MO1 Chemie

Hmota

kříží se pohled přírodovědců a filosofů; Přírodní vědy dělí hmoty na 2 základní skupiny – pole a látky; Pole – převládá vlnový charakter (není tvořeno z částic), jaderné, elektrické, elektromagnetické, gravitační -> nejvýznamnější elektromagnetické záření o vlnové délce přibližně 400–760 nm; Látka – převládá částicový charakter (tvořené z částic s klidovou hmotností); I když dnes víme, že formy hmoty mají spíše dualistický charakter (vlnový i částicový) …; Elektromagnetické záření – účastní se většiny biologických, fyzikálních i chemických dějů

Látky

Forma hmoty s částicovým (korpuskulárním) charakterem; Velké soubory základních stavebních částic (atomů, molekul, iontů) seskupené do útvarů (tělesa); Látky se liší druhem stavebních částic (složením) a jejich vzájemným uspořádáním (strukturou) – určují vlastnosti látky

děj fyzikální x děj chemický

Chemický děj – většinou interakce s jinou látkou, dochází ke vzniku nových látek, mění se jejich struktura; Fyzikální děj– nemění se při něm kvalita látky, např. změna skupenství, filtrace, drcení, destilace, odpařování

Obecné vlastnosti všech forem hmoty:

Setrvačnost – schopnost hmoty setrvávat ve svém okamžitém stavu → fyzikální veličina hmotnost m, jednotka: kg; Schopnost konat práci – schopnost při interakci s okolím měnit jeho i svůj stav → fyzikální veličina energie E, jednotka J; Mezi hmotností a energií platí vztah: E = mc2 Signup and view all the answers

Vztah A a Z

Nuklid – látka složená z atomů o stejném protonovém čísle Z i nukleonovém čísle A; Izotopy – atomy o stejném Z, ale různém A; Izobary – atomy o stejném A, ale různém Z; Izotony – částice o stejném neutronovém čísle N Signup and view all the answers

Dělení látek

Signup and view all the answers

Základní částice tvořící hmotu:

Atom – elektroneutrální částice, obsahuje stejný konkrétní počet protonů a elektronů, charakterizován protonovým číslem (Z) a nukleonovým číslem (A); z chemického hlediska základní stavební jednotka látky, kladně nabité jádro (protony a neutrony = nukleony) a záporně nabitý elektronový obal (elektrony); v jádře je soustředěná téměř veškerá hmotnost atomu, jeho rozměry jsou však ve srovnání s obalem nepatrné; Molekula – elektroneutrální částice, vzniká spojením dvou a více atomů chemickou vazbou… (Makromolekula – rozsáhlá molekula s velkou molární hmotností.); Iont – částice s nábojem, vzniká příjmem nebo odevzdáním elektronu (elektronů) z elektronového obalu… Signup and view all the answers

Chemicky čistá látka

= chemické individuum: hmota složená z částic stejného druhu; má stálé charakteristické vlastnosti (teplotu varu, teplotu tání, hustotu) v celém objemu, patří sem: prvek – chemicky čistá látka složená z atomů o stejném protonovém čísle. Atomy mohou být nesloučené (u vzácných kovů), mohou tvořit molekuly (např. H2), nebo jsou vázány v krystalové struktuře (např. v diamantu); sloučenina – chemicky čistá látka tvořená molekulami stejného druhu, tj. z molekul shodné struktury (stejné atomy, shodně prostorově uspořádané) Signup and view all the answers

Soustava

= soubor všech látek v určitém vymezeném prostoru, od okolí oddělena stěnami (skutečnými nebo myšlenými); 1. izolovaná – bez výměny látky a energie s okolím; 2. uzavřená – výměna energie s okolím; 3. otevřená – výměna látky a energie s okolím Signup and view all the answers

Směs

= soustava složená z několika různých chemicky čistých látek, vlastnosti závisí na jejím složení a velikosti částic, vlastnosti nejsou stálé; směs může být z látek ve stejném i různém skupenství, složky lze od sebe oddělit fyzikálně chemickými metodami; disperzní soustava – směs obsahuje jednu látku v celém objemu soustavy (disperzní prostředí, je v nadbytku), v níž jsou ostatní látky (disperzní podíl) rozptýleny (dispergovány); disperzní prostředí (v nadbytku) + disperzní podíl = disperzní soustava Signup and view all the answers

Typy disperzních soustav

Signup and view all the answers

Dělení disperzních soustav podle počtu fází:

Disperze homogenní – více složek, jedna fáze (směs plynů), disperze heterogenní – více složek, více fází (voda-vzduch); Fáze – látky tvoří systém, vlastnosti se mění na rozhraní skokem Signup and view all the answers

Dělení disperzních soustav dle velikosti částic:

homogenní (analytická) – pravý roztok, velikost částic je menší než 10–9 m; koloidní – velikost částic je 10–7 až 10–9 m; heterogenní – velikost částic je větší než 10–7 m;; hranice jsou vytvořeny uměle… Signup and view all the answers

Homogenní disperzní soustava

pravý roztok, ze 2 a více složek, vzájemné zastoupení lze plynule měnit; roztoky pevné, kapalné i plynné; nejvýznamnější kapalné roztoky, disperzní prostředí – rozpouštědlo (voda, ethanol, diethylether, benzen, toluen…) Signup and view all the answers

Koloidní (jemně disperzní) soustava

nepravé roztoky, částice nelze oddělit filtrací a nejsou vidět pod běžným mikroskopem (pod ultramikroskopem a elektronovým ano – Brownův pohyb), neprochází polopropustnou membránou (buňka), vytváří osmotický tlak; částice koloidního roztoku se neusazují (nesedimentují) a zůstávají rozptýleny v disperzním prostředí, rozptylují procházející světlo (opalizují, Tyndallův efekt); rozptýlená látka se dá z koloidního roztoku koagulovat (vyvločkovat) – zahřátím, přidáním elektrolytu; vodní sklo, vaječný bílek, roztoky bílkovin; koloidy jsou všudypřítomné (buňka, prací prostředky, zubní pasta, potraviny – jogurt, máslo, nové nanotechnologie); obor fyzikální chemie – koloidní chemie Signup and view all the answers

2 a) aerosoly

nejméně stabilní, srážky vedou ke koagulaci, soustava se mění na heterogenní, př: mlha, dým, kouř, prach Signup and view all the answers

2 b) koloidní roztok (lyosol)

o vlastnostech rozhoduje struktura dispergovaných částic; molekuly organických látek nebo shluky anorganických látek rozptýlené ve vodě (bílkoviny ve vodě);; Lyofilní soustavy (lyofilní sol) = koloidní částice poutají na svém povrchu molekuly rozpouštědla (solvatace), brání shlukování, výskyt – buňka; zahuštěním se vytváří gel (veškeré molekuly rozpouštědla jsou v solvátových obalech), přidáním rozpouštědla dochází k bobtnání; Lyofobní soustavy (lyofobní sol) = koloidní částice nemají afinitu k molekulám rozpouštědla, připravují se umělým rozptylováním, př. hydroxid železitý, srážejí se nevratně ve vločky; Micelární koloid (viz. obrázek) Signup and view all the answers

2 c) Emulze

kapičky kapaliny rozptýlené v jiné kapalině (vzájemně nemísitelné, různá hustota); stabilitu emulzí zajišťují emulgátory – zmenšují povrchové napětí na rozhraní dvou kapalin (mýdla, detergenty…); Emulze (o/v) je emulze prvního druhu, kde je méně polární kapalina v kapalině polárnější – mléko; Emulze (v/o) je emulze druhého druhu, též také obrácená emulze – máslo; potravinářství, kosmetika Signup and view all the answers

Heterogenní (hrubě disperzní) soustava

Suspenze – disperzní soustava pevné látky v kapalině, rychlé usazování (sedimentace); Pěny – disperzní soustavy plynů v kapalině (vlhké - obsah plynu max. 85 % objemu; suché - plyn více než 85 %); význam: průmysl (PU), potravinářství, kosmetika, čistící prostředky Signup and view all the answers

Dělení směsí - destilace

oddělování kapalin s rozdílnou teplotou varu, kapalina s nižší teplotou varu se odpařuje jako první, páry se ochladí v chladiči, vzniká destilát; metoda užívaná hojně v průmyslu i domácnosti (výroba destilátů, léčiv, destilované vody, při zpracování ropy); destilační aparatura (viz. obrázek) Signup and view all the answers

Dělení směsí - sublimace

Metoda vhodná pouze pro látky, které mají schopnost sublimovat (přecházet z pevného skupenství do plynného), př.: naftalen, jód, kofein Signup and view all the answers

Dělení směsí - filtrace

= dělení suspenze, pevné složky od kapalné, na základě rozdílné velikosti částic, pevná složka se zachytí na filtru, kapalná odteče (vznikne filtrát) viz. obrázek; Filtry – štěrk, písek, síta, tkaniny, filtrační papír; Metoda běžně používaná v domácnosti (např. při přípravě překapávané kávy), ale i v průmyslu (úprava vody, součástí digestoře, filtry chránící před prachem…) Signup and view all the answers

Dělení směsí - usazování (sedimentace, dekantace)

= dělení na základě rozdílných hustot složek (viz. obrázek); využití: při úpravách vody, zpracování mléka, příprava turecké kávy, vinařství; centrifuga – odstředivka, využití i odstředivé síly (automatická pračka) Signup and view all the answers

Dělení směsí - extrakce

oddělíme jednotlivé složky na základě rozdílné rozpustnosti v rozpouštědle; oddělovaná složka se rozpustí v rozpouštědle pak se získá odpařením rozpouštědla nebo destilací (viz. obrázek) Signup and view all the answers

Dělení směsí - chromatografie

oddělení na základě rozdílných vlastností (například velikost částic, adsorpce) vzhledem ke 2 nemísitelným fázím; při pohybu mobilní fáze vůči stacionární dochází k oddělování složek; výsledek (viz. obrázek) Signup and view all the answers

Dělení směsí - elektroforéza

oddělení na základě rozdílného chování v elektrickém poli; často v biochemii; obrázek Signup and view all the answers

Chemické symboly

každý chemický prvek má svůj mezinárodní název a národní název a chemickou značku (symbol); každá chemická sloučenina má dle pravidel názvosloví (nomenklatura) přiřazen název a vzorec, různé typy vzorců; chemické symboly mají kvalitativní (co?) i kvantitativní (kolik?) význam: 2 H2O – dvě molekuly vody; 5 O3 – pět tříatomových molekul kyslíku; 3 Au – tři atomy zlata Signup and view all the answers

Vznik názvů prvků příklady:

podle vlastnosti prvku (podle zápachu - brom, podle barvy - chlor, podle světélkování par - fosfor, podle výskytu prvku - vápník, na počest vědců einsteinium, mendelevium, curium, podle světadílů - europium, americium, podle nebeských těles - uran, neptunium, plutonium, helium (Slunce), selen (Měsíc), podle nápadného vzhledu - zlato, podle zemí, kde byly objeveny - polonium, francium, germanium) Signup and view all the answers

Typy chemických vzorců - stechiometrický (empirický) vzorec

zaznamenává složení chemické sloučeniny bez ohledu na skutečný počet atomů v molekule; málo používaný, pořadí prvků je podle rostoucího Z (protonového čísla) – ne vždy; př. chlorid sodný NaCl, oxid siřičitý O2S, dusičnan amonný H4N2O3; Získané údaje z analytického rozboru látky (zkušenost-empirie) Signup and view all the answers

Typy chemických vzorců - sumární vzorec (molekulový)

udává prvky, z nichž se látka skládá, a počet jejich atomů v dané molekule; často užíván v anorganické chemii, v organické méně často; př. kyselina sírová H2SO4; hydroxid sodný NaOH; glukosa C6H12O6 Signup and view all the answers

Typy chemických vzorců - racionální funkční vzorec

pomocí symbolů prvků a číselných indexů jsou postupně zapisovány jednotlivé funkční skupiny; názornější než molekulový vzorec, používán v organické i anorganické chemii; př. methanol CH3OH, dusičnan amonný NH4NO3, kyselina octová CH3COOH Signup and view all the answers

Typy chemických vzorců - strukturní vzorec

zobrazuje počet atomů v molekule, jejich vzájemné spojení a prostorové uspořádání molekuly, druhy: konstituční, elektronový, racionální, geometrický, konfigurační, konformační vzorec Signup and view all the answers

Typy chemických vzorců - Strukturní vzorec – Konstituční vzorec

Pomocí čar spojujeme jednotlivé atomy tak, jak je můžeme přenést do roviny papíru (úhly a délky vazeb neodpovídají realitě); konstituce – pořadí a způsob jakým jsou atomy v molekule vázány Signup and view all the answers

Typy chemických vzorců - Strukturní vzorec – Racionální konstituční vzorec

používán zejména v organické chemii; značí se vazby pouze mezi uhlíkovými atomy a většími skupinami atomů u nichž je jejich konstituce běžně známá; př. kys. máselná CH3–CH2–CH2–COOH; butan CH3 CH2 CH2 CH3 Signup and view all the answers

Typy chemických vzorců - Strukturní vzorec – Elektronový vzorec

obdobný jako konstituční vzorec + značíme i nevazebné elektronové páry; částečné (parciální) náboje se znázorňují ꝺ + nebo ꝺ -, nespárovaný elektron se značí tečkou Signup and view all the answers

Typy chemických vzorců - Strukturní vzorec – Geometrický vzorec

znázorní skutečnou prostorovou stavbu molekuly (většinou i úhly a délky vazeb) Signup and view all the answers

Typy chemických vzorců - Strukturní vzorec – Konfigurační vzorec

ukazuje uspořádání u molekul, které se liší prostorovým uspořádáním některých skupin, mají stejnou konstituci (pořadí a způsob vazby jednotlivých atomů); Konfigurace – různé prostorové uspořádání molekul se stejnou konstitucí, nevznikají volnou rotací vazeb Signup and view all the answers

Typy chemických vzorců - Strukturní vzorec – Konformační vzorec

zachycuje jednotlivé možnosti prostorového uspořádání molekuly, mezi nimiž může molekula přecházet v důsledku možného otáčení jejích částí kolem jednoduchých vazeb; cyklohexan (židlička), cyklohexan (vanička) viz obázek; Konformace –různé prostorové uspořádání molekul téže sloučeniny, vzniklé možností rotace kolem jednoduché vazby Signup and view all the answers

Chemická rovnice

Kvalitativně (co?) i kvalitativně (kolik?) popisuje chemické reakce; Zápis chemické reakce – chemická rovnice: výchozí látky (reaktanty) → produkty; platnost zákona zachování hmotnosti → úpravy stechiometrických koeficientů (vyjadřují zároveň i n); další podmínky reakce (teplota, tlak, katalyzátor) se uvádějí většinou nad šipku; v OCH se pro složitost reakcí používají zjednodušená reakční schémata; u termochemických reakcí – skupenství: (g) plyn (l) kapalina (s) pevná látka (aq) vodný roztok Signup and view all the answers