texty pro strojni fakultu TUL

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. 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. 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. 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. 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. Chemické vzorce
strukturní – vyjadřují pořadí navzájem
sloučených atomů a vazby mezi nimi
O
OH
S
OH
O

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. 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. 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. ABA

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. 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. 2.5
A

14. B

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. Stejné atomy mají různé vlastnosti podle oxidačních čísel
Video BRAINIAC

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. 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. 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. 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. 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. Názvosloví
 Názvosloví solí
chlorid hlinitý AlCl3
kyanid draselný KCN
uhličitan vápenatý CaCO3
hydrogenuhličitan vápenatý Ca(HCO3)2
 Soli polykyselin
tetraboritan disodný Na2B4O7

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.

37. www.webelements.com

38. www.webelements.com

39. Periodické tabulky
http://www.piskac.cz/PT/
http://periodictable.en.softonic.com/java
 česky
 WIN program
 Anglicky
 Pro mobily s Javou

40. 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

41. 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

42. 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.

43. 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

44. Příští přenáška:
Chemické reakce
Kinetika a rovnováha
Děkuji za pozornost
time
Katedra chemie FP TUL: http://www.kch.tul.cz

45. 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