Aplikovaná chemie

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

http://www.seminarky.cz/

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

λ = v = frekvence

m · v p 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


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 8O 8O

* izobar – atomy mají shodné nukleonové číslo A a různé atomové číslo Z

40 40 - mají stejnou hmotnost, ale jde o atomy různých prvků

19K 20Ca

* 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

AM(ZX)

MR(ZX) = ————



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

* atomové jádro 1p + 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 nuklidůsudý sudý 168sudý lichý 57lichý sudý 50lichý lichý 4

lichý + lichý = 2D (deuterium – vodík), 6Li, 10B, N


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

208Pb – 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

238U → 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

AX → A – 4 Y + 4He 232Th → 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)

AX → A Y + 0e 15C → 15N + 0e 1n → 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


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy AX → A Y + 0e 12N → 1C + 0e 1p → 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+) AX + 0e → AY 7Be + 0e → 7Li 0e + 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 prvekthoriová 232Th

901,4 . 1010 208Pb

82

uranová 238U92

4,5 . 109 206Pb82

aktiniová(aktinouranová)

235U92

7 . 108 207Pb82

neptuniová 237Np93

2,2 . 106 209Bi83

1. thoriová řada (přirozená)

232Th → … 208Pb + 6 4He + 4 0β

90 82 2 -1

2. uranová řada (přirozená)

238U → … 206Pb + 8 4He + 6 0β


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) 235U → … 207Pb + 7 4He + 4 0β

92 82 2 -1

4. neptuniová řada (umělá) 237Np → … 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

• zářiče α : 238U , 235U , 232Th

92 92 90

• zářiče β- : 40K (v zemském jádře), 87Rb , 175Lu , 103Rh , 115In 19 37 71 45 49

* radioaktivní prvky z rozpadových řad – T ½ relativně krátký

Umělé radioaktivní prvky


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:

• prosté (transmutace) 14N + 4He → 17O + 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)

235U + 1n → 140Ba + 93Kr + 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


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

• hornin 238U • organismů 14C 92 6

Negativní důsledky záření

* ionizace – vytváří se ionty, mohou mít i jiné vlastnosti

* narušení chemických vazeb

* poškození tkání

* mutagenní, karcinogenní a teratogenní účinky

* radioaktivní isotopy s T ½ srovnatelným se stářím živých organismů 90Sr

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


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-)


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)


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 AO

obsazený e-

celkem degenerace symbol plných AO

vrstva obsazení vrstvy e- n l m

1 0 0 1s 2 2 není 1s2 K 22 0 0 2s 2 2 není 2s2

L 82 1

-12p

26 3krát 2p60 2

+1 23 0 0 3s 2 2 není 3s2

M 183 1

-13p

26 3krát 3p60 2

+1 24 0 0 4s 2 2 není 4s2

N 32

4 1-1

4p2

6 3krát 4p60 2+1 2

4 2

-2

4d

2

10 5krát 4d10-1 20 2+1 2+2 2

4 3

-3

4f

2

14 7krát 4f14

-2 2-1 20 2+1 2+2 2+3 2

Elektronová konfigurace

* např.: síra S


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



▫ hybridizace AO = energetické sjednocení AO => 4 hybridní orbitaly sp3

Atomové orbitaly

Hybridní orbitaly

Počet hybridních orbitalů

Tvar Hybridizace

s, p s,p 2 přímka lineárnís, p, p sp2 3 rovnostranný

trojúhelníktrigonální, planární

s, p, p, p sp3 4 tetraedr tetraedry, trigonální pyramidy

s, p, p, p, d

sp3d 5 trigonální bipyramida trigonální bipyramida

s, p, p, p, d, d

sp3d2 6 oktaedr tetragonální 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.


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)



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 – 0,4polární X = 0,4 – 1,7iontová 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


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+

←———————



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


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 V2

m – objem jednotkového množství

6. Vazba v tuhých látkách s krystalickou strukturou. Vlastnosti jednotlivých typů

krystalů.


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


◦ nerozpustné, tvrdé, nevodivé

* kovové krystaly

◦ kovová vazba

◦ delokalizované vazby

◦ plošně nebo tělesově centrovaná krystalová mřížka

◦ šesterečná soustava


◦ nerozpustné, tvrdé, elektricky a tepelně vodivé

Pásový model elektronové struktury tuhých látek

_______________ ↑ vodivostní pás | _______________ | ↑ zakázaný pás | E ↓ ∆ E | _______________________

| valenční pás

skupina ∆ E [eV] valenční páskovy 0 není zcela zaplněnpolovodiče < 3 plně obsazenizolanty > 3 plně obsazen


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 2HI435 150 299585 598rozdíl 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)



2HCl(aq) + Zn(s) → ZnCl2(aq) + H2(g)

plyn gas gkapalina liquid ltuhá látka solid sve 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



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


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



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:


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • p = 101,3kPa • ∆H0

298 - 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/gbílkoviny 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 stálýCl2O7 + 75,7 kJ/mol nestálý

10. Energetika chemických reakcí; Druhá věta termodynamická, volná entalpie.

2. věta termodynamická

* samovolné děje



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:


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


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


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 dobageochemické procesy velmi pomalé 1010 rokůtechnicky významné reakce pomalé hodinybiochemické reakce rychlé sekundychemické 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 - 105)

K > 105

posun vlevo

rovnováha posun vpravo

* stupeň přeměny α (konverze) klíčové složky – podíl zreagovaného množství složky

[A]0 - [A]r

α = ———— α Є < 0, 1 >

[A]0


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 rovnováhyzvyšuje se zvýšení <—————

snížení —————>snižuje se zvýšení —————>

snížení <—————

• změna teploty: k = f (T)

reakce teplota posun rovnováhyexotermní 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-


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 disociacesilné α > 0,3 středně 0,03 < α < 0,3



silnéslabé 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


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)


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


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

silnéKA > 10-2

středně silnéKA = 10-2 – 10-4

H3PO4

slabéKA < 10-4

• pKA = – logKA


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:


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 poloměryNH3 H2O HFPH3 H2S HCl

• kyslíkaté kyseliny:

pokles elektronegativityCl – 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- CO3

2- + H+ → HCO3-

• všechny anionty jsou bazické

• elektropozitivita



LiOHNaOH 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 = ––––



[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

KH = –––––– β2 = –––––

KA . KB KA . KB

pKA = – logKA

* platí:

• hydrolýza se podpoří (γ je vyšší)

◦ ředěním roztoku (csoli je menší)

KA < KB pKA > pKB pH > 7KA = KB pKA = pKB pH = 7KA > KB pKA < pKB pH < 7


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+

___________________________________


ckys csoli

* pH pufrů:

[CH3COO-] . [H+] [CH3COOH]

KA = ––––––––––––––– [H+] = KA . –––––––––––

[CH3COOH] [CH3COO-]

* Henderson-Hasselbachova rovnice:

csoli

pH = – logKA + log ––––

ckys


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

přídavek OH- → H2O


* 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:


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 látka0,1 – 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+, Hg2

2+, Ca2+

• se stoupajícím počtem vodíků stoupá rozpustnost solí PO43- < HPO4

2- < 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



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% >

mA + mB i

• molární zlomek XA

nA n

XA = –––––– ∑ XA = 1 XA ε < 0, 1 > nebo < 0, 100% >

nA + nB i

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


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


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 roztokprůchod membránami

ne semipermeabilní neprochází ano

viditelnost částic oko, optický mikroskop

elektronový mikroskop ne

sedimentace ano (úplná) (nesedimentují) ultracentrifuga

ne

tepelný pohyb malý střední velký koligativní vlastnosti ne malé velkédifuse ne pomalá rychláoptické vlastnosti často neprůhledné (mléčný zákal) opalescence

(Tyndallův jev – světelný kužel)

čiré

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


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


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


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



◦ 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


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


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 hmotnostním(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) R a 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


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


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy b) chromatografie kapalinová (LC, kterou lze dále rozlišit na LLC pro soustavu kapalina-kapalina a LSC pro soustavu kapalina-tuhá látka)

• v oboru analýzy přírodních látek a reziduí pesticidů zůstává nejužívanější metodou vlastního dělení k provedení důkazu i stanovení

• stanovení, pokud nelze k tomuto cíli využít přímo chromatogram, se provádí fotometricky, polarograficky a i jinými způsoby

• kapalinová chromatografie se používá jak v plošném, tak i v sloupcovém uspořádání

• v plošném uspořádání charakterizuje chromatografické vlastnosti dělených látek poměr vzdálenosti, která za určitou dobu urazila zóna látky lz a čelo rozpouštědla od startu lc, což je retardační faktor Rr lz

Rr = —

lc

* mírou dělení látek při sloupcovém uspořádání jsou tzv. eluční nebo retenční časy tr = doby, které jednotlivé látky potřebují za daných podmínek k překonání vzdálenosti od startu k výstupu z chromatografické soustavy

* význam chromatografických metod:

• uplatnění ve výzkumu i průmyslu

• umožňují rozdělení a stanovení nesmírného počtu látek a to i ve stopových množstvích

• dělení glykosidů, steroidů, složek nukleových kyselin, alkaloidů, vitaminů a řady jiných látek

23. Princip odměrné analýzy, rozdělení metod odměrné analýzy. Příklady využití.

Princip

* princip odměrného stanovení neboli titrace spočívá v tom, že k roztoku analytu přidáváme z byrety roztok činidla o známé koncentraci účinné látky (titru), tzv. odměrný roztok, tak dlouho (tj. v takovém objemu), až je množství přidaného činidla ekvivalentní analytu => dosaženo dobu ekvivalence, který je nutno určit co nejpřesněji

* z objemu odměrného roztoku spotřebovaného k dosažení bodu ekvivalence (spotřeba), který je třeba co nejpřesněji změřit a z jeho známé koncentrace se vypočte množství analytu

* nezbytné, aby při titraci probíhala příslušná chemická reakce dostatečně rychle, kvantitativně (tj. prakticky s úplnou přeměnou látek) a v definovaném stechiometrickém poměru, protože stechiometrické koeficienty v rovnici této reakce jsou podkladem pro výpočet


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * poměr stechiometrických koeficientů rovnice chemické reakce, která při titraci probíhá, je poměrem látkového množství reagujících látek v bodě ekvivalence

• koncentrace odměrných činidel se proto vyjadřuje jako látková koncentrace (mol.l-1)

• v analytické praxi se údaj o látkové koncentraci odměrných roztoků zapisuje často zkrácenou formou, např. roztok manganistanu draselného c(KMnO4) = 0,0206 mol.l-1 se označí jako 0,0206 M KMnO4

Výpočet výsledku titrace – lze provést na základě úvahy:

* probíhá-li při titraci analytu A roztokem činidla B reakce podle rovnice: aA + bB → produkty

* potom látkové množství analytu A:

n(A) a a

——— = — => n(A) = — n(B)

n(B) b b

* poměr a/b = titrační faktor ft

* a = počet protonů, vodíkových atomů nebo elektronů, který se uvolní či spotřebuje nebo nahradí v reakci probíhající při titraci jedna částice (ion, molekula) činidla B

* b = počet týchž entit vztažených k jedné částici analytu V

* v neutralizačních reakcích je potom danou vlastností sytost kyseliny a zásady, v redoxních dějích změna oxidačních čísel

* látkové množství činidla dáno součinem objemu (spotřeby) a látkové koncentrace (titru)

n(B) = V(B) . c(B)

* látkové množství analytu můžeme vyjádřit m(A)

n(A) = ———

M(A)

* po dosazení a úpravě dostaneme: a V(B)

m(A) = — . ——— . c(B) . M(A)

b V(A)

* výpočet analytu v titrovaném roztoku:

a V(B)

c(A) = — . ——— . c(B)

b V(A)


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * aby výsledky odměrných stanovení byly dostatečně spolehlivé, je třeba znát správnou hodnotu titru příslušného odměrného roztoku

* velmi často se v odměrné analýze jako činidla využívají roztoky látek, které nejsou k dispozici dostatečně čisté a není možno je ani přesně v daném (vypočteném) množství odvážit – v takovém příp. se postupuje tak, že se připraví roztok o koncentraci přibližné nebo skutečná hodnota jeho titru se určí standardizací tj. titrací jiného roztoku o známém titru nebo přesně odváženého množství základní látky neboli standardu

* další skutečností, která podmiňuje správnost a spolehlivost výsledku odměrného stanovení, je správnost určení bodu ekvivalence, tj. stanovení okamžiku, kdy bylo přidáno k analytu právě potřebné množství činidla

* dosažení bodu ekvivalence dáno určitým objemem tohoto roztoku (spotřebou)

* postupné přidávání odměrného roztoku končí v tom okamžiku, kdy použitý způsob indikace naznačuje těsnou blízkost bodu ekvivalence

* při správném provedení titrace a správné volbě způsobu indikace je rozdíl mezi bodem ekvivalence a koncem titrace prakticky zanedbatelný

* rozdíl = chyba titrace

* průběh titrace nejlépe vystihuje titrační křivka – grafické znázornění závislosti koncentrace některé z reagujících látek na objemu přidaného odměrného činidla nebo na podílu jeho teoreticky potřebného množství

* konec titrace, tj. prudkou změnu hodnoty zvolené veličiny, je možno stanovit pomocí vizuálních indikátorů nebo instrumentálních metod

Rozdělení metod odměrné analýzy

* podle typu probíhající reakce:

1. neutralizační titrace – založena na reakci: H+ + OH- = H2O

• titrujeme-li roztokem kyseliny, hovoříme o acidometrii

• titrujeme-li roztokem zásady, hovoříme o alkalimetrii

2. srážecí titrace – během titrace probíhá tvorba málo rozpustné sloučeniny kovového iontu Mn+ s aniontem X-: Mn+ + nX- = MXn↓

• běžně používané srážecí metody jsou založeny na vzniku nerozpustných solí stříbrných

• odměrným roztokem je roztok AgNO3, hovoříme o argentometrii

3. komplexotvorná titrace – založena na tvorbě rozpustných komplexů reakcí kovového iontu M s ligandy L: M + nL = MLn


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • činidlem nejčastěji chelátová (chelátotvorná) činidla typu aminopolykarboxylových kyselin, schopná v jednostupňové reakci tvořit stabilní cheláty s kovovými ionty rozličných

oxidačních (II – IV) a koordinačních čísel

• činidla se nazývají chelatony nebo chelony a při jejich použití hovoříme o chelatometrii

4. redukčně oxidační titrace – založena na výměně elektronů mezi složkami dvou redoxních párů,obecně: mAox + nBred = mAred + nBox

• činidlem oxidovadlo => oxidimetrie

• činidlem redukovadlo => reduktometrie

• činidlem manganistan draselný => permanganometrie (manganometrie)

• činidlem chlorid titanitý => titanometrie

• zvláštní postavení => jodometrie – řadí se k oxidimetrickým i reduktometrickým metodám

* podle provedení lze titrace rozdělit na:

1. přímé – probíhá reakce mezi analytem a činidlem přímo

• musí mít dostatečně rychlý průběh a snadno zjistitelný konec titrace

• např. neutralizace silné kyseliny silnou zásadou či naopak

2. zpětné – se užívají v případech, kdy z nějakého důvodu nelze splnit podmínky titrace přímé

• v takovém případě se analyt uvede do reakce s nadbytkem vhodného činidla

• výpočet se provede z rozdílu původně přidaného a zbylého množství kyseliny

3. nepřímé – spočívají v titraci jiné látky, než je vlastní analyt

• tato látka však musí být s analytem v přesně známém stechiometrickém poměru

• např. Ca lze vysrážet z roztoku jako šťavelan vápenatý

4. vytěsňovací – zvláštní způsob nepřímé titrace, využití v chelatometrii

24. Princip vážkové analýzy. Příklady využití.

Vážková analýza = gravimetrická metoda


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * založena na převedení analytu na dostatečně málo rozpustnou sloučeninu, která se obvykle nazývá forma ke srážení – ta se po Izolaci (filtraci) převede na látku přesně definovaného složení, formu k vážení a ta se co nejpřesněji zváží

* vhodná pro stanovení složek hlavních a vedlejších

Obecný postup:

a) navážka (případně odměření) vzorku

b) převedení do roztoku a případné oddělení rušivých složek

c) vyloučení málo rozpustné sloučeniny srážením (forma ke srážení)

d) oddělení sraženiny od matečného roztoku filtrací a její promytí

e) sušení a žíhání sloučeniny

f) vážení sraženiny a výpočet

* pokud není nutné provést předběžné dělení, následuje srážení = pochod, při němž se z roztoku vzorku po úpravě podmínek (teplota, objem, pH) přídavkem vhodného činidla (srážedla) vyloučí málo rozpustná sloučenina analytu

* vznikající sraženiny mohou mít amorfní, krystalický nebo i koloidní charakter

* koloidní sraženiny nevhodné – nelze je filtrovat

* žádoucí amorfní a krystalické sraženiny s optimální velikostí částic okolo 10-5 m

* forma ke srážení by měla být co nejméně rozpustná

* rozpustnost je v tomto případě výsledkem ustavení rovnováhy mezi tuhou fází a jejími složkami v roztoku, např. pro elektrolyt BbAa: BbAa (s) = bBa+ (aq) + aAb- (aq)

* srážení se zpravidla provádí v kádinkách a roztok srážedla se přidává buď po malých částech za stálého míchání nebo naráz v celém předepsaném objemu

* v dalším postupu je nutné sraženinu oddělit od matečného roztoku a zbavit ji sražených nečistot a přebytečného srážedla

* provádí se filtrací a promýváním sraženiny

* je-li použit papírový filtr, následuje v další fázi jeho spálení a vyžíhání sraženiny, což se provádí po přenesení filtru se sraženinou do předem zváženého (a též vyžíhaného) porcelánového kelímku

* po filtraci kelímkem se dnem lze provádět i sušení sraženiny


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * ve všech případech je nezbytné převést sraženinu z kádinky, v níž srážení probíhalo, na filtr zcela kvantitativně

* na filtraci bezprostředně navazuje promývání sraženiny, jehož cílem je odstranit cizí ionty, zbytky srážedla a ostatní rozpustné nečistoty

* při promývání ale nesmí dojít k rozpouštění sraženiny

* po filtraci a promytí se odfiltrovaná sraženina převede na formu k vážení sušením (obvykle

100 – 120°C) nebo žíháním

* po vychladnutí kelímku v exsikátoru se váží

* ze zjištěné hmotnosti formy k vážení, která musí mít konstantní známé složení, se stechiometrickým výpočtem snadno zjistí odpovídající hmotnost analytu m(A)

* z ní pak vyjádříme hmotnostní zlomek analytu ve vzorku (pomocí navážky) nebo jiný žádaný údaj

* odpovídá-li jednomu molu formy k vážení AaBb a molů analytu A, platí:

M(A)

m(A) = a ———— m(AaBb)

M(AaBb)

* výraz a . M(A) / M(AaBb) = vážkový přepočítávací faktor (pro obvyklé případy lze jeho hodnotu nalézt v laboratorních tabulkách)

25. Princip instrumentálních analytických metod. Rozdělení instrumentálních metod.

* instrumentální metody využívají závislosti mezi složením látek a hodnotami fyzikálních veličin

* zatímco chemické metody nám dovolují určit přímo množství látky a vyjádřit je v hmotnostních jednotkách nebo v jednotkách látkového množství, instrumentální metody jsou v tomto ohledu převážně nepřímé

* určujeme buď koncentraci látek anebo odečítáme množství látky z kalibračního grafu, který obvykle udává závislost měřené veličiny na hmotnostní koncentraci látky vztažené k určitému objemu, což nám umožňuje odečíst z grafu přímo hmotnost

* výhody instrumentálních metod:

a) provedení analýzy rychlé

b) vhodné pro stanovení malých a zvláště stopových množství látek


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy c) lze je užít i jako součást automatizovaných kontrolních systémů

* dosažení spolehlivých výsledků ale závisí na pečlivé kalibraci přístrojů či na pořizování kalibračních grafů

* k tomu se využívají tzv. standardy, tj. látky a spíše roztoky známého složení

* instrumentální metody lze rozdělit podle měřených veličin na:

a) optické metody – založené na měření optických veličin

b) elektrometrické metody – metody založené na měření elektrických veličin

A) metody založené na měření optických veličin

* společný znak – využití důsledků vzájemného působení látek a elektromagnetického záření nebo jeho vzniku při určitém stavu látek

* využíváme ale pouze těch důsledků, které jsou závislé na látkovém složení analyzované soustavy

* elektromagnetické záření = energie šířící se prostorem formou paprsku – charakterizována:

kmitočtem, vlnovou délkou a rychlostí

* další důležitá vlastnost – polarizace

* charakteristika záření se obvykle uvádí vlnovými délkami (nanometry 1nm = 10-9 m)

* rozdělení záření:

a) ultrafialové záření 190 – 400 nm = UV

b) viditelné záření 400 – 750 nm = VIS

c) infračervené záření > 750 nm = IR

* další důležitou charakteristikou záření je skutečnost, zda jde o:

a) záření monochromatické – tj. jediné vlnové délky; pracuje se s ním zpravidla nejčastěji

b) záření polychromatické – skládající se z určitého souboru vlnových délek; vytváří spektrum (čárové, pásové nebo spojité)

* optické metody lze rozdělit:

a) spektroskopické metody – při vzájemném působení látky a záření dochází k výměně energie

b) nespektroskopické metody – při průchodu záření látkou se změní jiná vlastnost záření (např. rychlost)

* další dělení optických metod:

a) spektrometrické emisní metody – založené na měření intenzity záření látkou vydávaného (emitovaného)


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy b) spektrometrické absorpční metody – založené na měření intenzity záření látkou pohlceného (absorbovaného)

c) refraktometrie – založena na měření změny rychlosti záření (lomu světelného paprsku)

d) polarimetrie – založena na měření úhlu pootočení roviny polarizovaného záření

* měřící přístroje zahrnují 4 druhy konstrukčních prvků:

a) zdroj záření – analyzovaná látka (v emisních metodách), pomocný zdroj zářivé energie (ostatní metody)

b) pomocná optika – čočky, zrcadla, clony, odrazové hranoly – vedení svazku paprsku v potřebném směru a s určenou geometrií

c) základní optika – zahrnuje optické prvky sloužící k selekci paprsků určitých vlnových délek (monochromátory)

d) detektor (čidlo) záření – slouží k převedení zářivé energie v jinou snadno měřitelnou veličinu jako je elektrický proud nebo odpor

☼ emisní spektrometrické metody

* metody založené na měření záření emitovaného vzorkem (analytem)

* k tomu dochází přechodem elektronu z energeticky vyšší hladiny na hladinu nižší

♦ plamenová fotometrie

* metoda využívající atomová spektra

* budícím zdrojem je plamen zvláštního hořáku, v němž se spalují plynová paliva

* nejčastěji používaná kombinace acetylen-vzduch dovoluje dosáhnout teploty až 2300°C, což postačujepouze k buzení atomů alkalických kovů a kovů alkalických zemin

* vyhodnocení se provádí pomocí kalibračního grafu, sestrojeného proměřením sady standardů

* využívá se pro stanovení alkalických kovů a Ca v rozličných biologických materiálech i v půdních vzorcích a hnojivech

♦ spektrografie

* vzorky vzbuzeny různými formami elektrického výboje – mohou být jiskrové nebo obloukové, střídavé nebo stejnosměrné

* používají se i lasery

* zdroje mohou dosahovat teploty 3000 – 30 000°C

* vysoká teplota dovoluje excitaci velkého počtu atomů

* stanovují se téměř všechny kovové a některé nekovové prvky (Si, P, S, ...)


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * k registraci čárového spektra, které snímá v celém používaném rozsahu, se používá fotografická deska

* k vyhodnocení výsledků se používá tzv. automatický spektrometr (dříve nazývaný kvantometr) – drahý

* kvantometry mají uplatnění ve velkých podnicích hutního průmyslu

♦ fluriometrie

* jedna z metod luminiscenční analýzy (luminiscence = světélkování, studené záření)

* dělení podle druhu primární (budící) energie vyvolávající luminiscenci:

a) fotoluminiscence – výsledek vybuzení látky zářivou energií (vlnových délek od UV po VIS) a podle dosvitu, tj. doby trvání sekundárního (vybuzeného) záření po přerušení buzení, se dělí na:

1. fluorescenci – max. 10-5 s

• metoda => fluorimetrie – jako budící (primární) záření se využívá záření vhodné vlnové délky, jehož zdrojem je rtuťová nebo halogenová výbojka

• fluorimetrická měření se vyhodnocují z kalibračního grafu, sestrojeného proměřením strandardů

• fluorimetrie slouží ke stanovení velmi malých množství některých kovových iontů a B

• běžně se využívá ke stanovení řady přírodních látek – alkaloidy, vitaminy, hormony, enzymy, antibiotika, ...

2. fosforescenci – až několik desítek hodin

b) moluminiscence

c) elektroluminiscence

d) chemiluminiscence

☼ absorpční spektrometrické metody

* společný základ – sledují absorpci záření pomocného zdroje v různých oborech spektra

* dělení:

a) atomová absorpční spektrometrie

b) spektrometrie v oblasti ultrafialového a viditelného spektra

c) infračervená spektroskopie

* mohutnost absorpce se vyjadřuje buď hodnotou transmise T nebo absorpce A

Tλ = (I / I0) λ Tλ [%] = 100 . Tλ Aλ = - log Tλ = log (I0 / I) λ


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * kvantitativní absorpční spektrální analýza založena na využití Lambert-Beerova zákona, který vyjadřuje vztah mezi absorbanci A, molární koncentrací analyzované látky c a tloušťkou vrstvy absorpčního media l: Aλ = ε . l. c

* absorpce je pro daný analyzovaný roztok při konstantní tloušťce jeho vrstvy a při použití monochromatického záření přímoúměrná koncentraci analyzované látky

♦ atomová absorpční spektrofotometrie (AAS)

* Kirchhoffův zákon – každá látka nejsilněji absorbuje záření těch vlnových délek, které sama vysílá

* absorpční spektrum čárové

* uspořádání atomového absorpčního spektrometru, až na zdroj primárního záření, připomíná plamenovýfotometr

* palivem je acetylen, oxidovadlem buď vzduch (pro nižší teploty), nebo oxid dusný (pro vyšší teploty)

* nulové absorbanci odpovídá proměření čistého rozpouštědla (100% transmitanci)

* vyhodnocení se provádí z kalibračního grafu sestrojeného z hodnot

* graf se sestrojuje ve formě A = f(c)

* po proměření vzorku se odečte koncentrace analytu z grafu

* metoda AAS je vhodná ke stanovení většiny kovů i některých nekovů

* předností metody AAS:

a) minimální vliv rušivých složek

b) z jediného roztoku lze stanovit více prvků pouhou záměnou lamp v přístroji

♦ spektrometrie v oblasti ultrafialového a viditelného spektra

* využití absorpce světelného záření pro stanovení látek je nejdéle prakticky používanou analytickou metodou

* jako instrumentální metoda se vyvíjela z tzv. kalorimetrie po dobu delší než 100 let

* v ultrafialové a viditelné oblasti spektra dochází k absorpci záření v elektronových obalech atomů, iontů nebo molekul

* energie absorbovaného záření se převážně mění v energii tepelnou

* částice s násobnými vazbami, volnými elektronovými páry, neúplně obsazenými orbitaly a skupinami, které vyvolávají posuny elektronů ve struktuře částice, poskytují absorpční spektra, někdy velmi pestrá


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * pokud k absorpci dochází v oboru viditelného spektra, vnímáme tuto skutečnost jako barevnost látek

* charakteru spektra lze využít k teoretickým studiím a především pro volbu vhodné vlnové délky pro fotometrické stanovení

* měří se na fotometrech nebo spektrometrech

* měření se vyhodnocuje z kalibračního grafu, pořízeného proměřením sady standardů; podmínkou je platnost Lambert-Beerova zákona, která je dána lineárním průběhem závislosti A = f(c)

* fotometricky lze stanovit téměř všechny prvky, jejich jednodušší sloučeniny nebo složené ionty a nespočetné množství organických sloučenin, včetně přírodních látek

* vhodné pro stanovení vedlejších stopových složek vzorku a spolu s plynovou chromatografií a atomovou absorpční spektrometrií (AAS) jsou v současné době v praxi nejrozšířenějšími instrumentálními metodami

♦ kalorimetrie

* jednoduchá metoda využívající pro stanovení látek schopnost lidského oka porovnávat barevnost či intenzitu zbarvení dvou roztoků

* předchůdkyně fotometrie ve viditelné oblasti spektra

* subjektivně hodnotí (porovnává) barevnost roztoků

* vnímá-li oko 2 soustavy, jimiž prochází světlo ze společného zdroje jako stejně barevné, musí být intenzity I1 a I2 stejné

* platí: c1 . I1 = c2 . I2

* platnost tohoto vztahu lze využít 2 způsoby:

1. srovnávací metoda = roztok vzorku se srovnává se sadou standardů, v níž se vyhledává takový, který se při zcela stejné tloušťce vrstvy jeví stejně barevný

• koncentrace určované látky ve vzorku je tedy stejná jako ve standardu

• jednotlivým barevným filtrům odpovídají určité koncentrace látky

• způsob je rychlý, jednoduchý a snadno viditelný i v terénu

2. metoda vyrovnávací nebo poměrová – spočívá v použití zařízení, které dovoluje měnit tloušťku vrstvy pozorovaného roztoku

• neznámá koncentrace vzorku dána koncentrací standardu a poměrem tloušťky vrstev obou roztoků

* kalorimetrické metody přetrvávají pro svoji jednoduchost v praxi, omezují se ale na jednoduchá a terénní měření



♦ infračervená spektroskopie

* absorpce infračerveného záření, zvláště v oblasti vlnočtu 3700 – 400 cm-1, se využívá obvykle ke studiu struktury látek – závisí především na tzv. vibračních stavech molekul

☼ refraktometrie

* rychlost světelného paprsku určité vlnové délky v homogenním prostředí je závislá na hustotě tohoto prostředí a ta je dána látkovým složením prostředí

* čím je prostředí hustší, tím je rychlost světla nižší

* přechází-li světelný paprsek rozhraním dvou prostředí lišících se hustotou, změní se jeho rychlost a v důsledku toho i směr = > světelná refrakce (lom světla)

* index lomu: c1

n1, 2 = —

c2

* protože rychlost paprsků jednotlivých frekvencí je v reálném prostředí různá a hustota prostředí je závislá na teplotě, je index lomu proměnný s těmito veličinami

* s rostoucí vlnovou délkou index lomu klesá

* přístroje na měření indexu lomu = refraktometry – složeny ze silně lámavého hranolu a dalekohledu, kterým se hledá rozhraní světla a tmy

* měřená látka je ve styku s hranolem; stupnice jsou obvykle kalibrovány

* podle konstrukce rozděleny refraktometry do 2 skupin:

a) přístroje, kde jsou hranoly a dalekohled vzájemně pohyblivé

b) přístroje s pevným hranolem

* podle množství roztoku potřebného k měření se dělí na refraktometry:

a) suché (stačí 1 kapka roztoku) – otočný hranol se skládá ze 2 částí, mezi něž se vnáší kapka měřeného roztoku

b) ponorné – mají nepohyblivý hranol s vyleštěnou ploškou

* v zemědělství se využívá ruční (kapesní) refraktometr, konstruovaný na principu nepohyblivého hranolu, ale ,,suchého“ typu, který je určen pro orientační stanovení sacharosy v řepné šťávě

* existují i jiné účelové refraktometry – např. pro měření másla, piva, olejů, ...

* výhody – jednoduchost a rychlost provedení a v některých případech i značná citlivost a spolehlivost



☼ polarimetrie

* nepolarizované elektromagnetické záření kmitá ve všech rovinách kolmých k ose

* odrazem, lomem nebo dvojlomem za určitých podmínek dojde k tomu, že paprsek kmitá pouze v jedné rovině; takový paprsek se nazývá polarizovaný

* vlastnost látek otáčet rovinu polarizovaného světla = optická aktivita – látky s touto vlastností opticky aktivní

* podle smyslu otočení roviny mohou být látky pravotočivé nebo levotočivé

* optická aktivita látek převážně způsobena tzv. asymetrickým atomem – např. čtyřvazný atom (C, N, S, ...) – každá ze čtyř vazeb obsazena jiným substituentem

* přístroje se dělí na 2 skupiny:

a) polarimetr – skládá se ze zdroje monochromatického záření, zařízení k polarizaci světla, kompenzačního zařízení spojeného se stupnicí a pozorovacího dalekohledu

• mezi polarizační a kompenzační zařízení se vkládá trubice definované délky naplněná měřeným roztokem

• princip měření tkví v tom, že pokud jsou oba nikoli v souhlasné poloze, prochází polarizovaný paprsek beze změny, jsou-li otočeny o 90°, analyzátor paprsek nepropustí

b) sacharimetr – používá se ke stanovení sacharosy

* využití ke stanovení všech opticky aktivních látek

* největší rozšíření v cukrovarnictví, kde slouží ke kontrole suroviny, meziproduktů i hotových výrobků

B) metody založené na měření elektrických veličin

* = elektroanalytické metody – podstatou je využití jevů spojených s výměnou energie mezi roztokem látky a soustavou elektrod tvořících elektrochemický článek

* využívají vztahy mezi elektrickými a neelektrickými veličinami

* elektrickou veličinou může být po připojení článku ke vhodnému přístroji napětí, proud, odpor resp. vodivost, ale i proudová hustota na elektrodě, množství elektrického náboje, kapacita, impendance a permitivita

* z hodnoty měřené veličiny určíme koncentraci látky a tak provedeme její stanovení

* rozdělení elektroanalytických metod:

a) metody založené na průběhu elektrodové reakce – potenciometrie, polarografie

b) metody, při nichž se elektrodová reakce nevyužívá – konduktometrie


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

* založena na měření potenciálového rozdílu, tj. elektromotorického napětí článku složeného ze 2 vhodně zvolených elektrod

* jedna z elektrod slouží jako elektroda srovnávací nebo referentní

* druhá elektroda = měrná nebo indikační – musí mít naopak potenciál definovatelným způsobem závislý na koncentraci

* dělení vlastních potenciometrických měření:

a) měření přímá – měříme koncentraci přímého iontu

b) měření nepřímá – sledujeme pouze změny koncentrací; slouží nejvíce k indikaci konce titrace

* zařízení – pHmetry, pXmetry (jsou určeny pro měření iontově selektivními elektrodami)

* srovnávací elektrody:

• argentochloridová (chloridostříbrná)

• merkurochloridová (kalomelová)

• merkurosulfátová

* měrné elektrody:

• vodíková

• antimonová nebo bismutová

• chinhydronová

• skleněná

* potenciometricky je možné sledovat průběh všech typů titrací

☼ polarografie

* zvláštní případ redoxního děje, k němuž dochází v průběhu elektrodové reakce na tzv. rtuťové kapkové elektrodě vkládaným stejnosměrným a plynule zvětšovaným napětím

* důsledkem změny proudu, které měříme

* v závislosti na složení elektrolytu, na charakteru elektrod a na hodnotě vkládaného napětí dochází

k jevům, které souhrnně označujeme jako polarizace

* polarizace je vlastně elektromotorické napětí daného článku

* ne všechny elektrody podléhají za daných podmínek polarizaci, neboť může-li probíhat elektrodová reakce při nepatrné proudové hustotě, zachovává si elektroda stálý potenciál a označuje se jako nepolarizovatelná


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * elektrody jsou rtuťové, jedna je velkoplošná s vlastnostmi elektrody druhého druhu, prakticky nepolarizovatelná a tudíž s konstantním potenciálem jako srovnávací

* na 2. elektrodě, která se v polarografii používá v podobě malé, dokonale polarizovatelné kapičky rtuti, se ustavuje potenciál ERKE

* u novějších modifikací polarografie se vedle samostatné srovnávací elektrody používá ještě 3. (pomocná) elektroda, obvykle platinová

* je-li v roztoku přítomen depolarizátor, pak při dosažení určitého napětí dojde na polarizované elektrodě k elektrodové reakci – projeví se prudkým nárůstem proudu – elektroda a depolarizátor si předávají elektrony

* nárůst proudu, úměrný koncentraci depolarizátoru, nazýváme difusní proud

* zařízení – polarograf – v klasickém provedení sestává ze zdroje plynule proměnného stejnosměrného napětím což je obvykle akumulátor a potenciometr, elektrodové soustavy a registračního zařízení průběhu proudu

* při proměřování výšky vln je třeba respektovat jejich tvar a zachovat stejný postup při měření vln vzorků i standardů

* polarograficky je možné stanovit velké množství látek; většinu kovových kationtů, některé anionty a pestrou paletu látek organických – některé vitaminy, alkaloidy, heterocykly, rozmanité složky léčiv apod.

☼ konduktometrie

♦ vodivost roztoku elektrolytu

* prochází-li elektrochemickým článkem proud, musí bez ohledu na charakter a průběh elektrodových reakcí docházet i k transportu elektrického náboje roztokem elektrolytu

* odpor resp. vodivost elektrolytu mezi elektrodami v článku závisí především na počtu iontů, jejich nábojích a jejich pohyblivosti v daném prostředí

* vodivost G (jednotkou siemens, S) jakéhokoli vodiče je dána jednak jeho rozměry, jednak jeho měrnou vodivostí κ (tzv. konduktivitou)

* molární vodivost λ – měrná vodivost roztoku při určité koncentraci přepočtená na vodivost roztoku při koncentraci jednoho molu v m-3

* iontová vodivost je veličina přímo úměrná rychlosti pohybu iontu v elektrickém poli

* výrazná je závislost vodivosti na teplotě, což je dáno především snížením viskozity se stoupající teplotou a proto vodivost s teplotou stoupá

♦ konduktometrická měření


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * využívají schopnost roztoků elektrolytů vést elektrický proud

* rozdělení:

a) přímá měření – slouží k rychlému stanovení určitého elektrolytu s velkou přesností, zvláště při velmi malých koncentracích

• ke kontrole čistoty vody, popř. ke kontrole technologických procesů v chemickém nebo potravinářském průmyslu

• v zemědělství k zjišťování kvality mléka, vlhkosti obilí, stupně zasolení půdy

b) nepřímá měření – slouží převážně jako metoda indikace při titraci

• při titraci způsobí, že až do bodu ekvivalence se vodivost snižuje a potom, v důsledku nadbytku protonů, opět stoupá

• s induktometrickou indikací lze titrovat silné i slabé kyseliny a zásady, provádět srážecí a komplexotvorné titrace

* jako měřící zařízení e používá soustava elektrod z Pt, které jsou obvykle k potlačení polarizace pokryty tzv. platinovou černí

* tím zajištěn stálý poměr plochy a vzdálenosti elektrod, tzv. konstanta vodivostní nádobky, která se zjišťuje experimentálně proměřením vodivosti několika roztoků se známou konduktivitou

1. Periodická soustava prvků.

Periodický zákon, periodická soustava prvků

* periodický zákon:

• původní znění (Mendělejev, 1869) – fyzikální a chemické vlastnosti prvků jsou periodicky závislé na jejich atomové hmotnosti

• dnešní znění: vlastnosti prvků jsou periodickou fcí jejich protonového čísla Z

* důsledky periodického zákona:

• předpověď a následující objevy do té doby neznámých prvků

▫ 1875 – Ga

▫ 1879 – Sc

▫ 1886 – Ge

• na základě postavení prvku v řadě lze odhadnout jeho vlastnosti

Periodická soustava prvků


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

• krátká – tvořena 7 řádky (periodami) a 8 sloupci (skupinami)

• dlouhá – tvořena 7 řádky a 16 sloupci

▫ 8 sloupců = A skupiny (hlavní) – bezbarvé prvky

▫ 8 sloupců kratších = B skupiny (vedlejší) – tvoří barevné komplexní sloučeniny

* rozdělení podle skupin:

▫ I. A skupina = alkalické kovy

▫ II. A skupina = kovy alkalických zemin

▫ III. A skupina = triely

▫ IV. A skupina tetrely

▫ V. A skupina = pentely

▫ VI. A skupina = chalkogeny

▫ VII. A skupina = halogeny

▫ VIII. A skupina = vzácné (netečné = inertní) plyny

* rozdělení podle period:

• IV. – triáda železa – Fe, Co, Ni

• V. – lehké platinové kovy – Ru, Rh, Pd

• VI. – těžké platinové kovy – Os, Ir, Pt

▫ za La – lanthanoidy

• VII. – za Ac – actinoidy

▫ za U – transurany

* d-prvky = přechodné – hlavní číslo = číslo periody mínus 1

* f- prvky = vnitřně přechodné (leží mimo) – hlavní číslo = číslo periody mínus 2

* periodicita vlastností:

A) fyzikální vlastnosti:

1. velikost atomu v periodě klesá – vnitřní orbitaly jsou zaplňovány a přitahovány atomovým jádrem a obalem (díky vzrůstající síle)

2. velikost iontů ve skupině vzrůstá – velikost kationtů v periodách i ve skupinách klesá

▫ velikost aniontů vzrůstá v periodách i ve skupinách

3. kovový a nekovový charakter



▫ kov – částice, která má minimální rozdíl v elektronové konfiguraci proti předcházejícímu vzácnému plynu

▫ za kov považujeme takovou částici, která má maximální atomový objem

▫ kov je takový prvek, jehož počet valenčních e- je větší nebo roven číslu periody

▫ kovy – prvky v levé části tabulky – nejkovovější I. a II. A skupina

▫ kovové vlastnosti v periodách klesají, zatímco ve skupinách vzrůstají

▫ nekovový charakter ve skupinách klesá, v periodách vzrůstá

▫ ionizační energie (IA) – v periodách vzrůstá, ve skupinách klesá

M(g) + E → M(g)+ + e-

▫ elektronová afinita (EA) – v periodách klesá, ve skupinách vzrůstá

M(g) + e- – E → M(g)-

▫ kovy tvoří snadno kationty

▫ nekovy tvoří snadno anionty

4. hustota a teplota tání – vlastnost kolísá, je ovlivněna více faktory:

a) objem atomu (Va) – čím větší atomový objem a menší hmotnost, tím menší hustota

b) hmotnost atomu (ma)

c) krystalická mřížka

▫ se vzrůstající hustotou vzrůstá teplota tání

5. skupenství prvků za normálních podmínek

▫ Hg, Br = kapalné

▫ N, O, F, C, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn = plyny

▫ ostatní = plyny

B) chemické vlastnosti:

1. elektronegativita – v periodách roste, ve skupinách klesá

▫ schopnost poutat e-

▫ Pauling (1932) – pro vodík XH = 2,1

F 3,9 elektronegativní

Cl 3,1 elektronegativní

Fr 0,7 elektropozitivní

▫ elektropozitivní prvky – vlevo tabulky, vytváří kationty



▫ elektronegativní – vpravo tabulky, vytváří anionty

2. oxidační číslo – náboj,

▫ maximální kladné oxidační číslo = číslu skupiny

▫ maximální záporné oxidační číslo = číslo skupiny mínus 8

▫ stabilita oxidačního čísla – vyskytuje-li se prvek ve více oxidačních číslech, pak platí, že se vzrůstající atomovou hmotností vzrůstá stabilita nižšího oxidačního čísla tohoto stavu

3. basicita X acidita

▫ basicita v periodách klesá, ale acidita vzrůstá

▫ ve skupinách roste basicita, ale klesá acidita

▫ acidita oxo-kyselin – se vzrůstající hmotností a oxidačním číslem vzrůstá síla

4. redoxní vlastnosti – prvky ležící vlevo jsou silná redukční činidla, prvky ležící vpravo jsou silná oxidační činidla

5. počet valenčních e- = číslu skupiny

2. Vodík, kyslík a jejich sloučeniny.

Vodík = H2

* I. skupina 1s1

* nejrozšířenější prvek ve vesmíru

* 1 ze tří prvků, které tvoří základ veškeré živé hmoty

* přírodní = směs 3 isotopů:

a) procium – 11H – 99,98% (lehký vodík)

d) deuterium D – 12H – těžká voda D2O

c) tritium T – 13H – radioaktivní

* výskyt:

a) volný H2 – na zemském povrchu se vyskytuje vzácně

b) vázaný H2 – binární sloučeniny téměř se všemi prvky: v H2O, H2O2, organických sloučeninách

(uhlovodíky + deriváty), kyselinách, hydroxidech

* neslučuje se se vzácnými plyny, Mn, Re

* příprava:

a) reakce kovů se zředěnými kyselinami



M + 2H3O+ → M2+ + 2H2O + H2

Zn + NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

* průmyslová výroba – dříve elektrolýzou H2O

a) termickým rozkladem uhlovodíků (nejčastěji CH4) za nepřístupu vzduchu

CH4 + H2O → CO + 3H2

b) přeháněním vodní páry přes rozžhavený koks, v 1. fázi reakce vzniká směs CO a H2

H2O + C → CO + H2

• výroba vodíku pokračuje reakcí CO s dalším podílem vodní páry

CO + H2O → CO2 + H2O

• vznikající CO2 se z reakční soustavy odstraňuje vypíráním vodou

* fyzikální vlastnosti:

• bezbarvý plyn lehčí než vzduch

• bez zápachu

• prakticky nerozpustný v H2O, dobře v organických rozpouštědlech

* chemické vlastnosti:

• molekulový vodík reaktivní pouze za zvýšené teploty

• atomární vodík (ve stavu zrodu = in statu nascendi) – nejreaktivnější na planetě – výbušný – chová se jako redukční činidlo

• patří mezi nekovy, a proto má na rozdíl od ostatních prvků I. skupiny podstatně vyšší hodnotu elektronegativity

* sloučeniny:

a) kyseliny

b) hydroxidy

c) hydrogensoli

d) uhlovodíky

e) H2O

Kyslík = O2

* VI. skupina – 1s2 2s2 2p4

* významný biogenní prvek – součást všech živých organismů

* přírodní kyslík – směs 3 isotopů


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy a) 16O – 99,76%

b) 17O

c) 18O

* výskyt:

a) volný O2 – v atmosféře (cca 20,9%)

b) vázaný – binární sloučeniny: v H2O, H2O2, kyselinách, oxidech, oxoderivátech, hydroxidech

* neslučuje se s vzácnými plyny a ušlechtilými kovy

* vyskytuje se ve 2 alotropických modifikacích – dikyslík O2 a ozon O3

* příprava:

a) některé kyslíkaté soli a oxidy se účinkem tepla rozkládají a uvolňují O2

kat.

2KClO3 → 2KCl + 3O2

2KNO3 → 2KNO2 + O2

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

b) termickým rozkladem některých oxidů

2HgO → 2Hg + O2

2Ag2O → 4Ag + O2

c) katalytickým rozkladem vodného roztoku peroxidu vodíku, reakce katalyzována MnO2

kat.

2H2O2 → 2H2O + O2

d) elektrolýzou zředěného roztoku H2SO4

* průmyslová výroba:

a) frakční destilace zkapalněného vzduchu

b) elektrolýza vody (levná elektrická energie)


• bezbarvý plyn

• bez zápachu a chuti

• málo rozpustný v H2O, dobře v organických rozpouštědlech

• těžší než vzduch, nízká hustota


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

• velmi reaktivní (atomární i molekulový) – charakter radikálu

• silné oxidační účinky

• silně elektronegativní prvek (X = 3,5)

* sloučeniny:

a) kyseliny

b) hydroxidy

c) peroxidy

d) H2O

Voda = H2O

* výrazný polární charakter

* vazebný úhel H – O – H => 104,5°

* struktura sp3

* vazba vodíkovými můstky – mezi O a H

• bod varu = 100°C

• bod tání = 0°C

* nejvýznamnější sloučenina kyslíku a nejrozšířenější látka na zemi

* výskyt ve všech 3 skupenstvích

* anomálie vody:

• maximální hustota při 4°C

• hustota vody > hustota ledu – v ledu se vyskytují vodíkové můstky, díky své struktuře má obyčejný led nižší hustotu než voda – plave na jejím povrchu

• led má větší objem než voda

* led – vrstevnaté struktury se šestičlennými kruhy

* voda – deformovaný tetraedr

* součást krystalohydrátů:

• CuSO4 . 5H2O = modrá skalice

• CaSO4 . 2H2O = sádrovec

• Na2SO4 . 10H2O = Glauberova sůl

* vlastnosti:


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

• hustota při 4°C = 1g/cm3

• velmi stálá sloučenina

* reakce:

a) autoprotolýza vody 2H2O ↔ H3O+ + OH-

CaO + H2O → Ca(OH)2 Cl2O5 + H2O → 2HClO3

b) hydrolýza solí

F- + H2O → HF + OH-

Fe2+ + 2H2O → Fe(OH)+ + H3O+

PCl3 + 3H2O → H3PO4 + 3HCl

c) redoxní rovnice:

H2O + C → CO + H2

Cl2 + H2O → HCl + HClO disproporcionace

* význam:

• kapalná forma vody – tvoří 70,9% zemského povrchu (oceány, moře, ...)

• umožňuje životní pochody – důležitá složka organismů

• součást půdních roztoků, minerálů a hornin

• atmosféra – 0,02 až 6% vodní páry

• podílí se na procesu fotosynthesy

hv, chlorofyl

6CO2 + 6H2O ───────> C6H12O6 + 6O2

* kvalita vody:

a) voda přírodní:

1. atmosférická => 10 – 100 mg/l rozpuštěných látek

2. povrchová => kvalita souvisí s geologickými a pedologickými podmínkami

• častá kontaminace

3. podzemní

a) prosté - < 1000 mg/l rozpuštěných látek

b) minerální - > 1000 mg/l rozpuštěných látek

• kationty: Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Fe2+, Fe3+

• anionty: HCO3-, Cl-, SiO3

2-, SO42-



• rozpuštěné plyny: CO2, H2S

b) voda odpadní:

1. průmyslová

2. splašková

• častá kontaminace anorganickými i organickými látkami

◦ těžké kovy, dusičnany, amonné soli, dusitany, ...

◦ tenzidy, chlorované uhlovodíky, aromatické látky, ...

• čištění odpadních vod:

a) mechanické – česla

b) chemické a fyzikální – neutralizace, ionexy

c) biologické – bakterie

* dělení:

a) destilovaná – bez iontů

b) minerální – s ionty

c) užitková – ionty + něco (např. nečistoty, …)

* pH = 7

* tvrdost vody – chelatometrické stanovení

– vlastnost vody daná součtem koncentrací Mg2+ a Ca2+ [mmol/l]

a) přechodná => HCO3-

• způsobují ji: Ca(HCO3)2 a Mg(HCO3)2 – lze ji odstranit varem→ povařením vznikají

nerozpustné uhličitany – vápenatý a hořečnatý

∆T

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O

b) trvalá => sírany, chloridy

• způsobují ji hlavně CaCl2, MgSO4 a CaSO4 – přídavkem sody Na2CO3 se vysráží

CaCl2 + Na2CO3 → CaCl3 + 2NaCl

• tvrdost vody se dá také odstranit kyselinou citronovou nebo fosfáty

OH OH

| |

HO – P – OH HO – P – OH



|| ||

O O

Peroxid vodíku = H2O2

* vlastnosti:

• bezbarvá, sirupovitá kapalina

• silně polární látka (výborné polární rozpouštědlo)

• slabá dvojsytná kyselina

* dodává se jako 3% nebo 30% roztok

* příprava – okyselením peroxidů

BaO2 + H2SO4 → H2O2 + BaSO4

* termicky není příliš stabilní a ještě před dosažením bodu varu (152,1°C) se explozivně rozkládá

* lomená struktura sp3

* reaktivní – může způsobit výbuch

* rozklad H2O2 probíhá radikálovým mechanismem = oxidace za přístupu vzduchu na H2O a O2 (rozklad je možné zpomalit některými anorganickými kyselinami)

2H2O2 → 2H2O + O2

* velmi silné oxidační účinky – např. v kyselém prostředí oxiduje iodidový aniont až na molekulární jod

2I- + H2O2 + 2H3O+ → I2 + 4H2O

* schopen oxidovat sulfidy na sírany

S2- + 4H2O2 → SO42- + 4H2O

* ve styku s některými silnými oxidačními činidly může působit i jako redukční činidlo

Ag2O + H2O2 → 2Ag + H2O + O2

5H2O2 + 2MnO4- + 6H3O+ → 5O2 + 2Mn2+ + 14H2O

* má charakter slabé kyseliny a v jeho molekule může dojít k náhradě jednoho nebo obou atomů vodíku = se silnými hydroxidy tak vytváří 2 typy solí => hydrogenperoxidy MHO2 a peroxidy M2O2

2M + O2 → M2O2

* peroxidy známé u alkalických kovů a kovů alkalických zemin (kromě Li)

* peroxidický aniont O22- je extrémně silnou bází – schopen např. odejmout molekule vody

proton



O22- + 2H2O → H2O2 + 2OH-

* použití – bělení prádla, rozbušky, výroba oxidů, dezinfekce (3%)

* tvoří soli peroxidu

3. Voda, fyzikální a chemické vlastnosti, anomalie vody.

Voda = H2O

* výrazný polární charakter

* vazebný úhel H – O – H => 104,5°

* struktura sp3

* vazba vodíkovými můstky – mezi O a H

• bod varu = 100°C

• bod tání = 0°C

* nejvýznamnější sloučenina kyslíku a nejrozšířenější látka na zemi

* výskyt ve všech 3 skupenstvích

* anomálie vody:

• maximální hustota při 4°C

• hustota vody > hustota ledu – v ledu se vyskytují vodíkové můstky, díky své struktuře má obyčejný led nižší hustotu než voda – plave na jejím povrchu

• led má větší objem než voda

* led – vrstevnaté struktury se šestičlennými kruhy

* voda – deformovaný tetraedr

* součást krystalohydrátů:

• CuSO4 . 5H2O = modrá skalice

• CaSO4 . 2H2O = sádrovec

• Na2SO4 . 10H2O = Glauberova sůl

* vlastnosti:

• bezbarvá kapalina bez zápachu

• hustota při 4°C = 1g/cm3

• velmi stálá sloučenina


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

a) autoprotolýza vody 2H2O ↔ H3O+ + OH-

CaO + H2O → Ca(OH)2 Cl2O5 + H2O → 2HClO3

b) hydrolýza solí

F- + H2O → HF + OH-

Fe2+ + 2H2O → Fe(OH)+ + H3O+


c) redoxní rovnice:

H2O + C → CO + H2

Cl2 + H2O → HCl + HClO disproporcionace

* význam:

• kapalná forma vody – tvoří 70,9% zemského povrchu (oceány, moře, ...)

• umožňuje životní pochody – důležitá složka organismů

• součást půdních roztoků, minerálů a hornin

• atmosféra – 0,02 až 6% vodní páry

• podílí se na procesu fotosynthesy

hv, chlorofyl

6CO2 + 6H2O ───────> C6H12O6 + 6O2

* kvalita vody:





3. podzemní





2-, SO42-


b) voda odpadní:

1. průmyslová



2. splašková








* dělení:


b) minerální – s ionty


* pH = 7

* tvrdost vody – chelatometrické stanovení

– vlastnost vody daná součtem koncentrací Mg2+ a Ca2+ [mmol/l]

a) přechodná => HCO3-

• způsobují ji: Ca(HCO3)2 a Mg(HCO3)2 – lze ji odstranit varem→ povařením vznikají

nerozpustné uhličitany – vápenatý a hořečnatý

∆T


b) trvalá => sírany, chloridy

• způsobují ji hlavně CaCl2, MgSO4 a CaSO4 – přídavkem sody Na2CO3 se vysráží

CaCl2 + Na2CO3 → CaCl3 + 2NaCl

• tvrdost vody se dá také odstranit kyselinou citronovou nebo fosfáty

OH OH

| |

HO – P – OH HO – P – OH

|| ||

O O



4. Druhy vod. Způsoby čištení vod.

* voda na Zemi – 71% zemského povrchu – 12% ledovce, 2% sladká voda

• v neustálém koloběhu

• v 1l mořské vody je 20g NaCl,v mořské vodě nalezeno 89 různých prvků, ale 97% připadá H2 a O2

* dělení podle kvality vody:





3. podzemní





2-, SO42-


b) voda odpadní:

1. průmyslová

2. splašková








* dělení:


b) minerální – bez chuti, mdlá; chuť zhoršují soli kovů (ionty) Fe, Cu, Mg, Zn



Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * zákal – způsoben nerozpuštěnými látkami – jílové minerály, plankton, dispergované organické látky

* v přírodě není vždy chemicky čistá – vždy rozpuštěné látky

* 4 chuti – slaná, sladká, kyselá, hořká

Požadavky na pitnou vodu

* zdravotně nezávadná

* bez choroboplodných zárodků

* čirá, bez barvy a zápachu

* přiměřená tvrdost

* příjemná chuť, bez sloučenin Fe atd.

* voda pramenitá a studniční – vodu pitnou upravujeme sedimentací hrubších suspendovaných částic ve velkých nádržích + písečný filtr + desinfekce chlorováním nebo ionizací

5. Síra a její bezkyslíkaté sloučeniny, koloběh síry v přírodě.

* patří mezi prvky VI. A skupiny

* 4 přírodní stálé izotopy převažuje 32S

* v řadě sloučenin nahrazována S za O (thioderiváty)

* výskyt:

S – volná – S8 (v modifikacích – kosočtverečná, jednoklonná, amorfní)

vázaná – solfatáry (plynné produkty sopek)

sulfidy – markazit = FeS2, pyrit = FeS2, sfalerit ZnS, galenit PbS,

argentit = AgS, rumělka HgS

sírany – skalice (zelená – Fe, bílá – Zn, modrá – Cu)→ penta- nebo

heptahydráty; sádrovec = CaSO4, baryt = BaSO4,

Glauberova sůl = Na2SO4 · 10H2O

* využití elementární S:

• v lékařství při výrobě sirných mastí


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • k dezinfekci – síření včelích úlů

• při výrobě kaučuku

* vlastnosti:

• žlutý nekov – pevná nevodivá látka

• slabý zápach

• rozpustná v toluenu

• nízký body tání i varu

• poměrně reaktivní, ale až za zvýšené teploty – pak reaguje se všemi prvky kromě vzácných a N

* výroba: buď se těží vysokotlakým a vysokoteplotním způsobem nebo ze sulfanu laboratorní přípravou

1. oxidace sulfanu

H2S + ½O2 → H2O + S

2. redukce síranu uhlíkem

MSO4 + C → MO + CO + SO2

t, p

2CO + SO2 → S + 2CO2↑

* neoxosloučeniny

1. hydridy – sulfan = H2S – plyn, odporně páchne po zkažených vejcích, jedovatý, rozpustný v H2O

za vzniku sulfanové vody, kyselý

FeS + 2HCl → H2S + FeCl2

• připravuje se rozkladem silných kyselin

• zapálením na vzduchu hoří a vzniká SO2 + vodní páry

• tvoří 2 typy solí:

a) hydrogensulfidy – dobře rozpustné

b) sulfidy – sulfidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin jsou iontové a ve vodě rozpustné

• sulfidový iont hydrolyzuje, sulfidy ostatních kovů vytvářejí atomové krystalické mřížky a

jsou ve vodě nerozpustné

• polysulfidy – vznikají reakcí iontových sulfidů se S – atomy S vázány ve 2 a více

členných řetězcích


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy - použití – výroba S, v analytické chemii

2. halogenidy – polární látky (někdy i iontové), většina rozpustná v H2O (hydrolytické rozpouštění)

• výroba přímou syntézou, příprava oxosolí

* použití:

• výroba H2SO4 a jejích solí

• v chemickém průmyslu na vulkanizaci kaučuku

• v kožním lékařství

• v gastroenteologii (vnitřní lékařství – při otravách)

Koloběh síry v přírodě

* nejvíce v chalkosféře, nedostatek kyslíku při tuhnutí – sulfidy

CaS + H2O + CO2 → CaCO3 + H2S

2H2S + O2 → S + 2H2O + energie oxidace (sirné bakterie)

* nedostatek kyslíku – ložiska síry (Sicílie, Polsko)

* oxidace kyslíkem

v1

S + O2 + H2O → H2CO3 v1 << v2

v2

2H2CO3 + O2 → 2H2SO4 nehromadí se

H2SO4 + CaCO3 → CaSO4 + H2O + CO2

CaSO4 se ukládá v mořích (CaSO4 . 2H2O)

* geologické změny => redukce

CaSO4 + CH4 → CaS + 2H2O + CO2

↑

zplodiny rozkladu organických látek

CaS + 2H2O + CO2 → CaCO3 + H2S plynný rozpuštěný ve vodě

* rostliny → příjem SO42-→ silice, bílkoviny→ rozklad po odumření→ H2S

H2SO4

S sírany bílkoviny



H2S

* výchozí látkou je především sulfan (H2S) vznikající na zemském povrchu nebo ve svrchních vrstvách zemské kůry, např. vytěsněním ze sulfidů, rozkladem bílkovin nebo redukcí síranů

* H2S se oxiduje na elementární S, příp. i na SO2 nebo SO3

* konečným produktem oxidačních dějů jsou sírany, které jsou přijímány rostlinami a mění se opět na sirné sloučeniny s nižším oxidačním stupněm S

6. Síra a její kyslíkaté sloučeniny.

* patří mezi prvky VI. A skupiny

* 4 přírodní stálé izotopy převažuje 32S

* v řadě sloučenin nahrazována S za O (thioderiváty)

* výskyt:

S – volná – S8 (v modifikacích – kosočtverečná, jednoklonná, amorfní)

vázaná – solfatáry (plynné produkty sopek)

sulfidy – markazit = FeS2, pyrit = FeS2, sfalerit ZnS, galenit PbS,

argentit = AgS, rumělka HgS

sírany – skalice (zelená – Fe, bílá – Zn, modrá – Cu)→ penta- nebo

heptahydráty; sádrovec = CaSO4, baryt = BaSO4,

Glauberova sůl = Na2SO4 · 10H2O

* využití elementární S:

• v lékařství při výrobě sirných mastí

• k dezinfekci – síření včelích úlů

• při výrobě kaučuku

* vlastnosti:

• žlutý nekov – pevná nevodivá látka

• slabý zápach

• rozpustná v toluenu

• nízký body tání i varu

• poměrně reaktivní, ale až za zvýšené teploty – pak reaguje se všemi prvky kromě vzácných a N


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * výroba: buď se těží vysokotlakým a vysokoteplotním způsobem nebo ze sulfanu laboratorní přípravou

1. oxidace sulfanu

H2S + ½O2 → H2O + S

2. redukce síranu uhlíkem

MSO4 + C → MO + CO + SO2

t, p

2CO + SO2 → S + 2CO2↑

* oxosloučeniny:

1. oxidy

• S2O (oxid sirný) – nestálý

• SO2 – bezbarvý plyn štiplavého zápachu, jedovatý, dobře rozpustný v H2O za vzniku H2SO3

◦ vzniká redukcí H2SO4

◦ výroba přímou syntézou – spalováním S

S + O2 → SO2

◦ silné redukční účinky – redukční činidlo v organické chemii cukrů

◦ silně korozivní účinek

◦ používá se jako chladicí kapalina do ledniček

• SO3 – do 17°C pevná látka, nad 17°C bezbarvý plyn, bez zápachu, silně hygroskopický – váže

na sebe H2O za vzniku H2SO4 SO3 + H2O → H2SO4

◦ snadno polymeruje, či trimeruje

◦ použití – výroba H2SO4

2. oxokyseliny

• H2SO3 – slabá, dvojsytná kyselina, neexistuje jako chemické individuum, silně reaktivní – silné

redukční činidlo, 2 typy solí:

a) siřičitany

b) hydrogensiřičitany

- použití – zdroj laboratorní přípravy SO2 nebo k výrobě některých prvků (halogenů)

• H2SO4 – velmi silná dvojsytná kyselina, oxidační a dehydratační účinky



- výroba konstantním způsobem ve 3 krocích:

S + O2 → SO2

V2O5

2SO2 + O2 → 2SO3

SO3 + H2O → technická H2SO4

- budeme-li vhánět do H2SO4 plynné SO3, vznikne oleum H2SO4 · nSO3 n = 1, 2

- bezbarvá, olejovitá kapalina, vysoké zřeďovací teplo (uvolňuje se při ředění)

- použití – při výrobě papíru, výbušnin, barviv, léčiv, hnojiv

- tvoří 2 formy solí:

a) hydrogensírany

b) sírany

3. peroxokyseliny

• peroxosírová – H2SO5

• peroxodisírová – H2S2O3

* použití:

• výroba H2SO4 a jejích solí

• v chemickém průmyslu na vulkanizaci kaučuku

• v kožním lékařství

• v gastroenteologii (vnitřní lékařství – při otravách)

7. Dusík a jeho bezkyslíkaté sloučeniny, koloběh dusíku v přírodě.

* patří mezi pentely = V.A skupina

* přírodní N – 2 izotopy: 14N a 15N (pouze 0,37%)

* výskyt:

• volný N2 – 79% vzduchu

• vázaný – dusičnany (ledky) = KNO3, NaNO3 (chilský ledek)

součást bílkovin, nukleových kyselin, peptidů


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * významná schopnost tvořit násobné (dvojné i trojné) vazby

* elementární N – tvoří dvouatomové molekuly N2 s trojnou vazbou mezi atomy N, která je velmi pevná


• bezbarvý plyn, bez zápachu, nedýchatelný

• nízká teplota tání i varu

• elektricky nevodivý

• ve vodě málo rozpustný


• chemicky nereaktivní, reaguje pouze za extrémních podmínek (vysoká teplota, elektrický výboj)

* výroba a příprava:

• příprava – 3 způsoby:

1. thermickým rozkladem dusitanů (amonného)

NH4NO2 → N2 + 2H2O

2. nebezpečí výbuchu

(3) Ba(N3)2 → Ba + 3N2 (Ba3N2 + 8N2)

3. rozkladem diazoniových solí

• výroba – frakční destilací vzduchu (2. frakce; z 1. frakce se získávají vzácné plyny) filtrací přes molekulová síta

* neoxosloučeniny

1. hydridy – s vodíkem

• NH3 = čpavek, amoniak; bezbarvý štiplavý plyn

◦ výroba – přímou syntézou

1/2N2 + 3/2H2 → NH3

◦ příprava – alkaličtění amonných solí

NH4+ + OH- → ↑NH3 + H2O

◦ chemicky je to báze:

NH3 + H2O → NH4+ + OH-

◦ použití – organické syntézy = aromáty – HNO3, HNO2

NH3 (aq) – hnojivo

soli – elektrotechnika



◦ soli čpavku: amidy – NH2- ; redukční činidla, organická syntéza; bezbarvé

krystalické látky

NH3 + M → MNH2 + 1/2H2

imidy = NH2- ; výroba z amidů – zahříváním, organická syntéza

nitridy ≡ N3- ; syntéza prvku s N→ S-blok – rozpustné v H2O, iontová povaha

• N2H4 = hydrazin; nestálá kapalina, bezbarvá, neomezeně se mísí s H2O; chová se jako zásada

◦ výroba: NH3 + ClO- → N2H4 + Cl- + H2O

◦ použití: raketové palivo

• HN3 = azidovodík = azoimid – bezbarvá kapalina pronikavého zápachu, explozivní, jedovatá, silná kyselina

◦ výroba: 2NO + MNH2 → MN3 + H2O

MN3 + H3O+ → HN3 + M- + H2O

◦ použití – rozbušky

2. halogenidy

• NX3 – pevné látky; extrémně nestálé na dotyk (hrozba výbuchu)

– rozklad na NaX

3. sulfidy – pevné látky, výroba přímou syntézou; použití – heterocykly

Koloběh dusíku v přírodě

dusík v půdě 0,03 – 0,5%

dusík minerální (NH4+ a NO3

- až 2%) dusík organický

NH4+ NO2

- NO3-

nehydrolyzovatelný

hydrolyzovatelný

α-aminokyseliny aminocukry amidy zbytek N z hydrolyzátu

* za působení bakterií:

bílkoviny, humusové látky ↔ aminokyseliny + amidy ↔ amoniak ↔ dusitany ↔ dusičnany

* amonizace – vzniká NH3; zdroj výživy, poután půdou, nitrifikace, ztráty do ovzduší


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

a) nitritační bakterie

2NH4+ + 3O2 ↔ 2NO2- + 2H2O + 4H+ + energie

b) nitratační bakterie

2NO2- + O2 ↔ 2NO3

- + energie

* denitrifikace (současně probíhá oxidace organických látek)

a) pravá

NO3- → NO2

- → NO→ N2O→ N2

b) nepravá

NO3- → NH3 asimilace rostlinami

* ztráty od ovzduší – N2, NH3, NOx, N2O

* poutání vzdušného N – nitrogenní a hlízkové bakterie (bobovité rostliny)

* elektrické výboje při bouřkách

N2 + O2 → 2NO

2NO + O2 → 2NO2

2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2

* příjem N rostlinami

a) ve formě dusičnanů – NO3-

b) ve formě amonných solí – NH4+

8. Amoniak, adiční a substituční sloučeniny odvozené od amoniaku.

* nejvýznamnější sloučenina N s H

* bezbarvý plyn ostrého zápachu, který lze poměrně snadno zkapalnit

* bod varu -33,4°C

* molekula tvar trojboké pyramidy – v jejím vrcholu atom N s volným elektronovým párem

* kapalný NH3 reaguje jen velmi pozvolna a s ušlechtilými kovy

* v kapalném stavu vytváří poměrně silné vodíkové můstky, i když méně pevné než jsou ve vodě


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * kapalný NH3 podléhá autoprotolýze s iontovým součinem 10-30 při -50°C a způsobuje ionizaci v něm

rozpuštěných inotových sloučenin

* reakce s Na vede k amidu: 2Na + 2NH3 ↔ 2NaNH2 + H2

* laboratorní příprava:

(NH4)2SO4 + 2NaOH ↔ Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O

* průmyslově se vyrábí převážně přímou syntézou za vysokých teplot a tlaků (400 – 500°C,

20 – 100MPa) a za současného působení katalyzátoru (jemně rozptýlené železo):

N2 + H2O ↔ 2NH3

• jen v menší míře se získává vypíráním z koksárenských plynů a svítiplynu

* plynný NH3 se dobře rozpouští ve vodě (rozpustnost nepřímo úměrná teplotě) a jeho vodné roztoky reagují zásaditě v důsledku reakce:

NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH- kdis = 4,7 . 10-5

• této reakci podléhá jen malá část rozpuštěných molekul NH3

* zásadité vlastnosti způsobeny existencí volného elektronového páru na atomu N – vytváří vazbu s protonem za tvorby amonného kationty při reakcích s kyselinami:

NH3 + HCl ↔ NH4Cl

2NH3 + H2SO4 ↔ (NH4)2SO4

* volný elektronový pár umožňuje i uplatnění NH3 ve fci ligandu v četných komplexech – např.:

Cu2+ + 4 NH3 ↔ [Cu(NH3)4]2-

* v kyslíkové atmosféře lze NH3 zapálit, přitom hoří převážně na N a H2O:

4NH3 + 3O2 ↔ 2N2 + 6H2O

• za přítomnost katalyzátoru (Pt, 800 – 900°C) vzniká vedle H2O i NO (využívá se při výrobě)

HNO3) 4NH3 + 5O2 ↔ 4NO + 6H2O

Adiční deriváty amoniaku

* amonné soli a aminokomplexy

* MNO3- - v H2O dobře rozpustné, v roztoku NO3- stálé

Substituční deriváty amoniaku


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * vznikají náhradou atomu vodíku anorganickými nebo organickými radikály

* náhradou H v NH3 kovem lze odvodit amidovou skupinu NH2- , amidovou skupinu NH2- a

nitridovou skupinu N3-

* působením NH3 na roztavený Na (nebo rozpuštěním Na v kapalném NH3) vzniká amid sodný:

2Na + 2NH3 ↔ 2NaNH2 + H2

* podobná reakce probíhá s Ca nebo Ba – zahříváním amidu barnatého dochází k odštěpení NH3 a vzniká imid: Ba(NH2)2 ↔ BaNH + NH3

• popř. i nitrid: 3Ba(NH2)2 ↔ Ba3N2 + 4NH3

* nitridy lze připravit za vysokých teplot i přímou syntézou – reakcí N s kovy:

3Mg + N2 ↔ Mg3N2

• nebo působením NH3 přímo na kov: 2Al + 2NH3 ↔ 2AlN + 3H2

* iontové nitridy vytváří pouze malá část kovových prvků – málo ušlechtilých a tyto snadno podléhají hydrolytickým reakcím za vzniku NH3 a příslušného hydroxidu:

Zn3N2 + 6H2O ↔ 2NH3 + 3Zn(OH)2

* nitridy řady přechodných prvků intersticiální tzn., že mezery v mřížce kovu vyplněny atomy N

• často proměnlivé složení, vyznačují se vysokými body tání a velkou tvrdostí (W2N, UN, ZrN)

• jinou skupinu tvoří kovalentní molekulové nitrily s nekovy (B, Si, S, P)

* vodík v molekule NH3 může být zaměněn i za halogen, pak vznikají halogenaminy (NH2Cl nebo NCl3)

– značně nestálé až explosivní

* náhradou atomu vodíku v molekule amoniaku hydroxylovou skupinou lze odvodit:

• hydroxylamin NH2OH – málo stálá krystalická látka (bod tání 33°C)

_ ◦ volný elektronový pár na H i zde umožňuje vázat proton, proto i

H – N – O – H hydroxylamin je zásadou, slabší ale než NH3

‌‌‌| ◦ jeho soli, např. chlorid, jsou stálé a v laboratořích se užívají především

H jako redukční činidlo, i když hydroxylamin má i oxidační účinky


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy ◦ může vystupovat i jako ligand v komplexech – umožňuje volný elektronový pár na N

• hydrazin N2H4 – záměna atomu H v NH3 za –NH2 skupinu

_ _ ◦ kapalina mísitelná s vodou ve všech směrech

H – N – N – H ◦ ze stejných příčin jako NH3 a hydroxylamin se chová jako zásada, ale

| | dvojsytná a velmi slabá

H H ◦ volná zásada se používá jako silné redukční činidlo

◦ známé 2 řady jejich solí, které výrazně hydrolyzují:

∙ krystalický síran hydrazinia (N2H5)+HSO4- – chová se jako látka

se zcelavolným iontem HSO4-, použitelný jako základní látka při standardizaci v neutralizační

odměrné analýze

9. Dusík a jeho kyslíkaté sloučeniny.

* patří mezi pentely = V.A skupina

* přírodní N – 2 izotopy: 14N a 15N (pouze 0,37%)

* výskyt:

• volný N2 – 79% vzduchu

• vázaný – dusičnany (ledky) = KNO3, NaNO3 (chilský ledek)

součást bílkovin, nukleových kyselin, peptidů

* významná schopnost tvořit násobné (dvojné i trojné) vazby

* elementární N – tvoří dvouatomové molekuly N2 s trojnou vazbou mezi atomy N, která je velmi pevná


• bezbarvý plyn, bez zápachu, nedýchatelný

• nízká teplota tání i varu

• elektricky nevodivý

• ve vodě málo rozpustný


• chemicky nereaktivní, reaguje pouze za extrémních podmínek (vysoká teplota, elektrický výboj)


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

• příprava – 3 způsoby:

1. thermickým rozkladem dusitanů (amonného)

NH4NO2 → N2 + 2H2O

2. nebezpečí výbuchu

(3) Ba(N3)2 → Ba + 3N2 (Ba3N2 + 8N2)

3. rozkladem diazoniových solí

• výroba – frakční destilací vzduchu (2. frakce; z 1. frakce se získávají vzácné plyny)

filtrací přes molekulová síta

* oxosloučeniny

1. oxidy – plynné látky – všechny typy I – V (N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5)

- NO, NO2 – škodlivé, radikálové sloučeniny – velmi reaktivní

• podílí se na tvorbě fotochemického smogu

• kyselinotvorné

• N2O – za normálních teplot nereaktivní

◦ částečně rozpustný ve vodě

◦ s vodou nereaguje

◦ reakce za vyšších teplot 2N2O → 2 N2 + O2

◦ při nízkých teplotách prakticky nereaktivní – nepoškozuje živé tkáně

◦ rajský plyn – anestetikum

• NO – plynný, velice málo reaktivní, s vodou nereaguje

• N2O3

• NO2 – vzniká samovolnou reakcí NO

• N2O5 – bílá krystalická látka

2. kyseliny

• HNO2 – není známa jako idividuum, ale v podobě solí dusitanů

◦ slabá, málo stálá

◦ výroba: okyselením dusitanů, disproporcionací NO2

2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3

◦ použití: v podobě solí – redukční činidlo


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

• HNO3 – i jako individuum; olejovitá kapalina; 65%

◦ silná jednosytná kyselina, bezbarvá, mísitelná s vodou (koncentrace 60%)

◦ vyrábí se syntézou amoniaku

◦ použití: barvivo, léčiva, výbušniny, hnojiva

10. Oxidy dusíku a jejich vlastnosti.

* plynné látky – všechny typy I – V (N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5)

- NO, NO2 – škodlivé, radikálové sloučeniny – velmi reaktivní

• podílí se na tvorbě fotochemického smogu

• kyselinotvorné

• N2O – za normálních teplot nereaktivní

◦ částečně rozpustný ve vodě

◦ s vodou nereaguje

◦ reakce za vyšších teplot 2N2O → 2 N2 + O2

◦ při nízkých teplotách prakticky nereaktivní – nepoškozuje živé tkáně

◦ rajský plyn – anestetikum

• NO – plynný, velice málo reaktivní, s vodou nereaguje

• N2O3 – v tuhém stavu za velmi nízkých teplot (- 100°C)

• NO2 – vzniká samovolnou reakcí NO; reakcí s H2O vzniká HNO3 a HNO2

• N2O5 – bílá krystalická látka

Oxidy dusíku NO, NO2

* zdroj: paliva (50%), automobilová doprava (35%)

N2 (g) + O2 (g) → 2NO (g) NO není toxický

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)

3NO2 (g) + H2O (l) → 2HNO3 (l) + NO (g)

* fotochemický smog

sluneční záření


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy NO2 (g) —————> NO (g) + O (g)

O2 (g) + O (g) → O3 (g) troposférický ozón

* snižování emisí NO, NO2 je velmi důležité

* prevence: snížení teploty spalování→ nedokonalé spalování→ zvýšení produkce CO

* redukce NO a NO2

• v elektrárnách

4NH3 (g) + 6NO (g) → 5N2 (g) + 6H2O (l)

• v automobilech Pt-Pd-Rh

2CO (g) + 2NO (g) ————> 2CO2 (g) + N2 (g)

11. Dusíkatá hnojiva.

* rostliny přijímají N ve formě amonného kationtu NH4+ nebo dusičnanového aniontu NO3

-

* podle formy vazby N se dusíkatá hnojiva rozdělují na hnojiva s dusíkem dusičnanovým

(nitrátovým), amonným nebo amoniakálním a amidovým

Hnojiva s dusičnanovým dusíkem

* = ledky – hnojiva fyziologicky zásaditá

* tato hnojiva jsou spíše výjimkou, naprosto převládají hnojiva fyziologicky kyselá

* nejpoužívanější:

• ledek vápenatý – jeho hlavní složkou je Ca(NO3)2 . 4 H2O

• ledek chilský – vedle hlavní složky NaNO3 obsahuje i malá množství NaCl, Na2SO4, I a B

• ledek draselný KNO3 – velký význam jako bezchlorové draselné hnojivo, popř. jako součást

vícesložkových hnojiv

Hnojiva s amoniakálním dusíkem

* nejčastěji aplikovaným dusíkatým hnojivem je síran amonný (NH4)2SO4 – obsahuje pro rostliny důležitý síranový iont



• amonný kationt se v půdě poměrně rychle oxiduje na dusičnanový aniont – dochází k jeho nitrifikaci a v jejím důsledku i k okyselení půdního roztoku

* velmi koncentrovaným dusíkatým hnojivem je kapalný amoniak NH3 – jako hnojiva se využívají i vodné roztoky amoniaku a odpadní amoniakální vody z chemického průmyslu – je třeba kontrolovat množství případných toxických látek

* chlorid amonný NH4Cl – vysoký obsah Cl omezuje jeho využití, a proto se mísí s mletým vápencem

=> amonné vápno

Hnojiva s amidovým dusíkem

* močovina CO(NH2)2 – nejkoncentrovanější tuhé dusíkaté hnojivo

• po zapravení do půdy podléhá hydrolýze za vzniku uhličitanu amonného (amidový dusík se mění na formu přijatelnou pro rostliny)

* dříve se používalo i dusíkaté vápno – jeho účinnou složkou je kyanid vápenatý CaCN2 – výroba drahá

Hnojiva s amoniakálním a dusičnanovým dusíkem

* ledek amonný NH4NO3 – samotný dusičnan amonný je výbušný a fyziologicky kyselý

• přídavkem mletého vápence (LAV) se jednak otupí fyziologická kyselost a jednak sníží jeho výbušnost

* superledek amonný – směs dusičnanu a síranu amonného

Pomalu působící dusíkatá hnojiva

* představují 2 skupiny látek:

1. skupina obsahuje 30 – 40% N v organické formě ve sloučeninách ve vodě těžko rozpustitelných

• v půdě podléhají postupně biochemickým a chemickým přeměnám až na minerální N, který je rostlinám přístupný

• patří sem různá močovinoaldehydová hnojiva a oxamid (diamid kyseliny šťavelové)

2. skupina = tzv. obalová hnojiva – postupným uvolňováním N během vegetace se dosahuje vytvoření jakési blány (z parafínu, dehtu, polyethylenu, S nebo

pryskyřice) na povrchu granulí dobře rozpustných hnojiv



• biochemickými a chemickými procesy dochází k porušování blány a postupnému pronikání dusíkatého hnojiva do půdy

• jako zdroj N se využívá monohydrát fosforečnanu hořečnatoamonného MgNH4PO4 . H2O a

triaziny (dusíkaté heterocykly)

12. Fosfor a jeho sloučeniny, koloběh fosforu v přírodě.

* patří mezi pentely – prvky V.A skupiny

* jediný stálý izotop 31P

* většinou netvoří násobné vazby (s kyslíkem ano )

* běžné oxidační číslo – V, méně – I, III, IV, -III

* k průmyslové výrobě fosforu a jeho sloučenin slouží přírodní fosfáty

* výskyt: vázaný: fosforečnany = Ca(PO4)3X, X = Cl, F, OH

monazit = MPO4, M = Sc, Y, La …

v přírodě – fosforit a apatit – jejich chemickýcm základem Ca(PO4)2 , stejně jako v zubech a kostech savců

* fyzikální vlastnosti: pevná látka; 3 allotropické modifikace:

a) bílý P = P4 – tetraedr

◦ měkký, velmi reaktivní (nestálý), jedovatý

◦ vytváří 4 atomové molekuly

◦ uchovává se pod vodou

◦ velmi reaktivní s kyslíkem

b)červený P = Pn

◦ zahříváním za velmi vysokého tlaku vzniká z bílého černý fosfor

◦ vede elektrický proud, málo reaktivní

◦ není jedovatý

c) fialový (černý) P = Pn

◦ nejedovatý, kov, zahřívání bílého fosforu při 400°C


• P – oxidativní procesy – světelné efekty – fosforescence


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

• P – příprava + výroba – z Ca(PO4)2 redukcí C v prostředí oxidu křemičitého (bez vzduchu)

2Ca(PO4)2 + 6SiO2 + 10C → 2CaSiO3 + P4 + 10CO

* sloučeniny:

A) neoxosloučeniny = nezkyslíkaté sloučeniny

hydridy – fosfan = PH3 – jedovatý, vzniká hydrolýzou některých fosforů

◦ lze ho využít k hubení škůdců

◦ s halogeny vytváří halogenidy

B) oxosloučeniny = kyslíkaté sloučeniny

1. oxidy – plynné látky

• P2O3 → P4O6 (dimer) – vznik hořením bílého P; za chladu se pozvolna rozpouští ve vodě na

kyselinu fosforitou

• P2O5 → P4O10 (dimer)

• PO2 – vzniká tepelným rozkladem P2O3 za nepřítomnosti O (vzniká také černý P)

2. kyseliny

• H3PO4 – jako 98% roztok; do I. stupně středně silná, dále slabá (II a III)

◦ použití: v organické syntéze – heterocykly, nenasycené uhlovodíky

• H3PO3 = kys. Fosforitá – bílá krystalická látka, snadno rozpustná ve vodě

• H4P2O6 = kys. difosforičizá – vzniká samovolnou reakcí volného fosforu

◦ slabá, ve vodném roztoku se za tepla rozkládá za vzniku stejných produktů jako

PO2

* použití:

• zápalky, organokovové sloučeniny, jedy, bojové plyny, jako fosforečnany do hnojiv (citramfoska,

superfosfát)

Koloběh fosforu v přírodě


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * P – významný biogenní prvek

• DNA, RNA

• makroergické sloučeniny ATP, acetlCoA

• kosti, zuby – Ca3(PO4)2, Mg3(PO4)2

• fosfátový pufr v krvi

• H3PO4 výroba hnojiv, tenzorů, odrezovače, farmacie

* kontaminace vod => eutrofizace

* příjem P rostlinami

H2PO4- >> HPO4

2- >> PO43-

* koloběh P je podobný koloběhu N

P z půdy ↔ P z organických látek

* konečná forma rozkladu organických látek => soli H3PO4

* fosforečnanové ionty z půdy přijímány rostlinami a jejich prostřednictvím (v potravě) v podobě vázaných forem fosforu, i živočichy

* rozkladem organické hmoty přechází sloučeniny fosforu zpět do půdy a přeměňují se zpět na fosforečnany

* část sloučenin P odplavována do moří

* do koloběhu P vstupuje P i v podobě hnojiv, v podobě složek pracích a čistících prostředků

13. Fosforečná hnojiva.

* rostliny využívají P ve formě dihydrogenfosforečnanů a monohydrogenfosforečnanů při pH půdního roztoku 4 – 6, jiné formy P pro ně nepřijatelné nebo i toxické

* dihydrogenfosforečnany – rozpustnější => přístupnější pro rostliny než monohydrogenfosforečnany

* při vyšších hodnotách pH je příjem P omezován Ca(HCO3)2 nebo Mg(HCO3)2

* při nižších hodnotách se do půdy uvolňují ionty Al3+ a Fe3+ a P je blokován v nerozpustných normálních fosforečnanech hlinitých a železitých

* k výrobě všech sloučenin fosforu, tedy i hnojiv se používají téměř vždy přírodní fosfáty a fosfority, jejich základní složkou je fosforečnan vápenatý Ca3(PO4)2


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * nerozpustná forma se při výrobě převádí na rozpustnější formy působením minerálních kyselin

* k hnojení rostlin se užívají i odpady při zpracování železné rudy

• nejpoužívanějším fosforečným hnojivem je superfosfát Ca(HPO4)2 – vyrábí se z přírodních

fosfátů působením H2SO4 ve vhodném reakčním poměru:

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 => Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

• působením H3PO4 se vyrábí tzv. superfosfát trojitý:

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 => 3Ca(H2PO4)2

• účinná složka těchto hnojiv (tzv. monokalciumfosfát) ve vodě nerozpustná

• dihydrogenfosforečnanový iont slabě kyselý

• má-li půda dostatek vápenatých kationů nebo uhličitanu vápenatého, vzniká jemně vyvločkovaný hydrogenfosforečnan vápenatý CaHPO4:

Ca(H2PO4)2 + CaCO3 => 2CaHPO4 + H2O + CO2

◦ sice ve vodě jen málo rozpustný, ale pro rostliny dobře přijatelný

* průmyslová výroba hnojiv s obsahem hydrogenfosforečnanu pod názvem citrofosfát (precipitát,

dikalciumfosfát)

• přírodní fosfát se rozkládá pomocí HNO3 za vzniku H3PO4, která se oddělí a sráží hydroxidem nebo

CaCO3: Ca3(PO4)2 + 6HNO3 => 2H3PO4 + 3Ca(NO3) 2

H3PO4 + Ca(OH)2 => CaHPO4 + 2H2O

H3PO4 + CaCO3 => CaHPO4 + CO2 + H2O

* jako průmyslová hnojiva ve vodě málo rozpustná se využívají i polymetafosfáty draselné, amonné

nebo vápenaté – vznikají reakcí oxidu fosforečného s plynným amoniakem, mletým vápencem nebo

chloridem draselným: P2O5 + 2NH3 + H2O => 2NH4PO3

2P2O5 + Ca3(PO4)2 => 3Ca(PO3)2 zjednodušeně

P2O5 + 2KCl => CaHPO4 + CO2 + H2O

* pícní vápno = hydrogenfosforečnan vápenatý – užívá se jako minerální přísada do krmiv

* dělení podle rozpustnosti:

1) Rozpustnost ve vodě s H3PO4



- jsou dobře rostlinami přijímány

- mohou se výjimečně použít i za vegetace

- Superfosfát - Ca (H2PO4)2 . CaSO4

- obsahuje 7,6% fosforu

- je to fyziologicky kyselé hnojivo

- Superstop - je obohaceno stopovými prvky

2) Rozpustnost ve slabých kyselinách s H3PO4

- jsou to nejlepší fosforečná hnojiva

- Thomasova moučka (TM) - obsahuje 7% P2O5

- výrobné hnojivo pro víceleté rostliny

- Citrofosfát – CaHPO4 - hydrogen fosforečnan vápenatý

- 20% fosforu

- výborné hnojivo pro vysoký obsah fosforu

- výroba kombinovaných hnojiv(NPK, cererit)

3) Nerozpustné s H3PO4

- dlouhodobě působící hnojiva, vhodná do činných půd, do kompostů

- Mleté fosfáty (MF) – fosforit

- používá se k dlouhodobému účinku

14. Uhlík a jeho bezkyslíkaté sloučeniny.

Uhlík = C

* IV. skupina – 1s2 2s2 2p2

* výskyt:

a) elementárně:

• 126C grafit (šesterečná modifikace) – 1,1% – vodivý

• 136C diamant (krychlová modifikace) – 98,9% – velmi tvrdý

• 146C radioaktivní – T ½ = 5730 let

• v uhlí, lignitu

b) vázaný – CO2 (ve vzduchu), v podobě organických sloučenin (uhlovodíky + deriváty)

* reaktivita roste od 126C přes 13

6C k 146C


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

• nekov – izolant

• teplota tání a varu vysoké

• nerozpustné v polárních rozpouštědlech (v H2O), rozpustné v nepolárních

• nízká hustota


• reaktivní až za vyšších teplot za vzniku podvojných nebo potrojných sloučenin

• redukční vlastnosti 2ZnO + C → 2Zn + CO2

* za zvýšené teploty:

C + O2 → CO2

* výroba:

• z oxidů uhlíku redukcí H2

CO + H2 → C + H2O

• z uhlovodíků termickým rozkladem za nepřístupu vzduchu

∆T, ∆p

CnH2n+2 ────────> C + (n+1)H2 (z C vznikají saze a fulleren = C60)

neoxosloučeniny = bezkyslíkaté sloučeniny

• uhlovodíky => organická chemie

• kyanidy = MCN

◦ výroba:

∆T

1) N(CH3)3 → HCN + 2CH4 (termický rozklad)

2) HCN + MOH → MCN + H2O (neutralizace kyseliny)

◦ jedy při výrobě kovů (Au, Ag, …)

◦ (CN)2 – dikyan – plynný jedovatý => prudký jed

◦ HCN – kyanovodík – ve vodném roztoku slabá kyselina => prudký jed

◦ CN- – ligandy v komplexních sloučeninách, žlutá a červená krevní sůl, berlínská modř

◦ SCN- – těžba zlata kyanidovým loužením KCN + S → KSCN

◦ HSCN – kys. thiokyanatá (rhodanovodíková), silná kyselina

◦ HOCN – kys. kyanatá


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

◦ NH2CN – kyanamid

◦ CaCN2 – kyanamid vápenatý (dusíkaté vápno), hnojivo; v půdě rozklad až na (NH4)2CO3

• karbidy – molekulové karbidy velmi tvrdé

◦ SiC, CaC2, CuC2, Mg2C3, TiC, Fe3C

• acetylidy = C22-

◦ Cu2C2, Ag2C2 – výbušné

CaC2 + 2H2O → HC ≡ CH + Ca(OH)2

• sirouhlík – CS2 – hořlavá kapalina, páry jedovaté; dobré nepolární rozpouštědlo

C + 2S → CS2

• chlorid uhličitý = CCl4 – nehořlavá kapalina, používá se do hasicích přístrojů; dobré nepolární rozpouštědlo

CS2 + 3Cl2 → CCl4 + S2Cl2

15. Uhlík a jeho kyslíkaté sloučeniny, koloběh uhlíku v přírodě.

Uhlík = C

* IV. skupina – 1s2 2s2 2p2

* výskyt:

a) elementárně:

• 126C grafit (šesterečná modifikace) – 1,1% – vodivý

• 136C diamant (krychlová modifikace) – 98,9% – velmi tvrdý

• 146C radioaktivní – T ½ = 5730 let

• v uhlí, lignitu

b) vázaný – CO2 (ve vzduchu), v podobě organických sloučenin (uhlovodíky + deriváty)

* reaktivita roste od 126C přes 13

6C k 146C


• nekov – izolant

• teplota tání a varu vysoké

• nerozpustné v polárních rozpouštědlech (v H2O), rozpustné v nepolárních

• nízká hustota


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


• redukční vlastnosti 2ZnO + C → 2Zn + CO2

* za zvýšené teploty:

C + O2 → CO2

* výroba:

• z oxidů uhlíku redukcí H2

CO + H2 → C + H2O

• z uhlovodíků termickým rozkladem za nepřístupu vzduchu

∆T, ∆p

CnH2n+2 ────────> C + (n+1)H2 (z C vznikají saze a fulleren = C60)

oxosloučeniny = kyslíkaté sloučeniny

• oxidy

◦ CO – vzniká při nedokonalém spalování

CO2 + C → 2CO

◦ CO2 – dokonalé spalování; plyn, těžší než vzduch, rozpustný ve vodě; není toxický, ale

nedýchatelný

• kyseliny

◦ H2CO3 – nestálá, slabá kyseliny, 2 řady solí:

a) hydrogenuhličitany = HCO3-

b) uhličitany = CO32-

CO2 + H2O ↔ H2CO3

- deriváty H2CO3

∙ CO(NH2)2 – močovina (hnojivo)

∙ HO – CO – NH2 – kyselina karbamová

∙ COCl2 – fosgen

• uhličitany = CO32-, pigmenty PbCO3

◦ Na2CO3 = soda

◦ K2CO3 = potaš


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

◦ rozklad uhličitanů za vysokých teplot

CaCO3 → CaO + CO2

• hydrogenuhličitany = HCO3- – rozpustné, zahřátím přechod na uhličitany

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O krasové jevy

Koloběh uhlíku v přírodě

* dynamická rovnováha CaCO3 a CO2

CO2 + H2O ↔ H2CO3

H2CO3 + H2O ↔ HCO3- + H3O+

* rovnovážný stav mezi mineralizací CO2 a fotosynthesou

hv, chlorofyl

6CO2 + 6H2O ───────> C6H12O6 + 6O2

* spalování (rozklad organických látek) −−−−−−−−> produkce CO2

antropogenní činnost

↓

nadbytek CO2 (běžně ve vzduchu 0,03%) skleníkový efekt

16. Křemík a jeho sloučeniny.

Křemík = Si

* IV. skupina – ns2 np2

* a) 1814Si – 89,6%

b) 2914Si – 6,2%

c) 3014Si – 4,2%

* výskyt:

• jenom vázaný – SiO2 (křemen)

◦ křemičitany SiO32- → s izolovanými tetraedry nebo s lineární strukturou tetraedrů,

ostrůvkovou strukturou tetraedrů, síťovitou strukturou tetraedrů, prostorovou strukturou tetraedrů (SiO4)4-


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * Si je základní prvek neživé přírody, vyskytuje se nepatrně ve všech organismech


• polokov – polovodič – vodivý

• šedý

• velmi tvrdý a křehký

• teploty tání a varu vysoké (tv = 1413°C)

• Si – čtyřvazný, černý, tvrdý, inertní, atomovou mřížkou se podobá diamantu

• nízká hustota


• málo rekativní, reaguje pouze s:

Si + 4HF→ SiF4 + 2H2

Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + 2H2

Si + 2F2 → SiF4


* výroba:

• z SiO2 redukcí H2, Mg

SiO2 + 2H2 → Si (práškový) + 2H2O

SiO2 + 2Mg → Si (krystalický) + 2MgO¨

* sloučeniny:

a) neoxosloučeniny = bezkyslíkaté sloučeniny

• silicidy (obdoba jako u karbidů) – Ca2Si, CaSi2

• silany = SinH2n+2 (n = 0 – 6)

◦ samozápalné, hoří na SiO2 a H2O

• halogenidy = SiX4

◦ i složitější struktury obdobné sloučeninám uhlíku do max. 6 atomů Si

◦ hydrolyzují na kys. křemičitou a halogenovodíkovou

◦ výjimka:

2SiF4 + H2O → H2[SiF6] + SiO2

◦ se sírou tvoří SiS2

◦ s dusíkem nitrid Si3N4

◦ s uhlíkem SiC (karborundum)


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

870°C 1470°C 1710°C

křemen ———> tridymit ———> crystobalit ———>

◦ ochlazením vzniká křemenné sklo, propouští UV, chemicky i tepelně odolné

• polykřemičité kyseliny = nSiO2 . nH2O

◦ jediná reálná je H4SiO4 – dehydratací vzniká silikagel

• křemičitany (soli hypotetických kys. křemičitých) oxidové vzorce

◦ mastek = 3MgO . 4SiO2 . H2O nebo Mg3(Si2O5)2 . (OH)2

◦ thotveitit = Sc2Si2O7

◦ wollastonit = Ca3Si3O9

• SiO2 i křemičitany

◦ křehké

◦ chemicky i tepelně odolné

◦ reagují s HF a se silnými hydroxidy

SiO2 + 4HF → SiF4 + H2O

CaSiO3 + 6HF → SiF4 + CaF2 + 3H2O

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O

CaSiO3 + 2NaOH → Na2SiO3 + CaO + H2O

◦ reagují při vysoké teplotě s některými bazickými solemi

SiO2 + K2CO3 → K2SiO3 + CO2

MgSiO3 + Na2CO3 → Na2SiO3 + MgO + CO2

• vodní sklo – zředěné dostatečně alkalické roztoky alkalických křemičitanů

◦ impregnace a konzervace

• hlinitokřemičitany

◦ substituce křemíku hliníkem – minerály živce (ortoklas, albit, anortit, plagioklas)

◦ zeolity

◦ obecné vzorce:

- x M2O . xAl2O3 . ySiO2 . zH2O M = Na, K, Ca, Mg

- x MO . xAl2O3 . ySiO2 . zH2O

◦ molekulová síta a ionexy


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

a) křemenný písek (SiO2)

b) kaolín (hlavní součást hlín)

K2O . Al2O3 . 6SiO2 + 2CO2 + 3H2O → 2KHCO3 + 4SiO2 + Al2O3 . SiO2 . 2H2O

živec kaolín

◦ využití:

∙ keramický a sklářský průmysl

∙ plnivo (zubní pasty)

◦ negativní vliv – prach způsobuje silikózu

* použití:

• výroba čipů do počítačů, výroba elektřiny (piesoelektřina)

• sloučeniny – výroba silikonových olejů a kaučuků

• Si je součástí silikonových kaučuků, olejů, náplní chromatografických kolon

• keramický průmysl: základem hlína = hlinitokřemičitany – vypalování za vysoké teploty→ střep – křehký, tvrdý – na povrchu se glazuje→ dá se znovu vypálit

◦ výroba: cihel, květináčů, střešních tašek, porcelánu, sanitární keramiky, …

17. Křemičitany, hlinitokřemičitany, jejich struktura a vlastnosti.

• křemičitany (soli hypotetických kys. křemičitých) oxidové vzorce

◦ mastek = 3MgO . 4SiO2 . H2O nebo Mg3(Si2O5)2 . (OH)2

◦ thotveitit = Sc2Si2O7

◦ wollastonit = Ca3Si3O9

• SiO2 i křemičitany

◦ křehké

◦ chemicky i tepelně odolné

◦ reagují s HF a se silnými hydroxidy

SiO2 + 4HF → SiF4 + H2O

CaSiO3 + 6HF → SiF4 + CaF2 + 3H2O

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O



CaSiO3 + 2NaOH → Na2SiO3 + CaO + H2O

◦ reagují při vysoké teplotě s některými bazickými solemi

SiO2 + K2CO3 → K2SiO3 + CO2

MgSiO3 + Na2CO3 → Na2SiO3 + MgO + CO2

• vodní sklo – zředěné dostatečně alkalické roztoky alkalických křemičitanů

◦ impregnace a konzervace

• hlinitokřemičitany

◦ substituce křemíku hliníkem – minerály živce (ortoklas, albit, anortit, plagioklas)

◦ zeolity

◦ obecné vzorce:

- x M2O . xAl2O3 . ySiO2 . zH2O M = Na, K, Ca, Mg

- x MO . xAl2O3 . ySiO2 . zH2O

◦ molekulová síta a ionexy

◦ zvětrávání hornin:

a) křemenný písek (SiO2)

b) kaolín (hlavní součást hlín)

K2O . Al2O3 . 6SiO2 + 2CO2 + 3H2O → 2KHCO3 + 4SiO2 + Al2O3 . SiO2 . 2H2O

živec kaolín

◦ využití:

∙ keramický a sklářský průmysl

∙ plnivo (zubní pasty)

◦ negativní vliv – prach způsobuje silikózu

* použití:

• keramický průmysl: základem hlína = hlinitokřemičitany – vypalování za vysoké teploty→ střep – křehký, tvrdý – na povrchu se glazuje→ dá se znovu vypálit

◦ výroba: cihel, květináčů, střešních tašek, porcelánu, sanitární keramiky, …

18. Halogeny.


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy Halogeny = X2

* prvky VII. A skupiny – F, Cl, Br, I, At

* elektronová konfigurace: ns2 np5 = 7 valenčních elektronů

F2 Cl2 Br2 I2 At (radioaktivní)

———————————————————————>

roste změna skupenství

* v přírodě se nenacházejí jako elementární prvky, sloučeniny však tvoří se všemi prvky s výjimkou vzácných plynů

* F je ve svých sloučeninách elektronegativní složkou, takže všechny jeho sloučeniny lze považovat za fluoridy

* výskyt:

• F – kazivec = Ca2F, kryolit = Na3[ AlF]6 , fluoroapatit = CH5(PO4)3F

• Cl – halit = NaCl, sylvín = KCl, karnalit = KCl · MgCl2 · 6H2O

• Br – vlastní minerál, příměs jodu ve fromě bromidů, v rostliných tělech (řasách)

• I – v podobě jodidů v mořských řasách, příměs čilského ledku jako NaIO3

• At – radioaktivní , bez výskytu


• F – světle zelený plyn štiplavého zápachu, dobře rozpustný v H2O

• Cl – zelenožlutý plyn, štiplavý zápach, dobře rozpustný v H2O

• Br – červenohnědá kapalina, štiplavý zápach, dobře rozpustný v H2O

• I – skoro černá pevná látka nekovové povahy, snadno sublimuje na fialové páry, dobře rozpustný v nepolárních rozpouštědlech

• At – šedolesklý kov, dobře rozpustný v nepolárních rozpouštědlech

◦ hustota větší než u H2O

◦ těžší než vzduch

◦ nízké teploty tání a varu

* chemické vlastnosti – tvoří dvouatomové molekuly

• silně reaktivní – kromě vzácných plynů a N2 reagují se vším (včetně Pt, Au, Ag); reaktivita roste od At k F

F2 Cl2 Br2 I2

——————————————> 2KI + Cl2 → 2KCl + I2

pokles reaktivity


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • to se projevuje v tom, že lehčí (elektronegativnější) halogen oxiduje těžší halogenidové ionty na halogen elementární:

2Cl- + F2 = Cl2 + 2F-

• tvoří interhalové sloučeniny – např. BrCl, ICI3, IF7

• silně elektronegativní => nekovy

• všechny halogeny jsou v různé míře rozpustné ve vodě 2F2 + 2H2O = 4HF + O2

* izotopy:

• F – jediný stabilní nuklid 19F

• Cl – v přírodě směs dvou izotopů 35Cl a 37Cl v poměru 3:1

• Br – směs dvou izotopů 79Br a 81Br v poměru 1:1

• I – pouze izotop 127I

* příprava = výroba – redoxními ději:

• F – elektrolytický pochod – z hydrogendifluoridu draselného se vylučuje na katodě H2, na anodě z Monelova kovu (směs Cu + Ni) F2

• Cl – reakcí: 2HCl + (CaO2) → CaO + H2O + Cl2

◦ průmyslově elektrolýza NaCl – na katodě se vyloučí H2, na anodě Cl2

• Br – oxidace bromidů: KMnO4 + 2KBr → Br2 + manganan

◦ průmyslově: Cl2 + 2HBr → Br2 + 2HCl

• I – laboratorně z KI + KIO3 + H2O → I2 + KOH + O2

◦ průmyslově z KI reakcí s Cl2

• At – z Bi reakcí s α-zářením

* halové prvky rozpustné v H2O (disproporcionace)

X2 + H2O → HXO + HX

3HXO → HXO3 + 2HX

• fluor nedisproporcionuje

2F2 + 2 H2O → 4HF + O2 F → F- silné oxidační činidlo

• halové prvky také disproporcionují v zásadách

3X2 + OH- → 5X- + XO3- + 3H2O

X2 + 2OH- → X- + XO- + H2O

* sloučeniny:

A) neoxosloučeniny



1. halogenidy – obvykle iontové údaje kovalentní sloučeniny

◦ halogenidy většinou dobře rozpustné, nerozpustné např.AgCl, CaCl2

◦ elektricky vodivé

◦ rozdělení halogenidů:

a) iontové – s typickými kovy, např. CaCl2, KBr

b) kovalentní

c) molekulové – např. UF6, PCl5 – hydrolyzují


◦ často se vyskytují jako ligandy v komplexních sloučeninách

F- Cl- Br- I-

—————————————>

roste redukční účinek

• halogenidy dusíku = výbušné – výroba výbušnin a zábavní pyrotechniky

◦ užití – NaCl – potravní sůl, vysolování bílkovin, při výrobě sody, zdroj halogenů

2. polyhalogenidy – kondenzáty halogenidů s elementárním halogenem

I- + I2 → I3 - (trijod = chová se jako jodid)

KI3 · C2H5OH = Lugolův roztok – využití v botanice (něco s celulosou)

3. halogenovodíky = HX

◦ plynné látky, štiplavý zápach

◦ vháněním halogenovodíků do H2O, v ní vznikají kyselé roztoky

◦ výroba:

a) přímou syntézou vodíku s halogenem (reakce silně exotermické – nutné ochlazení, jinak hrozí výbuch)

H2 + Cl2 → 2HCl exotermní reakce ΔH < O

b) vytěsněním ze solí silnější kyselinou

CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4

◦ dobře rozpustné v H2O → kyseliny (azeotropické směsi)

• slabé kyseliny – HF slabá kyselina; reakce s křemičitanem (se sklem)

SiO2 + HF → SiF4 + 2H2O = podstata leptání skla

• silné kyseliny – HCl, HBr, HI


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

1. oxidy – kyselinotvorné, silná oxidační činidla

• F – netvoří klasické oxidy – tvoří fluorid oxygen = O II F2 -I

• Cl – nestálý (= reaktivní) – tvoří oxidy ve stavu + I, + IV, + VII

• Br – pouze + I, + IV

• I – pouze + VII

• At – netvoří vůbec

2. oxokyseliny – čím vyšší oxidační číslo, tím kyselina silnější (v

oxidačních vlastnostech je to naopak)

• F – HFO

• Cl – HClO, HClO2, HClO3, HClO4

• Br – HBrO, HBrO4

• I – HIO, H5IO6

◦ soli oxokyselin – oxidační činidla, zdroj O2 v laboratorní přípravě, herbicidy,

dezinfekce H2O

◦ oxidy + H2O = kyseliny

HClO, HClO2, HClO3, HClO4 HIO HBrO HClO

roste síla kyselin roste síla kyselin

—————————————> —————————>

<————————————

roste oxidační schopnost

• HClO – silné oxidační činidlo

• chlorové vápno

2Cl2 + 2Ca(OH)2 → Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O

• dezinfekční účinek atomárního O a částečně i Cl

Ca(ClO)2 + H2O + CO2 → 2HClO + CaCO3

HClO → HCl + O

2HClO → Cl2O + H2O

Cl2O → Cl2 + O

• v kyselém prostředí



Ca(ClO)Cl + H2SO4 → CaSO4 + HCl + HClO

HCl + HClO → Cl2 + H2O

* využití sloučenin halogenů:

• NaCl – výroba louhu

• CCl4 – nepolární rozpouštědlo, náplň hasicích přístrojů

• HClO4 – rozklad biologického materiálu (explosivní)

• HClO3, NaClO3 (travex) – exposivní

• HF – sklářský průmysl (leptá sklo)

• bromidy – součást sedativ

• freony – dříve v chladicích zařízeních, spreje, ničí ozonovou vrstvu (např. CCl2F2 freon 12)

• obdoba freonů = halony (F x Br)

• teflon – velice odolný

• chlorované a bromované látky – retardény hoření

• halové prvky ve formě halogenidů jsou důležité pro živočichy

◦ chloridy – aktivace pepsinu, trávení

◦ jodidy – thyroxin ve štítné žláze

◦ fluoridy – kosti a zuby

• někdy halové prvky živým organismům škodí

◦ F2, Cl2 – žlutozelené jedovaté plyny, velmi reaktivní

◦ Br2 – poškozuje pokožku, páry leptají sliznice

◦ I2 – dezinfekční účinky (jodová tinktura)

◦ chloridy – zasolení půdy (toxické pro rostliny)

* zvýšený obsah I v životním prostředí signalizuje radioaktivní zamoření

19. Kovy, obecné vlastnosti kovů, kovová vazba, koroze kovů.

* def. kovu – látka, jejíž elektronová konfigurace se minimálně liší od konfigurace předcházejícího vzácného plynu

* počet valenčních elektronů prvků roven číslu skupiny, u prvků přechodných počet valenčních elektronů roven číslu skupiny nebo je větší než číslo skupiny


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

* nacházejí se v levé a střední části periodické tabulky

* z jejich umístění vyplývá, že mají v poslední vrstvě elektronového obalu malý počet elektronů a také nízké hodnoty elektronegativity

☼ výskyt:

a) v elementárním stavu – ryzí (Au, Ag, Pt, Hg, …)

b) vázané ve sloučeninách – hlavně v oxidech, sulfidech, uhličitanech, křemičitanech, síranech, fosforečnanech a chloridech

☼ fyzikální vlastnosti:

• převážně pevné látky (kromě Hg)

• charakteristické mřížky s nejtěsnějším (kubická, plošně centrovaná a hexagonálně plošně centrovaná mřížka) nebo téměř nejtěsnějším uspořádáním koulí (kubická prostorově centrovaná mřížka)

• nerozpustné v H2O a většinou i v nepolárních rozpouštědlech

• vysoké teploty tání a varu

• vysoké hustoty

• elektricky (neomezeně) a tepelně vodivé (omezeně)

• mohou mít i magnetické vlastnosti – dáno elektronovou konfigurací

• tažné a kujné

☼ chemické vlastnosti:

• nízká elektronegativita, vysoká elektropozitivita

• snadno ztrácejí valenční e- → vytvářejí kationty prosté a komplexní – chovají se jako redukční činidla

• vytvářejí velké množství oxidačních čísel→ různě absorbují ve viditelné části spektra→ tvoří různě barevné sloučeniny

• vytváří kovové vazby – teorie – kationty libovolného kovu jsou rozmístěny do uzlových bodů krystalové mřížky a valenční elektrony se mezi nimi volně pohybují ve formě tzv.elektronového plynu

◦ vyplývá – kovová vazba je typem vazby, u níž nejsou elektrony lokalizovány mezi 2 atomy; všechny valenční elektrony jsou společné všem členům mřížky => vazba v kovech delokalizovaná

◦ na základě volné pohyblivosti elektronů lze vysvětlit elektrickou vodivost kovů (elektrický proud je vlastně usměrněný pohyb elektronů)



◦ s kovovou vazbou souvisí kujnost kovů – při kování nebo tváření se díky delokalizaci vazebných elektronů jednotlivé vrstvy krystalové mřížky po sobě volně posouvají

• vytváří koordinačně-kovalentní vazby – vytváří komplexní sloučeniny

◦ koordinačně kovalentní vazba – průnik orbitalů, společně sdílí elektronový pár, 1 atom poskytuje 2 elektrony

◦ atomy a kationty přechodných prvků – akceptory mají prázdné orbitaly) = centrální atomy

☼ komplexní sloučeniny – [MLn]m – složené molekuly, které vždy obsahují aspoň 2 složky:

a) centrální atom→ pouze kov (výjimečně nekov), který má ve valenční vrstvě volné orbitaly; je vždy v menšině

b) ligand – atom nebo skupina atomů buď bez náboje (elektroneutrální), nebo se záporným nábojem, který je schopen poskytovat centrálnímu atomu elektronový pár do vazby→vždy se chová jako donor; je jich více než centrálních atomů

* m = náboj

* M = centrální atom

* L = ligand

* názvosloví – příslušné jméno ligandu, kde sufix nabitých ligandů je vždy –o, sufix

elektronegativních je –yl

• zapisuje se:

1. ligandy, které jsou nabité v abecedním pořadí symbolů ligandů

2. zakončení řízeno pojmenováním centrálního atomu v příslušném oxidačním m čísle

- záporné oxidační číslo –id

- nulové oxidační číslo – 1. nebo 2. pád [Ni(CO)4] tetrakarbonylnikl = tetrakarbonylniklu

☼ chemicko-fyzikální vlastnosti – redoxní potenciál – veličina určující spontanitu děje

∆G = -׀z׀ · F · ∆E0 z = náboj

F = Faradayova konstanta

E = konstanta tradičního redoxního potenciálu

* v Becketově řadě napětí prvků leží vlevo od H2

* většina kovů neušlechtilých

☼ výroba kovů: přechodné i ostatní kovy se z rud získávají redukcí Mn+ + ne- → M

a) pomocí C, Co – u Fe

b) pomocí H2 – u čistých kovů



c) pomocí Hg, Al

3CuO + 2Al → Al2O3 + 3Cu

• možná je i elektrolýza – kovy I. a II. skupiny (Na, Ca) nebo např. Cu (velmi čistý kov)

☼ kovové vlastnosti:

• kovy – všechny d- a f-prvky

• kovové vlastnosti přibývají ←↓

• vlastnosti kovů – kovový lesk, velká elektrická a tepelná vodivost, tažnost a kujnost, malá ionizační energie a elektronegativita, snadno vytvářejí anionty a krystalizují v kovových strukturách, redukční vlastnosti

☼ koroze:

* povrchové narušení kovových materiálů – jde o oxidaci kovů

* ovlivňují to plyny, vlhkost, hnojiva, pesticidy

* význam hraje postavení v Beketově řadě

Cu2+ + Fe → Cu + Fe2+

3Cu2+ + 2Al → 3Cu + 2Al3+

20. Řada napětí kovů.

Becketova řada prvků

H

Li K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Cd Co Ni Sn Pb

As Cu Ag Hg Pt Au

kovy neušlechtilé kovy ušlechtiléreakce s O2

za nízkých teplot méně ochotně 25°C neochotně

reakce s H+

bouřlivě méně ochotně 25°C nereagují

reakce s H2O

za obyčejné teploty (bouřlivě)

za zvýšené teploty nereagují

výskyt Cl-, CO32- O2-, O2-(H2O), S2- roste ryzost

* kovy před H mohou redukovat (vytěsnit) vodík ze sloučenin

* kovy za H se rozpouštějí pouze působením oxidujících kyselin



21. Kovy I.A. podskupiny – alkalické kovy.

Alkalické kovy

* prvky 1. A skupiny – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

* elektronová konfigurace: ns1 = 1 valenční elektron

* výskyt:

• Li – poměrně zřídka, součást křemičitanů

• Na – v halitu, čilském ledku, kryolitu

• K – v sylvinu (KCl), karnalitu (KCl ∙ MgCl2 ∙ 6H2O), součást křemičitanů (v živci)

• Rb, Cs, Fr – příměsi K, Na


• pevné látky, měkké, stříbrolesklé, dají se krájet

• nízké hustoty – na H2O plavou (Li, Na, K)

• poměrně nízké teploty tání a vysoké teploty varu

• rozpustné v polárních i nepolárních rozpouštědlech

• kujné, tažné, elektricky a tepelně vodivé


• velmi reaktivní – reagují se všemi prvky za vzniku podvojných a vícesytných solí

• redukční činidla

• velmi nízký redoxní potenciál – chovají se jako neušlechtilé kovy

* výroba: u všech elektrolýza svých halogenidů; MX

K: M+ + 1e- → M

A: X- - 1e- → 1/2 X2

* sloučeniny:


1. hydridy – iontové sloučeniny, dobře rozpustné v H2O za uvolňování H+

• použití při laboratorní výrobě vodíku

• výroba přímou syntézou kov + vodík

2. halogenidy – iontové, krystalické látky



• dobře rozpustné v H2O

• užití – jako sušidla – schopny vázat větší množství H2O

3. sulfidy – pevné látky iontové povahy

• výroba – ze sulfanové vody nasycováním roztoku

• poměrně málo stálé, ve vlhkém prostředí snadno hydrolyzují

• užití v analytické chemii – činidla


1. oxidy – pevné, krystalické látky

• přípravy za různých podmínek:

a) superoxidy – přímá syntéza kov + čistý O2

M + O2 → MO2

b) peroxidy – 2M + O2 (vzduch) → M2O2

c) oxidy – rozložením buď superoxidu nebo peroxidu

M2O2 → M2O + 1/2 O2

• příprava – termickým rozkladem uhličitanů

M2CO3 → M2O + CO2

• využití – ve sklářském a keramickém průmyslu, výroba hydroxidů kovů

2. hydroxidy – v čistém stavu – hygroskopické, pevné látky

• výroba – rozpuštěním oxidů v H2O nebo elektrolýzou vodných roztoků jejich halogenidů

• použití – skupinová činidla v analytické chemii, dezinfekční prostředky

3. uhličitany

• Na2CO3 = soda; výroba – Solwyaův způsob:

1) roztok NaCl + NH3 + H2O + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl

2) 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

◦ použití – v potravinářství, lékařství (neutralizace jícnu)

• K2CO3 = potaš; výroba – nasycováním roztoku KOH CO2 pod tlakem

◦ použití – při výrobě papíru, v gumárenství

* použití:

• Li – raketové palivo

◦ v elektrotechnice – výroba baterií


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • Na – redukční činidlo v podobě amalganu

◦ jako moderátor – jaderná fyzika

◦ v organické chemii

• K – redukční činidlo

◦ teplovodné médium v jaderných elektrárnách

• Rb, Cs – fotočlánky, fotonásobiče, fotobuňky

◦ Rb – těžkobarvitelná skla

◦ Cs – v přesné elektronice – atomové hodiny

• Fr – nemá použití

22. Kovy II.A podskupiny.

Kovy alkalických zemin

* prvky II. A skupiny – Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

* elektronová konfigurace: ns2 = 2 valenční elektrony

* výskyt:

• Be – beryl (drahokam) = Be3Al2Si6O18

• Mg – uhličitany – magnesit = MgCO3

dolomit = CaMg(CO3)2

◦ sírany – kieserit, epsomit, karnalit

• Ca – dolomit

◦ kalcit (šesterečný) = CaCO3

◦ aragonit (kosočtverečný) = CaCO3

• Sr – stroncianit = SrCO3

celestin = SrSO4

• Ba – baryt = BaSO4

• Ra – radioaktivní, příměs smolince U3O8


• pevné látky


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • Be – nekov, ostatní kovy

• tažné, kujné, elektricky a tepelně vodivé

• měkké kovy – kromě Be – tvrdý nekov

• v H2O za normálních podmínek nerozpustné, v organických rozpouštědlech dobře rozpustné

(kromě Be – to se nerozpouští ani v jednom)

• hustota 2 – 3x větší = lehčí než H2O

• vysoké objemy


• velmi reaktivní

• neušlechtilé kovy (z kyselin uvolní H2)

• Be – nereaktivní

• reagují se všemi prvky kromě N2 za vzniku podvojných nebo potrojných solí

• podstupují plamenové reakce (zbarvení plamene):

◦ Mg – oslnivě bílé

◦ Ca – cihlově červená (Kirchhoff-Bunsenova reakce)

◦ Sr – karmínově červená

◦ Ba – zelenavá

* výroba a příprava (splývá):

• Be, Ca, Sr, Ra – elektrolýza jejich halogenidů MX2

K: M2+ + 2e- → M

A: X- - 1e- → ½ X2

• Mg – výroba redukcí oxidu C nebo Si

∆ T

MgO + C → Mg + CO↑

∆ T

2MgO + Si → 2Mg (g) + SiO2

• Ba – výroba aluminotermií – reakce s elementárním Al

3BaO + 2Al → 3Ba + Al2O3

* sloučeniny:



Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy 1. hydridy = MH2 – pevné, krystalické látky iontové povahy, výroba přímou syntézou pod tlakem

∆p

M (s) + H2 (g) → MH2 (s)

• v H2O rozpustné alkalicky

MH2 + H2O → M(OH)2 + H2

• využití: k laboratorní přípravě H2

2. halogenidy = MX2 – pevné, krystalické látky iontové povahy, dobře rozpustné v H2O,

hygroskopické

• výroba přímou syntézou

M (s) + X2 (g, l, s) → MX2

- H2O

MO + 2MX (aq) → MX2

• využití – jako sušidla

3. nitridy = M3N2 – pevné látky, vznikají přímou syntézou pod tlakem, rozpustné v H2O

∆p

3M + N2 → M3N2

• bazická reakce

M3N2 + 6H2O → 3M(OH)2 + 2NH3

• laboratorní příprava NH3

• legování oceli


1. oxidy = MO – pevné látky, práškovité nebo krystalické, špatně rozpustné v H2O, dobře

v kyselinách, zásadotvorné

MO + H2O → M(OH)2

• výroba termickým rozkladem uhličitanů

∆T

MCO3 → MO + CO2↑


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • využití – ve stavebních hmotách (CaO), výroba tmelidel a plnidel, využití při výrobě papíru

2. uhličitany = MCO3 – pevné látky, krystalické (většinou), špatně nebo vůbec nerozpustné

v H2O, dobře v kyselinách za uvolňování CO2

MCO3 + 2H3O+ → M+ + 3H2O + CO2

• nevyrábí se, ale pouze těží

• využití – stavební hmoty, tmelicí hmoty, plnidla, laboratorní výroba CO2, výroba prvků

* použití:

• Be – v jaderné energetice jako moderátor

◦ výroba slitin (zlepšuje mechanické vlastnosti)

◦ ve formě slitin ve šperkařství (Be – je ale jedovaté)

• Mg – ve fotografickém průmyslu – výroba blesků

◦ v organické chemii – výroba Grignardových činidel – alkinační a redukční činidla

◦ výroba slitin

◦ legování oceli

• Ca – využití v kalciotermii jako redukční činidlo (příprava prvků, kde se využívá Ca jako redukční

činidlo)

◦ legování oceli

◦ výroba supravodičů

• Sr – zábavní pyrotechnika

• Ba – gastroenterologie

◦ jedovaté

• Ra – lékařství – radioterapie

* stavební hmoty:

• CaCO3 – v přírodě ve formě vápence

∆T pálené vápno

CaCO3 → CaO + CO2

• CaO – reaguje s H2O za vzniku Ca(OH)2 = hašení vápna

CaO + H2O → Ca(OH)2


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • Ca(OH)2 = hašené vápno – používá se k přípravě malty, její tvrdnutí způsobeno reakcí Ca(OH)2 s CO2; vytvrdlá malta obsahuje CaCO3

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

* krasové jevy:

• CaCO3 – vznik krápníků; CaCO3 velmi málo rozpustný v H2O – pokud je ale v H2O protékající přes vápencové skály rozpuštěn CO2, dochází k přeměně CaCO3 na Ca(HCO3)2

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

• jeho roztok po malých kapkách dopadá na skálu a pomalu se z něj odpařuje H2O, při poklesukoncentrace CO2, který uniká společně s vodní párou, se Ca(HCO3)2 rozkládá


23. Draselná, vápenatá a hořečnatá hnojiva, NPK hnojiva.

Draselná hnojiva

* k výživě rostlin K se ve velké míře využívá přirozený K minerálů, jejich velkou nevýhodou je ale malé

množství K a naopak velké množství Cl – způsobuje zasolení půd

* nejvhodnější je hnojit síranem draselným – s ním se dostává do půdy i S

* draselná hnojiva rozpustná ve vodě a fyziologicky kyselá

* druhy:

• draselná sůl = KCl . NaCl (chlorid draselno-sodný)

◦ obsahuje 33%, 42% nebo 50% hnojiva

◦ hnojí se s ní do zásoby

◦ není vhodná pro technické plodiny

◦ nejrozšířenější draselné hnojivo

• kainit = KCl . MgSO4 . 3H2O

◦ obsahuje 12% K

• kamex = směs K2O, MgO a chloridů

◦ obsahuje 33% K

◦ je to tekuté hnojivo


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

* využití vápenatých hnojiv je především jako hnojiv nepřímých k úpravě půdní reakce – různě mletý vápenec, pálené vápno CaO, hašené vápno Ca(OH)2

* Ca se dostává do půdy i s celou řadou dalších hnojiv, jejichž je součástí (ledek vápenatý, superfosfáty, citrofosfát, síran vápenatý)

* hnojiva oxidová – působí rychle, poměrně reaktivní

• pálené vápno = CaO – obsahuje až 63% Ca

◦ působí rychle, nesmí se dávat spolu s kravským hnojem

◦ hodí se k desinfekci kompostů

• hašené vápno = Ca(OH)2 – obsahuje až 42 % Ca

Hořečnatá hnojiva

* značná část Mg se dodává do půdy společně s vápenatými hnojivy (dolomitický vápenec) nebo ve formě ledků (ledek draselnohořečnatý – KMg(NO3) 3)

* druhy:

• romag = MgO . CaO (oxid hořečnato-vápenatý)

◦ obsahuje až 60% MgO

◦ působí rychleji, účinné hnojivo

• kiesorit = MgSO4 . H2O (hydrát síranu hořečnatého)

◦ hodí se do alkalických (kyselých) půd, obsahuje 50% MgO

NPK hnojiva – vícesložková

* vyrábí se buď smísením jednosložkových hnojiv (hnojiva smíšená), nebo jsou to výrobky chemického průmyslu

* obsahují nejen v každé granuli, ale i molekule všechny požadované složky (hnojiva složená)

* vícesložková hnojiva se někdy připravují kombinací obou popsaných postupů (hnojiva kombinovaná)

24. Imisní sloučeniny. Fotochemický smog.

Imise:


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * = emise spadlé na zemský povrch

* přenáší se vzduchem od místa svého vzniku

* ve vzduchu se mění

* dělení:

0. skupina – základní znečišťující látky

a) tuhé znečišťující látky (polétavý prach)

b) oxid siřičitý

c) oxidy dusíku (Nox)

d) oxid uhelnatý

e) ozón

f) pachové látky

1. skupina – znečišťující látky s karcinogenním účinkem

2. skupina – tuhé znečišťující anorganické látky

3. skupina – plynné znečišťující látky

4. skupina – organické plyny a páry

Měření:

* v mikrogramech na m3

* koncentrace se velmi rychle mění

* nutné udávat za jakou dobu byla koncentrace měřena (24 hodin)

* některé látky mají charakteristický průběh během roku – SO2 – nejvíce v zimě, O3 – léto

* elektrárenské imise – SO2, NOX, HF, chlorovodík, organické sloučeniny, prach

Vliv:

1. přímý – na asimilační orgány

2. nepřímý – dochází k ovlivnění intenzity záření půdy

CO2 potřebné pro rostliny X oteplování atmosféry

Hlavní sledované plynné složky:

* CO2 – jedovatý

• bez zápachu


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

• rozpustný v H2O

• v láhvi zůstane za nízké teploty; důležitý při fotosyntéze ke tvorbě cukrů, používá se k výrobě uhličitanů, patří mezi skleníkové plyny

* CO – jedovatý

• nerozpustný v H2O

• využití – redukční činidlo, výroba karbonylu

• zdroj: automobilová doprava (80%) – nedokonalé spalování pohonných látek

2C8H18 (l) + 17O2 → 16CO (g) + 18H2O

CO (g) + hem-O2 (aq) → hem-CO (aq) + O2 (g)

stabilní karbonylhemoglobin

• odstranění katalyzátory Pt, Pd

2CO (g) + O2 (g) ———> 2CO2 (g)

• nevýhoda: potřeba vyššího množství aromátů v benzínu

* oxidy síry SO2 (SO3)

• zdroj: tuhá paliva (1 – 3% ve formě sulfidů kovů)

4FeS2 (s) + 11O2 (g) → 8SO2 (g) + 2Fe2O3 (s)

2SO2 (g) + O2 (g) → 2SO3 (g)

SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (l)

• kyselé deště (pH < 2 – 3)

CaCO3 (s) + 2H+ (aq) → Ca2+ (aq) + CO2 (g) + H2O (l)

• odsíření

2MgO (s) + 2SO2 (g) + O2 (g) → 2MgSO4 (s)

* oxidy dusíku NO, NO2

• zdroj: paliva (50%), automobilová doprava (35%)

N2 (g) + O2 (g) → 2NO (g) NO není toxický

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)

3NO2 (g) + H2O (l) → 2HNO3 (l) + NO (g)

• fotochemický smog

sluneční záření

NO2 (g) —————> NO (g) + O (g)



O2 (g) + O (g) → O3 (g) troposférický ozón

• snižování emisí NO, NO2 je velmi důležité

• prevence: snížení teploty spalování→ nedokonalé spalování→ zvýšení produkce CO

• redukce NO a NO2

◦ v elektrárnách

4NH3 (g) + 6NO (g) → 5N2 (g) + 6H2O (l)

◦ v automobilech Pt-Pd-Rh

2CO (g) + 2NO (g) ————> 2CO2 (g) + N2 (g)

* ozon = O3

* fluorovodík = HF

* sirovodík = H2S

* halogeny

* čpavek = NH3

* plynné organické sloučeniny

Tuhé znečišťující anorganické látky

* esenciální stopové prvky – Cr, Co, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, V, Zn, Se, (Te, Sb, F-, CN-)

• vyšší koncentrace toxické

• toxické stopové prvky (prašný aerosol) – koncentrace se udává v ppm (parts per milion)

1g 1mg 1µg

1ppm = —— = —— = ——

106g 1kg 1g

• karcinogenní účinek – Be, Cd, As, Cr+VI, Ni

* Hg – toxické páry – poškození mozku a nervů

• velmi toxické organické sloučeniny např. (CH3)2Hg

* Pb – 0,4 ppm v krvi = normální stav

• 1,2 ppm v krvi= poškození mozku

• hlavní zdroje znečištění:

◦ automobilová doprava – (C2H5)4Pb aditivum v benzínu

◦ pigmenty a barvy – olovnatá běloba Pb(OH)2 a PbCO3


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * nejsledovanější rizikové kovy – Pb, Cd, As, Hg

Druhy imisí:

* organické imise – přirozený původ – vliv vegetace, rozkladem a činností organismů

* antropogenní imise – spalováním uhlí, organ.produktů zemního plynu

* chemický průmysl – čistírny

* zemědělská výroba – plynné složky pesticidů, spalování klestu v lesnictví

* kapalné imise – rozpuštění plynných nebo tuhých ve vodě

• poškození lesních porostů

* tuhé imise – převážně organické látky – popílek, imise z elektráren, vápenek

• ovlivňují průnik záření, obsahují těžké kovy – Pb, Cl, Cr, Ni, As

• jedy pro rostliny

Imisní limity:

* denní, roční, průměrné hodnoty pro ozon 8hod.

* SO2 + polétavý prach

* roční průměrné hodnoty 60 mikrogramů, denní 150 mikrogramů

* půlhodinové průměrné hodnoty – 500 mikrogramů

Fotochemický smog = losangeleského typu

* vznik v místech se zvýšenou koncentrací výfukových plynů (Nox, nespálené uhlovodíky) účinkem

slunečního záření – iniciuje ve směsi radikálové reakce

* nežádoucí složkou tohoto typu smogu je ozon O3 (troposférický) – jedovatý

slun. zář.

NO2 (g) NO (g) + O (g)

O2 (g) + O (g) → O3 (g)

25. Organická hnojiva. Výhody a nevýhody hnojení organickými a průmyslovými

hnojivy.


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy Rozdíl mezi přírodními a průmyslovými hnojivy :

* přírodní hnojiva jsou hnojiva organická nebo hnojiva z minerálních látek, které už v přírodě byly nebov přírodě vznikly

* průmyslová hnojiva jsou sloučeniny více hnojiv, většinou vzniklé chemickou reakcí

Organická hnojiva

* močůvka, kejda skotu, prasat, drůbeže, komposty, chlévský hnůj, kostní moučka, zelené hnojení, sláma, rašelina

* snadno rozložitelná organická hmota, růstové i regulační funkce, spotřeba odpadu od dobytka

* velký objem, málo živin, obsahuje hodně N, Mg, X, málo P* – velké množství živin v půdě => zasolení => dehydratace buňky v rostlině

• močovina = CO(NH2)2

◦ obsahuje 45% dusíku organického

◦ zpravidla kulaté granule průsvitné, různé velikosti, bílé až růžové barvy

• dusíkaté vápno = CaCN2

◦ obsahuje 18% dusíku a 50% vápníku

◦ odpad při výrobě karbid vápníku

◦ hnojí se za vegetace i do zásoby

◦ má insekticidní a herbicidní účinky

• VITAHUM = průmyslově vyráběný kompost (průmyslový humus)

velmi dobrým hnojivem čistírenské kaly – musí se provést kompletní analytický průzkum na rizikové kovy (rizikové kovy nejsou vždy kovy těžké)

• komposty = směs organických látek a zeminy, oživenou užitečnou půldní mikroflórou, v níž probíhají nebo proběhly humusotvorné procesy

◦ rozdělení:

1. podle místa:

a) statková

b) průmyslová

2. podle doby:

a) krátkodobá

b) dlouhodobá


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy ◦ důležitým kriteriem je obsah těžkých kovů, nejčastěji As, Cd, Pb, Cr – tyto materiály použijeme méně

◦ poměr C:N má být 20 – 30:1, je-li poměr širší, nutno dodat N ve formě močůvky, kejdy

Výhody a nevýhody:

* výhody:

• všestranná – dodávají i H2O a CO2 – důležité pro fotosyntézu

• hlavní živiny – N,K, mikroorganismy a různé látky

• zužitkuje se odpad po zvířatech

* nevýhody:

• obsahují málo P = nutné hnojit superfosfáty = fosforečné hnojivo

• velký objem

• pevně daný poměr živin – každá rostlina potřebuje jiný poměr, nutná ruční práce

• při přehnojení dojde k zasolení půd (↑K,Na,Cl) => dehydratace rostlin => hynou

• mnoho NO3- => redukce na NO2- + primární kationty => zasolení půd

• nitrozaminy = karcinogenní

• mnoho P => entrofizace toků => přemnožení řas a sinic => úbytek O2 a živočichů

27. Chemický rozbor vody, základní ukazatele, metody.

* ukazatel čistoty vody :

a)pitná – 44

b) povrchová – 48

c) odpadní – 32

* CNSK ukazatel – chemická spotřeba O2 = míra kontaminace H2O organickými látkami – norma 3 mg/l

* pokud je ve vodě NH3 = chyba! => bakteriální znečištění

* Mg a Ca – souvisí s tvrdostí vod, metody chemické

* Fe a Mn – metody instrumentální


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * čistota vody – v přírodě není nikdy čistá, má vždy určité množství rozpuštěných látek, plynů a nerozpustných pevných látek

• v mořské vodě jsou to hlavně sodné a hořečnaté soli (w ∼ 3,5%)

• čistá voda = destilací nebo pomocí IONEXů => (měniči iontů) = přírodní křemičitany (zeolity), syntetické pryskyřice – zachycují z prvků kationty (katexy) nebo anionty (anexy) a uvolňují do roztoků ionty H3O+

• pitná voda = působením Cl a ozónu, nebo ultrafialovým zářením – často nutné zbavit tvrdosti:

a)přechodná (způsobí ji hydrogenuhličitany – odstranit povařením)

b) trvalá – (sírany – odstraní se přidáním uhličitanu sodného)

◦ k změkčování vody se používají ionexy a detergenty

• těžká voda – O2O – v nepatrném množství je v přírodní vodě a odděluje se elektrolýzou

◦ užívá se jako moderátor jaderných reaktorů (zpomaluje rychlé neutrony)

* struktura – úhel 104°

• nejužívanější polární rozpouštědlo – způsobuje hydrataci iontů rozpouštěné látky

• dobrá tepelná vodivost

• povrchové napětí

• při změně vody na led stoupá objem o 10% a snižuje se hustota

• chemicky stálá reaguje bouřlivě pouze s alkalickými kovy a kovy alkalických zemin na hydroxidy

↑H2

* výroba pitné vody – vodárny: usazování pevných látek (větve, listí), srážení rozpuštěných látek – zelenou skalicí => vzniká vločkovitá sraženina padající ke dnu a strhávající nečistoty,

přefiltrování přes pískové filtry, úprava pH, desinfekce

* čistění odpadních vod (ČOV):

a) mechanické čištění – usazování v lapácích a sítech, filtrace

b) chemické čištění – srážením rozpuštěných látek (zelenou skalicí) a jejich odfiltrování

c) biologické čištění – odstranění organických nečistot pomocí nezávadných bakterií za přístupukyslíku (obdoba samočištění vody v přírodě)

• vznikají kaly – ve vyhnívacích nádržích se uvolní methan – spalováním vzniká energie pro

provoz ČOV, zbylé kaly se zpracovávají na hnojiva

* druhy vod:

1. podle obsahu minerálních látek


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy a) destilovaná – chemicky čistá – bez příměsí

b) měkká = dešťová a povrchová (pitná, užitková)

c) tvrdá = spodní (s vysokým obsahem minerálních látek a s rozpuštěnými plyny (CO2) pitná,

léčivá)

d) slaná = mořská (s vysokým obsahem rozpuštěných solí, průměrná salinita moří je 3,5%

2. podle obsahu nečistot

a) pitná voda – čistá, zdravotně nezávadná – bez jedů a infekčních mikroorganismů, neutrální,

tvrdost 10 – 20° německých

b) užitková – bez látek poškozujících lidské zdraví – k mytí, koupání, praní, zalévání, napájení zvěře

c) odpadní – znečištěná činností člověka (průmysl, domácnost, zemědělství)

1. Uhlovodíky a jejich dělení. Výskyt uhlovodíků v přírodě resp. v živých organismech.

* uhlovodíky = sloučeniny složené z C a H

a) acyklické = alifatické

b) cyklické

* dělení podle druhu vazeb

a) nasycené uhlovodíky = alkany, cykloalkany

* výlučná přítomnost jednoduchých σ vazeb

* alkany obecný vzorec: CnH2n+2

* cykloalkany – obecný vzorec: CnH2n

* nasycené sloučeniny C a H = obsahují pouze jednoduché vazby (nepolární – reakce mají radikálovýcharakter)

* mají 4 rovnocenné vazby, liší se o CH2

* bezbarvé, ve vodě nerozpustné, plynné, tuhé a kapalné

* přírodní zdroj – ropa, zemní plyn


• závisí na počtu C v řetězci a na jeho rozvětvení

• s rostoucím počtem C se zvyšuje bod varu


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

1 – 4 = plyny – bez zápachu

5 – 17 = kapaliny – charakteristický zápach (viz benzín)

18 a více = pevné látky – bez zápachu, málo těkavé

• bezbarvé látky

• cyklické uhlovodíky – vyšší bod varu

• nerozpustné v H2O

• mírně narkotické účinky

• všechny hořlavé, ve směsi se vzduchem výbušné

• při hoření alkanů vzniká CO2 + H2O C4H10 + 13/2O2 → 4CO2 + 5H2O


• alkany = parafíny

• cykloalkany = cykloparafíny

• málo reaktivní

* výskyt – přirozeným zdrojem je:

a) ropa a zemní plyn

b) uhlí a koks

c) oxid uhelnatý

d) některé se vyskytují i v některých rostlinách jako součást vosků a etherických olejů a v jejich produktech – vosky, pryskyřice

* zástupci:

• methan CH4

• bahenní plyn (vzniká při tlení rostlinných zbytků)

• součást zemního plynu

• v žaludku přežvýkavců, topný plyn, výroba sazí (čistý C – pneumatiky)

t

CH4 → C + 2H2

• ethan C2H6

• propan C3H8

• butan C4H10

• plnění zapalovačů


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • cyklohexan C6H12

• obsažen v ropných destilátech; slouží jako rozpoutědlo a jako surovina pro výrobu polyamidů

b) nenasycené uhlovodíky – v molekule alespoň 1 násobná vazba – alkeny, alkadieny, alkyny

* organické látky obsahující C, H a násobnou vazbu, v molekulových orbitalech zastoupeny vazby typu σ i π

1. alkeny – 1 dvojná vazba – CnH2n

• častá složka rostlinného organismu

• vyrábí se hydratací , nestálé

2. alkadieny – 2 dvojné vazby, příprava syntetickéhokaučuku

3. alkyny – 1 trojná vazba – CnH2n – 2

• ethyn = acetylen CH≡CH

* homologický přírůstek:

a) alkenů – přírůstek o CH2 – vliv na fyzikální a chemické vlastnosti – stoupá teplota varu a tání, mění se skupenství na pevné

b) alkadienů o CH2

c) alkynů o CH2


• podle počtu C:

C 1 – 4 = plyn

C 5 – 17 = kapalina

C 18 a více = pevná látka

• rozpustné v nepolárních rozpouštědlech, nerozpustné v polárních

• hustota nižší než u H2O – plavou na ní

• charakteristický zápach

* chemické vlastnosti – dány přítomností násobné vazby

* zástupci:

a) alkeny: ethen – rostlinný hormon – urychluje dozrávání plodů – využito ve skladech banánů, ...

b) alkadieny: isopren – základ celé řady přírodních látek:


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • terpeny (rostlinné silice, pryskyřice, barviva, hormony, přírodní kaučuk)

• steroidy (živočišné hormony, cholesterol)

c) alkyny: v přírodě se volně nevyskytují

2. Základní funkční skupiny v organických látkách

* = atom nebo skupina atomů, která udává derivátu uhlovodíku jeho charakteristické vlastnosti

* k jednovazné funkční skupině může být přiřazen jen jeden jednovazný uhlovodíkový zbytek, k dvojvazné dvojvazný atd.

Funkční skupina Derivát uhlovodíkuHalogenová -X Halogenid R – X Hydroxylová -OH Hydroxysloučenina R – OHEtherová -O- Ather R – O – R Hydrogensulfidová -SH Hydrogensulfid R – SH Sulfidová -S- Sulfid,thioether R – S – R Aminová primární -NH2 Amin primární R – NH2

Aminová sekundární -NH- Amin sekundární R – NH – R Aminová trciální -N- Amin terciální R – N – R Nitro -NO2 Nitrosloučenina R – NO2

Nitroso -NO Nitrososloučenina R – NOIsokyanátová -NCO Isokyanát R – NCO Karbonylová -CO- Karbonylová sloučenina R – CO – R Karboxylová -COOH Karboxylová sloučenina R – COOH Esterová -COOR Ester R – COOR Amidová -CONH2 Amid R – CONH2

Nitrilová -CN Nitril R – CN Sulfonová -SO3H Sulfonová kyselina R – SO3H

3. Základní organické reakce – substituce, adice, eliminace, esterifikace.

Substituční reakce – v průběhu reakce dojde k odtržení určité skupiny vázané na uhlík a k nahrazenítéto skupiny jinou skupinou a nedojde ke změně stupně nenasycenosti

CH3 – CH3 + Cl2 => CH3 – CH2 – Cl + HCl


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy CH3 – CH2 – Cl + KOH => CH3 – CH2 – OH + KCl

CH2 = CH – CH3 + H2 => CH3 – CH2 – CH3

CH≡CH + HOH => CH2OH – CH2OH

* elektrofilní substituce – na fční skupině

δ- δ+

R – C ≡ C H + CuCl → R – C ≡ C־– Cu+ + HCl

(acetyl měďný – výbušný – rozbušky)

Adice: je-li v substrátu přítomna dvojná nebo trojná vazba podléhá substrát reakcím

• podstatou je přeměna násobné vazby na vazbu s nižším stupněm nenasycenosti

* Markovnikovo pravidlo: aniont činidla se připojuje tam, kde je vodíku míň

* druhy:

1. radikálová adice – běží podle Antimarkovnikovova pravidla

R – CH = CH2 + HX → R – CH2 – CH2X

2. iontová adice – běží podle Markovnikovova pravidla

R – CH = CH2 + HX → R – CH – CH3

|

X

• elektronegativnější složka se váže na C, který má méně H

3. Michaelova adice

R – CH = CH2 + BH3 + H2O → R – CH2 – CH2OH + HBO3

Polymerace: proces postupné adice velkého množství malých molekul (polymerů)

• pravidelné opakování struktury v makromolekule

• vznik plastů

polymerace

CH≡CH + HCl => CH2 = CH => –– CH2 – CH ––

| | polyvinyl chlorid (PVC)



Cl Cl n

Esterifikace: reakce: alkohol + kyselina => ester + H2O

CH3 – OH + H2SO4 => CH3 – OSO3H + H2O methylester kyseliny sírové =

methylhydrogensulfát

CH3 – OH + HNO3 => CH3 – ONO2 + H2O methylnitrát

CH3 – OH + H3PO4 => CH3 – OPO3H2 + H2O methyldihydrodenfosfát

CH3 – OH + H3BO3 => CH3 – OBO2H2 + H2O methyldihydrogenborát

Eliminace – opak adice – tvorba násobných vazeb

4. Ropa – složení, výskyt. Zpracování ropy. Ekologické aspekty kontaminace ropnými produkty.

* ropa = základní fosilní zdroj organických látek

* vznik BITUMINACÍ = /olejnatění/ rozklad hlavně zooplanktonu bez přístupu vzduchu pod sedimenty na dně moří (z plynů = zemní plyn, z kapalin = ropa, z pevných látek = asfalt a zemní vosk /ozokerit/ = živice)

* tmavá olejovitá kapalina

* složení: směs uhlovodíků: alkany, cykloalkany a areny + příměsi

* zpracování hlavně frakční destilací, její složky oddělovány podle jejich teploty varu

* při vedení destilace do tuhého zbytku vznikne ropný koks

* podíl benzínu a motorové nafty různě vysoký u různých druhů ropy

* ročně se vytěží řádově 109 t, transport – ropovody, tankery (ekologické katastrofy)

* zpracování: petrochemie – nejdůležitější technologií, která rozděluje ropu na hlavní složky je frakčnídestilace = frakcionace – surová ropa se zahřívá, aby se opařila a klesla na dno věže, uhlovodíky s různým bodem varu kondenzují v různých výškách směrem k vrcholu a odvádějí se pryč

a) mechanické čištění = usazení písku, oddělení vody, odsolení (NaCl, MgCl2)

b) frakční atmosférická destilace (rozdělení podílů na základě různého bodu varu na 5 dílů)

1. frakce plynná – C1 – C5 → vzniká hlavně propan a butan (palivo v lahvích)

2. frakce benzínová (do Tv = 200°C) – směs alkanů C6 – C12 = petrolether, motorový benzín –


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy úprava reformováním = zvyšováním oktanového čísla (kvality), větvením a cyklizací řetězců: lineární řetězec oktanové číslo 55 – katalyzátory alumosilikáty, rozvětvené a cyklické řetězce oktanové číslo 100

◦ oktanové číslo se zvyšuje také přidáváním tetraethylolova, methanolu

3. frakce petrolejová (220 – 270°C) – vzniká petrolej

4. frakce plynového oleje (200 – 400°C) = nafta

◦ frakce 3 a 4 = motorová nafta – dál se zpracovávají krakováním = štěpením řetězců

uhlovodíků působením vysoké teploty, katalyzátorů alumosilikátů, bez přístupu vzduch = získává se benzín, krakové plyny (ethen) a topné oleje

◦ hlavním významem krakování je zvýšení podílu benzínu z ropy!

5. frakce mazacího oleje (nad 300°C) = maziva

6. zbytek po destilaci = mazut = k topení, vakuovou destilací po odparafinování poskytuje mazací oleje, vazelíny a zbytek je umělý asfalt

Tepelné krakování : zahřátí na vysokou teplotu se podrobují frakce ropy s vysokým bodem varu

• vysokou teplotou dochází k roztrhání radikálovým hemolytickým mechanismem – ustálení přesmyků u vzniklých radikálů

• následuje hydrogenace produktů

Katalyzované krakování – provádí se za podobných tepelných podmínek, ale za přítomnosti katalyzátorů

typu nSiO2 . nAl2O3

• principem tvorba karbokationtu působením katalyzátoru

Produkty – benzín, petrolej, nafta, mazut,

Z mazutu dále destilací – jiné druhy nafty, oleje,

Destilační zbytek ropy – asfalt,….. používá se jako izolace tak, kam nesmí vniknout voda

Jiné využití: 10% ropy se využívá pro chemický průmysl – výroba plastů, umělých vláken a kaučuku

5. Alkoholy. Charakteristika, dělení, Přírodní alkoholy a jejich význam.


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * organické látky obsahující ve své sloučenině 1 a více hydroxylových skupin -OH (polární vazba)

* obecný vzorec: ROH

☼ názvosloví:

a) předponové = prefixové: -hydroxy

b) koncovkové = sufixové: -ol

☼ výskyt:

* některé se vyskytují v přírodě volné a jiné vázané

* volné jako produkty kvašení, vázané jako součást esterů v ovoci


• kapaliny nebo pevné látky

• dobře rozpustné v H2O a v polárních rozpouštědlech

• rozpustnost stoupá s počtem OH skupin, vyšší teplotou

• vysoké teploty tání a varu – dáno přítomností vodíkových vazeb (mezi O a H)

• neomezeně mísitelné s H2O – aseotropická směs

• všechny více či méně toxické (nejvíce methanol)

• nižší alkoholy těkavé – spíše příjemná vůně


• určeny -OH skupinou (je polární) |δ+ _ δ-

– C ◄ O ► H+ – I-efekt nebo + M-efekt

|

• -OH skupina velmi stálá a reaktivní

• reagují jako kyseliny i zásady

• kyseliny velmi slabé (slabší než voda)

* rozdělení podle počtu OH skupin:

1) jednosytné (R-OH)

2) dvojsytné (glykol)

3) trojsytné (glycerol)

☼ reakce:

a) elektrofilní substituce na -OH skupině

δ- δ+



1) R – O – H + E+ → R – OE + H+

R – O – H + M+OH → ROM + H+

kov akoholát methalový

2) R – O – H + M → R – OM + ½ H2 redoxní děj

b) oxidace: 1) když půjde o primární alkohol

R – CH2OH → RCHO + H2O

acetaldehyd

2) sekundární alkohol H

| -H2O

R – C – CH3 → R – C – CH3

| ||

OH O

3) terciální alkohol

CH3

|

R – C – CH3 → nereaguje

| CH3

OH |

→ RCO + CH2O + H2O

d) esterifikace – alkohol + karboxylové kyseliny → fční deriváty = estery

O * = radioaktivní

||

R – C – O*H + R1 – OH → RCOOR1 + H2O* nukleofilní substituce

e) acidobazická reakce: -OH skupina se chová amfoterně (jako zásada i kyselina)

• jako báze H

|+ rozpad

R – O – H + HA → [R – C – H]A- → R – A + H2O

oxoniová sůl

• jako kyselina

R – O – H + MOH → OH- + H – OR



H2O + OR- → ROM + M+

f) eliminace v prostředí se silnými koncentrovanými kyselinami

H2SO4

R2 – CH2 – CH2OH → R-2CH = CH2 + H2O

☼ příprava:

• nejjednodušší alkoholy (ethanol, propanol, butanol a pentanol) se získávají kvašením rostlinných šťáv obsahující cukr

• kontrolovanou oxidací uhlovodíků, kdy vzniká směs alkoholů, aldehydů a karboxylových sloučenin

• adicí vody na nenasycené uhlovodíky za přítomnosti katalyticky působících látek (H2SO4, ZnCl2)

• hydrolýzou esterů získáme alkoholy a kyseliny

• redukcí aldehydů, ketonů, karboxylových sloučenin a esterů karboxylových sloučenin

☼ zástupci:

♠ jednosytné alkoholy

♦ methanol CH3OH

• dřevní líh

• kapalina příjemné vůně, jedovatá

• výroba – synteticky z CO a H za zvýšeného tlaku

ΔP

CO + 2H2 → CH3OH

• užití jako rozpouštědlo při chromatografii, methylační činidlo

♦ ethanol C2H5OH

• kapalina charakteristického zápachu

• výroba – kvašením cukru nebo redukcí kyseliny octové

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

• použití – rozpouštědlo, v lékařství – dezinfekce, na výrobu jodové tinktury, v potravinářství, v organické chemii na výrobu esterů

♠ vícesytné alkoholy

♦ ethylenglykol (fridex) OH – CH2 – CH2 – OH

• kapalina sladké chuti

• výroba oxidací (hydrolýzou) z ethenu



(O)

CH2 = CH2 → CH2 – CH2 → CH2 – CH2

\ ∕ | |

O OH OH

• využití – do nemrznoucích směsí, na výrobu epoxidových pryskyřic

• síťovací činidlo při výrobě polyesterů (rozpouštědlo)

♦ glycerol CH2 – CH – CH2 (popan-1, 2, 3-triol)

| | |

OH OH OH

• olejovitá, vazká kapalina

• výroba – kyselou hydrolýzou tuků nebo redukcí glyceraldehydu nebo z epichlorhydridu

CH2 – CH – CH2Cl

\ ∕

O

• použití – rozpouštědlo, mazadlo do ložisek, v kožním lékařství, v kosmetice – zvláčňuje

pokožku, výroba některých lipidů

6. Fenolické sloučeniny a fenolická skupina v přírodních látkách. Příklady a význam.

* sloučeniny, kde -OH skupina je přímo vázána na aromatický systém

☼ výskyt:

* v dehtech, ale i v rostlinách


• poměrně málo reaktivní

• reakce:

a) elektrofilní substituce (na aromatickém systému) – orientují do poloh ortho- a para-

b) redukce = hydrogenace – vznikají alkoholy

c) oxidace – vznik ketonů (jednosytné alkoholy) a chinonů (vícesytné)

• acidobazické vlastnosti – fenol = slabá kyselina (velmi nízká disociační konstanta), může se chovat i amfoterně (může proton přijímat i odštěpovat)



– fenol – silnější kyselina než methanol

a) odštěpí (kyselina) – vznikají fenoláty; reakce s hydroxidy nebo alkalickými kovy

OH OM

neutr.

+ MOH + H2O

b) přijme (báze) – vznikají oxoniové soli (velmi stálé)


• za normální teploty pevné

• částečně rozpustné v H2O, dobře rozpustné v roztocích hydroxylů za vzniku fenolátů

• barevné (absorbují viditelné spektrum světla)

• vysoké teploty tání a varu – díky vodíkovým můstkům

• toxické

☼ názvosloví:

a) triviální – fenol, naftol, …

b) systematické – uhlovodík + -ol (benz-1-ol)

☼ příprava:

* oxidací toluenu, oxidací kumenu, hydrolýzou halogenarenů

☼ zástupci:

♦ fenol – bílá krystalická látka

• výroba – z chlorbenzenu působením alkalických hydroxidů

- oxidací kumenů CH3

CH(CH3)2 CH3 – C – O – OH OH

+ O2 → → + CH3COCH3


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

a) umělých hmot (fenolformaldehydové pryskyřice)

b) výroba kyseliny pikrové – pikrát – rozbušky

♦ naftol – výroba barviv

OH

♦ hydrochinon (parahydrochinon) – výbojky ve fotografickém průmyslu, měření pH

(hydrochinonové elektrody)

OH OH

♦ pyrokatechol ♦ resorcinol ♦ pyrogallol

OH OH OH

OH OH OH

OH

fotografické výrobky užití v dermatologii

7. Ethery. Vlastnosti, příklady a význam.

* substituční deriváty alkoholů (popř. i fenolů)

* odvozujeme je od uhlovodíků nahrazením vodíku(ů) alkoxy skupinou (R-O-)


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * jednoduché CH3 – O – CH3

* smíšené CH3 – O – C2H5


• obecně velmi reaktivní

• reakce se silnými minerálními kyselinami za vzniku oxoniových solí (stálé jen omezenou dobu)

H

_ | +

R – O – R + H3O+ → R – O – R + H2O

↓

R+X- + ROH

• oxidace – reaguje postranní řetězec (za agresivních podmínek)

CH3 – CH2 – O – CH3 + (H2)O2 → CH3 – CH – O – CH2 – CH3

|

O výbušná látka

| ( hydrogenperoxid)

OH


• nízké teploty tání a varu (nižší než alkoholy) – netvoří vodíkové můstky

• kapalné

• těkavé – charakteristický zápach

• narkotické účinky

• nerozpustné v H2O, rozpustné v organických rozpouštědlech

• dobrá rozpouštědla jiných látek – např. tuků, olejů, …

• zápalné, výbušné páry

☼ názvosloví:

a) radikálové – název uhlovodíkových zbytků a zakončení ether (diethylether)

CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3

b) systematické – předpona alkoxy- + zakončení uhlovodíku

CH3 – CH2 – O – CH3 methoxyethan

☼ příprava:


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

2. alkylace alkoholů

☼ zástupci:

♦ dimethylether – plyn, výroba dehydratací alkoholů

♦ diethylether – kapalina, anestetikum (zvracení), výroba Grignardových činidel (R – MgX)

♦ fenylmethylether – příjemně voní

8. Aldehydy a ketony. Vlastnosti, reakce, příklady a význam.

Karbonylové sloučeniny

* def.: oxosloučeniny, které obsahují karbonylovou skupinu R1

* rozdělení: \

a) aldehydy – R1 = H, R2 = cokoli C = O

b) ketony – R1 = R2 = alkyly, aryly /

R2

☼ názvoslovná pravidla:

a) prefixové – předpona oxo- s příslušným lokantem (č. uhlíku)

b) sufixové – koncovka:

1. aldehydy = -al (alifatické) nebo -karbaldehyd (cyklické)

2. ketony = -on (alifatické i cyklické)


• hustota buď srovnatelná, nebo nepatrně větší než u H2O

• tt vždy vyšší než u homologických uhlovodíků, ale menší než u alkoholů

• při teplotě několika set stupňů se rozkládají

• za normálních podmínek elektricky nevodivé

a) aldehydy -al

• nejnižší aldehyd plyn, vyšší aldehydy kapaliny, težší aldehydy (od 20C), pevné látky

• nižší aldehydy zapáchají


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

• do 4C rozpustné v H2O, od 15C nerozpustné

• obvykle polární

• nestálé, velice často podléhají oxidacím

• v přírodě:

◦ jednoduché aldehydy spíše výjimečně – nestálé

◦ výjimkou je sacharid obsahující aldehydickou skupinu, fce je stálá

b) ketony -on

• nejnižší keton kapalina, vyšší ketony (od 10C) pevné látky

• nižší ketony zapáchají

• vyšší ketony příjemně voní

• většinou všechny v H2O nerozpustné

• obvykle nepolární

• v přírodě:

◦ přírodní výskyt bohatý a častý

◦ existují cyklické i necyklické, z přírody se nedají izolovat, jedině suchou destilací dřeva

(zahřátím za nepřístupu vzduchu)


• podmíněny přítomností karbonylové skupiny→ vykazuje – I-efekt, ale +M-efekt

• reaktivita aldehydů a ketonů: formaldehyd > vyšší aldehydy > ketony

• příprava:

◦ oxidace sekundárních alkoholů, lze i vzduchem na katalyzátoru, např. octan vápenatý, zahřátím se uvolní CaCO3, zbude aceton

◦ oxidací uhlovodíků

◦ hydrolýzou alkinů

◦ tepelným rozkladem vápenatých solí karboxylových kyselin

☼ charakter vazby C = O: vazba polární, kovalentní a nenasycená, vzniká sdílením 2 e- párů

☼ reakce karbonylových sloučenin:

a) kysele katalyzovaná aldolizace – reakce alespoň 2 molekul aldehydů nebo ketonů v přítomnosti protonu za vzniku n-karbonylu (nasycený karbonyl)

H+


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy 2R2 – CH2 – CH2 – CHO ─→ (R2 – CH = CH – CHO)2

H2O

b) aldolová kondenzace – reakce alespoň 2 molekul ketonů nebo aldehydů v bazickém prostředí za vzniku hydroxykarboxylové sloučeniny

OH-

1) CH3 – CHO ─→ CH2- – CHO

– H2O

H

| δ+ δ-

2) CH3 – C = O ─→ CH3 – CH – O-

↑ |

CH2- – CHO CH2 – CHO

__

| O | -

| aldol

3) CH3 – CH –CH2 – CHO + H2O → CH3 – CH – CH2 – CHO + OH-

|

OH

c) poloacetalizace – reakce karbonylové sloučeniny s alkoholem za vzniku hydroxyetheru

O OR‘

|| |

R – C + R’OH → R – C – OH

| |

R R poloacetál

• acetalizace – reakce 2 molekul alkoholu s karbonylovou sloučeninou za vzniku

diethyletheru

R1 OR‘

| |



C = O + 2R’OH → R1 – C – OR‘ + H2O

| |

R2 R2 acetál

d) oxidace – za normálních podmínek oxidují pouze aldehydy za vzniku karboxylových kyselin

R – CHO + (O) → R – COOH

R2CO + (O) → neprobíhá

e) redukce – redukovatelné oda dva za vzniku:

1) u aldehydů → primární alkoholy

R – CHO + H2 → RCH2OH

2) u ketonů → sekundární alkoholy

H

|

R2CO + H2 → R – C – R

|

OH

☼ zástupci:

• formaldehyd – (aldehyd kyseliny mravenčí) – plyn štiplavého zápachu

• vyrábí se oxidací methanolu nebo redukcí kyseliny mravenčí

• použití – jako konzervační prostředek (40%-ní roztok) = formalín

- zavádění jednotlivých zbytků do organických sloučenin → Mannichova reakce

- výroba výbušnin (semtex, hexogen)

• acetaldehyd – (aldehyd kyseliny octové) – kapalina, zapáchá po octu

• vyrábí se hydrolýzou acethylenu nebo oxidací ethanolu

• použití – výroba tuhého lihu (pepo)

H



|

nCH3 – CHO → –[– C – O – ]–

| n

CH3

• acetaldehyd může trimerovat → fixační činidlo paraldehyd

• výroba kyseliny trichloroctové – využití v organické syntéze

• benzaldehyd – (aldehyd kyseliny benzolové) – kapalina

CHO

CH2OH

- H2O

+ (O)

• výroba kyseliny benzolové, esencí (vanilin), kyseliny skořicové

• aceton – (dimethylketon) – kapalina

CH3 – C – CH3 • vyrábí se oxidací kumenu

|| • použití – rozpouštědlo

O - příprava brom- a jodacetonu

- výroba některých derivátů

- odlakovače na nehty apod.

• cyklohexanon – kapalina, vyrábí se mírnou oxidací hexanolu

9. Karboxylové kyseliny. Vlastnosti, reakce, příklady a význam.

* def.: organické látky obsahující ve svých molekulách -COOH

* obecný vzorec: R – COOH


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

a) prefixové: karboxy- + zakončení uhovodík

b) sufixové: zakončení -ová + v kmeni názvu uhlovodík

-karboxylová + v kmeni názvu uhlovodík o jednotku kratší (karboxylová pro

cyklické)

COOH – CH2 – CH3 propanová kyselina; ethankarboxylová kyselina


• nižší – kapaliny, dobře rozpustné v H2O

• vyšší – pevné látky, nerozpustné v H2O

• bezbarvé

• vysoké teploty tání a varu (díky vodíkovým vazbám inter- i intramolekulovým)

• elektricky vodivé

• hustota > 1


• podmíněny karboxylovou skupinou – kombinuje 2 fce – hydroxylovou (alkoholovou) a

karbonylovou (CO skupinu) => podmiňují všechny reakce jako aldehydy, ketony a alkoholy

☼ reakce:

a) nukleofilní substituce = esterifikace

R – COOH + R1OH → RCOOR1 + H2O

ester

b) elektrofilní substituce = neutralizace

__

| O | -

| __

R – C = O |

↕



O

∕∕ __

R – C – O | - + H+

↕ disociace sůl

R – COOH + MOH → R – COOM + H2O

c) hydrolýza esterů – bazicky (OH-) nebo acidicky (H3O+)

RCOOR1 + H2O → nereaguje !!! estery v H2O nerozpustné

d) dekarboxylace – redoxní děj, při kterém dochází k odštěpování CO2, provádí

se za zvýšené teploty působením směsi NaOH a CaO

∆T, NaOH + CaO

CH3COOH → ↑CH4 + CO2

malé ∆T

CH3(COOH)2 → CH3COOH + ↑CO2

e) redukce – provádí se komplexními hydridy – schéma:

R – COOH + LiAlH4 → R – CH2 – OH

☼ zástupci:

♠ jednosytné kyseliny

♦ kyselina mravenčí HCOOH (A. formicum)

• kapalina štiplavého zápachu (viz. formaldehyd)

• vyrábí se působením CO pod tlakem na NaOH

∆P

a) NaOH + CO → HCOONa mravenčan

b) HCOONa + H3O+ → HCOOH + Na+ + H2O

• použití – redukční činidlo, leptání skla, její deriváty v potravinářství

♦ kyselina octová CH3COOH (A. aceticum)

• kapalina štiplavého zápachu

• výroba – kvašením cukrů nebo katalytickou oxidací acetaldehydu nebo ethanolu

• použití – v potravinářství, v lékařství (soli)

♦ kyselina propionová – 3C (A. propionicum —


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy ♦ kyselina máselná – 4C (A. butyricum) |

♦ kyselina valerová – 5C (A. valericum) |

♦ kyselina kapronová – 6C > + 1C, 2C = těkavé mastné

♦ kyselina pelargová – 7C | kyseliny VFA

♦ kyselina kaprylová – 8C | (Voletaile Faty Acid)

♦ kyselina kaprinová – 10C —————————

♦ kyselina laurová – 12C

♦ kyselina miristová – 14C

♦ kyselina palmitová – 16C

♦ kyselina stearová – 18C

♦ kyselina arachová – 20C

♠ vícesytné kyseliny

♦ kyselina šťavelová (COOH)2 (A. oxalis)

• bílá, krystalická, jedovatá látka

• vyrábí se z mravenčanů za zvýšené teploty (elektrolytická oxidace)

a) 2HCOONa → (COONa)2 + ↑H2

b) (COONa)2 + 2H+ → (COOH)2 + 2Na+

• použití – laboratorní zdroj CO2, v analytické chemii – standardní roztok

♦ kyselina malonová CH2(COOH)2

• výroba substituční reakcí z halogenů

• pevná krystalická látka

• použití – zdroj CO2, v podobě diethylesteru při maloesterové syntéze

(vznik látek o 2 – 4C delší)

♦ kyselina jantarová – 4C (A. succinicum)

♦ kyselina glutarová – 5C

♦ kyselina adipová – 6C (A. adipicum)

♦ ftalové kyseliny = benzendikarboxylové kyseliny

• výroba – oxidací xylenů manganistanem

• použití na výrobu polymerů (polykondenzátů)

♦ všechny významné biogenní kyseliny (patří mezi dvojsytné)

♦ kyselina citronová – trojsytná


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

♦ kyselina akrylová: CH2 = CH – COOH

♦ kyselina olejová: C18: 2 Δ 9

♦ kyselina linolová: C18: 2 Δ 9,12

♦ kyselina linolenová: C18: 2 Δ 9, 12,15

☼ fční deriváty:

• halogenidy

• amidy

• anhydridy

• estery

• nitriny

☼ substituční deriváty:

• amino-

• halogen-

• hydroxo-, …

10. Funkční a substituční deriváty karboxylových kyselin. Vlastnosti, reakce, příklady a význam.

* organické látky vznikající:

a) náhradou 1 nebo více atomů H v postranním řetězci za jiné atomy nebo skupiny atomů→

substituční deriváty karboxylových kyselin R – CH – COOH

|

Z

b) náhradou -OH skupiny v karboxylové skupině→ fční deriváty

R – CH2 – COZ

▲ fční deriváty

☼ názvosloví:


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy a) triviální – latinský název kmenové sloučeniny + příslušné zakončení podle typu; acetanhydrid, formamid

b) systematické – opisem – podstatné jméno nese název derivátu + zakončení přídavným jménem – jméno mateřské kyseliny


• kapaliny nebo pevné látky

• obvykle charakteristický zápach

• většina v H2O (polární) rozpustná, kromě esterů, v nepolárních obráceně

• hustota větší než 1 (pouze u nejnižších je menší než 1)

• teplota tání a varu vyšší než u mateřských kyselin

• za normálních podmínek elektricky nevodivé, ale za jistých podmínek vodivé být mohou

☼ chemické vlastnosti – podstupují reakce odpovídající fční skupině (podstupují všechny reakce jako karboxylová kyselina) + nukleofilní adici – podmíněno -I-efektem a +M-efektem

ester -ROH -1 = o 1 C méně

a) R-1 – CH2 – COOR‘ + OR- → R-1 – CH- – COOR‘

__

| O | H

\ ∕

C – R‘‘

|

b) R-1 – CH- – COOR‘ + R‘‘ – CHO → R-1 – CH – COOR‘

-OR-

c) R-1 – CH – COOR‘ + ROH → R-1 – CH – COOR‘

| |

CH C – R‘‘

∕ \ ∕ \

| O | R‘‘ H OH

☼ klasifikace fčních derivátů:


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

• kapaliny

• vznikají z karboxylových kyselin reakcí s chloridy fosforu (nejčastěji)

R – COOH + PX3 → R – COX + P(OH)3

• zástupci:

♦ acetylchlorid CH3 – COCl – výroba derivátů kyseliny octové, acetylační činidlo

b) anhydridy (RCO)2O

• pevné látky

• vznikají za zvýšené teploty hydratací

∆T, -H2O

2 RCOOH → (RCO)2O

• zástupci:

♦ acetanhydrid CH3COOCOCH3 – výroba z ketenu reakcí s kyselinou octovou

keten

CH2 = C = O + CH3COOH → CH3COOCOCH3

• použití – jako rozpouštědlo, acetylační činidlo, sušidlo

c) amidy R – CONH2

• kapalné i tuhé

• výroba:

a) dehydratací amonných solí karboxylovou kyselinou

∆T, -H2O

RCOONH4 → RCONH2

b) z acethalogenidů nukleofilní substitucí čpavkem RCOX + NH3 → RCONH2 + HX

• zástupci:

♦ formamid HCONH2 – průmyslové rozpouštědlo

d) estery R – COOH

• kapaliny

• vznikají esterifikací za zvýšené teploty

∆T

RCOOH + R’OH → RCOOR‘ + H2O


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

♦ ethylester kyseliny mravenčí HCOOC2H5 – potravinářský průmysl (rumová esence)

e) nitrily RCN

• kapaliny

• vyrábějí se úplnou dehydratací amonných solí

hodně velká T, -2H2O

R – COONH4 → RCN

• zástupci:

♦ akrylonitril CH2 = CH – CN

▲ substituční deriváty

a) halogenkyseliny R – CH – COOH

|

X

• výroba obvykle nukleofilními adicemi na nenasycené prekursory (předchůdce molekul)

R – CH = CH – COOH + HX → R – CH2 – CH – COOH

|

X

• zástupci:

♦ kyselina chloroctová – jedovatá kapalina, používána k acidifikaci okolí

b) oxokyseliny R – C – COOH

||

O

• pevné látky

• výroba z halogenkyselin nukleofilní substitucí, následuje oxidace

• zástupci:

♦ kyselina pyrohroznová CH3COCOOH – metabolický produkt anaerobního odbourávání

cukrů a meziprodukt aerobního

c) hydroxykyseliny R – CH – COOH

|



OH

• pevné látky i kapaliny

• výroba nukleofilní substitucí halogenkyselin nebo adicemi nenasycených kyselin

• zástupci:

♦ kyselina mléčná CH3 – CH – COOH – kapalina, metabolický produkt kvašení,

| meziprodukt cukerného metabolismu

OH

• pokud jsou -OH skupiny v jiné poloze než α, může docházet k esterifikacím a vzniku laktonů (vnitřní cyklické estery)

d) aminokyseliny R – CH – COOH

|

NH2

• pevné látky

• opticky aktivní

• konfiguračně L R

|

H2N – C – H

L |

COOH

• připravují se nukleofilní substitucí halogenkyselin nebo aminací oxokyselin

• zástupci:

♦ alanin CH3 - důležitý pro tvorbu kyseliny pyrohroznové, metabolismus cukrů,

| syntézu NK a alkaloidů

H2N – C – H

|

COOH

11. Lipidické sloučeniny – tuky, vosky. Vlastnosti, reakce, příklady a význam.


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * lipidy = estery vyšších karboxylových (mastných) kyselin a alkoholů, tvoří se v tělech rostlin,

živočichů i mikroorganismů

• vyšší mastná kyselina – látka, která má 8 a více C a COOH

• v molekule mají esterickou vazbu a lze je hydrolýzou štěpit na kyseliny a alkohol

* fce:

a) stavební součást buněčných membrán (fosfolipidy)

b) tepelná izolace organismů (podkožní tukové vazby)

c) mechanická a tepelná ochrana orgánů

d) zásoba a zdroj energie (olejové kapénky v buňkách, tuková tkáň)

* vlastnosti:

a) ve vodě nerozpustné – hydrofóbní povaha (+ u biomembrán)

b) rozpustné v organických rozpouštedlech (benzín)

c) fungují jako rozpouštědla některých nepolárních látek v organismech (vitamíny A, D, E, K, hormony)

d) lehčí než voda

* rozdělení:

a) jednoduché lipidy

1. tuky (acylglyceroly) – estery vyšších mastných kyselin a trojsytného alkoholu (glycerolu)

• v tucích (přírodních) můžeme najít volné mastné kyseliny, steroidní sloučeniny

(cholesterol), stopy barviv, proteinové partie

• podle množství esterifikovaných skupin –OH glycerolu rozlišujeme:

a) monoacylglyceroly

b) diacylglyceroly

c) triacylglyceroly

• mastné kyseliny vázané v tuku nemusí být vždy stejné:

1. nasycené – jsou příčinou větší stability a vyšších bodů tání lipidů

◦ laurová – 12C ◦ myristová – 14C

◦ palmitová – 16C ◦ stearová – 18C

2. nenasycené – esenciální, musí být v potravě, protože je člověk nedokáže sám

syntetizovat



◦ akrylová: CH2 = CH – COOH

◦ olejová: C18: 2 Δ 9

◦ linolová: C18: 2 Δ 9,12

◦ linolenová: C18: 2 Δ 9, 12,15

• podle zastoupení mastných kyselin mohou mít tuky různá skupenství:

a) tuky pevné – loje – obsahují nasycené i nenasycené mastné kyseliny

b) tuky polotekuté – sádla – obsahují nasycené i nenasycené mastné kyseliny

c) tuky tekuté – oleje – obsahují převážně nenasycené mastné kyseliny

• získávání tuků: z tukových tkání živočichů – škvařením, vytavením, lisováním, extrakcí organickými rozpouštědly, oleje ze semen rostlin

• reakce:

1. hydrolýza

a) kyselá a neutrální → glycerol + směs mastných kyselin

b) alkalická → glycerol + soli mastných kyselin = mýdla (zmýdelňování)

CH2 – OCOR CH2 – OH

| |

CH – OCOR + 3NaOH → CH – OH + 3RCOONa

| |

CH2 – OCOR CH2 – OH

triacylglycerol sůl glycerol mýdlo

• mýdla vápenatá, zinečnatá, lithná, hlinitá a hořečnatá – významné součásti

mazacích tuků, používaných ve strojírenství

• mýdla manganatá a chromitá – používána jako průmyslové katalyzátory

2. oxidační polymerace olejů – reakce dvojných vazeb – dochází k propojování

• z tekuté látky se stává pryskyřičně sklovitá látka

• makromolekulární charakter

... CH = CH ... :

O2 → O



... CH = CH ... |

... CH – CH ...

|

O

|

... CH – CH ...

|

O

:

3. katalytická hydrogenace olejů = ztužování – přeměna nenasycených kyselin v tucích

na kyseliny nasycené – bod tání (tuhnutí) se natolik zvýší, že je při

standardní pokojové teplotě tuhý

... CH = CH ... + H2 → ... CH2 – CH2 ...

• produkt ale většinou neodpovídá přírodním tuhým tukům, protože neobsahuje ani

část nenasycených kyselin

• ztužením tuku se zvýší jeho odolnost proti oxidačním a jiným rozkladným procesům

• rostlinné pokrmové tuky

4. žluknutí = oxidační štěpení nenasycených mastných kyselin → nižší kyslíkaté

deriváty (proces nevratný) – aldehydy, ketony a kyseliny

2. vosky – směsi esterů vyšších mastných kyselin a vyšších jednosytných alkoholů

R1 – CO – O – R2 R1 = 15 – 33C R2 = 28 – 33C

• ve voscích (přírodních) můžeme najít i uhlovodíky, depsidy (lineární oligoestery) a steroidní __ __

látky

| | depsid

-|- [CH2]xC = O |

| \ |

|__ O –––|n


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • tvoří ochranné povlaky – chrání některé orgány, slouží jako stavební látka

• nerozpustné ve vodě, stabilní vůči hydrolýze, nestravitelné

• rostlinný původ – na listech a plodech

• živočišný původ – včelí vosk, lanolin (tuk z ovčí vlny – používá se jako mas’tový základ krémů)

b) složené lipidy

1. fosfolipidy – obsahují vázané mastné kyseliny, glycerol, H3PO4 a dusíkatý derivát

• odvozené od glycerolu – mastná kyselina + alkohol + H3PO4 + něco

a) fosfatidové kyseliny (+ H3PO4)

b) kefalin (+ H3PO4 + ethanolamin) – součást nervové vyšších obratlovců

c) lecithin (+ H3PO4 + chlolin) – součást vaječných buněk

d) fosfatydylinositol (+ H3PO4 + inositol)

e) místo H3PO4 cukr = glykolipid

• odvozené od sfingosinu – sfingosin + mastná kyselina + H3PO4 + něco

a) sfingomyeliny (+ nic)

b) cerebrosidy (+ galaktosa)

c) gangliosidy (+ oligosacharid)

2. sulfatidy – obsahují externě vázanou kyselinu sulfonovou, kde atom S je vázán přímo na C

3. lipamidy – obsahují amidově vázané mastné kyseliny

12. Aminokyseliny a bílkoviny. Vlastnosti, reakce. Syntéza a struktura bílkovin.

Peptidická vazba.

Aminokyseliny

* = substituční deriváty karboxylových kyselin s aminoskupinou

* základní stavební jednotka bílkovin (20 proteinogenních aminokyselin)

* ve svých molekulách obsahují –COOH (kyselá skupina) a –NH2 (zásaditá skupina) => amfoterní

* příprava:

1. působením NH3 na α -halogenové kyseliny


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy 2. reakce NH3 s nenasycenými kyselinami

3. redukce nitroskupin

* zdroje: každá bílkovina ať rostlinného nebo živočišného původu je složena z aminokyselin

• dosud nebyl zpracován ekonomický postup vhodného získávání AMK z přírodních zdrojů


• AMK – bezbarvé krystalické látky, jejichž rozpustnost ve vodě závisí hlavně na hydrofobním a hydrofilním charakteru uhlovodíkového zbytku

• v kyselém prostředí je zhruba výsledný náboj kladný a v zásaditém záporný

• existuje pH, které se nazývá izoelektrický bod, při kterém je aminokyselina navenek neutrální (tzn. snížená rozpustnost ve vodě a nepohyblivost tohoto iontu ve stejnorodém elektrickém poli)

• mají iontovou skupinu→ většinou rozpustné ve vodě, nerozpustné v nepolárních rozpouštědlech

• vysoké teploty tání

• opticky aktivní

• vzájemně se spojují peptidickými vazbami na peptidy a bílkoviny (polykondenzace)

Bílkoviny

* def.: makromolekulární sloučeniny o molární hmotnosti 104 – 106

* biomakromolekulární látky vzniklé polykondenzací 20 α -L-aminokyselin podle genetické informace

* přítomnost ve všech buňkách, dosud nebyla nalezena žádná forma života, která by neobsahovala proteiny

* složení – průměrně: 50% C, 24% O, 18% N, 6% H, S, P→ dusíkaté organické látky

* globulární – klubíčkaté bílkoviny tvoří pravé roztoky = soly – vzrůstá koncentrace solí→ v roztoku dojde ke ztrátě solvatačního vodného obalu na povrchu molekul bílkovin a bílkovina se vysoluje,podléhá denaturaci (= inverzibilní porušení terciální struktury, ztráta biochemické aktivity, odpřírodnění) působením vzrůstající teploty, kyselin, zásad, solí těžkých kovů (proces denaturace využíván při sterilizaci nástrojů teplem nebo chemikáliemi, při tepelném zpracování potravin)

* nižší teploty naopak uchovávají strukturu bílkovin – při přechovávání krevních konzerv a orgánů na transplantaci


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * bílkoviny druhově (lidský inzulín je specifický) i funkčně specifické (v lidském těle je 50000 bílkovin se specifickými fcemi)

* podléhají mikrobiálnímu rozkladu = hnití

* tvoří se v buňkách všech organismů procesem zvaným proteosyntéza podle programu zapsaného ve struktuře nukleových kyselin

* rozdělení podle hmotnosti na:

a) peptidy (Mn < 10 000)

b) bílkoviny (Mn > 10 000)

* podstata vzniku bílkovin = polykondenzace – musí být dotována energií (v podobě ATP)

R

|

nR – CH – COOH → -[– OC – CH – NH –]-n + nH2O

|

NH2

* aminokyseliny propojeny peptidickou vazbou -[– NH – CO – ]- – má planární strukturu – odlišujestrukturu bílkoviny

* struktura bílkovin:

a) primární – dána peptidickou vazbou, uspořádáním aminokyselin v polypeptidickém řetězci

O R2

|| |

R1 – CH – C – NH – CH – COOH

|

NH2

b) sekundární – změna řetězce tvorbou druhotných vazeb – jiné než peptidické

• druhotné vazby – vodíkové, iontové, van der Waalsovy

• 2 typy:

α – helix | |

O C

| δ- δ+ |

C = O ∙∙∙∙∙∙ H – N



| |

N C

| |

β – struktura = skládaný list

R1 O

| ||

— HC – C – N – CH –

| \

H R2

:

:

R4 O

| ||

— HC – N – C – CH –

| /

H R3

c) terciální – prostorové uspořádání sekundárních struktur:

1. do tvaru vlákna = fibrilární→ značná pevnost, odolnost, nerozpustnost

2. do tvaru klubka = globulární→ vazba mezi částmi téhož řetězce→ málo pevná, ve vodě rozpustná

• terciální struktury udržovány 4 druhy vazeb :

• terciální struktura rozhodující pro funkčnost bílkoviny – tvoří charakteristická reakční centra



—— C ——————— C ——————— C ——————— C ——

|| // \ | |

O O O- S CH

: H | :

: | | :

H H – N – H+ S CH

| | | |

—— N ——————— C ——————— C ——————— C ——

vodíkový můstek iontová vazba disulfidický můstek van der Waalsovy síly

(kovalentní vazba) (mezimolekulové síly)

d) kvartérní – vztah mezi několika polypeptidickými řetězci

• vzájemné prostorové uspořádání podjednotek – pouze u bílkovin s vyšší Mr

• bílkoviny jednoduché (tvořené pouze z aminokyselin) – růstový hormon STH, řídící hormonTTH (štítná žláza)

• bílkoviny složené (bílkovina + cizí složka – tuk(lipoproteiny – přenos cholesterolu v krvi), sacharid (glykoproteiny – sliny), fosfoproteiny, chromoproteina (obsahují barviva)

* struktury mohou i zanikat – 2 typy:

a) vysolení – působením iontových činidel – vysrážení nerozpustných bílkovinných komplexů; proces vratný

b) denaturace – rušení struktury působením tepla nebo chemikálie – porušení struktury; proces nevratný

* biologický význam bílkovin:

a) význam stavební – stavba biologických membrán

b) vlastní výkonná fce:

1. transportní – albumin (transportuje hormony)

2. katalytická – enzymy

3. smyslová – podklad senzorické činnosti – rhodopsin

4. regulační – bílkovinné hormony – somatotropin

5. ochranná – globuliny

6. imunitní – bílkoviny komplementového systému


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

a) podle struktury:

1. fibrilární (vláknité) – stavební fce, kolagen, fibroin

2. globulární (kulovité) – histony, albuminy, globuliny

b) podle chemického složení:

1. jednoduché – obsahují pouze aminokyselinovou složku – albuminy, globuliny

2. složené – aminokyselinová složka + něco

• podle 2. složky rozlišujeme:

a) fosfoproteiny = + H3PO4 – kasein – mléčná bílkovina

b) lipoproteiny = + tukový podíl (lipid) – Rh-faktor

c) glykoproteiny – glykokalix – na buněčných membránách

d) chromoproteiny – obsahují krevní skožku (kov) = melanoprotein – hemoglobin

e) nukleoproteiny = + nukleová kyselina – Sn RNP

13. Nukleové kyseliny, složky, spojení, struktura, dělení, význam.

* makromolekulární látky, které uchovávají a přenášejí genetickou informaci (nesou informaci pro průběh všech životních procesů)

* = biomakromolekulární látky vzniklé polykondenzací nukleotidů (řetězení malých molekul na velkou za vyloučení vody)

* základní složky živých organických soustav (společně s bílkovinami)

* stavební jednotky jsou NUKLEOTIDY – složené z cukru, H3PO4 a dusíkaté báze

* 5 základních dusíkatých bází

adenin guanin uracil thymin cytosin


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

* typy:

1. DNA (DNK) deoxyribonukleová kyselina

• složení:

a) monosacharid (2-deoxy-β-D-ribofuranosa)

b) fosfát (H3PO4)

c) dusíkaté báze: purinové (adenin = A, guanin = G), pyrimidinové (cytosin = C, thymin = T)

• struktura: vždy dvouuhlíkaté šroubovice

• výskyt:

a) tvoří pentlicovité chromozomy v jádře eukaryotních buněk

b) cyklický chromozom prokaryotických buněk

c) v jádře mitochondrií a plastidů

d) centrioly

e) plazmidy

• forma – dvoušroubovice

• fce: uchovávání genetické informace a její předání na potomstvo

2. RNA = ribonukleové kyseliny

• složení:

a) monosacharid (β-D-ribofuranosa)

b) fosfát

c)dusíkatá báze:purinová (A, G), pyrimidinové (C, uracil = U)

• struktura: většinou jednovláknová šroubovice

• výskyt:

a) v jádře buněk

b) v cytoplazmě

c) v drsném ER

d) v ribozónech

• fce: realizace genetické informace proteosyntézou (transkripce, translokace)

• typy RNA:

a) m-RNA (i-RNA) = mesenger (informační) – nese informaci pro syntézu bílkovin


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy • přepsaná informace z DNA pro primární strukturu bílkovin

• 5 – 10% RNA v buňce

• velká rozmanitost molekul podle délky přenášené

informace

b) t-RNA = transferová (přenosná) – přenos aminokyselin

pro syntézu bílkovin (do ribosomů)


• nízkomolekulární

• molekuly t-RNA obsahují cca 100 nukleotidů – jejich struktura tvarem připomíná

čtyřlístek

c) r-RNA = ribosomální – součást ribozómů, kde probíhá proteosyntéza


• vysokomolekulární

• 3 – 4 druhy molekul

• forma - lineární

* některé molekuly se uplatňují samostatně – např. ATP = adenosintrifosfát (jako primární zdroj a

přenašeč energie v buňce)

* struktura nukleových kyselin:

a) primární = pořadí nukleotidů v řetězci→ zápis genetické informace, genetický kód: 3 nukleotidy = 1 triplet→ 1 aminokyselina primární struktura RNA = AGUC

b) sekundární = spojení bází různých řetězců (DNA) nebo částí téhož řetězce (RNA) vodíkovými vazbami, spojení se tvoří mezi skupinami

• struktura DNA: G≡C, A≡T, nukleotidy se párují nenáhodně na základě

komplementarity (doplňkovosti) bází, součástí strukturování DNA je


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy stočení dvouvlákna do pravotočivé šroubovice (Watson-Crickův model),

t-RNA (obdobně i r-RNA) vytváří zdvojením některých částí řetězce

kličky: struktura jetelového listu, kde se párují opět komplementární báze,

jen místo thiminu je zařazen uracil

c) terciální = tvorba superhelixu (nadšroubovice) z dvojité šroubovice DNA

* metabolismus nukleových kyselin:

a) katabolismus – nukleové kyseliny se štěpí postupnou kyselou či enzymatickou hydrolýzou = nukleová kyselina→ nukleotidy→ nukleosidy (a fosfáty)→pentosy (a báze)

b) anabolismus: DNA se tvoří procesem zdvojení = replikace metodou zipu: dvouvláknová šroubovice se rozrušením H-vazeb od jednoho konce rozevře a ke každému původnímu vláknu (matrici) se dotvoří z volných nukleotidů pomocí enzymu DNA-polymerasy druhý řetězec na základě komplementarity bází, DNA + n nukleotidů + m ATP→ DNA-polymerasa→ 2DNA + (n-1)H2O + m (ADP+P) – polykondenzace a endotermický (spotřebovává vázanou ATP) • RNA se tvoří přepisem = transkripce z DNA n (ribo)nukleotidy + m ATP→ RNA-polymerasy, matice DNA→RNA + (n-1)H2O + m (ADP+P)

* nukleosid – báze spojená s cukernou složkou a vytváří N-glykosidy

* nukleotidy – vznikají esterifikací cukerné složky těchto nukleosidů kyselinou trihydrogenfosforečnou

14. Monosacharidy. Dělení, typy, význam, příklady.

* sacharidy = polyhydroxyaldehydy nebo polyhydroxyketony

* nejrozšířenější organické látky, tvoří největší podíl organické hmoty na Zemi

* epimery – sacharidy, které se liší pouze konfigurací na jediném C atomu

* monosacharidy s pětičetným cyklem = furanosy a se šestičetným cyklem = pyranosy

* fce:

a) zdroj energie (škrob, glykogen)

b) stavební fce – součást glykoproteidů a glykolipidů

Monosacharidy


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * základní stavební jednotka oligosacharidů a polysacharidů

* bezbarvé, krystalické, ve vodě dobře rozpustné, sladce chutnající sloučeniny

* monosacharidy = monocyklické poloacetaty hydroxyaldehydů (aldosy) a hydroxyketonů (ketosy)

* vlastnosti:

a) s oligosacharidy společné označení cukry, glycidy

b) bezbarvé, krystalické, sladké, ve vodě dobře rozpustné

c) redukční schopnosti (podmíněny volným poloacetalovým hydroxylem)

d) opticky aktivní – izomerie optická (prstorová = chirálních uhlíků)

e) při měření optické aktivity polarimetrem se projevuje jev Mutarotace = postupné ustalování

rovnováhy ve směsi optických izomerů po rozpuštění ve vodě (u glukosy je 16 optických izomerů)

f) zahříváním se rozkládají = karamelizují

g) reaktivita monosacharidů:

1. oxidačně redukční reakce

2. esterifikace – reakce monosacharidu s kyselinou→ vzniká bohatý zdroj energie, molekuly se

obohatí energií

* monosacharidy:

a) triosy: v přírodě se vyskytují ve fosfatové podobě (jako estery H3PO4) v metabolismu sacharidů

• D-glyceraldehyd • dihydroxyaceton



b) pentosy:• α-D-ribosa • 2-deoxy-D-ribosa • L-arabinosa – základ veškerých glykosidů, hemicelulos (složka dřeva), klovatin, bakteriálních polysacharidů

• D-xylosa : základ mnoha polysacharidů

c) hexosy:

• D-glukosa = hroznový cukr, nejčastější cukr – v plodech, rostlinných šťávách, medu = invertní cukr: glukosa a fruktosa 1:1, je v krvi živočichů (u člověka 1g/1l krve), v moči při cukrovce, stáčí rovinu polarizovaného


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy světla silně vpravo, je pravotočivá, vznik – zelené rostliny tvoří glukosu fotosyntézou, živočichové získávají glukosu enzymatickou hydrolýzou oligo- a polysacharidů

◦ použití: okamžitý zdroj energie v organismech, roztok glukosy využíván k umělé nitrožilní výživě

◦ při 200°C karamelizuje→ k barvení lihovin (rum)

◦ podléhá alkoholovému kvašení→ výroba lihu

◦ k výrobě glycerolu, acetonu, kyseliny citrónové

• D-galaktosa – součást disacharidu • D-mannosa = součást polysacharidů

laktosy v mléce v buněčné stěně kvasinek, semenech palem,

luskách svatojánského chleba

• D-fruktosa = ovocný cukr – v ovoci, medu, součást disacharidu sacharosy, nejsladší cukr, stáčí rovinu polarizovaného světla silně vlevo


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy 15. Disacharidy. Oligo- a polysacharidy. Význam, příklady.

Disacharidy

* vznikají spojením dvou molekul monosacharidů za odštěpení molekuly vody

* ke spojení může dojít:

a) poloacetátový hydroxyl jedné molekuly monasacharidu se spojí s poloacetátovým hydroxylem druhé molekuly – tzv. neredukující disacharidy

• sacharosa: sladidlo, přísada do různých léků

◦ řepný cukr, třtinový cukr = získává se z bulev cukrovky nebo stonků třtiny cukrové

◦ k výrobě glukosy a fruktosy

◦ nejběžnější sladidlo

b) poloacetátový hydroxyl jedné molekuly monosacharidu se spojí s některým alkoholickým hydroxylem – tzv. redukující disacharidy

• maltosa = sladový cukr

◦ vzniká enzymatickou hydrolýzou škrobu při sladování ječmene a dál se štěpí enzymem

maltasou na glukosu, která se zkvašuje na ethanol: škrob v obilkách ječmene→

+ amylasa→ maltosa→ + maltasa→ glukosa→ + pivní kvasinky→ ethanol v pivu

• laktosa = mléčný cukr – obsažen v mléce savců (kravské 4 – 5%, mateřské 6 – 7%)

◦ získává se ze syrovátky

◦ málo rozpustné ve vodě

◦ vzniká kondenzací α-D-glukopyranosy s β-D- galaktopyranosou

Polysacharidy

* nejrozšířenější skupina sacharidů


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * ke spojení molekul monosacharidů dochází vazbou poloacetátového hydroxylu s hydroxylem

alkoholickým

* stavební jednotky: D-glukosa, D-galaktosa, D-fruktosa, L-galaktosa

* rozdělení:

a) stavební polysacharidy

• celulóza: základní strukturní jednotka celulosy = disacharid celobiosa

β-1, 4-D-glukopyranosyl-D-glukopyranosa

◦ hlavní stavební složka vyšších rostlin

◦ v přírodě – čistá bavlna – ve dřevě doprovázena ligninem a hemicelulosami

◦ buničina = surová celulosa – surovina pro papírenský a textilní průmysl

◦ hydroxylové skupiny v makromolekulách celulosy lze částečně substituovat – např.

esterifikací nebo etherifikací

◦ acetylací celulosy se získávají její acetáty – surovina pro výrobu acetátového hedvábí

◦ nitrací celulosy se získávají nitráty – důležité výbušniny a suroviny pro výrobu celofánu a celuloidu

◦ nerozpustáý ve vodě

◦ působením minerální kyseliny se štěpí na D-glukózu

• pektiny: obsaženy ve střední lamele nezralých plodů

◦ makromolekuly složeny především z molekul kyselin D-galaktrových

◦ výplně mezibuněčných prostor plodů vyšších rostlin

◦ želatinační schopnosti→ výroba džemů a marmelád

b) zásobní polysacharidy – rozpustné ve vodě

• škrob – základní stavební a fční jednotkou je α-D-glukopyranosa

◦ v rostlinách ve formě škrobových zrn (kořeny, plody, semena)

◦ zdroj – brambory, obiloviny

◦ ve studené vodě nerozpustný, v teplé vytváří škrobový maz


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy ◦ hydrolýzou škrobu vzniká D-glukosa

◦ dehydratací škrobu kyselinami nebo zahříváním na vyšší teplotu vznikají dextriny –

užívané k výrobě lepidel

◦ skládá se ze 2 strukturně odlišných D-glukanů:

a) amylosa (20%) – lineární α-1, 4-D-glukan

∙ zodpovídá za nerozpustnost ve vodě

∙ zabarvení jodem do modra

b) amylopektin (80%) – α-1, 6-D-glukan s makromolekulami rozvětvenými na šestém uhlíkovém atomu

∙ zodpovídá za rozpustnost ve vodě

∙ jodem se barví červenohnědě

• glykogen – živočišný, zásobní polysacharid uložený

v játrech a svalech, rozpustný ve vodě

• chitin = základní stavební polysacharid kutikuly

hmyzu, buněčné stěny hub

• agar = polysacharid buněčných stěn mořských řas,

výroba pudinků a želé, živná půda pro kultivace

mikroorganismů

• inulin – zásobní látka jednoděložných rostlin

c) polysacgaridy se speciálními funkcemi:

• rostlinné klovatiny – roní některé rostliny při zranění (inkousty)

• mukopolysacharidy – součásti hlenů, slin, kloubního mazu, pojivých tkání, výplň sklivce,

pupeční šňůra

• heparin = protisrážlivý krevní faktor, zabraňuje trombóze


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy 16. Heterocyklické sloučeniny. Základní zástupci. Příklady, výskyt v živých

organismech a použití.

* odvozeny od cyklických uhlovodíků náhradou atomu uhlíku jiným atomem – heteroatomem

* může jím být např.: O S, N, nebo i jiné atomy

* heterocyklické sloučeniny (HS) se mohou třídit podle:

a) počtu cyklů

b) nasycenosti cyklu

c)velikosti cyklu

d) počtu heteroatomů v molekule

e) typu heteroatomu v molekule

* přítomnost heteroatomu v molekule významně ovlivňuje strukturu a vlastnosti těchto látek

* některé HS patří z hlediska klasifikace organických sloučenin mezi ethery, sulfidy nebo aminy

* HS obsaženy v molekulách přírodních látek (alkaloidů, bílkovin nebo nukleových kyselin)

* označují se obvykle triviálními názvy

* pro přípravu jednotlivých sloučenin se používají specifické syntetické postupy

* mohou se získat i z jiných zdrojů

* pyridin a jeho deriváty se izolují ze zásaditých frakcí černouhelného dehtu

* zpracováním kukuřičné slámy se získávají deriváty furanu

* mezi plynné HS patří sloučeniny s malým cyklem (například oxiran)

* furan, thiofen nebo piridin = kapalné látky

* sloučeniny, které obsahují více cyklů nebo heteroatomů v molekule se chovají jako pevné látky

* HS se dobře rozpouštějí v polárních organických rozpouštědlech, některé dokonale mísitelné s vodou (tetrahydrofluoran, pyridin)

* přítomnost heteroatomu se projevuje ve zvýšené teplotě varu látek

* reaktivita heterocyklů závisí na typu a počtu heteroatomů, velikosti cyklů nebo jejich nasycenosti

* mezi HS patří:

a) užitečné a toxické přírodní látky

b) složky biomakromolekul, které jsou nositeli dědičnosti


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy c) rozmanité výrobky používané v zemědělství, potravinářství, lékařství, při výrobě barviv a plastů

* toxicita těchto sloučenin závislá na jejich složení a struktuře

* z kyslíkatých HS velmi jedovaté: ethylenoxid, dioxiny a dibenzofurany

* mezi kancirogeny patří jedovaté látky hub (mytoxiny), především aflatoxin B1, produkovaný plísní, která se může vyskytovat na potravinách

* z dusíkatých HS velmi jedovatý: pyridin – kapalina nepříjemného zápachu, jejíž páry poškozujícentrální nervovou soustavu, ledviny a játra

* dále sem patří alkaloidy (např. strichnin), z nichž některé jsou návykové látky a snadno se zneužijí jakodrogy – morfin, kokain a diethylamid kyseliny lysergové – halucinogenní droga LSD

* k léčení se používají např. barbituráty patřící mezi léčiva tlumící bolesti – sedativa

* proti bakteriálním infekcím se používají látky s baktericidními účinky (např. preparáty obsahujícísulfathiazol, který patří k léčivům zvaným sulfonamidy)

* při léčbě tuberkulózy se používají deriváty piridinu a pirazinu

* preparáty k léčbě rakoviny obsahují složky obdobné bázím nukleových kyselin, např. 5-fluoruracil

* některé HS se používají jako chuťové a vonné látky v potravinářství

* sloučeniny s vůní kávy, kakaa a ořechů patří k derivátům pyrazinu

* po čerstvé kávě voní také furfururylmerkaptan

* stejné látky se tvoří přirozenou cestou při pečení chleba, pražení kávy, pečení masa nebo smažení cibule

* systematické názvy se tvoří z prefixu, vyjadřujícího kvalitu heteroatomu z kmene, jenž charakterizuje počet všech článků v kruhu

• kmen názvu je pak rozdílný podle toho zda kruh obsahuje N či nikoliv a podle nasycenosti heterocyklického systému

• při očíslovávání heterocyklického systému se vychází od heteroatomu, jemuž přísluší lokant 1

• v případě více různých heteroatomů dáno pořadí očíslováním heterocyklického základu:

1. pořadí podle zvyšujícího se atomového čísla, jsou-li prvky ze stejné skupiny periodického

systému – např: O, S, Se, Te, nebo N, P, As, Sb

2. podle klesajícího čísla skupiny periodického systému – např: S, P, Si

• prefixy:

a) O – oxa-


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

c) S – thia-

d) P – fosfa-

e) Se – selene-

f) Si – sila-


• elektrofilní substituce – reakce na 5-ti (poloha ortho- a meta-) a 6-ti členném heterocyklu (poloha meta)

• redukce – nejčastěji probíhá jako dehydrogenace

• dienofilní substituce – reakce 5-ti členných heterocyklů a aklenem

• důkaz aromaticity – rovinné usořádání, platí Hücklovo pravidlo 4n + 2

• bazicita – podmíněna přítomností heteroatomů (nejčastěji N) – se stoupající hybridisací stoupá

bazicita

bazičtější – má volný elektronový pár

• schopné i nukleofilní substituce (6-ti členné heterocykly) – Čičibabinova reakce

* rozdělení:

a) 5-ti členné

• pyrrol • furan • thiofen • imidasol • thiasol • pyrisol



b) 6-ti členné

• pyridin • piperidin • 4H-pyran • pyrimidin

c) bicyklické

• indol • chinolin • purin

17. Pesticidní látky – dělení podle aplikace, toxicita, Rhodenticidy, fungicidy. Příklady.

Pesticidy:

* = všechny látky nebo směsi používané proti škůdcům, kteří poškozují kulturní rostliny, zásoby zemědělských produktů, potraviny, průmyslové materiály, snižují užitkovost hospodářských zvířat nebo ohrožují zdraví samotného člověka

Základní rozdělení:

a) Zoocidy – hubí organismy živého původu

• Insekticidy – hubí škodlivý hmyz

• Nematocidy – hubí háďátka

• Muloskocidy – hubí měkkýše

• Rodenticidy – hubí hlodavce

• Avicidy – hubí ptáky

• Piscicidy – hubí ryby

b) Herbicidy – hubí plevel


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy c) Fungicidy – ničí parazitické houby

d) Růstové regulátory růstu – ovlivňují růst rostliny

Důležité toxické a hygienické výrazy:

* aplikační dávka – množství v kg/l určené na 1ha

* toxicita – je schopnost látky způsobit poškození organismu

* ochranná lhůta – minimální interval ve dnech mezi ošetřením a sklizní

* přijatelná dávka – jedna z nejdůležitějších hodnot, spočívá v ní hodnocení rizika

Dělení toxicity:

Látka LD 50 orální dávka pro krysu mg/kg

Extrémně toxická 5

Vysoce toxická 5 – 50

Středně toxická 50 – 500

Málo toxická 500 – 5.000

Prakticky netoxická 5.000 – 15.000

Relativné neškodná nad 15.000

Rhodenticidy = přípravky na hubení škodlivých hlodavců

* dělení :

a) akutní – účinek po jednom použití – ANTU - α-naftylthiomočovina

b) chronické – působí pomalu, po opakovaném použití

• chronické:

- látky zabraňující srážlivosti krve

- nejznámější – WARFARIN

- hlodavci hynou v důsledku vnitřního krvácení

Fungicidy = chemické látky používané k likvidaci nebo zastavení vývoje škodlivých parazitických hub

* z chemického hlediska je můžeme rozdělit na: a) anorganické

b) organické


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

a) síra a sirné přípravky – nejstarší a dodnes používaný fungicid; proti padlí, strupovitosti

• aplikace – prášek, postřik, čím menší částečky síry, tím účinnější; nízká toxicita

b) měďnaté přípravky – nejčastěji ve formě síranu měďnatého – KUPRIKOL

B) organické fungicidy

a) rtuťnaté přípravky – dlouho patří mezi nejdůležitější přípravky – moření semen – ARGONAL,

ZINEB, MANEB

b) substituované aromatické fungicidy – jednoduché deriváty benzenu – PAETACHLORFENOL,

HEXACHLORBEZEN – k moření semen, ošetřování půdy

c) dikarboximidy – CAPTAN, CATPAFOL; použití – zelinářství, ovocnářství, okrasné zahradnictví

* systémové fungicidy – látky, které jsou po přijmutí rostlinou rozvedeny do celého rostlinného těla a chrání ji před napadením nebo omezují rozvoj uchycené infekce

Oxathiny – CARBOXIN – mořidlo semen

Benzanilidy – BENODANIL

Pyrimidové deriváty – specificky účinné proti padlí na obilninách a jabloních

18. Pesticidní látky – insekticidy. Dělení podle chemické struktury, příklady a použití.

Insekticidy – podle selektivního působení některých insekticidních látek na určitý druh hmyzu

* dělení:

a) aphicidy – hubení mšic

b) Muscicidy – hubení much

* hubení v určitém stádiu vývoje:

a) ovicidy – k ničení vajíček hmyzu


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy b) larvicidy – k ničení larev hmyzu

* podle působení a pronikání do těla škůdců:

a) požerové – vnikají do těla hmyzu zažívacím traktem a jsou přijímány spolu s potravou

b) vdechovací – vstupují do těla vzdušnicemi; fumiganty

c) kontaktní – pronikají do těla hmyzu přímým dotykem

d) systemické – pronikají do těla, rozváděny v buněčných šťávách

e) hloubkové – difindují do okolních pletiv ošetřené rostliny, ale nekolují v buň.šťávách

* dělení podle chemického charakteru:

1. chlorované uhlovodíky:

• DDT – hubí všechny hmyzí škůdce kromě roztočů patřící mezi členovce

• HCH a LINDAN – podobné jako DDT – proti škůdcům v domácnostech, dnes zakázán

• chlorované cyklodieny

• chlorované terpenické uhlovodíky

2. organofosforové sloučeniny – fumigantní látky

3. karbamidanové insekticidy – odvozují se od karbanové kyseliny

4. pyrethoroidy – přírodní a syntetické

5. nitrované fenoly

6. hormony a inhibitory růstu – nazývány jako insekticidy třetí generace

7. stereoidní hormony – růstové inhibitory ovlivňující proces svlékání, který má pro růst hmyzu klíčový význam

8. feromony – chemické látky působící v určité vzdálenosti od feromonu

9. repelenty – přípravky odpuzující hmyz

19. Pesticidní látky – herbicidy. Dělení podle chemické struktury, příklady a použití.

Herbicidy – látky, které ničí plevele nebo nežádoucí rostliny

* dělení podle chemických charakteristik

* dělení:


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

b) translokační – systémové – látka rozvedena do celého těla

* dělení:

a) listové

b) kořenové

* dělení:

a) předsadbové = preemergentní – aplikace před vzejitím rostliny

b) postemergentní – aplikace po vzejití rostliny, během vegetace

* dělení:

a) anorganické

b) organické

Organické herbicidy

1. chlorované karboxylové kyseliny – DALAPON – hubí pýr

2. fenoxymastné kyseliny – selektivní, k hubení širokolistých i tropických plevelů

3. deriváty karbamidových sloučenin – vysoce selektivní, k hubení širokolistých i tropických plevelů

4. deriváty močoviny – totální i selektivní herbicidy – fenyl močoviny

5. heterocyklické sloučeniny – velmi účinné a selektivní – ATRAZIN, SIMAZIN

20. Přírodní a syntetické vysokomolekulární sloučeniny. Ekologicky negativní aspekty

syntetických makromolekulárních látek.

Syntetické makromolekulární látky

* organické sloučeniny, které mají molekulové hmotnosti v rozmezí 105 – 107, vznikají polymeračními reakcemi

* monomer – výchozí reaktant obsahující fční skupiny

* stavební jednotka – nejmenší opakující se motiv v řetězci

* strukturní jednotka – největší opakující se motiv v řetězci


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy * mer – odpovídá stavební jednotce, má změněnou fční skupinu

* polymerační stupeň – číslo, které udává počet strukturních jednotek

* vlastnosti polymerů:

• dány strukturou – čím lineárnější, tím pevnější a stabilnější (vytváří krystaly)

• čím globulárnější, tím méně pevné (tendence zůstat v kapalném skupenství)

• povaha vazeb – čím více vazeb, tím stabilnější polymer

• povaha atomu – čím větší atomy, tím zaplněnější prostor a tím méně pružné

* klasifikace makromolekulárních látek:

1) podle původu:

a) přirozené = přírodní

b) umělé = syntetické

2) podle struktury:

a) lineární

b) větvené:

1. isotaktické

2. ataktické

3. syndaktické

c) síťované

d) prostorově síťované

3) podle procesu, kterým vznikají:

a) polymery – vznikají polymerací (závisí na dvojných vazbách σ ↔ π)

b) polykondenzáty – vznikají polykondenzací – odštěpuje se vedlejší produkt (nejčastěji H2O), vazby σ

c) polyadukty – vznikají polyadicí

4) podle odolnosti vůči zvýšené teplotě:

a) termosety – nevratné modifikace

b) termoplasty – vratné modifikace

▲ polymery

* vznikají polymerací = reakce 2 a více molekul, které obsahují násobnou vazbu, za vzniku makromolekulární látky pouze s jednoduchými vazbami; děj exotermický, adiční, řetězový


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

a) radikálové

b) iontové

c) komplexní

* polymerace – řetězová reakce – probíhá ve 3 krocích:

1) iniciace – zahájení→ štěpení π vazeb

hV

R – R → 2R•

a) homolytické štěpení (radikálové) – na 2 nepárové elektrony

π

– C = C – → – C• – C• –

| | | |

b) heterotypické štěpení – pár zůstane pohromadě, vzniká + a – náboj

– +

– C – C –

| |

2) propagace – vznik propagačního radikálu

| | | | | | | |

– C – C C = C → – C – C – C – C ……………

| | | | | | | |

R• + CH2 = CH → R – CH2 – CH•

| |

X X

3) terminace – ukončení, vznik makromolekulární látky

2R [ CH2 – CH ] CH2 – CH• → R [ CH2 – CH ] CH2 – CH – CH – CH2

[ CH – CH2 ] R

| n | | | | | n

X X X X X X

* zástupci:


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

♦ PE = polyethylen [ CH – CH ]

| | n

H H

• nejběžnější

• chemicky odolný (netečný) – ničím se nerozpustí (ani kyselinou)

• teplem se deformuje

• při nízké teplotě praská

• nedá se slepit žádným lepidlem (pouze natavením)

• použití: fólie, plastové koše, izolační materiály, obaly, krycí materiály

♦ PP = polypropylen [ CH – CH ]

| | n

H CH3

• zdravotní materiály (injekční stříkačky)

• tvrzená podoba – vodovodní a kanalizační trubky

• plastové součásti aut (nárazníky)

♦ polybutyleny – kaučuky

• zbarvení plastů dáno pigmenty

♠ vinylové polymery

♦ polystyren [ CH – CH ]

| | n

H benzen

• ve 2 formách:

a) sklovitá – kelímky, misky, napodobeniny skla

b) pěnová – izolační materiály, obalové materiály (přeprava)

♦ PAN = polyakrylonitril [ CH – CH ]

| | n

H C ≡ N

• syntetická vlákna

♦ PVC = polyvinylchlorid [ CH – CH ]

| | n



H Cl

• fólie, ubrusy, podlahové krytiny, koženka

• novodur – tvrzené PVC – plastové trubky (odpad, voda, …), misky na vyvolávání fotek,

jídelní tácy

• PVC = pravý igelit

♦ PMMA = polymethylmethakrylát [ CH – CH ]

| | n

H CH – C = O

∕ \

CH3 OCH3

• plexisklo – organické sklo, propouští UV

♠ PTFE = polytetrafluorethylen = teflon F F

| |

[ CH – CH ]

| | n

F F

• adhezivní (nepřilnavý) povrch

• chemicky odolný

• teflonová ložiska (nepotřebují mazání)

• nádobí, potrubí (přeprava agresivních chemikálií)

• dříve skluznice lyží

▲ polykondenzáty

* polykondenzace – reakce 2 a více monomerů alespoň se dvěma fčními skupinami za vzniku

makromolekulární látky a nízkomolekulární látky (NH3, CO2, H2X, ClX, …)

* málo odolné vůči kyselinám, louhům a organickým rozpouštědlům

* typy kondenzací:

a) homokondenzace – stavební a strukturní jednotka stejná

b) heterokondenzace – vše je jiné

* zástupci:


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

♠ polyestery (PES)

___ -H2O

n HO – C – ∕∕ \\ – C – OH + n HO – CH2 – OH →

|| \ ___ ∕ || ethylenglykol

O kys. tereftalová O

___

→ H [ O – C – ∕∕ \\ – C – O – CH2 – CH2 ] OH

|| \ ____ ∕ || n

O O polyethylentereftalát

♦ PES – syntetická vlákna (textil), polyesterové tkaniny

• vlákno pevné, pružné

• přidává se k přírodním tkaninám (např. bavlně)

♦ terylen

♦ tesyl

♠ polyamidy (PAD) -H2O

n HO – C [ CH2] C – OH + n HO – N [ CH2] N – H →

|| n || | n |

O kys. adipová O H hexanamin H

→ H [ O – C ( CH2 )4 N ] H

|| | n

O H

H2C [ CH2]4 C – OH → CH2

| || ∕ \

H – N – H O H2C CH2

6-aminokapronová kys. | |

H2C CH2

| | kaprolaktan (cyklický vnitřní amid)



H2C N – H

♦ polyamidová vlákna – mechanicky odolná, pružná, neodolná vůči

organickým rozpouštědlům, solím, kyselinám

• tepelně izolační vlastnosti, nesaje vodu – bundy, stany, spacáky

♦ dederon – dříve výroba v NDR, nenasákavý, bílé košile

B) větvené, síťované, prostorově síťované polykondenzáty:

♠ fenolformaldehydové pryskyřice – 3 základní jednotky:

♦ novolak – výroba laků a lepidel

♦ rezity – prostorově zesítněná struktura, nerozpustné

♦ bakelit – dříve v elektronice

♠ močovinoformaldehydové pryskyřice (aminoplasty)

__ __

H – N – H O H – N – H H | N – CH2 | N – H

| || | -2nH2O | | | |

C = O n CH2 n CH2 C = O → | C = O | C = O

| || | | | | |

H – N – H O H – N – H H | N – CH2 | N – H

• mohou se tvořit makromolekuly→ prostorové zesítnění – nerozpustné→ nábytek, umakart

♠ epoxidové pryskyřice – lepidla, laky, lamináty – skelné vlákno, lodě, tenisové rakety, lyže

O

∕ \ epoxidová skupina (nestabilní, štěpí se)

… – CH – CH – …



• tvoří prostorové zesítnění

▲ polyadukty

* adice – reakce více jak 2 molekul s alespoň 2 fčními skupinami za vzniku makromolekulární látky,

aniž by vznikla nízkomolekulární látka

HO [ CH2]4 OH + n O = C = N [ CH2]6 N = C = O →

1, 4-butandiol hexamethylendiisokyanát

H H

| |

→ [ O ( CH2)4 O – C – N ( CH2)6 N – C ]

|| || n

O O

♦ molitan = polyuretanová pěna

• izolační materiál, umělá uzeň (kůže)

• mechanicky odolný

• výroba obuvi, oděvů

☼ kaučuky:

♠ přírodní

♦ gutaperča – rostlinného původu

__ __

| H2C H |

| \ ∕ |

| C = C |

| ∕ \ | n

| CH3 CH2 |

♦ přírodní kaučuk – z kaučukovníku, gumovníku

__ __ • měkká látka – emulze – srážením pomocí kyseliny se získá něco


Tento text byl stažen ze serveru Seminárky.cz (www.seminarky.cz)Seminárky.cz – když máte něco do školy | H2C CH2 | jako plastická guma – zpracovává se na pryž (úplně

| \ ∕ | vulkanizovaná pryž = ebonit

| C = C |

| ∕ \ |

| CH3 H | n

♠ syntetické

♦ isoprenový kaučuk

♦ chloroprenový kaučuk CH2 = CCl – CH = CH2

♦ butadienový kaučuk CH2 = CH – CH = CH2

• výroba duší a pneumatik


Aplikovaná chemie

Education

Transcript of Aplikovaná chemie