —— = — . —— = — . —— a dt b dt c dt d dt v = k . [A]α . [B]β k = rychlostní konstanta [k] = (mol.l-1)1 – x.s-1 x = řád reakce x=α+β α, β = reakční řády složek A, B - jednoduché rovnice: α = a β=b
  29. 29. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy * molekularita reakce – kolik částic se musí srazit, aby reakce proběhla (nejčastěji bimolekulární) * reakční rychlost ovlivňuje: • koncentrace reagujících látek A + B —> P v = k . [A]α . [B]β • teplota – zvýšení o 10°C => zvýšení rychlosti reakce 2 – 4x → tuto závislost udává teplotní koeficient reakce • Arheniova rovnice -EA/RT A = frekvenční faktor – udává pravděpodobnost srážky a vhodnou k=A.e orientaci EA = aktivační energie * srážková teorie reakční rychlosti – některé látky se po srážce zrychlují, některé naopak zpomalují * teorie aktivovaného komplexu A B A ..... B A—B : : = zeslabené | | ——> : : ——> původní vazby A B A ..... B A—B A2 + B2 → 2AB Vliv katalyzátoru * vstupuje do reakce a mění mechanismus reakce; z reakce opět vystupuje * katalyzátory nemají vliv na rovnováhu reakcí, ale pouze na rychlost reakce * katalyzátory: • homogenní – ve stejné fázi jako reaktanty a produkty (kyseliny, zásady, ...) • heterogenní – v jiné fázi (kovy – Fe, Ni, Va, ...) * autokatalýza – katalyzátorem je produkt reakce – reakce probíhá nejprve pomalu a poté se zvyšuje její rychlost * selektivita katalyzátorů – enzymy – katalyzátory biochemických procesů • selektivní katalyzátory – vznikne více produktů→ 1 produkt potlačen a 2. naopak ne * negativní katalyzátory – inhibitory: • stabilizátory – zmenšují množství radikálů
  30. 30. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy • katalytické jedy – snižují množství aktivních center Rozsah reakčních rychlostí proces rychlost doba geochemické procesy velmi pomalé 1010 roků technicky významné reakce pomalé hodiny biochemické reakce rychlé sekundy chemické reakce, iontové reakce velmi rychlé 1010 sekund * u následných reakcí je rychlost určujícím krokem nejpomalejší reakce 12. Rovnováha chemických reakcí a faktory, které ji ovlivňují; princip le Chatelierův. Stav chemické rovnováhy v1 v1 = k1 . [A]a . [B]b aA + bB <———> cC + dD v2 v2 = k2 . [C]c . [D]d * Gultberg-Waagův zákon: k1 . [A]a . [B]b K = rovnovážná konstanta – charakterizuje rovnovážné děje —————— = K (závislá na teplotě) k2 . [C]c . [D]d Stupeň přeměny K < 10-5 K Є (10-5 - K > 105 105) posun rovnováha posun vlevo vpravo * stupeň přeměny α (konverze) klíčové složky – podíl zreagovaného množství složky [A]0 - [A]r α = ———— α Є < 0, 1 > [A]0
  31. 31. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy * klíčová složka – složka, která se vyčerpává v reakce nejrychleji Posun chemické rovnováhy * La Chatelierův princip (akce a reakce) • změna koncentrace: ◦ přebytek výchozí složky posun rovnováhy doprava (k reakčním produktům) ◦ odstraňování produktů ∕ [C]c . [D]d K = ————— [A]a . [B]b • změna vnějšího tlaku: N2 + 3H2 <——> 2NH3 4 moly ——> 2 moly => pokles tlaku počet molů vnější tlak posun rovnováhy zvyšuje se zvýšení <————— snížení —————> snižuje se zvýšení —————> snížení <————— • změna teploty: k = f (T) reakce teplota posun rovnováhy exotermní zvýšení <————— snížení —————> endotermní zvýšení —————> snížení <————— 13. Elektrolyty a jejich disociace. Pravé a potenciální, silné a slabé elektrolyty. Roztoky elektrolytů * elektrolyty – při rozpouštění v polárním rozpouštědle disociují na ionty => vedou elektrický proud * elektrolytická disociace – samovolný rozpad látek na elektricky vodivé ionty AB <——> A+ + B-
  32. 32. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy * rozdělení elektrolytů: • elektrolyty pravé – iontové krystaly – roztoky solí; disociují celé • elektrolyty potenciální – polární kovalentní vazba – roztoky kyselin a hydroxidů; disociují částečně Základní pojmy * disociační stupeň α: ndis n = lákové množství α = ———— α Є < 0, 1 > dis = disociovaný podíl ndis + nnedis nedis = nedisociovaný podíl • závisí na: ◦ kvalitě: a) elektrolytu b) rozpouštědla – čím látka polárnější, tím disociace větší ◦ teplotě – se vzrůstající T vzrůstá α ◦ koncentraci – čím vyšší koncentrace roztoku, tím α nižší * disociační konstanta kdis c AB <——> A+ + B- [A+] . [B-] kdis = ———— [AB] * elektrolyty: • silné – úplná disociace, kdis a α nemají vliv; pravé elektrolyty • slabé – částečná disociace; potenciální elektrolyty c2 . α2 c . α2 kdis kdis = ———— = ——— = c . α2 => α2 = ——— c . (1 – α) 1–α c - pro silně zředěné roztoky: α → 1 • pro vodné roztoky 0,1 mol/l při t = 18°C elektrolyty stupeň disociace silné α > 0,3 středně 0,03 < α < 0,3
  33. 33. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy silné slabé α < 0,03 14. Disociace vody a jiných polárních rozpouštěděl (autoprotolýza), pH. Disociace H2O * i nejčistší voda je vždy elektricky vodivá * autoprotolýza H2O – rozpad H2O 2 H2O <——> H3O+ + OH- [H3O+] . [OH-] kdis = —————— kv = [H3O+] . [OH-] = 10-14 [H2O]2 [H3O+] = [OH-] = 10-7 mol/l pH = - log [H3O+] pH + pOH = 14 roztok pH koncentrace kyselý pH < 7 [H3O+] > [OH-] neutrální pH = 7 [H3O+] = [OH-] zásaditý pH > 7 [H3O+] < [OH-] * význam pH→ biochemie, zemědělství, přístup živin * autoprotolýza – protický děj, při kterém spolu reagují 2 totožné látky H2O + H2O <−−−−−> H3O+ + OH- NH3 + NH3 <−−−−−> NH4 + NH2- 15. Kyseliny a zásady. Síla kyselin a zásad. Protolytické reakce = acidobazické rovnováhy * reakce, při kterých dochází k přenosu protonů H+ a) kyselina – H+ uvolňuje b) zásada – H+ přijímá
  34. 34. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy * teorie: A) Arrheniova (1889) – teorie platí jen pro vodné roztoky • kyselina = látka schopná ve vodných roztocích odštěpit vodíkový kationt H+ HA <−−−−−> H+ + A- ◦ kyseliny podle této teorie – HCl, HNO3, HClO4 • zásada = látka schopná poskytovat ve vodných roztocích aniont OH- BOH <−−−−−> B+ + OH- ◦ zásady = hydroxidy – KOH, Ca(OH)2, NaOH • slabiny: 1. neschopnost vysvětlit bazické chování látek, které neobsahují OH- 2. operuje s pojmem proton, který neexistuje jako samostatná stavební částice B) Brönsted-Löwryho (1922) – transfer protonu H+ • kyselina = částice (molekula, iont) schopna odštěpit H+ HA <−−−−−> H+ + A- • zásada = částice (molekula, iont) schopna H+ vázat B- + H+ <−−−−−> HA • např. reakce HCl s H2O HCl + H2O <−−−−−> H3O+ + Cl- ◦ molekula HCl se chová jako kyselina, protože odštěpuje H+ ◦ H2O je v této reakci zásadou, protože odštěpený H+ váže ◦ pokud by reakce proběhla v opačném směru, je kyselinou H3O+ a zásadou Cl- • konjugovaný pár – tvořen dvojicí látek, které se vzájemně liší o proton H+ HCl + H2O <−−−−−> H3O+ + Cl- A1 B2 A2 B1 | |‌ konjugovaný pár | | | konjugovaný pár | • odstranil 1. Arrheniovu slabinu • H3O+ = hydroxoniový kationt • slabiny: 1. teorie vystavena na protickém prostředí 2. problematické hodnocení síly kyselin (dnes přes pH)
  35. 35. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy C) Lewisova • kyselina = jakákoliv látka schopná přijmout elektronový pár (má vakantní = prázdný orbital) • zásada = jakákoliv látka schopná poskytnout volný elektronový pár • odstranil Brönstedovy slabiny • slabiny – nemá termodynamický základ (nedá se objektivně říct, která kyselina je slabá nebo silná) D) HSAB – autorem Pearson = teorie silných a slabých kyselin a zásad • pojetí kyselin a zásad viz. Lewis • definuje: 1. tvrdá kyselina – iontový náboj, malý objem; H+ 2. měkká kyselina – malý kladný náboj, velký objem; Pd2+ 3. tvrdá báze – jednoduchý záporný náboj, malý objem = nesnadná deformovatelnost valenční struktury; I-, OH- 4. měkká báze * vyjádření síly kyselin a zásad => pH → 0 – 7 kyselé; 7 neutrální; 7 – 14 zásadité * autoprotolýza – protický děj, při kterém spolu reagují 2 totožné látky H2O + H2O <−−−−−> H3O+ + OH- NH3 + NH3 <−−−−−> NH4 + NH2- Typy rozpouštědel * amfiprotní – pohlcují i odštěpují H+ • polární rozpouštědla – autoprotolýza • H2O, CH3OH, C2H5OH * aprotní – nepohlcují ani neodštěpují H+ • nepolární rozpouštědla • CHCl3 * protogenní – schopnost odštěpit H+ • kyselá rozpouštědla • HCl, HF, H2SO4
  36. 36. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy * protofilní – poutají H+ • bazická rozpouštědla • NH3, pyridin Vliv rozpouštědla na sílu kyseliny * pojem kyselina a zásada je relativní * silná kyselina: CH3COOH + NH3 <——> CH3COO- + NH4+ * slabá kyselina: CH3COOH + H2O <——> CH3COO- + H3O+ * báze: CH3COOH + HF <——> CH3COOH2+ + F- * Lewisova teorie – kyselina nemusí uvolnit H+ Síla a disociace kyselin a zásad * kyselina je tím silnější, čím snadněji štěpí proton H+ * zásada je tím silnější, čím snadněji proton H+ váže * čím kyselina silnější, tím slabší je její konjugovaná zásada * čím zásada silnější, tím slabší je její konjugovaná kyselina * disociace kyseliny – platí pro jednosytné kyseliny HA + H2O <——> H3O+ + A- • konstanta acidity: [H3O+] . [A-] KA = Kdis [H2O] —————— [HA] • vícesytné kyseliny: KA = KAI . KAII . KAIII KAI – disociace v 1. kroku silné středně silné slabé KA > 10-2 KA = 10-2 – 10-4 KA < 10-4 H3PO4 • pKA = – logKA
  37. 37. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy • pKA roste, síla klesá * disociace zásady – platí pro jednosytné zásady H2O + B <——> BH+ + OH- • konstanta bazicity: [BH+] . [OH-] KB = Kdis [H2O] —————— [B] * síla kyslíkatých kyselin: • velmi slabé kyseliny – obecný vzorec: HnXOn ; např. HClO, H3BO3, H4SIO4 • slabé kyseliny – obecný vzorec: HnXOn + 1 ; např.H2CO3, H3PO4, HNO2, H2SO3 • silné kyseliny – obecný vzorec: HnXOn + 2 ; např. H2SO4, HNO3, HClO3 • velmi silné kyseliny – obecný vzorec: HnXOn+3 ; např. HClO4, HMnO4 * síla bezkyslíkatých kyselin – nejsilnější jsou halogenovodíkové (síla stoupá od HF k HI) Vyjadřování kyselosti a zásaditosti látek * molární koncentrace: [OH-] = [H3O+] = 1 . 10-7 mol.dm-3 2H2O <——> H3O+ + OH- [H3O+] . [OH-] K = –––––––––––– K . [H2O]2 = [H3O+] . [OH-] [H2O]2 K . [H2O]2 = KV KV = [1 . 10-7] . [1 . 10-7] = 1 . 10-14 KV = [H3O+] . [OH-] * neutrální roztoky – koncentrace OH- = H3O+ * kyselé roztoky – molární koncentrace H3O+ > 1 . 10-7 mol.dm-3 * zásadité roztoky – molární koncentrace H3O+ < 1 . 10-7 mol.dm-3 * indikátory – látky, které při různých hodnotách pH mění svoje zbarvení; např. lakmus, fenolftalein Vztah struktury acidobazických vlastností * kyseliny:
  38. 38. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy • odštěpitelný H → H+ H • polární kovalentní vazba _ | _ • heterolyticky štěpitelná vazba O – H; např. H3PO2 H – O – P – O ‌| | H • bezkyslíkaté kyseliny: vliv rozdílu elektronegativity a iontové poloměry NH3 H2O HF PH3 H2S HCl • kyslíkaté kyseliny: pokles elektronegativity Cl – OH Br – OH I – OH • odhad ze stechimetrického vzorce: HClO HClO2 HClO3 HClO4 • vícesytné kyseliny: Kdis1 ← 105 → Kdis2 ← 105 → Kdis3 * zásady: __ __ • volný elektronový pár: | H |+ + _ H | | | H – N – N <−−−−> | H–N–H | ‌| | | | H | __ H __| • látka sama H+ nepřijímá, ale: KOH → K+ + OH- OH- + H+ → H2O Na2CO3 → 2Na+ + CO32- CO32- + H+ → HCO3- • všechny anionty jsou bazické • elektropozitivita
  39. 39. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy LiOH NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 KOH • amfoterní hydroxidy Al(OH)3 + KOH → K+ + [Al(OH)4]- Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O ◦ přednost má ta reakce, kdy vzniká slabší konjugovaná zásada a kyselina Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2CO3 Na2SO4 + H2CO3 → nereaguje ◦ silná kyselina vytěsní slabší z jejich okolí 16. Neutralizace, hydrolýza v roztocích solí. Neutralizace * exotermická reakce – množství tepla, které se uvolní při neutralizaci ekvivalentního množství kyseliny ekvivalentním množstvím hydroxidu za vzniku 1 molu H2O * reakce kyseliny (H3O+) se zásadou (OH-) za vzniku H2O H3O+ + OH- ↔ H2O * vedlejším produktem neutralizace je roztok soli HCl + NaOH ↔ NaCl + H2O Hydrolýza solí * soli – silné elektrolyty→ v roztocích úplně disociovány * hydrolýza – reakce iontů soli s H2O * hydrolyzují pouze ionty slabých kyselin a zásad – dochází ke změně pH 1. soli silných kyselin a zásad nehydrolyzují→ pH = 7 KCl → K+ + Cl- 2. soli slabých kyselin a silných zásad hydrolyzují→ pH > 7 CH3COONa → CH3COO- + Na+ CH3COO- + H2O ↔ CH3COOH + OH- silná báze • hydrolytická konstanta: [CH3COOH] . [OH-] KV KV KH = –––––––––––––––––– [OH-] = –––– KH = ––––
  40. 40. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy [CH3COO-] [H+] KB • stupeň hydrolýzy γ ε < 0, 1 > n hydrolyzované soli n – látkové množství γ = ––––––––––––––––– KV n rozpuštěné soli γ2 = ––––––– KA . csoli 3. soli silných kyselin a slabých zásad hydrolyzují→ pH < 7 NH4Cl → NH4+ + Cl- NH4+ + 2H2O → NH4OH + H3O+ • hydrolytická konstanta: [NH4OH] . [H3O+] KV KV KH = –––––––––––––––––– [H3O+] = –––– KH = –––– [NH4+] [OH-] KB • stupeň hydrolýzy: n hydrolyzované soli n – látkové množství γ = ––––––––––––––––– KV n rozpuštěné soli γ2 = ––––––– KB . csoli 4. soli slabých kyselin a zásad, hydrolyzují obě složky ZnSO3 → Zn2+ + SO32- KV KV KA < KB pKA > pKB pH > 7 KA = KB pKA = pKB pH = 7 KH = –––––– β2 = ––––– KA > KB pKA < pKB pH < 7 KA . KB KA . KB pKA = – logKA * platí: • hydrolýza se podpoří (γ je vyšší) ◦ ředěním roztoku (csoli je menší)
  41. 41. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy ◦ čím KA nebo KB nižší ◦ zahřátím roztoku (hydrolýza je endotermická) • hydrolýza se potlačí (γ je nižší) ◦ zvýšením koncentrace produktů (H3O+, OH-) ◦ zvýšením koncentrace soli ◦ ochlazením roztoku • stabilizace iontů v roztoku přidáním kyseliny • význam – mění hodnotu pH (hnojiva, postřikové látky) 17. Tlumivé roztoky (pufry). Tlumivé roztoky (ústroje, pufry) * význam pufrů: • tlumí výkyvy pH • příprava roztoků v daném pH * složení pufrů: 1. slabá kyselina a její sůl CH3COOH + CH3COONa 2. slabá báze a její sůl NH4OH + NH4Cl 3. směs solí vícesytných kyselin NaH2PO4 + Na2HPO4 * jak pracuje pufr: CH3COOH <——> CH3COO- + H+ CH3COONa <——> CH3COO- + Na+ ___________________________________ CH3COOH <——> CH3COO- + H+ ckys csoli * pH pufrů: [CH3COO-] . [H+] [CH3COOH] KA = ––––––––––––––– [H+] = KA . ––––––––––– [CH3COOH] [CH3COO-] * Henderson-Hasselbachova rovnice: csoli pH = – logKA + log –––– ckys
  42. 42. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy * jak pracuje pufr: přídavek OH- → H2O CH3COOH <——> CH3COO- + H+ * kapacita pufru β: • tlumivá schopnost – změna pH vyvolaná přídavkem H+ nebo OH- • maximum: pH = pKA => csoli = ckys • účinnost pufru: pH = pKA ± 1 18. Rozdělení disperzních soustav a jejich charakteristika. Disperzní soustavy * směsi látek * disperzní prostředí (dispergens), dispergovaná látka (dispersum) * hlavní znak – velikost dispergovaných částic dispergování . | ↓ hrubá disperze koloidní disperze pravý roztok > 10-6m 10-6 – 10-9m < 10-9m heterogenní ultramikroheterogenní homogenní systémy, systémy systémy (plasma, půdní roztoky solí, kyselin a (krev, mléko) a makromolekulární roztoky basí ↑______________________| ↑___________________| koagulace kondenzace, agregace 19. Tvorba a složení roztoků, rozpustnost tuhých látek, součin rozpustnosti. Roztoky 6 * vznik – rozpouštěním * rozpustnost (mísitelnost) tuhé látky (s) • omezená – ether a H2O 1 5 • neomezená – H2SO4 a H2O 2 3 • prakticky nulová – olej a H2O kapaliny (l) plyny (g) 4 * prakticky nejvýznamnější vodné roztoky 1,2,3,4 – běžné * vznik roztoků:
  43. 43. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy 1. porušením soudržných sil v tuhé nebo kapalné látce (mřížkové energie) +E (příjem energie – endotermní děj) 2. solvatací (hydratací) • exotermní ∆H < 0 • endotermní ∆H > 0 - rozpustnost závisí na teplotě - tabelovány hodnoty pro 25°C 3. difusí (pasivní transport) • rovnoměrné rozptýlení rozpouštěné látky v rozpouštědle Fickův zákon J = – D . dc/dx Rozpustnost tuhých anorganických látek * nasycený roztok při 25°C > 1g/100g H2O dobře rozpustná látka 0,1 – 1g/100g H2O středně rozpustná látka < 0,1g/100g H2O nerozpustná látka * rozpustné: • soli alkalických kovů a NH4+ • NO2-, NO3-, ClO4-, (KClO4 částečně) • Cl-, Br-, I-, ClO4- (ne Ag+, Hg+, Pb+, Tl+) • většina SO42- (výjimka BaSO4, SrSO4, PbSO4; částečně Ag+, Hg22+, Ca2+ • se stoupajícím počtem vodíků stoupá rozpustnost solí PO43- < HPO42- < H2PO4- * nerozpustné • oxidy O2- (ne alkalických kovů, nekovů a polokovů) • hydroxidy OH- (ne alkalických kovů a kovů alkalických zemin a NH4OH) • PO43-, CO3-, SO32- (na alkalických kovů; pozor!! => Li3PO4 nerozpustný!!!) • křemičitany • S2- (na alkalických kovů a kovů alkalických zemin a (NH4)2S) * součin rozpustnosti – Ks • nasycený roztok AxBy <——> xAy+ + yBx- [Ay+]x . [Bx-]y
  44. 44. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy K = ––––––––––– => Ks = [Ay+]x . [Bx-]y [AxBy] _________________________________________________________ • př.: CaF2 <——> Ca2+ + 2F- Ks = [Ay+]x . [Bx-]y => Ks = c.(2c)2 = 4c3 [Ca2+] = c [F-] = 2c Ks c3 = ––– 4 [Ca2+] = 2,14 . 10-4 mol.l-1 [F-] = 4,28 . 10-4 mol.l-1 Složení roztoků 1. relativní zastoupení složek – koncentrace • hmotnostní zlomek WA mA n WA = ––––––––– ∑ Wi = 1 WA ε < 0, 1 > nebo < 0, 100% > i mA + mB • molární zlomek XA nA n XA = –––––– ∑ XA = 1 XA ε < 0, 1 > nebo < 0, 100% > i nA + nB 2. látková (molární) koncentrace cA – závisí na teplotě nA cA = ––– moly látky v objemu 1 litru roztoku!!! mol.l-1 = 1M V 3. molalita mA – nezávislá na teplotě nA mA = –––– moly látky A v 1kg rozpouštědla!!! mol.kg-1 mR 20. Koligativní vlastnosti roztoků. Koligativní vlastnosti roztoků 1000m2 mB = molalita roztoku
  45. 45. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy Φ = k.mB Φ = k . ––––––– M2 = molární hmotnost rozpouštěné látky M2 . m1 m2 = hmotnost rozpouštěné látky m1 = hmotnost rozpouštědla * využití ke stanovení molární hmotnosti rozpouštěné látky * Raoultův zákon tenze par rozpouštědla p0 tenze par nad roztokem p ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ rozpouštědlo roztok • F. M. Raoult (1886) – snížení tenze páry nad roztokem p0 – p XB = –––––– B – rozpuštěná látka p0 * kryoskopie – snížení bodu tání ∆TT = i.KT.mB i = van´t Hoffův koeficient (množství částic v roztoku) KT = kryoskopická konstanta mB = molalita * ebulioskopie – zvýšení bodu varu ∆TV = i.KV.mB KV = ebulioskopická konstanta * osmotický tlak, osmosa • princip: izotermická destilace • aktivní transport látek z místa s nižší koncentrací do míst s vyšší koncentrací π.V = nB.RT π = i.cB.RT • osmometry – i buňky • význam osmotického tlaku pro biologii: a) hypotonický tlak – příjem do buňky, plasmoptysa b) hypertonický tlak – výdej z buňky, plasmolysa c) isotonický tlak – rovnováha; 0,9% NaCl Rozpustnost plynů v kapalinách
  46. 46. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy * ovlivňuje: • chemická povaha plynu a kapaliny ◦ dochází k chemické reakci – velká rozpustnost (NH3, H2O) ◦ nedochází k chemické reakci – malá rozpustnost (O2, H2O) • tlak: Henryho zákon: XB pB = KBXB pB = ––– XB = KB . pB KB • teplota: ∆H < 0 rozpustnost s teplotou klesá (ve studené vodě vyšší rozpustnost) * význam: • technická praxe • biologie 21. Koloidní soustavy a jejich vlastnosti. Lyofilní a a lyofóbní koloidy. Soly a gely. Koloidní soustavy * vlastnosti disperzních soustav: Hrubá disperze Koloidní disperze Pravý roztok průchod ne semipermeabilní neprochází ano membránami viditelnost částic oko, optický elektronový mikroskop ne mikroskop sedimentace ano (úplná) (nesedimentují) ne ultracentrifuga tepelný pohyb malý střední velký koligativní vlastnosti ne malé velké difuse ne pomalá rychlá optické vlastnosti často neprůhledné (mléčný zákal) opalescence čiré (Tyndallův jev – světelný kužel) oddělitelnost papírový filtr membránové filtry nelze (důkaz analyticky) Rozdělení koloidních soustav A) soly – disperzní podíl nespojitý, volně pohyblivý • lyofilní – částice v daném rozpouštědle rozpustné; samovolné rozpouštění a) molekulární – roztoky biopolymerů (polysacharidů, NK, bílkovin), 1g škrobu váže 0,8g H2O
  47. 47. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy b) micelární (asociativní) – reverzibilní asociace nízkomolekulárních látek (roztoky mýdel) ◦ schéma micely ◦ koagulace, peptizace - vliv iontové síly roztoku – přidávání elektrolytu vede ke stlačení difusní části elektronové vrstvy za fázové rozhraní = >ζ = 0 => koagulace - koagulace – ztráta náboje přidáním elektrolytu - peptizace – vlivem adsorpce dochází k rozptýlení H+ a OH- • lyofobní – částice v daném rozpouštědle nerozpustné (fázové koloidy) ◦ agregace nízkomolekulárních látek ◦ dispergace tuhých látek ◦ stabilní v úzkém rozmezí podmínek, koagulace nevratná * soly podle skupenství disperzního prostředí • aerosoly – disperzní prostředí plyn ◦ disperze kapalin v plynu – mlha ◦disperze tuhých látek v plynu – kouř, dým ◦ nestabilní (žádný ochranný obal) ◦ zanikají zahříváním, ultrazvukem, elektrostatickým srážením (filtry) ◦ ekologický význam (ovzduší) – velký reakční povrch – nebezpečí exploze (doly, mlýny) • lysoly – rozpouštědlo kapalné a) hydrosoly – rozpouštědlem voda; vlastnosti: ◦ relativně stálé, jsou stabilizovány - ochranným hydratačním obalem – koagulace velkým množstvím
  48. 48. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy elektrolytu→ dehydratace – soutěž o H2O sůl versus koloid - souhlasným nábojem částic – ionizace; podle pH RCOOH → RCOO- + H+ H+ + RNH2 → RNH3+ ◦ izoelektrický bod = hodnota pH, kdy je částice neutrální (nejnižší stabilita) ◦ odstranění náboje => koagulace b) organosoly – rozpouštědlem kapalina organické povahy ◦ denaturace (irreverzibilní proces) – změna chemické povahy látky - vysoká teplota - ionty těžkých kovů (bílkoviny) - působení silných kyselin a zásad • tuhé soly – rozpouštědlem tuhá látka B) gely – disperzní podíl spojitý * vznik gelu (reverzibilní proces) – změna rozpustnosti látky - odstranění rozpouštědla vysušení gel <––––––––––––> xerogel (klih, agar, silikagel) + H2O - snížením teploty C) půdní koloidy – při hnojení nebo při vyšších teplotách vypařováním kapaliny => zvýšení koncentrace => koagulace => změna fyzikálních vlastností půdy • volná a vázaná voda v koloidech ◦ vázaná voda má vyšší hustotu =>později zamrzá ◦ vymrznutím volné vody roste koncentrace v buňkách (mrazuvzdornost) Adsorpce v koloidech * snížení povrchové energie, nejvíce hrany a rohy a) fyzikální adsorpce (vratná) ◦ mezimolekulové síly ◦ nízké adsorpční teplo b) chemisorpce (nevratná) ◦ chemická vazba, 1. vrstva molekul
  49. 49. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy ◦ relativně velké adsorpční teplo * velký fázový povrch Adsorpce z roztoků * molekulová – polární adsorbent, polární molekula * iontová – roste s nábojem lyotropní řady • prostá – sorpce na povrchu • výměnná – měřiče iontů (katexy – uvolní kationt, anexy – uvolní aniont) ◦ katexy – uhlí, humus, rašelina, organominerální komplex půdní (SPK) 2SPKH+ + Ca2+ → [SPK]2Ca2+ + 2H+ ◦ katexy a anexy – v čističkách vod 22. Analytická chemie. Analyticko-vzorkovací systém. Základní operace v analytické chemii. * analytická chemie = vědní disciplína zabývající se způsoby určování látkového složení různých soustav * při určování látkového složení se využívají poznatky různých vědních oborů – chemie (obecné, anorganické i organické), fyziky, matematiky, biologie, … * metody: A) chemické metody – založeny na chemických reakcích, z jejichž průběhu nebo výsledku vyvozujeme závěry o složení látek – nejsou nákladné,lze stanovit pouze vyšší množství vzorku aA + bB → AaBb analyt činidlo produkt – vážková analýza (gravimetrie) odměrná analýza (volumetrie) • analyt v koncentraci složky hlavní a vedlejší > 0,01% • vážková analýza = gravimetrie – zjišťujeme vážením hmotnosti produktu o známém složení a z ní vypočítáme odpočtením hmotnost analytu • odměrná analýza – z objemu odměrného roztoku spotřebovaného k dosažení ekvivalence
  50. 50. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy ◦ zjišťujeme hmotnost činidla B odměřením objemu roztoku tohoto činidla o známé c => nB => nA a mA => vypočítáme množství analytu B) instrumentální (přístrojové) metody – využívají vztahy mezi složením látek a fyzikálními veličinami, k jejichž měření se používají přístroje • nezbytně se uplatňují fyzikální vlastnosti látek (hmotnost, objem, barevnost, ...) • instrumentální metody zahrnují ve svém principu i využití chemických dějů * chemické složení látek určujeme ze 2 hledisek: A) kvalitativní analýza – provádí se důkaz nebo identifikace jednotlivých složek; co? B) kvantitativní analýza – provádí se stanovení množství nebo obsahu; kolik? * analyt = látka, která je předmětem určení * vzorek = množství látky, která je k dispozici pro analýzu * jednotlivé složky vzorku mohou být přítomny jako: a) hlavní = 1 – 100% b) vedlejší = 0,01 – 1% c) stopové < 0,01% * vhodnost metody vyplývá z její citlivosti, spolehlivosti a meze stanovitelnosti (důkazu) * citlivost metody dána závislostí hodnoty měřené veličiny na hmotnosti nebo koncentraci složky * žádná metoda neposkytuje absolutní výsledky a nalezené hodnoty jsou zatíženy jistou chybou, která určuje správnost výsledku * určitý analyt se v daném vzorku zpravidla stanovuje vícekrát * přesná je taková metoda, u níž se výsledky souběžných stanovení navzájem dobře shodují a správná je tehdy, jestliže jsou shodné (velmi blízké) se skutečným obsahem složky * mez stanovitelnosti = nejmenší množství látky, které lze danou metodou stanovit * výběr metod ovlivněn i požadavky na jednoduchost, rychlost a ekonomičnost * každá kontrola chemického složení látek by měla mít svůj účel – podle něho a na základě předběžných znalostí volíme metodu analýzy, pracovní měřítko i odběr vzorku a jeho případnou konzervaci Analyticko-vzorkovací systém 1. odběr vzorku
  51. 51. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy • reprezentativní vzorek ◦ čím větší heterogenita vzorku, tím je hmotnost vzorku větší ◦ po homogenizaci se bere k vlastní analýze alikvorní část ◦ neexistuje jednotný postup – ČSN normy, ISO normy (EU), vzorkování, nádoby, konzervace • vzorkování podle skupenského stavu 1. tuhé látky (0,1 – 250 kg) – z různých míst (pole), z různých hloubek (hnojivo na skládce) 2. kapalné látky – z různých hloubek, pravidelně v čase (řeka, potrubí) 3. plynné látky – plynová pipeta (myš), před odběrem evakuována 2. úprava vzorku 3. měření – analýza 4. vyhodnocení dat * 2, 3, 4 = analytická metoda Základní operace 1. extrakce = založena na nerovnoměrném rozdělení látek (složek) mezi 2 fáze a) extrakce tuhé látky kapalinou (selektivní rozpouštění) – spojuje v sobě převedení analytu do roztoku (místo obvyklého rozpouštění nebo rozkladu) a dělení • postupy: ◦ diskontinuální – protřepání tuhé látky s rozpouštědlem v uzavřené nádobě(příprava půdníhovýluhu, stanovení dusičnanů v rostlinném materiálu) ◦ kontinuální – provádí se v tzv. extraktorech (nejrozšířenější Soxhletův extraktor) – nejčastěji se užívá ke stanovení tuku v přírodním materiálu) • navážka dobře rozmělněného vzorku v papírové extrakční patroně se vloží do střední části extraktoru, v baňce se uvede do varu zvolené rozpouštědlo, jehož páry kondenzují v chladiči a kapalné rozpouštědlo vtéká do střední části s extrahovaným vzorkem • po jejím naplnění odtéká rozpouštědlo přepadovou trubičkou zpět do varné baňky, kde se postupně hromadí extrahovaná složka, která ovšem musí výt netěkavá • nakonec se rozpouštědlo oddestiluje a extrahovaná látka zůstane v baňce b) extrakce z kapaliny do kapaliny – pomocí 2 prakticky nemísitelných kapalin (voda + organické rozpouštědlo), v nichž je rozdělovaná složka různě rozpustná
  52. 52. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy • přes fázové rozhraní voda-organické rozpouštědlo přecházejí jen elektricky neutrální částice (molekuly, iontové asociáty) ◦ u většiny organických sloučenin převládá kovalentní charakter => extrakce snadná ◦ ostatní látky (např. ionty kovů) se musí nejprve převést na neutrální ◦ extrakce se dá provádět: ▫ kontinuálně ▫ diskontinuálně – převládá – spočívá v protřepávání obou fází v dělící nálevce a v jejich následném oddělení ∙ po dosažení rovnováhy je rozdělení látky mezi 2 fáze dáno Nernstovým rozdělovacím zákonem – podle něho je za dané teploty poměr koncentrací určité formy látky v obou fázích konstantní ◦ KD = rozdělovací konstanta Aaq ↔ Aorg [A] org Aaq, Aorg – koncentrace látky A KD = ———— ve vodné resp. organické fázi [A]aq ◦ Dc = rozdělovací poměr koncentrační c(A)org Dc = ———— a(A)aq ◦ Dm = roudělovací poměr hmotnostní m(a)org celková analytická koncentrace všech forem látky A v org fázi Dm = ———— m(a)aq ve vodné fázi ◦ významným kritériem účinnosti extrakce je výtěžek dělení (extrakce) Ra procento extrakce E: m(A)org R= ———————— E=100∙R m(A)org + m(A)aq 2. chromatografie = takové dělicí metody, kdy se látka se rozděluje mezi nepohyblivou (stacionární) a pohyblivou (mobilní) část * stacionární fáze může být tuhá látka nebo kapalina = chromatografické lože (může mít rozličnou formu např. sloupec,vrstva papír, ...) * kolona = lože umístěno v trubici * sorbent = nosič je zcela neaktivní * mobilní fáze může být kapalina nebo plyn * celek tvořený stacionární a mobilní fází se označuje jako chromatografická soustava
  53. 53. Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz) Seminárky.cz – když máte něco do školy * látka vnesená do chromatografické soustavy (takové místo se nazývá start) se rozděluje v závislosti nasvých vlastnostech a vlastnostech soustavy mezi obě fáze – rovnováha narušována mobilní fází * složka, která má vyšší afinitu ke stacionární fázi se pohybuje pomaleji, nebo vůbec ne a složka s větší afinitou k mobilní fázi se bude pohybovat rychleji * místo, kde se složka nachází = zóna, skvrna, pás * čelo mobilní fáze = nejvzdálenější místo, kde se pohybuje mobilní zóna * dělení: a) vnitřní chromatografie = jednotlivé složky zůstanou na loži – musí se to včas zastavit b) vnější chromatografie = jednotlivé složky opouštějí lože postupně v proudu mobilní fáze * podle povahy distribuce je chromatografie: a) rozdělovací (rovnováhy se ustavují na stejném principu jako při extrakci) b) absorpční (probíhají absorpční procesy) c) iontově výměnná (IEC = gelová – složky se rozdělují podle velikosti mol) * mezinárodní zkratky fází: • G = plyn • L = kapalina • S = tuhá látka * uspořádání lože: • P = papír • TL = tenká vrstva • C = kolona * skutečnost, že jde o chromatografii = C * podle uspořádání stacionární fáze je chromatografie: a) sloupcová či kolonová (CC) b) v plošném uspořádání (FBC) c) na papíře (PC) d) na tenké vrstvě (TLC) * podle povahy mobilní fáze: a) chromatografie plynová (obecně GC,GLC – probíhá-li distribuce mezi plynem a kapalinou, GSCmezi plynem a tuhou látkou) • dnes jedna z nejvýznamnějších metod chemické analýzy • použití omezeno bodem varu dělených složek či jejich těkavých derivátů na nejvýše 400°C (většinou však méně) s ohledem na vlastnosti dostupných stacionárních fází • výhodná pro dělení složek současně s jejich stanovením

×