(P13.1) (P13.2) (P13.3)

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "(P13.1) (P13.2) (P13.3)"

Transkript

1 13 Prvky skupiny Jednoduché hydridy Neutrální hydridy Vzhledem k třem valenčním elektronům lze u všech prvku skupiny 13 očekávat hydridy MH 3. Existence BH 3 byla však prokázána pouze v plynné fázi a jeho silná tendence vytvořit dimer B 2 H 6 diboran(6), (V13.1) znamená, že diboran je ve skutečnosti nejjednodušším hydridem boru. (V13.1) Strukturu a vazby v B 2 H 6 jsme již probrali (odd a 5.7) a zde připomeneme pouze delokalizovanou třístředovou dvouelektronovou interakci B H B typu 3c-2e * ). V Řešeném příkladu 13.2 jsou analyzována spektra NMR 11 B a 1 H molekuly B 2 H 6. Řešený příklad 13.2 Multinukleární spektroskopie NMR: B 2 H 6 Předpovězte pro B 2 H 6 spektra (a) NMR 11 B a (b) NMR 1 H. (c) Co můžete pozorovat ve spektru NMR 11 B{ 1 H}? Potřebné informace: 1 H, 100 %, I = ½; 11 B, 80,4 %, I = 3 / 2. Pro zjednodušení můžeme ve spektru NMR 1 H zanedbat interakci s jádrem 10 B (viz Tab. 13.1) ). Pro spektra NMR boranů platí J( 11 B- 1 H terminal ) > J( 11 B- 1 H můstek ). (a) Ze struktury B 2 H 6, (P13.1), vyplývá stejné okolí pro oba atomy B a dva typy atomů H z hlediska jejich okolí. Ve spektru NMR 11 B je přítomen jeden signál, avšak obě jádra 11 B interagují se dvěma jádry 1 H koncových atomů vodíků a dvěma můstkovými jádry 1 H. Signál bude tedy tripletem tripletů, (P13.2). Přesný vzhled spektra závisí na hodnotách J( 11 B- 1 H terminal ) a J( 11 B- 1 H můstek ). (b) Ve spektru NMR 1 H budou dva signály s relativními intenzitami 2 : 4 (můstkové H : koncové H). Signály koncových atomů vodíku: Izotop 11 B má jaderný spin I = 3 / 2, tj. existují čtyři spinové stavy s hodnotami + 3 / 2, +½, ½, 3 / 2. Oba koncové atomy 1 H mají stejnou pravděpodobnost interagovat s jádrem 11 B ve všech čtyřech spinových stavech, takže signál 1 H by měl být rozštěpen na čtyři čáry stejné intenzity, tedy multiplet 1 : 1 : 1 : 1. Signály můstkových atomů vodíku: Obě jádra 1 H interagují se dvěma jádry 11 B, signál bude multiplet 1 : 2 : 3 : 4 : 3 : 2 : 1, protože jaderný spin dvou jader 11 B může nabýt sedmi orientací, a to s různou pravděpodobností, (P13.3). (P13.1) (P13.2) (P13.3) * ) Historický pohled viz Laszlo, P. A diborane story, Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, ) Podrobnosti viz Housecroft, C. E. Boranes and Metalboranes: Structure, Bonding and Reactivity. 2nd edn. Ellis Horwood: Hemel Hempstead, Kapitola 5 a odkazy v ní citované. 1

2 (c) Spektrum NMR 11 B bez interakce s protony (zapsáno jako spektrum NMR 11 B{ 1 H}) vykazuje singlet, pokud by byly všechny interakce 11 B 1 H odstraněny. Úlohy k procvičení 14. Prostudujte spektrální diagram v Řešeném příkladu 13.2(a). (i) Která část signálu odpovídá tripletu vzniklému spin-spinovou interakcí 11 B- 1 H terminal? (ii) Najděte, kde v (P13.2) můžete získat hodnoty J( 11 B- 1 H terminal ) a J( 11 B- 1 H můstek ). 15. Prostudujte spektrum (P13.3). (i) Doložte intenzity 1 : 2 : 3 : 4 : 3 : 2 : 1 jako důsledek interakce s jedním jádrem 11 B a poté zahrňte důsledek interakce přidaného druhého jádra 11 B. (ii) Kde jinde můžete ve spektru měřit hodnoty J( 1 H- 11 B)? 16. Ion [BH 4 ] má tetraedrickou strukturu. Vysvětlete, proč spektrum NMR 1 H vykazuje multiplet 1 : 1 : 1 : 1, zatímco ve spektru NMR 11 B je binomický kvintet. [viz třetí příklad v odd ] Monomerní AlH 3 byl izolován v matrici vzácného plynu při nízké teplotě. Existence Al 2 H 6 (vzniká z atomů Al získaných při laserové ablaci hliníku do matrice pevného H 2 při 3,5 až 6,5 K) byla potvrzena z vibračních spekter. Disociační entalpie reakce Al 2 H 6 2 AlH 3 má hodnotu 138 ± 20 kj mol 1 a byla získána z výsledků hmotnostní spektrometrie. Podobnou hodnotu má entalpie disociace B 2 H 6 2 BH 3, viz rovn. (3.18). Výsledky z rentgenové a neutronové difrakce pevného hydridu hlinitého, rovn. (3.19) za normální teploty ukázaly, že je tvořen trojrozměrnou sítí, ve které je každý atom Al oktaedricky koordinován začleněním do šesti třístředových dvouelektronových interakcí Al H Al typu 3c- 2e. Z výsledků elektronové difrakce vyplynulo, že digallan Ga 2 H 6 má podobnou strukturu jako B 2 H 6 (Ga H terminal = 155 pm, Ga H můstek = 172 pm, Ga H Ga = 95 ). Změna entalpie spojená s rozštěpením Ga 2 H 6 na 2 GaH 3 se odhaduje na 59 ± 16 kj mol 1, což je mnohem méně než pro B 2 H 6 a Al 2 H 6. Existence InH 3 byla potvrzena v roce 2004 (IR-spektroskopie na InH 3 izolovaném v matrici), existence TlH 3 však dosud není spolehlivě prokázána. Z atomů Tl vzniklých laserovou ablací a kombinovaných s H 2 v matrici Ne, Ar nebo H 2 vzniká především TlH. Hydridy prvků skupiny 13 jsou extrémně citlivé na vzduch a vzdušnou vlhkost, takže se s nimi musí pracovat v celoskleněných evakuovaných aparaturách. Diboran(6) je důležité činidlo v organické preparativní chemii a reakce (13.8) je vhodnou cestou k jeho laboratorní přípravě (vzorec diglymu, (CH 3 O) 2 (C 2 H 4 ) 2 O, užitého jako rozpouštědlo viz (V13.2)). (V13.2) diglym, 298 K 3 Na[BH 4 ] + 4 Et 2 O BF 3 2 B 2 H Na[BF 4 ] + 4 Et 2 O (13.8) Třebaže se tato reakce pro přípravu B 2 H 6 běžně používá, není bez problémů. Rozpustnost Na[BH 4 ] v diglymu totiž silně závisí na teplotě, takže musí být reakční teplota přesně dodržována. Dalším problémem je nesnadná recyklace rozpouštědla * ). Při reakci (13.9), která využívá jako prekurzor adukt BF 3 s triglymem, (CH 3 O) 2 (C 2 H 4 ) 3 O 2, (V13.3), a je zdokonalením tradiční reakce (13.8), vzniká B 2 H 6 kvantitativně. Tato reakce může být užita i pro přípravu větších množství diboranu a rozpouštědlo triglym je recyklovatelné. Místo triglymu může být použit i tetraglym. triglym, 298 K 3 Na[BH 4 ] + 4 (CH 3 O) 2 (C 2 H 4 ) 3 O 2 BF 3 2 B 2 H Na[BF 4 ] + 4 (CH 3 O) 2 (C 2 H 4 ) 3 O 2 (13.9) (V13.3) * ) Zhodnocení přípravy a zdokonalení preparativní metody viz Kanth, J. V. B.; Brown, H. C. Inorg. Chem. 2000, 39,

3 Průmyslová příprava B 2 H 6 je založena na reakci 450 K 2 BF NaH B 2 H NaF (13.10) Diboran(6) je bezbarvý plyn (T v = 180,5 K), který se vodou rychle rozkládá: B 2 H H 2 O 2 H 3 BO H 2 (13.11) Tak jako další borany (odd ) má malou pozitivní hodnotu f H (+36 kj mol 1 ). Směs B 2 H 6 s kyslíkem nebo vzduchem se může vznítit nebo explodovat B 2 H O 2 B 2 O H 2 O r H = kj mol 1 (13.12) Digallan, Ga 2 H 6, se připravuje reakcí (13.13) Při nízké teplotě kondenzuje produkt jako bílá pevná látka (T t = 223 K), nad 243 K se však rozkládá. Na Obr jsou shrnuty reakce B 2 H 6 a Ga 2 H 6. Je patrné, že digallanu je z hlediska reaktivity věnována mnohem menší pozornost. Z porovnání reaktivit vyplývají tři důležitá konstatování. Na rozdíl od B 2 H 6 se Ga 2 H 6 rychle rozkládá na prvky, z nichž je složen. Jak Ga 2 H 6 tak i B 2 H 6 reagují s HCl, u diboranu byla však pozorována substituce pouze koncového vodíku chlorem, zatímco u digallanu bylo nahrazeno chlorem všech šest atomů vodíku. Ga 2 H 6 reaguje podobně jako B 2 H 6 s Lewisovými zásadami. Poslední skupina reakcí je zastoupena na Obr příklady, ze kterých jsou patrné dva typy reakčních mechanismů. Pro ně jsou určujícím faktorem sterické požadavky Lewisovy zásady: při působení dvou molekul NH 3 na centrální atom B i Ga je výsledkem asymetrické štěpení molekuly E 2 H 6. Naopak reakce se stericky náročnější Lewisovou bází vede k štěpení symetrickému, rovn. (13.14): NH 3 {EH 2 (NH 3 ) 2 } + [EH 4 ] (13.14) asymetrické štěpení E = B nebo Ga NMe 3 symetrické štěpení 2 Me 3 N EH 3 Gallaboran GaBH 6 je možné připravit reakcí [{GaH 2 } 2 (µ-cl) 2 ], viz rovn. (13.13), s Li[BH 4 ] při 250 K za nepřítomnosti vzduchu a vlhkosti. V plynném stavu má GaBH 6 strukturu (V13.4) analogickou s B 2 H 6 a Ga 2 H 6, v pevném stavu však tvoří šroubovicové řetězce (Obr. 13.9). (V13.4) Při teplotě 343 K se GaBH 6 rozkládá podle rovn. (13.15) a při působení NH 3 asymetricky se rozštěpí podle rovn. (13.16). I když je reakce prováděna při nízké teplotě, je produkt stálý i při 298 K. K symetrickému štěpení dojde při reakci GaBH 6 s NMe 3 nebo PMe 3, rovn. (13.17). >343 K 2 GaBH 6 2 Ga + B 2 H H 2 (13.15) 195 K GaBH NH 3 {Ga H 2 (NH 3 ) 2 } + [BH 4 ] (13.16) 3

4 GaBH EMe 3 Me 3 E GaH 3 + Me 3 E BH 3 (E = N nebo P) (13.17) Při nízkých teplotách může být H 2 Ga(µ-Cl) 2 GaH 2 využit jako prekurzor k přípravě Ga 2 H 6 a GaBH 6, jeho termický rozklad však (ve vakuu při běžné teplotě) vede ke vzniku sloučeniny se dvěma oxidačními stavy Ga + [GaCl 3 H]. Při vyšších teplotách probíhá rozklad podle rovnice 2 [{GaH 2 } 2 (µ-cl) 2 ] 2 Ga + Ga + [GaCl 4 ] + 4 H 2 (13.18) Adukty aminů a GaH 3 mají význam jako prekurzory pro chemickou depozici z plynné fáze (CVD, viz odd. 28.6). Adukty terciárních aminů R 3 N GaH 3 disociují na R 3 N a GaH 3, který se dále rozkládá na Ga a H 2. U aduktů sekundárních a primárních aminů může docházet k eliminaci H 2, jak je ukázáno na Obr pro RH 2 N GaH 3 (R = Me, tbu). Při mnoha reakcích B 2 H 6 je přítomen nestabilní BH 3, předpokládaná hodnota disociační entalpie pro rekci B 2 H 6 2 BH 3 je 150 kj mol 1. S využitím této hodnoty můžeme porovnat BH 3, halogenidy borité (BX 3 ) a trialkylderiváty boru (BR 3 ) co se týče jejich síly jako Lewisových kyselin. Potom zjistíme, že BH 3 se umístí mezi BX 3 a BMe 3 (při posouzení jejich chování vůči jednoduché Lewisově zásadě jako je NMe 3 ). Pouze BH 3 však vytvoří adukt s CO a PF 3. Jak CO, tak i PF 3 mohou být donorem (mají nevazebný elektronový pár na C nebo na P), nebo i akceptorem (mohou využít prázdné antivazebné orbitaly) elektronového páru. Vznik OC BH 3 a F 3 P BH 3 ukazuje, že BH 3 dokáže využít obou možností. Jeho schopnost elektrony přijmout lze snadno vysvětlit prázdným orbitalem na atomu B: bor má čtyři valenční atomové orbitaly, ale pouze tři jsou využity pro vazby v BH 3. Donorová schopnost BH 3 je připisována hyperkonjugaci podobné jako u methylskupiny v organických sloučeninách * ). V pevném stavu je adukt H 3 N BH 3 zajímavým příkladem tzv. vazby vodík vodík (viz Obr a výklad k němu). Tato sloučenina je předmětem zájmu jako materiál ke skladování vodíku. Adukt totiž obsahuje 19,6 hmotn. % vodíku a za běžných podmínek je nehořlavý. Výzkum je zaměřen na způsob uvolňování vodíku z H 3 N BH 3 (např. termicky, s katalýzou kovem). Pokud by měl být proces reverzibilní, je nutno z něj vyloučit termodynamicky stabilní nitrid boritý (BN). Ve skutečnosti by to pak znamenalo, že pouze dvě třetiny vodíku z H 3 N BH 3 by bylo možno využít ). Řešený příklad 13.3 Vazba v aduktech L BH 3 Popište chování BH 3 v aduktu OC BH 3 jako akceptoru i jako donoru elektronů. Strukturní vzorec OC BH 3 viz (P13.4). Molekulové orbitaly CO byly popsány na Obr HOMO má především charakter uhlíku, je směrován mimo spojnici jader a v prvním přiblížení ho lze považovat za nevazebný elektronový pár atomu C. Molekula OC BH 3 má atom B v tetraedrické koordinaci s odpovídající hybridizací sp 3. Tři vazby B H typu σ využívají tři hybridní orbitaly sp 3 a tři valenční elektrony B. Na boru tedy zůstává jeden prázdný hybridní orbital, který funguje jako akceptor elektronů. Přijetím dvou elektronů se pak vytvoří elektronový oktet kolem atomu B, (P13.5). (P13.4) (P13.5) * ) Výklad hyperkonjugace viz Smith, M. B.; March, J. March s Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms ans Structure. 5th edn. Wiley: New York, ) Přehledové články viz Staubitz, A.; Robertson, A. P. M.; Manners, I. Chem. Rev.2010, 110, Smythe, N. C.; Gordon, J. C. Eur. J. Inorg. Chem. 2010,

5 Antivazebný orbital π* je LUMO (Obr. 2.15) a může se stát akceptorem elektronů. Elektronová hustota se tam může přesouvat z vazeb B H typu σ (hyperkonjugace), (P13.6). Dominantní účinek má σ- donace z CO na BH 3 * ). (P13.6) (P13.7) Úloha k procvičení 0. Struktura OC BH 3 znázorněná vzorcem (P13.7) je jedním ze sedmi možných rezonančních vzorců, které můžeme nakreslit. Zdůvodněte rozdělení zakreslených nábojů. Hydrid hlinitý se připravuje reakcí (13.19). Jako rozpouštědlo může být použit diethylether, vznik aduktů [AlH 3 (Et 2 O) n ] však syntézu komplikuje: 3 Li[AlH 4 ] + AlCl 3 4/n [AlH 3 ] n + 3 LiCl (13.19) Nad teplotou 423 K je [AlH 3 ] n nestabilní a rozkládá se na prvky. Tato termická nestabilita by mohla být využita při nanášení tenkých vrstev hliníku. Hydrid hlinitý reaguje s Lewisovými zásadami, např. za vzniku Me 3 N AlH 3, rovn. (13.26), ve kterém je centrální atom Al v tetraedrické koordinaci. Je běžné, že těžší prvky ve skupinách p-bloku mohou mít vyšší koordinační číslo než prvky z počátku skupiny. Jedním z příkladů je THF AlH 3, který je v pevném stavu dimerní, s asymetrickými můstky Al H Al (Obr a). InH 3 tvoří řadu aduktů s donory odvozenými od fosfanu (V13.5) a (V13.6), které jsou v pevném stavu stálé při 298 K, v roztoku se však rozkládají ). (V13.5) (V13.6) 13.2 Halogenidy a komplexní halogenidy Halogenidy borité a B 2 X 4 Halogenidy borité jsou za běžných podmínek monomerní, mají trigonálně planární uspořádání, (V13.10), a jsou mnohem těkavější než odpovídající sloučeniny hliníku. Fluorid boritý je bezbarvý plyn (T v = 172 K), BCl 3 a BBr 3 jsou bezbarvé kapaliny (BCl 3, T t = 166 K, T v = 285 K; BBr 3, T t = 227 K, T v = 364 K), zatímco BI 3 je bílá pevná látka (T t = 316 K). Rentgenovou difrakcí BCl 3 a BI 3 při nízké teplotě bylo prokázáno, že trigonálně planární molekuly jsou přítomné i v pevném stavu. (V13.10) * ) Protože hyperkonjugace je méně důležitá než σ-donace, není její účinek zcela prostudován. Viz Goldman, A. S.; Krogh-Jespersen, K. J. Am. Chem. Soc.1996, 118, ) Přehled o komplexech InH 3 viz Jones, C. Chem. Commun. 2001, Alexander, S. G.; Cole, M. L., Lewis base adducts of heavier group 13 halohydrides not just aspiring trihydrides! Eur. J. Inorg. Chem. 2008,

6 Běžnou syntézu BF 3 popisuje rovn. (13.28). Vznikající H 2 O se odstraňuje přebytkem konc. H 2 SO 4. Fluorid boritý na vlhkém vzduchu silně dýmá a přebytkem vody se částečně hydrolyzuje podle rovnice (13.29). Při nízkých teplotách a při reakci s malým množstvím vody byly získány adukty BF 3 H 2 O a BF 3 2H 2 O. B 2 O CaF H 2 SO 4 2 BF CaSO H 2 O (13.28) 4 BF H 2 O 3 H 3 O [BF 4 ] + H 3 BO 3 (13.29) Čistou kyselinu tetrafluoroboritou, H[BF 4 ], nelze připravit, pro průmyslové použití je dostupný její roztok v diethyletheru nebo látka, jejíž složení odpovídá vzorci (H 3 O)[BF 4 ] 4H 2 O a je možné ji také připravit reakcí H 3 BO HF H 3 O + + [BF 4 ] + 2 H 2 O (13.30) Kyselina tetrafluoroboritá je velmi silná kyselina, směsi HF a BF 3 jsou mimořádně silnými donory protonů, avšak ne tak silnými jako směs HF a SbF 5 (viz odd. 9.7). Soli obsahující anion [BF 4 ] se často uplatňují v různých syntézách. Ion [BF 4 ] (podobně jako [PF 6 ] ) má malou ochotu se koordinovat k centrálním atomům kovů a je často využíván jako nevinný anion ke srážení kationtů. Problém stability K[BF 4 ] z hlediska rozkladu na KF + BF 3 je probrán v odd Přeměna iontu [BF 4 ] na [B(CN) 4 ] reakcí v pevném stavu je popsána v rovn. (13.31). Z Li[B(CN) 4 ] může být pak připravena řada solí, jak ukazují rovn. (13.32) a (13.33). 573 K K[BF 4 ] + 4 KCN + 5 LiCl Li[B(CN) 4 ] + 5 KCl + 4 LiF (13.31) bez rozpouštědla HCl, npr 3 N Li[B(CN) 4 ] (NHnPr 3 )[B(CN) 4 ] + LiCl (13.32) H 2 O (NHnPr 3 )[B(CN) 4 ] + MOH M[B(CN) 4 ] + H 2 O + NnPr 3 M = Na, K (13.33) Úlohy k procvičení 18. Do jaké bodové grupy patří [BF 4 ]? Vysvětlete, proč má [BF 4 ] dva T 2 vibrační mody aktivní v infračerveném spektru? [viz Obr a připojený rozbor] 19. Spektrum NMR 13 C (NBu 4 )[B(CN) 4 ] měřené v roztoku v CDCl 3 vykazuje (kromě signálů rozpouštědla a NBu + 4 ) multiplet 1 : 1 : 1 : 1 překrývající méně intenzivní signál 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1. Oba signály mají střed při δ = 122,3 ppm a interakční konstanty pro multiplety jsou 71 a 24 Hz. Vysvětlete vzhled spektra. [viz odd , čtvrtý příklad; obrázek spektra viz Bernhardt, E. et al. Z. Anorg. Allg. Chem. 2000, 626, 560.] (V13.11) Fluorid boritý tvoří řadu komplexů s ethery, nitrily a aminy. Dodává se jako adukt Et 2 O BF 3, (V13.11). Při 298 K je kapalný, takže manipulace s ním je pohodlná, což je výhodné pro mnohostranné využití v organické syntéze, kde se často využívá jako katalyzátor, např. při alkylacích a acylacích Friedelovou Craftsovou metodou. Při reakcích B s Cl 2 nebo Br 2 vzniká BCl 3 resp. BBr 3, BI 3 se však připravuje reakcemi (13.34) nebo (13.35). Halogenidy BCl 3, BBr 3 i BI 3 se rozkládají vodou, rovn. (13.36) BCl 3 3HI BI HCl (13.34) 6

7 3 Na[BH 4 ] + 8 I 2 3 NaI + 3 BI H HI (13.35) BX H 2 O H 3 BO HX X = Cl, Br, I (13.36) a reagují s anorganickými i organickými sloučeninami obsahujícími snadno odštěpitelný proton za vzniku HX (X = Cl, Br, I). Zatímco tedy BF 3 tvoří s NH 3 adukt, reaguje BCl 3 v kapalném amoniaku za vzniku B(NH 2 ) 3. Adukt H 3 N BCl 3 je možné izolovat s malým výtěžkem při reakci BCl 3 s NH 4 Cl, při které je hlavním produktem (ClBNH) 3, viz rovn. (13.62). Adukt je stálý v inertní atmosféře při běžné teplotě. V pevném stavu má H 3 N BCl 3, podobně jako ethan, střídavou (staggered) konformaci s intermolekulárními vodíkovými vazbami zahrnujícími interakce N H Cl. Na rozdíl od [BF 4 ] se ionty [BCl 4 ], [BBr 4 ] a [BI 4 ] mohou stabilizovat pouze v páru s objemnými kationty, jako je např. (Nn- Bu 4 ) +. Ve směsích obsahujících dva nebo tři halogenidy z BF 3, BCl 3 a BBr 3 dochází k výměně atomů halogenů za vzniku BF 2 Cl, BFBr 2, BFClBr atd. a jejich tvorba může být sledována pomocí spektroskopie NMR 11 B nebo 19 F (viz úlohy na konci kapitoly, 4.43). Termodynamické hledisko tvorby aduktů BF 3, BCl 3 a BBr 3 je prostudováno a z reakce s NMe 3 (Lewisova báze, proto ji označíme L) v plynném stavu vyplývá řada stability aduktů L BF 3 < L BCl 3 < L BBr 3. Stejné pořadí přineslo měření r H pro reakci (13.37) v nitrobenzenovém roztoku: py(rozp.) + BX 3 (g) py BX 3 (rozp.) py = pyridin,c 5 H 5 N (13.37) Pořadí neodpovídá předpovědím, které by vycházely pouze z elektronegativit halogenů. Vezmeme-li však v úvahu změny ve vazbách, ke kterým dochází při tvorbě aduktů, můžeme dojít k logickému vysvětlení experimentálních výsledků. Vazba B X v BX 3 má částečně charakter π (Obr a) (odd. 5.3). Reakce s Lewisovou bází L vede ke změně stereochemického uspořádání kolem centrálního atomu B z trigonálně planárního na tetraedrické, čímž dojde ke ztrátě vazebného příspěvku π ve vazbách B X (Obr b). To se projeví prodloužením vazby B F ze 130 pm v BF 3 na 145 pm v [BF 4 ]. Lze si představit, že tvorba aduktů probíhá ve dvou stupních: nejprve dojde k reorganizaci na centrálním atomu B z trigonálně planárního na pyramidální a potom vznikne koordinační vazba L B. První krok je endotermický, zatímco druhý je exotermický. Pyramidální meziprodukt BX 3 je pouze neizolovatelný modelový stav. Experimentálně nalezené pořadí stability aduktů je nyní vysvětlitelné na základě rozdílu energie mezi částicí, která právě ztratila příspěvek vazby π (největší byl u BF 3 ) a částicí, která již obsahuje vazbu L B. Velikost příspěvku π-charakteru v BX 3 v řadě BF 3 > BCl 3 > BBr 3 vyplývá z nárůstu délky vazby B X v BX 3 (130,176 a 187 pm pro BF 3, BCl 3 a BBr 3 ) a je větší, než odpovídá kovalentním poloměrům r pro X (71, 99 a 114 pm pro F, Cl a Br). Existence monomerních molekul halogenidů boritých je pravděpodobným důsledkem přítomnosti vazby π v jejich molekulách, zatímco odpovídající halogenidy těžších prvků skupiny 13 jsou oligomerní (např. Al 2 Cl 6 ). Obecně platí, že silnější π-vazbu vytvoří první prvek ve skupině, než prvek další (srovnejme chemii C a Si nebo N a P, kap. 14 a 15). Alternativním vysvětlením síly BF 3, BCl 3 a BBr 3 jako Lewisových kyselin je největší iontový příspěvek ve vazbě B X v BF 3 (Obr. 5.10) a nejmenší v BBr 3. Energie na reorganizaci spojená s prodlužováním vazeb B X při přechodu z BX 3 na L BX 3 odpovídá pořadí BF 3 > BCl 3 > BBr 3, takže vznik L BF 3 je nejméně příznivý. Významné je, že při vzniku vazby s velmi slabou Lewisovou kyselinou, jako je např. CO, dojde k malým geometrickým změnám na BX 3 při změně z BX 3 na OC BX 3. V tomto případě je pozorované pořadí stability komplexů OC BF 3 > OC BCl 3 v souladu s porovnáním síly BX 3 jako Lewisových kyselin, které vyplývá z polarity vazeb v molekule BX 3. Bor tvoří jako jediný z prvků skupiny 13 halogenidy typu X 2 B BX 2, těžší prvky skupiny tvoří adukty LX 2 M MX 2 L (M = Al, Ga; L = Lewisova zásada), které mají ke zmíněným halogenidům boru blízko, viz (V13.18). Při 298 K je B 2 Cl 4 bezbarvá, nestabilní kapalina a můžeme ji připravit současnou kondenzací par BCl 3 a par Cu na povrchu chlazeném kapalným N 2. Reakcí s SbF 3 je ho možno konvertovat na B 2 F 4 (při 298 K bezbarvý plyn). Sloučeniny B 2 Br 4 a B 2 I 4 jsou snadno hydrolyzovatelné, první je 7

8 kapalina, druhá nažloutlá pevná látka. V pevném stavu jsou B 2 F 4 i B 2 Cl 4 planární, grupa D 2h (V13.12), v parách zůstává planární pouze B 2 F 4, struktura B 2 Cl 4 (g) je rozložená v prostoru, grupa D 2d (V13.13). B 2 Br 4 má střídavou konformaci v plynné, kapalné i pevné fázi. Preferenční vznik příslušných struktur není snadno vysvětlitelný. (V13.12) (V13.13) B 2 Cl K 373 K v několika minutách za přítomnosti CCl 4, několik dnů (13.38) B 9 Cl 9 B 8 Cl 8 Tepelným rozkladem B 2 X 4 (X = Cl, Br, I) vzniká BX 3 a klastrové molekuly (Obr ) typu B n X n (X = Cl, n = 8 až 12; X = Br, n = 7 až 10; X = I, n = 8 nebo 9). V některých případech lze selektivních výsledků dosáhnout zcela přesným dodržením reakčních podmínek, např. schéma (13.38), stanovit obecná pravidla pro přípravu jednotlivých klastrů by ale bylo obtížné. Klastry B 9 X 9 (X = Cl, Br, I) mohou být připraveny ve vyšším výtěžku reakcemi (13.39) a (13.40), u nichž je předpokládán radikálový mechanismus. zatavená ampule, 470 K, 2 dny B 10 H / 6 C 2 Cl 6 B 9 Cl 9 + BCl / 3 C + 14 HCl (13.39) autokláv, 70 K, 2 dny B 10 H X 2 B 9 X 9 + BX HX (X = Br nebo I) (13.40) Redukcí B 9 X 9 aniontem I vznikne nejprve radikálový anion [B 9 X 9 ] a potom [B 9 X 9 ] 2. Struktury B 9 Cl 9, B 9 Br 9, (PPh 4 )[B 9 Br 9 ] a (NBu 4 ) 2 [B 9 Br 9 ] byly určeny a bylo potvrzeno, že všechny klastry mají trigonálně prizmatickou strukturu s třemi přidanými vrcholy (Obr c). Byl tím potvrzen neobvyklý příklad klastru prvku hlavní skupiny zachovávajícího stejnou strukturu klastru i během redoxního děje (13.41). Každý redukční stupeň však vede k významným změnám v délkách vazeb uvnitř klastrového skeletu. 390 Obr e redukce 1e redukce B 9 Br 9 [B 9 X 9 ] [B 9 X 9 ] 2 (13.41) zachování trigonálně prismatického klastrového skeletu s třemi přidanými vrcholy Účinkem elektrického výboje může z BCl 3 za přítomnosti Hg vzniknout klastr B 4 Cl 4. Na Obr jsou struktury B 4 Cl 4 a B 8 Cl 8. Reakce B 4 Cl 4 mohou probíhat buď při zachování skeletu klastru, např. rovn. (13.42), nebo dojde k jeho fragmentaci, viz rovn. (13.43). Reakce B 8 Cl 8 jsou často provázeny expanzí skeletu, výjimkou je Friedelova Craftsova bromace, při které vzniká B 8 Br 8. B 4 Cl LitBu B 4 tbu + 4 LiCl (13.42) 480 K, CFCl 3 B 4 Cl 4 BF 3 + B 2 F 4 (13.43) AlMe 3 B 8 Cl 8 B 9 Cl 9 n Me n n = 0 4 (13.44) Popsat systém vazeb v některých klastrech je problematické. Za předpokladu, že koncové vazby B X jsou lokalizované interakce typu 2c-2e, nezbývá pak dostatek valenčních elektronů pro lokalizované dvouelektrodové vazby B B ve skeletu B n. Vysvětlení tohoto typu vazeb je v odd

9 19 Prvky skupiny Hydridy 9 Evropský sociální fond Přestože rozsáhlá chemie uhlovodíků (tj. hydridů uhlíku) leží mimo téma této knihy, uvedeme několik bodů pro porovnání s hydridy dalších prvků skupiny 14: relativní pevnost vazby C H ve srovnání s vazbami C Cl a C O ilustruje Tab. 14.2; tato vlastnost však není přítomna u dalších prvků; CH 4 se chloruje obtížně, zatímco SiH 4 prudce reaguje s Cl 2 ; CH 4 je odolný vůči hydrolýze, ale SiH 4 je snadno atakován vodou; SiH 4 se na vzduchu samovolně zapaluje, a i když pro reakci s kyslíkem při 298 K je rozhodující kinetická stabilita CH 4, hodnoty c Hº ukazují, že spalování SiH 4 je více exotermické než spalování CH 4 ; katenace je mnohem častější u uhlíku než u dalších prvků skupiny 14 a skupina uhlovodíků je mnohem rozmanitější než jejich analogů s Si, Ge, Sn a Pb. Řešený příklad 14.3 Vazebné entalpie a hydridy skupiny 14 Navrhněte, proč katenace je mnohem častější u C než u Si, Ge a Sn. Proč je to významné pro vznik skupin nasycených uhlovodíků? Mnohem větší entalpie vazby C C (viz Tab. 14.2) ve srovnání s vazbami Si Si, Ge Ge a Sn Sn znamená, že tvorba sloučenin obsahujících vazby mezi atomy uhlíku je termodynamicky mnohem výhodnější než u analogických sloučenin obsahujících vazby Si Si, Ge Ge a Sn Sn. Při postupu dolů ve skupině 14 se překryv orbitalů stává méně efektivním v důsledku jejich větší difúznosti, tj. s růstem jejich hlavního kvantového čísla. Základní skelet nasycených uhlovodíků je tvořen z vazeb C C, tj. jeho vznik závisí na snadnosti katenace. Dodatečným faktorem podporujícím vznik uhlovodíků je pevnost vazby C H (je pevnější než Si H, Ge H nebo Sn H: viz Tab. 14.2). Při postupu dolů skupinou 14 se hydridy stávají termodynamicky méně stabilními a kinetická bariéra pro reakce, jako je hydrolýza vazeb E H, klesá. Úlohy k procvičení 0. S použitím vazebných entalpií z Tab a Přílohy 12 vypočítejte hodnoty Hº pro reakce: SiH 4 (g) + 4 Cl 2 (g) SiCl 4 (g) + 4 HCl(g) CH 4 (g) + 4 Cl 2 (g) CCl 4 (g) + 4 HCl(g) Doplňující údaje: viz Dodatek 10. Komentujte výsledky. [ 1020; 404 kj mol 1 ] 1. Použijte fakt, že CH 4 je kineticky stabilní, ale termodynamicky nestabilní vůči oxidaci O 2 při 298 K, k náčrtu přibližného energetického diagramu pro reakci: CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O(l) Komentujte relativní energetické změny, které vidíte ve schématu. [Vyneste E proti reakční koordinátě, což ukáže relativní energetické hladiny reaktantů a produktů; r H je negativní; E a je relativně velká] Binární hydridy Silan, SiH 4, vzniká při reakci SiCl 4 nebo SiF 4 s Li[AlH 4 ]. Průmyslově se SiH 4 vyrábí z práškového křemíku. Ten nejprve reaguje s HCl při 620 K za vzniku SiHCl 3. Průchodem přes katalyzátor (např. AlCl 3 ) konvertuje SiHCl 3 na SiH 4 a SiCl 4. Vysokokapacitní produkce SiHCl 3 a SiCl 4 je nezbytná, protože sloučeniny jsou zdroji čistého Si viz rovn. (14.23) a (14.29) pro polovodiče (odd. 28.6). SiH 4 Si + 2 H 2 (14.23) Silany Si n H 2n + 2 s lineárními nebo rozvětvenými řetězci jsou známy pro 1 n 10 a z Obr lze porovnat teploty varu prvních pěti silanů s nerozvětveným řetězcem s jejich uhlovodíkovými analogy. Silany na vzduchu explozivně vzplanou:

10 SiH O 2 SiO H 2 O (14.24) Při reakci Mg 2 Si s vodným roztokem kyseliny se získá směs SiH 4, Si 2 H 6, Si 3 H 8 a Si 4 H 10 spolu se stopami vyšších silanů, ale tato syntéza je tak nespecifická, že má jen malou praktickou hodnotu. Ozařováním CO 2 laserem může být SiH 4 selektivně konvertován na Si 2 H 6. Silan je bezbarvý plyn, který je nerozpustný ve vodě, reaguje rychle se zásadami rovn. (14.25). Tvoří sloučeniny typu M[SiH 3 ] s Na, K rovn. (14.26), Rb a Cs. Krystalická sůl K[SiH 3 ] má strukturu NaCl a je užitečným činidlem pro syntézy, např. rovn. (14.27): SiH KOH + H 2 O K 2 SiO H 2 (14.25) v MeOCH 2 CH 2 OMe 2 SiH K 2 K[SiH 3 ] + H 2 (14.26) Me 3 ECl MeI Me 3 ESiH 3 + KCl K[SiH 3 ] SiMeH 3 + KI E = Si, Ge, Sn (14.27) Germany Ge n H 2n + 2 (lineární a rozvětvené izomery) jsou známy pro 1 n 9. GeH 4 je méně reaktivní než SiH 4. Je to bezbarvý plyn (T v = 184 K, rozkl. při 488 K), nerozpustný ve vodě. Připravuje se reakcí GeO 2 s Na[BH 4 ], i když se tvoří i vyšší germany. Pro tento typ syntéz se stále více používají výboje různých frekvencí, vhodné pro konverzi GeH 4 na vyšší germany nebo směsí SiH 4 a GeH 4 na Ge 2 H 6, GeSiH 6 a Si 2 H 6. Směsné hydridy Si a Ge, např. GeSiH 6 a GeSi 2 H 8, se také tvoří při reakci velmi homogenní směsi Mg 2 Ge a Mg 2 Si s kyselinou. Při reakci mezi GeH 4 a alkalickým kovem M v kapalném amoniaku vzniká M[GeH 3 ] a podobně jako [SiH 3 ], je i ion [GeH 3 ] synteticky využitelný. Použití K[GeH 3 ] pro přípravu čistého GeSiH 6, který může sloužit pro přípravu směsných tenkých filmů Ge/Si, ukazuje rovnice K[GeH 3 ] + H 3 SiOSO 2 CF 3 GeSiH 6 + K(CF 3 SO 3 ) (14.28) Reakce SnCl 4 s Li[AlH 4 ] poskytuje SnH 4 (T v = 221 K), který se rozkládá při 298 K na Sn a H 2. Trend reaktivit je SiH 4 > GeH 4 < SnH 4. Plumban PbH 4 byl připraven z Pb(NO 3 ) 2 a Na[BH 4 ], ale rozloží se při běžné teplotě za méně jak 10 sekund. Infračervené spektrum (jediná metoda, kterou byl PbH 4 charakterizován) je v souladu s tetraedrickým uspořádáním molekuly. Náhrada atomů H v PbH 4 alkylovými nebo arylovými substituenty je spojena se zvýšením stability (viz odd. 23.5). Svět kolem nás Panel 14.5 Hydráty methanu Hydráty plynu (příklady klatrátů) jsou krystalické látky sestávající z hostitele (trojrozměrného seskupení molekul H 2 O provázaných vodíkovými vazbami a tvořící klecovitou strukturu) a molekul hosta (malých molekul jako CH 4, které obsazují dutiny ve struktuře hostitele). Hydráty krystalují v jednom ze tří strukturních typů: struktura I (nejběžnější), struktura II nebo struktura H. V každém strukturním typu tvoří molekuly vody síť propojenou vodíkovými vazbami za vzniku skeletu definovaného polohou atomů kyslíku. Hydrát se strukturou I má kubickou elementární buňku složenou z dodekaedrických (20 molekul H 2 O, pravá strana dole) a tetradekaedrických (24 molekul H 2 O, levá strana dole) klastrů se sdílenou pentagonální plochou: Část celkové trojrozměrné sítě hydrátu se strukturou I zobrazená v síťovém modelu vypadá takto (vodíkové atomy vynechány): 10

11 Hydráty plynů se vyskytují v arktických oblastech a mořských hlubinách. Jejich význam spočívá v jejich schopnosti zachycovat plyny do krystalických struktur, proto mohou sloužit jako přírodní zásobní nádrže zemního plynu. Za normální teploty a tlaku se klatrát plynu rozpadá a uvolňuje uzavřené molekuly. Například CH 4 se uvolňuje z klatrátu o složení CH 4 6H 2 O: CH 4 6H 2 O CH H 2 O Přestože hydráty methanu jsou potenciálním zdrojem paliva, nebyla dosud vyvinuta průmyslová metoda produkující z nich methan. Nekontrolovaný vývin velkých množství methanu, nyní zachycených v klatrátech, může přispět ke skleníkovému efektu (viz Panel 14.7). Celkové množství přírodního uhlíku vázaného v organických sloučeninách bylo odhadnuto na asi 1, kg. Navíc se uhlík běžně vyskytuje v anorganických minerálech, jako jsou uhličitany. Výsečový graf dole ukazuje relativní důležitost hydrátů methanu jako potenciálního zdroje uhlíku z organických, na uhlíku založených materiálů. [zdroj: US Geological Survey] Literatura Demirbas, A. Methane hydrates as potential energy resource: Part 1 Importance, resource and recovery facilities. Energy Convers. Manage. 2010, 51, Demirbas, A. Methane hydrates as potential energy resource: Part 2 Methane production processes from gas hydrates. Energy Convers. Manage. 2010, 51, Krey, V.; et al. Gas hydrates: entrance to a methane age or climate threat? Environ. Res. Lett. 2009, 4, article Mao, W. L.; Koh, C. A.; Sloan E. D. Clathrate hydrates under pressure. Phys. Today 2007, 60, Halogenhydridy křemíku a germania Mezi sloučeninami typu SiH n X 4 n (X = halogen, n = 1 3) má obzvláštní význam SiHCl 3 při čištění křemíku v polovodičovém průmyslu, viz rovn. (14.29). Úspěšnost druhého kroku ve schématu závisí na tom, zda prekurzor je těkavý. Pro proces je ideální SiHCl 3 (T t = 145 K, T v = 306 K), stejně jako SiH 4 (T t = 88 K, T v = 161 K): 620 K 1. Čištění destilací Si (nečistý) + 3 HCl SiHCl 3 Si (čistý, polykrystalický) (14.29) H 2 2. CVD (chemická depozice z plynné fáze) Další aplikací je hydrosilylace, rovn. (14.30), metoda pro zavádění skupiny SiCl 3 a pro získávání organokřemičitých sloučenin. RCH=CH 2 + SiHCl 3 RCH 2 CH 2 SiCl 3 (14.30), AlCl 3 SiH 4 + nhx Si 4 n X n + n H 2 n = 1 nebo 2 (14.31) Halogenderiváty SiH 2 X 2 a SiH 3 X (X = Cl, Br, I) mohou být připraveny z SiH 4, rovn. (14.31) a některé reakce SiH 3 Cl (T v = 243 K) jsou uvedeny na Obr Sloučeniny SiH n X 4 n hydrolyzují za vývoje HX velmi snadno, což znamená, že se s nimi musí pracovat v bezvodém prostředí. Příprava a reaktivita GeH 3 Cl se podobá SiH 3 Cl. 11

12 Struktury trisilylaminu N(SiH 3 ) 3 a disilyletheru (H 3 Si) 2 O ukazuje Obr Skelet NSi 3 v N(SiH 3 ) 3 je planární a vazebná vzdálenost N Si 173 pm je kratší než součet kovalentních poloměrů (Σr kov = 193 pm). Podobně v (H 3 Si) 2 O je vazebný úhel Si O Si velký (144, srovnej se 111 v Me 2 O) a vazba Si O 163 pm je kratší než Σr kov. Trigermylamin je izostrukturní s N(SiH 3 ) 3, ale P(SiH 3 ) 3 je pyramidální s délkou vazby P Si 225 pm. V (H 3 Si) 2 S je vazebný úhel Si S Si 97 a délky vazeb Si S (214 pm) jsou v souladu s řádem vazby 1. Po mnoho let byly tyto údaje prezentovány jako důkaz toho, že N a O se podílí na vazbě π(p d) s Si viz (V14.7), ale odpovídající interakce u vazeb Si P a Si S neexistují. Toto vysvětlení je překonané a nejnovější argumenty týkající se planarity N(SiH 3 ) 3 (a odpovídajícího posílení vazeb Si N) se zaměřují na elektronovou donaci n(n) σ * (Si H), kde n(n) představuje nevazebný (volný) elektronový pár na atomu N. Tato tak zvaná negativní hyperkonjugace * ) je analogická donaci elektronů z centrálního kovu bloku d do orbitalů σ * ligandu PR 3, což popíšeme v odd K planaritě N(SiH 3 ) 3 přispívá také stereoelektronový efekt. Polarita vazeb N Si (χ P (Si) = 1,9, χ P (N) = 3,0) je taková, že mezi skupinami SiH 3 existují významné elektrostatické repulze dlouhého dosahu. Ty se minimalizují, když skelet NSi 3 v N(SiH 3 ) 3 přijme místo pyramidální geometrie uspořádání planární. Překonaný koncept vazby π(p d) v N(SiH 3 ) 3 by neměl být zaměňován s interakcí π(p d) přítomnou např. ve vazbě Si=N (s formálním řádem vazby 2) ve sloučenině tbu 2 Si=NSitBu 3, (V14.8). Poznamenejme, že v (V14.8) je dusíkový atom v lineárním uspořádání, takže jeho stereochemicky inaktivní volný elektronový pár se pravděpodobně podílí na interakci π. (V14.7) (V14.8) Úloha k procvičení 1. Navrhněte vazebné schéma pro tbu 2Si=NSitBu 3 (Vzorec 14.8), které je v souladu s experimentálně stanovenou strukturou. Jasně vyznačte odpovídající hybridizační schémata Halogenidy a komplexní halogenidy Halogenidy uhlíku Vybrané fyzikální vlastnosti tetrahalogenidů C a Si jsou uvedeny v Tab Halogenidy uhličité se výrazně liší od halogenidů ostatních prvků skupiny 14. Jsou inertní vůči vodě a zředěným zásadám a netvoří komplexy s halogenidy kovů. Dříve byl tento rozdíl přičítán absenci orbitalů d ve valenční sféře atomu C viz též výklad o elektronových a sterických efektech v odd Poznamenejme však, že odolnost proti vodě v případě CX 4 v důsledku nedostupnosti orbitalů d na uhlíku předpokládá, že reakce by mohla probíhat přes meziprodukt s koordinačním číslem 5 (tak, jako se předpokládá pro hydrolýzu halogenidů křemičitých). Je samozřejmě nemožné vytvořit mechanismus reakce, která nemůže nastat. CF 4 a CCl 4 jsou nepochybně vůči hydrolýze termodynamicky nestabilní porovnejme hodnotu r Gº pro rovn. (14.42) se stejnou hodnotou pro hydrolýzu SiCl 4, která činí 290 kj mol 1 : CCl 4 (l) + 2 H 2 O(l) CO 2 (g) + 4 HCl(aq) r Gº = 380 kj mol 1 (14.42) Fluorid uhličitý je mimořádně inertní, může se připravit reakcí SiC a F 2, přičemž vedlejší produkt SiF 4 se odstraní průchodem přes vodný NaOH. Rovnice (14.43) uvádí vhodnou laboratorní metodu * ) Negativní hyperkonjugace viz Mo, Y.; Zhang, Y.; Gao, J. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5737 a odkazy citované v této práci. 12

13 přípravy CF 4 z kyanamidu vápenatého (V14.9) (zbaveného uhlíku jako vedlejšího produktu jeho syntézy). Pro zamezení vzniku NF 3 se přidává stopové množství CsF. CsF, 298 K, 12 h CaCN F 2 CF 4 + CaF 2 + N 2 (14.43) Neřízená fluorace organických sloučenin vede obvykle k rozkladu způsobenému velkým množstvím uvolněného tepla: (14.44) Příprava zcela fluorovaných organických sloučenin se proto obvykle provádí v inertním rozpouštědle (jehož vypařování přispívá k odvodu uvolněného tepla) v reaktoru naplněném měděnými pilinami pokrytými zlatem nebo stříbrem (které také absorbují teplo, ale mohou také fungovat jako katalyzátor). Další metody zahrnují použití CoF 3 nebo AgF 2 jako fluoračních činidel nebo elektrolýzu v kapalném HF (viz odd. 9.7). Perfluorované uhlovodíky (fluorocarbons) (viz také odd. 17.3) mají teploty varu blízké odpovídajícím uhlovodíkům, ale mají vyšší viskozitu. Odolávají koncentrovaným zásadám a kyselinám a rozpouštějí se pouze v nepolárních organických rozpouštědlech. Používají se především jako vysokoteplotní maziva. Freony jsou perchlorfluoralkany (chlorofluorocarbons, CFC) nebo chlorfluoralkany, připravované částečnou záměnou chloru, například jako v prvním kroku ve schématu (14.45). Freony byly rozsáhle používány jako hnací plyny v tlakových baleních aerosolů, v klimatizačních jednotkách, pěnách pro nábytkářství, ledničkách a jako rozpouštědla, znepokojení z jejich účasti při poškozování ozonové vrstvy Země způsobilo rapidní pokles jejich používání (viz Panel 14.6). HF 970 K CHCl 3 CHF 2 Cl C 2 F 4 + HCl (14.45) SbCl 5,SbF 3 Na bázi chlorfluorsloučenin se vyrábějí dva důležité polymery. Monomer pro PTFE (komerčně známý Teflon) je tetrafluorethen C 2 F 4, připravovaný reakcí (14.45). Polymerace probíhá v přítomnosti vody s organickým peroxidem jako katalyzátorem. Je to inertní bílá pevná látka, stálá do 570 K. Má rozsáhlé použití v domácnosti, např. jako nepřilnavá vrstva na nádobí. Monomer CF 2 =CFCl se používá pro výrobu komerčního polymeru Kel-F. Teflon a Kel-F se používají v laboratorních zařízeních jako těsnící pásky a podložky, součásti kohoutů a regulátorů, krycí vrstvy míchadel a manžety zábrusových spojů pracujících za vakua. Svět kolem nás Panel 14.6 CFC a Montrealský protokol Ozonová vrstva atmosféry se nachází km nad zemským povrchem. Ozon silně absorbuje v ultrafialové oblasti spektra a tím chrání život na Zemi před UV-zářením přicházejícím ze Slunce. Dlouhodobé působení UV záření může u lidí způsobovat rakovinu kůže. Perchlorfluoralkany (chlorofluorocarbons, CFC) přispívají k ubývání ozonové vrstvy (viz dále). V r byl vydán Montreal Protocol for the Protection of the Ozone Layer a byly schváleny zákony omezující používání CFC, např. v baleních aerosolů a v chladicích zařízeních; téměř úplný zákaz používání CFC byl vyžadován pro průmyslové země do r. 1996, pro rozvojové země do r Zákaz používání CFC zasáhl mj. výrobu inhalátorů pro astmatiky, neboť velká část z nich používala hnací plyny na bázi CFC, které musely být nahrazeny plyny na bázi fluoralkanů (HFA). 13

14 CFC nejsou jedinými chemikáliemi likvidujícími ozon, škodliviny třídy I jsou i CH 2 ClBr, CBr 2 F 2, CF 3 Br, CCl 4, CHCl 3 a CH 3 Br. V minulosti byl methylbromid používán v zemědělství jako pesticid (Panel 17.3). Nyní jsou vyvíjeny alternativní prostředky vyhovující Montrealskému protokolu (který zakazuje používání CH 3 Br od r. 2005, v rozvojových zemích od r. 2015) a jsou povolovány jen přísně kontrolované výjimky ze zákazu. Například US Environmental Protection Agency povoluje kritickou výjimku pro použití jen tam, kde reálné alternativy k CH 3 Br jsou zatím nedostupné. Chlorfluoralkany (hydrochlorofluorocarbons, HCFC) jsou méně škodlivé pro životní prostředí než CFC, i když také likvidují ozon (jsou klasifikovány jako likvidátory ozonu třídy II) a budou odstraněny do r Fluoralkany mají malý nebo žádný vliv na snižování obsahu ozonu a nahradí CFC a HCFC v chladicích zařízeních a aerosolových přípravcích. Ztráta ozonu ve stratosféře byla poprvé pozorována nad Antarktidou a růst ozonové díry je nyní sledován na fotografiích ze satelitů i přístroji umístěnými na Zemi. Chemické reakce a přírodní podmínky, které vedou ke ztrátě ozonu nad Antarktidou, můžeme shrnout následovně: Nejprve emise CFC vstoupí do stratosféry a jsou rozloženy vysokoenergetickým UV-zářením. Nad Antarktidou se v polárním víru za mimořádně nízkých teplot tvoří polární stratosférická oblaka (obsahující led s rozpuštěnou HNO 3 ). Na povrchu těchto oblaků jsou HCl a ClONO 2 (stabilní nosiče chloru z rozpadlých CFC) přeměněny na aktivní formy chloru: HCl + ClONO 2 HNO 3 + Cl 2 H 2 O + ClONO 2 HNO 3 + HOCl HCl + HOCl H 2 O + Cl 2 N 2 O 5 + H 2 O 2 HNO 3 V polární noci nad Antarktidu nedopadá sluneční záření, ale jakmile se v létě (tj. v září) vrátí, fotolýzou chloru vznikají chlorové radikály Cl a započne katalytická destrukce ozonu: 2 ClO Cl 2 O 2 hν Cl 2 O 2 Cl + ClO 2 ClO 2 Cl + O 2 2 Cl + 2 O 3 2 ClO + 2 O 2 Radikál ClO 2 vstupuje zpět do reakčního cyklu a z uvedených jednotlivých kroků vyplývá souhrnná reakce: 2 O 3 3 O 2 Úlohu bromu lze shrnout následující reakční sekvencí: ClO + BrO Cl + Br + O 2 Cl + O 3 ClO + O 2 Br + O 3 BrO + O 2 Další informace: Pro nejnovější informace z Environmental Protection Agency viz: 14

15 Satelitní fotografie díry v ozonové vrstvě nad Antarktidou (pořízená v září 2009, v nepravých barvách). Je to pátá největší zaznamenaná ozonová díra, která vznikla i přes stávající omezování produkce ničitelů ozonu Chlorid uhličitý (Tabulka 14.3) se vyrábí chlorací CH 4 při K nebo podle reakčního schématu (14.46), v němž se recykluje CS 2. katalyzátor Fe CS Cl 2 CCl 4 + S 2 Cl 2 CS S 2 Cl 2 CCl S (14.46) 6 S + 3 C 3 CS 2 Dříve se CCl 4 hojně používal jako rozpouštědlo a pro chloraci anorganických sloučenin, avšak jeho vysoká toxicita a skutečnost, že při jeho fotochemickém nebo tepelném rozkladu dochází ke vzniku radikálů CCl 3 a Cl, vedlo k tomu, že jeho výroba a užití jsou řízeny zákony o životním prostředí. Potenciálně velmi prudká reakce CCl 4 s Na (rovn ) je důvodem, proč k sušení halogenovaných rozpouštědel nesmí být nikdy použit sodík: CCl Na 4 NaCl + C r Gº = kj mol 1 (14.47) Reakce (14.48) a (14.49) uvádějí přípravu CBr 4 a CI 4 (Tab. 14.3). Obě sloučeniny jsou jedovaté a snadno se rozkládají na své prvky ( f Gº(CBr 4,s,298 K) = +47,7 kj mol 1 ). CI 4 se v přítomnosti H 2 O rozkládá za vzniku CHI 3 a I 2. 3 CCl AlBr 3 3 CBr AlCl 3 (14.48) AlCl 3 CCl C 2 H 5 I CI C 2 H 5 Cl (14.49) Chlorid karbonylu, fosgen, (V14.11), je vysoce jedovatý bezbarvý plyn (T v = 281 K) dusivého zápachu, který byl použit v první světové válce jako chemická zbraň. Vyrábí se reakcí (14.50) a používá se průmyslově k výrobě polykarbonátů (tvořených z bisfenolu A, (V14.13), a COCl 2 a používaných např. na výrobu CD a DVD), k výrobě diisokyanátů (pro polyurethanové polymery) a 1-naftyl-Nmethylkarbamátu, (V14.12), používaného pro insekticidy. Vzhledem k vysoké toxicitě COCl 2 jsou hledány nové průmyslové postupy pro výrobu polykarbonátů bez použití fosgenu * ). katalyzátor aktivní uhlík CO + Cl 2 COCl 2 (14.50) (V14.11) (V14.12) (V14.13) (V14.14) * ) Viz Kim, W. B.; Joshi, U. A.; Lee, J. S. Ind. Eng. Chem. Res. 2004, 43, 1897.; Schäffner, B.; Schäffner, F.; Verevkin, S. P.; Börner, A. Chem. Rev. 2010, 110,

16 Fluorací COCl 2 v přítomnosti SbF 3 vzniká COClF a COF 2 které jsou, podobně jako COCl 2, nestálé vůči vodě a reagují s NH 3 za vzniku močoviny, (V14.14), a s alkoholy za vzniku esterů. Reakcí COCl 2 s SbCl 5 vzniká lineární kation ClCO +. Jeho přítomnost v kondenzované fázi byla určena vibrační spektroskopií. Reakce mezi COF 2 a SbF 5 však poskytuje adukt F 2 CO SbF 5 spíše než FCO[SbF 6 ] Halogenidy křemíku Je známo mnoho fluoridů a chloridů křemíku, ale omezíme výklad na SiF 4 a SiCl 4 (Tab. 14.3) a některé jejich deriváty. Křemík a Cl 2 reagují za vzniku SiCl 4 a SiF 4 může být získán fluorací SiCl 4 za použití SbF 3, nebo reakcí (14.51) srovnejte s rovn. (13.28) a (15.84). SiO H 2 SO CaF 2 SiF CaSO H 2 O (14.51) SiF 4 a SiCl 4 jsou molekulové sloučeniny s tetraedrickou strukturou. Reagují snadno s vodou, ale SiF 4 hydrolyzuje pouze částečně porovnejte rovn. (14.52) a (14.53). Řízená hydrolýza SiCl 4 vede ke vzniku (Cl 3 Si) 2 O přes meziprodukt SiCl 3 OH: 2 SiF H 2 O SiO H 3 O + + [SiF 6 ] HF (14.52) SiCl H 2 O SiO HCl (14.53) Reakce mezi ekvimolárními množstvími SiCl 4 a SiBr 4 při 298 K vede k rovnovážné směsi SiCl 4, SiBrCl 3, SiBr 2 Cl 2, SiBr 3 Cl a SiBr 4 (viz úloha 4.39 na konci kap. 4), která se může rozdělit frakční destilací. Lewisova zásada N-methylimidazol (MeIm) reaguje s SiCl 4 a SiBr 2 Cl 2 za vzniku trans- [SiCl 2 (MeIm) 4 ] 2+ (Obr a) s aniontem Cl, resp. Br. To skýtá možnost, jak stabilizovat kation [SiCl 2 ] 2+. Tvorba hexafluorokřemičitanového iontu [SiF 6 ] 2 (Obr b) ilustruje schopnost Si působit jako akceptor F a zvýšit své koordinační číslo nad 4. Hexafluorokřemičitany se nejlépe připravují reakcí SiF 4 s fluoridy kovů ve vodném roztoku HF. Soli K + a Ba 2+ jsou omezeně rozpustné. H 2 [SiF 6 ] se chová ve vodném roztoku jako silná kyselina, ale jako čistá nebyla dosud připravena. Ion [SiF 5 ] (Obr c) vzniká reakcí SiO 2 se zředěnou HF a může být izolován jako tetraalkylamonná sůl. Chlorid křemičitý nereaguje s chloridy alkalických kovů, i když s ohledem na kohezní energii je možné navrhnout stabilizaci [SiCl 6 ] 2 použitím velmi velkého kvaternárního amonného kationtu Halogenidy germania, cínu a olova Mezi halogenidy Ge a Si existuje mnoho podobností. GeX 4 (X = F, Cl, Br a I) se připravují přímou syntézou z prvků. Při 298 K je GeF 4 bezbarvý plyn, GeCl 4 je bezbarvá kapalina a GeI 4 je oranžověčervená pevná látka (T t = 417 K); GeBr 4 taje při 299 K. GeCl 4 je na rozdíl od SiCl 4 akceptorem Cl, např.: v SOCl 2 GeCl (NEt 4 )Cl (NEt 4 ) 2 [GeCl 6 ] (14.54) Halogenidy Si II, SiF 2 a SiCl 2, mohou být získány pouze jako nestálé látky (působením SiF 4 nebo SiCl 4 na Si při 1500 K), které polymerují na cyklické produkty. Naopak Ge tvoří stabilní dihalogenidy; GeF 2, GeCl 2 a GeBr 2 vznikají zahříváním Ge s GeX 4, produkty, ale disproporcionují při zahřívání (rovn. (14.55)). 2 GeX 2 GeX 4 + Ge Oxidy uhlíku Na rozdíl od dalších prvků skupiny 14 tvoří uhlík stálé těkavé monomerní oxidy CO a CO 2. Z hlediska termochemických dat (viz Tab. 14.2) lze vysvětlit rozdíl mezi CO 2 a SiO 2 : hodnota vazebné entalpie vazby C=O je více než dvojnásobná než pro vazbu C O, kdežto hodnota vazebné entalpie vazby Si=O je méně než dvojnásobná než pro vazbu Si O. Tyto rozdíly je možno vysvětlit tím, že vazba C=O je 16

17 posílena příspěvkem π(p-p) více než vazba Si=O. Dříve se předpokládalo, že vazba Si O je relativně posílena vůči vazbě C O interakcí π(p-d), na konci odd byla ale tato interpretace zpochybněna. Bez ohledu na hodnoty entalpií však údaje naznačují (se zanedbáním změn entalpie a entropie spojených s vypařováním), že SiO 2 je stabilní vůči přeměně na molekulární O=Si=O, zatímco CO 2 (pokud není vystaven extrémním podmínkám, viz dále) je stabilní vůči tvorbě polymeru obsahujícího čtyřvazný uhlík a jednoduché vazby C O. Oxid uhelnatý je bezbarvý plyn, který vzniká spalováním uhlíku při omezeném přístupu O 2. V malém měřítku se připravuje dehydratací methanové (mravenčí) kyseliny, konc. H 2 SO 4 HCOOH CO + H 2 O (14.61) Vyrábí se redukcí CO 2 koksem zahřátým nad K nebo z vodního plynu, odd. 10.4). Z průmyslového hlediska má CO mimořádný význam a některé významné katalytické procesy probereme v kap. 25. Termodynamika oxidace uhlíku má základní význam v metalurgii, jak bylo ukázáno v odd Oxid uhelnatý je za normálních podmínek téměř nerozpustný ve vodě a nereaguje s vodným roztokem NaOH, ale za vysokých tlaků a teplot poskytuje HCOOH, resp. NaHCOO. Oxid uhelnatý reaguje s F 2, Cl 2 a Br 2, např. rovn. (14.50), se sírou a selenem. Vysoká jedovatost CO je dána tvorbou pevného komplexu s hemoglobinem (viz odd. 29.3) a následnou inhibicí transportu O 2 do těla. Oxidace CO na CO 2 se používá pro kvantitativní analýzu CO, rovn. (14.62), vznikající jod se pak stanoví titrací thiosíranem. Podobně je CO oxidován směsí MnO 2, CuO a Ag 2 O při běžných teplotách, což se využívá v respirátorech. I 2 O CO I CO 2 (14.62) Vybrané fyzikální vlastnosti CO a CO 2 uvádí Tab Modely vazebného uspořádání jsou popsány v odd. 2.7 a 5.7. Vazba v CO je nejpevnější známá ve stabilní molekule a potvrzuje efektivnost vazby π(p-p) mezi orbitaly 2p C a O. Vazebné úvahy ovšem neposkytují jednoduché vysvětlení nízkého dipólového momentu CO. Popis vazby v CO pomocí teorie MO je na Obr HOMO molekuly CO má elektronovou hustotu převážně lokalizovanou na atomu C a vychýlenou směrem od atomu kyslíku. Výsledkem je, že CO vystupuje jako donor vůči elektronově deficitním molekulám jako je BH 3 (viz Řešený příklad 13.3). Mnohem významnější úlohu má CO v chemii organokovových sloučenin, vrátíme se k ní v kap. 24. V přebytku kyslíku C shoří za vzniku CO 2. Za obvyklých teplot a tlaků existuje molekula CO 2 jako lineární s dvojnými vazbami C=O. Pevná fáze obsahující molekuly CO 2 vzniká za nízkých teplot a vysokých tlaků. Nejběžněji dostupnou formou je suchý led, který se vyrábí zkapalněním CO 2 při tlaku 6 MPa a následným ochlazením (stále pod tlakem) na teplotu tuhnutí 195 K. Podrobí-li se však molekulový CO 2 při tlaku 40 GPa ohřevu laserem na K, vznikne pevná fáze, která je strukturně podobná křemenu. Když se tlak snižuje, zůstává trojrozměrná struktura až do tlaku 1 GPa, potom se znovu tvoří CO 2 ve formě molekul. V roce 2006 byla připravena pevná amorfní forma CO 2 stlačením molekulového pevného CO 2 tlakem GPa a ohřevem na 564 K. Amorfní, sklu podobná povaha této nové fáze bylo potvrzena vibrační spektroskopií a vysokointenzitními (tj. s využitím synchrotronového zdroje) difrakčními daty * ). Výzkum fází CO 2 se strukturou podobnou SiO 2 velmi podnítil další zájem o výzkum, aby po překonání možných obtíží byly nalezeny způsoby udržení těchto struktur i za běžných podmínek. Suchý led snadno sublimuje, Tab. 14.4, ale může být udržován v izolovaných kontejnerech pro laboratorní použití např. v chladících lázních (Tab. 14.5). * ) CO 2 jako analog křemene viz Iota, V.; et al. Science 1999, 283, CO 2 jako analog amorfního SiO 2 viz Santoro, M.; et al. Nature 2006, 441, 857. Vysokotlaké fáze CO 2, viz Sun, J.; et al. Proc. Natl. Acad. Sci U.S.A. 2009, 106,

18 SVĚT KOLEM NÁS Panel 14.7 Skleníkové plyny Oxid uhličitý tvoří normálně asi 0,04 % obj. zemské atmosféry, z které je odstraňován nebo vracen v rámci uhlíkového cyklu: živý zelený rostlinný materiál rozklad mrtvého rostlinného materiálu rostliny spotřebované jako potrava býložravci a masožravci dýchání CO 2 převedený do mořské vody produkce lastur a jiného vápenatého materiálu fotosyntéza CO 2 CaCO 3 jako křída mramor, vápenec metabolismus + lesní požáry spalování fosilní paliva (rašelina, uhlí, ropa, zemní plyn zvětrávání a průmyslové procesy (např. viz Obr. 11.6) Rovnováha je velmi citlivá a rostoucí spalování fosilních paliv a rozklad vápence pro výrobu cementu v posledních letech vyvolává stále větší obavy, že narůstající obsah CO 2 v atmosféře povede k zesílení skleníkového efektu a zvýšení teploty atmosféry. Sluneční energie dopadající na zemský povrch má totiž maximum ve viditelné oblasti spektra, pro níž je atmosféra transparentní. Avšak maximum tepelné radiace zemského povrchu leží v infračervené oblasti, kde CO 2 silně absorbuje (viz Obr. 3.11). I malý nárůst obsahu CO 2 v atmosféře může mít vážné důsledky vzhledem k jeho vlivu na velikost polárních sněhových přikrývek a ledovců a vzhledem k citlivosti mnoha reakčních rychlostí i na malé změny teploty. Ohrožení se zvyšuje kácením a vypalováním deštných pralesů, které by jinak mohly snižovat množství CO 2 v atmosféře fotosyntézou. Druhým hlavním skleníkovým plynem je methan, který vzniká při anaerobním rozkladu organického materiálu. Jeho starý název bahenní plyn pochází od bublinek CH 4 vystupujících z bažin. Velká množství CH 4 produkují zaplavené plochy, jako jsou rýžová pole, nezanedbatelná množství CH 4 též vylučují přežvýkavci (např. krávy, ovce a kozy). I když se jedná o přírodní proces, zvyšující se stavy domácího zvířectva ve světě vedou v současnosti přirozeně ke stoupajícímu přísunu CH 4 do atmosféry. Kjótský protokol z roku 1997 je mezinárodní dohoda, která zavazuje signatářské průmyslové země k redukci vlastní úrovně emisí skleníkových plynů (CO 2, CH 4, N 2 O, SF 6, fluorovaných uhlovodíků a perfluorovaných sloučenin uhlíku viz Panel 14.6). Závazky zahrnují emise všech šesti uvedených látek, vybraných podle jejich možného vlivu na globální oteplování. Přestože tedy např. emise SF 6 jsou nízké, zůstává dlouho v atmosféře a jeho vliv na globální oteplení je výrazně vyšší než u CO 2. Vezme-li se úroveň emisi v r jako základ, byla v Kjótském protokolu jako cíl navržena redukce o zhruba 5 % do r až Tento závazek je průměr ze všech participujících zemí. Pojem uhlíková stopa se týká systému pro vyrovnávání emisí CO 2. Některé emise z výrobních procesů, spotřeby paliv v domácnostech, dopravy používající fosilní paliva, mohou být vyrovnávány opatřeními, jako je instalace solárních panelů, používání úsporných zářivek či výsadba stromů pro částečnou kompenzaci efektu odlesňování. Literatura: Conrad, R. The global methane cycle: recent advances in understanding the microbial processes involve. Environ. Microbiol. Rep. 2009, 1, 285. Lacis, A. A.; Schmidt, G. A.; Rind, D.; Ruedy, R. A. Atmospheric CO 2 : Principal control knob governing Earth s temperature. Science 2010, 330, 356. Shine, K. P.; Sturges, W. T. CO 2 is not the only gas. Science 2009, 315, Pro informace z Evropské environmentální agentury viz: 18

19 Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC) poskytuje nejnovější informace o trendech v emisích sklenikových plynů a globální změně: Tabulka 14.5: Vybrané chladící lázně používající suchý led * ) Složení lázně Teplota (K) suchý led + ethan-1,2-diol 258 suchý led + heptan-3-on 235 suchý led + acetonitril 231 suchý led + ethanol 201 suchý led + aceton 195 suchý led + diethylether 173 * ) Při přípravě lázně se přidávají malé kousky pevného CO 2 do rozpouštědla. Počáteční sublimace CO 2 ustane, když teplota lázně poklesne natolik, že tuhý suchý led přetrvává v lázni. Teplota lázně se udržuje občasnými přídavky malých kousků suchého ledu. Viz též Tabulka Superkritický CO 2 se stal hodně studovaným a všestranně použitelným rozpouštědlem (viz odd. 9.13). Pro laboratorní přípravu CO 2 se obvykle používá rozklad uhličitanů kyselinami, např. CaCO HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (14.63) Průmyslová výroba CO 2 jako vedlějšího produktu při výrobě vodíku je popsána v odd a jeho využití při výrobě Na 2 CO 3 je znázorněno ve schématu na Obr Oxid uhličitý je v přírodě hlavním zdrojem kyselosti a jeho nízká rozpustnost ve vodě má nesmírný biochemický a geochemický význam. H 2 CO 3 ve vodném roztoku není snadno studovatelnou substancí * ). Ve vodných roztocích oxidu uhličitého je ho většina přítomna jako molekulový CO 2 spíše než H 2 CO 3,, jak vyplývá z hodnoty K 1, pro rovnováhu CO 2 (aq) + H 2 O(l) H 2 CO 3 (aq) Třetím oxidem uhlíku je suboxid C 3 O 2 který se připravuje dehydratací malonové (propandiové) kyseliny, CH 2 (COOH) 2, účinkem P 2 O 5 při 430 K. Za laboratorní teploty je C 3 O 2 plyn (T v = 279 K), ale nad 288 K polymeruje a tvoří červenohnědý paramagnetický materiál. Struktura C 3 O 2 se obvykle popisuje jako kvazilineární, protože údaje z IR-spektroskopie a elektronové difrakce plynné molekuly ukazují, že energetická bariéra ohýbání na centrálním atomu uhlíku je pouze 0,37 kj mol 1, tj. velmi blízko k základnímu vibračnímu stavu. Teplota tání C 3 O 2 je T t = 160 K. Rentgenová difrakční studie krystalů připravených těsně pod touto teplotou naznačuje, že molekuly jsou v pevném stavu v podstatě lineární, (V14.19). Nicméně pravděpodobná interpretace získaných dat je založena na existenci neuspořádané lomené molekuly (viz Panel 15.5) s vazebným úhlem C C C blízkým 170, v souladu s kvazilineárním popisem. Ionty NCNCN a N 5 + jsou izoelektronové s C 3 O 2, ale nejsou izostrukturní s kvazilineárním C 3 O 2. Jednoznačně nelineární struktury jsou zjištěny pro OCNCO + ( C N C = 131 v (OCNCO)[Sb 3 F 16 ]), ion dikyanamidový NCNCN ( C N C = 124 v Cs(NCNCN)), a N 5 + (viz odd. 15.5). (V14.19) * ) Viz Ludwig, R.; Kornath, A. In spite of the chemist s belief: Carbonic acid is surprisingly stable. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, Adamczyk, K.; et al. Real-time observation of carbonic acid formation in aqueous solution. Science 2009, 326,

20 Řešený příklad 14.6 Lewisovy struktury (a) Nakreslete Lewisovu strukturu pro lineární C 3 O 2. (b) Zvažte možné Lewisovy struktury pro lineární a nelineární (lomenou na středovém atomu) OCNCO + a NCNCN. Posuďte tyto struktury z hlediska těchto údajů pro pevnou fázi: (OCNCO)[Sb 3 F 16 ]: C N C = 131, O C N = 173, C O = 112 pm, C N = 125 pm Cs(NCNCN): C N C = 124, N C N = 172, prům. C N term = 115 pm, prům. C N stř = 128 pm (a) Lewisova struktura pro C 3 O 2 je (P14.1) (b) Možné Lewisovy struktury se nakreslí s uvážením izoelektronových vztahů mezi C a N +, O a N a O +. Proto vyjdeme-li z lineárního C 3 O 2, Lewisovy struktury pro lineární OCNCO + a NCNCN jsou (P14.2) Vazebné úhly na středovém atomu nalezené u studovaných iontů v pevném stavu ale ukazují na nelineární uspořádání. Pokud je negativní náboj lokalizován na středovém atomu, je pro uvedené ionty možné nakreslit Lewisovy vzorce, které jsou v souladu s nelineární strukturou: (P14.3) Nalezené vazebné délky v iontech OCNCO + a NCNCN jsou v souladu s uvedenými Lewisovými strukturami. Sulfidy Disulfidy C, Si, Ge a Sn projevují postupnou změnu svých vlastností s rostoucím kovovým charakterem prvků. Vybrané vlastnosti těchto sulfidů jsou uvedeny v Tab Olovo(IV) je příliš silné oxidační činidlo, aby mohlo existovat spolu s S 2, takže sulfid olovičitý není znám. Sulfid uhličitý (sirouhlík) se vyrábí zahříváním dřevěného uhlí se sírou při K nebo převáděním methanu a sirných par přes Al 2 O 3 při 950 K. Je velmi jedovatý (inhalací i absorpcí skrze kůži) a mimořádně hořlavý, ale je výborným rozpouštědlem používaným při výrobě viskózového hedvábí a celofánu. Sirouhlík je nerozpustný ve vodě, ale je v úzkých mezích termodynamicky nestálý vůči hydrolýze na CO 2 a H 2 S. Tato reakce však má vysokou kinetickou bariéru a je velmi pomalá. Na rozdíl od CO 2 za vysokého tlaku polymeruje za vzniku černé pevné látky s řetězovou strukturou, (V14.29). Když se protřepává s roztoky sulfidů kovů skupiny 1, snadno se rozpouští za vzniku trithiouhličitanů M 2 CS 3, které obsahují ion CS 3 2, (V14.30). Soli CS 3 2 se snadno izolují, např. Na 2 CS 3 tvoří žluté jehlice (T t = 353 K). Volná kyselina H 2 CS 3 se vyloučí jako olej při reakci soli s kyselinou chlorovodíkovou (rovn. (14.73)). Ve vodných roztocích se chová jako slabá kyselina: pk a,1 = 2,68, pk a,2 = 8, K BaCS HCl BaCl 2 + H 2 CS 3 (14.73) (V14.29) (V14.30) (V14.31) Působením elektrického výboje na CS 2 vzniká C 3 S 2, (V14.31) (srovnejte s (V14.19)), červená kapalina, která se rozkládá za laboratorní teploty za vzniku černého polymeru (C 3 S 2 ) x. Při zahřátí C 3 S 2 exploduje. Na rozdíl od CO je CS radikál s krátkou dobou života, který se rozkládá při 113 K. Byl nalezen ve vyšších vrstvách atmosféry. 20

Opakování

Opakování Slabé vazebné interakce Opakování Co je to atom? Opakování Opakování Co je to atom? Atom je nejmenší částice hmoty, chemicky dále nedělitelná. Skládá se z atomového jádra obsahujícího protony a neutrony

Více

H H C C C C C C H CH 3 H C C H H H H H H

H H C C C C C C H CH 3 H C C H H H H H H Alkany a cykloalkany sexta Martin Dojiva uhlovodíky obsahující pouze jednoduché vazby obecný vzorec alkanů: C n 2n+2 cykloalkanů: C n 2n homologický přírůstek C 2 Dělení alkanů přímé větvené u větvených

Více

ANODA KATODA elektrolyt:

ANODA KATODA elektrolyt: Ukázky z pracovních listů 1) Naznač pomocí šipek, které částice putují k anodě a které ke katodě. Co je elektrolytem? ANODA KATODA elektrolyt: Zn 2+ Cl - Zn 2+ Zn 2+ Cl - Cl - Cl - Cl - Cl - Zn 2+ Cl -

Více

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace VY_52_INOVACE_737 8. Chemie notebook Směsi Materiál slouží k vyvození a objasnění pojmů (klíčová slova - chemická látka, směs,

Více

Ukázky z pracovních listů B

Ukázky z pracovních listů B Ukázky z pracovních listů B 1) Označ každou z uvedených rovnic správným názvem z nabídky. nabídka: termochemická, kinetická, termodynamická, Arrheniova, 2 HgO(s) 2Hg(g) + O 2 (g) H = 18,9kJ/mol v = k.

Více

Otázka: Voda a její roztoky. Předmět: Chemie. Přidal(a): Urbánek Matěj VODA. - nejrozšířenější a nejvýznamnější sloučenina vodíku

Otázka: Voda a její roztoky. Předmět: Chemie. Přidal(a): Urbánek Matěj VODA. - nejrozšířenější a nejvýznamnější sloučenina vodíku Otázka: Voda a její roztoky Předmět: Chemie Přidal(a): Urbánek Matěj VODA - nejrozšířenější a nejvýznamnější sloučenina vodíku - výjimečnost vody je dána vlastnostmi jejích molekul - ve 3 skupenstvích:

Více

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou Chemie Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou CHEMICKÁ VAZBA VY_32_INOVACE_03_3_07_CH Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou CHEMICKÁ VAZBA Volné atomy v přírodě

Více

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332 Animovaná chemie Top-Hit Analytická chemie Analýza anorganických látek Důkaz aniontů Důkaz kationtů Důkaz kyslíku Důkaz vody Gravimetrická analýza Hmotnostní spektroskopie Chemická analýza Nukleární magnetická

Více

16.5.2010 Halogeny 1

16.5.2010 Halogeny 1 16.5.010 Halogeny 1 16.5.010 Halogeny Prvky VII.A skupiny: F, Cl, Br, I,(At) Obecnávalenčníkonfigurace:ns np 5 Pro plné zaplnění valenční vrstvy potřebují 1 e - - nejčastější sloučeniny s oxidačním číslem

Více

VI. skupina PS, ns 2 np4 Kyslík, síra, selen, tellur, polonium

VI. skupina PS, ns 2 np4 Kyslík, síra, selen, tellur, polonium VI. skupina PS, ns 2 np4 Kyslík, síra, selen, tellur, polonium O a S jsou nekovy (tvoří kovalentní vazby), Se, Te jsou polokovy, Po je typický kov O je druhý nejvíce elektronegativní prvek vytváření oktetové

Více

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly Skupenské stavy látek Mezimolekulární síly 1 Interakce iont-dipól Např. hydratační (solvatační) interakce mezi Na + (iont) a molekulou vody (dipól). Jde o nejsilnější mezimolekulární (nevazebnou) interakci.

Více

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4.

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4. Vyučovací předmět - Chemie Vzdělávací obor - Člověk a příroda Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4. ročník - seminář

Více

Do této skupiny patří dusík, fosfor, arsen, antimon a bismut. Společnou vlastností těchto prvků je pět valenčních elektronů v orbitalech ns a np:

Do této skupiny patří dusík, fosfor, arsen, antimon a bismut. Společnou vlastností těchto prvků je pět valenčních elektronů v orbitalech ns a np: PRVKY PÁTÉ SKUPINY Do této skupiny patří dusík, fosfor, arsen, antimon a bismut. Společnou vlastností těchto prvků je pět valenčních elektronů v orbitalech ns a np: Obecná konfigurace: ns np Nejvyšší kladné

Více

TERMOCHEMIE. Entalpie H = Údaj o celkové... látky, není možné ji změřit, ale můžeme měřit... entalpie: H

TERMOCHEMIE. Entalpie H = Údaj o celkové... látky, není možné ji změřit, ale můžeme měřit... entalpie: H Entalpie = Údaj o celkové... látky, není možné ji změřit, ale můžeme měřit... entalpie: Změna entalpie = Změna energie v reakci, k níž dochází při konstantních..., reaktanty a produkty jsou stejné... (energie

Více

Učební osnovy Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemický kroužek ročník 6.-9.

Učební osnovy Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemický kroužek ročník 6.-9. Učební osnovy Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemický kroužek ročník 6.-9. Školní rok 0/03, 03/04 Kapitola Téma (Učivo) Znalosti a dovednosti (výstup) Počet hodin pro kapitolu Úvod

Více

12.CHALKOGENY A HALOGENY

12.CHALKOGENY A HALOGENY 12.CHALKOGENY A HALOGENY Chalkogeny ( česky se jedná o prvky ) 1) Popiš obecnou charakteristiku dané skupiny (počet valenčních elektronů, obecná elektronová konfigurace valenční vrstvy, způsoby dosažení

Více

Autor: Tomáš Galbička Téma: Alkany a cykloalkany Ročník: 2.

Autor: Tomáš Galbička  Téma: Alkany a cykloalkany Ročník: 2. Alkany uhlovodíky s otevřeným řetězcem a pouze jednoduchými vazbami vazby sigma, největší výskyt elektronů na spojnici jader v názvu mají koncovku an Cykloalkany uhlovodíky s uzavřeným řetězcem a pouze

Více

Test vlastnosti látek a periodická tabulka

Test vlastnosti látek a periodická tabulka DUM Základy přírodních věd DUM III/2-T3-2-08 Téma: Test vlastnosti látek a periodická tabulka Střední škola Rok: 2012 2013 Varianta: A Zpracoval: Mgr. Pavel Hrubý Mgr. Josef Kormaník TEST Test vlastnosti

Více

Teorie hybridizace. Vysvětluje vznik energeticky rovnocenných kovalentních vazeb a umožňuje předpovědět prostorový tvar molekul.

Teorie hybridizace. Vysvětluje vznik energeticky rovnocenných kovalentních vazeb a umožňuje předpovědět prostorový tvar molekul. Chemická vazba co je chemická vazba charakteristiky chemické vazby jak vzniká vazba znázornění chemické vazby kovalentní a koordinační vazba vazba σ a π jednoduchá, dvojná a trojná vazba polarita vazby

Více

Teorie chemické vazby a molekulární geometrie Molekulární geometrie VSEPR

Teorie chemické vazby a molekulární geometrie Molekulární geometrie VSEPR Geometrie molekul Lewisovy vzorce poskytují informaci o tom které atomy jsou spojeny vazbou a o jakou vazbu se jedná (topologie molekuly). Geometrické uspořádání molekuly je charakterizováno: Délkou vazeb

Více

Prvky 14. Skupiny (Tetrely)

Prvky 14. Skupiny (Tetrely) Prvky 14. Skupiny (Tetrely) 19.1.2011 p 2 prvky C nekov Si, Ge polokov Sn, Pb kov ns 2 np 2 Na vytvoření kovalentních vazeb ve sloučeninách poskytují 2, nebo 4 elektrony Všechny prvky jsou pevné látky

Více

DOUČOVÁNÍ KVINTA CHEMIE

DOUČOVÁNÍ KVINTA CHEMIE 1. ÚVOD DO STUDIA CHEMIE 1) Co studuje chemie? 2) Rozděl chemii na tři důležité obory. DOUČOVÁNÍ KVINTA CHEMIE 2. NÁZVOSLOVÍ ANORGANICKÝCH SLOUČENIN 1) Pojmenuj: BaO, N 2 0, P 4 O 10, H 2 SO 4, HMnO 4,

Více

Prvek Značka Z - protonové číslo Elektronegativita Dusík N 7 3,0 Fosfor P 15 2,2 Arsen As 33 2,1 Antimon Sb 51 2,0 Bismut Bi 83 2,0

Prvek Značka Z - protonové číslo Elektronegativita Dusík N 7 3,0 Fosfor P 15 2,2 Arsen As 33 2,1 Antimon Sb 51 2,0 Bismut Bi 83 2,0 Otázka: Prvky V. A skupiny Předmět: Chemie Přidal(a): kevina.h Prvek Značka Z - protonové číslo Elektronegativita Dusík N 7 3,0 Fosfor P 15 2,2 Arsen As 33 2,1 Antimon Sb 51 2,0 Bismut Bi 83 2,0 valenční

Více

Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy

Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Název: xidy dusíku Autor: Mgr. Štěpán Mička Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Předmět, mezipředmětové vztahy: chemie, fyzika, Ročník: 3. Tématický celek: Systematická anorganická

Více

ZÁKLADNÍ POJMY ORGANICKÉ CHEMIE

ZÁKLADNÍ POJMY ORGANICKÉ CHEMIE ZÁKLADNÍ POJMY ORGANICKÉ CEMIE PODSTATA VAZEB V ORGANICKÉ CEMII Elektronová konfigurace uhlíku je 2s 2 2p 2, všechny organické sloučeniny odvozujeme od jeho excitovaného stavu. Uhlík je ve všech organických

Více

Kyslík a vodík. Bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, asi 14krát lehčí než vzduch. Běžně tvoří molekuly H2. hydridy (např.

Kyslík a vodík. Bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, asi 14krát lehčí než vzduch. Běžně tvoří molekuly H2. hydridy (např. 1 Kyslík a vodík Kyslík Vlastnosti Bezbarvý reaktivní plyn, bez zápachu, nejčastěji tvoří molekuly O2. Kapalný kyslík je modrý. S jinými prvky tvoří sloučeniny oxidy (např. CO, CO2, SO2...) Výskyt Nejrozšířenější

Více

7) Uveď příklad chemické reakce, při níž se sloučí dva prvky za vzniku sloučeniny. (3) hoření vodíku s kyslíkem a vzniká voda

7) Uveď příklad chemické reakce, při níž se sloučí dva prvky za vzniku sloučeniny. (3) hoření vodíku s kyslíkem a vzniká voda Chemické reakce a děje Chemické reakce 1) Jak se chemické reakce odlišují od fyzikálních dějů? (2) změna vlastností látek, změna vazeb mezi atomy 2) Co označujeme v chemických reakcích jako reaktanty a

Více

OBECNÁ CHEMIE František Zachoval CHEMICKÉ ROVNOVÁHY 1. Rovnovážný stav, rovnovážná konstanta a její odvození Dlouhou dobu se chemici domnívali, že jakákoliv chem.

Více

HOŘENÍ A VÝBUCH. Ing. Hana Věžníková, Ph. D.

HOŘENÍ A VÝBUCH. Ing. Hana Věžníková, Ph. D. HOŘENÍ A VÝBUCH Ing. Hana Věžníková, Ph. D. 1 HOŘENÍ A VÝBUCH Definice hoření Vysvětlení procesu hoření Základní podmínky pro hoření Co jsou hořlavé látky (hořlaviny) a jak je lze klasifikovat Chemické

Více

Valenční elektrony a chemická vazba

Valenční elektrony a chemická vazba Valenční elektrony a chemická vazba Ve vnější energetické hladině se nacházejí valenční elektrony, které se mohou podílet na tvorbě chemické vazby. Valenční elektrony často znázorňujeme pomocí teček kolem

Více

Karboxylové kyseliny a jejich funkční deriváty

Karboxylové kyseliny a jejich funkční deriváty Karboxylové kyseliny a jejich funkční deriváty Úvod Karboxylové kyseliny jsou nejdůležitější organické kyseliny. Jejich funkční skupina je karboxylová skupina a tento název je složen ze slov karbonyl a

Více

Astat - radioaktivní pevná látka - krátký poločas rozpadu (8,3 hod) - nejstabilnější je izotop At 210. Sloučeniny

Astat - radioaktivní pevná látka - krátký poločas rozpadu (8,3 hod) - nejstabilnější je izotop At 210. Sloučeniny Halogeny - název od řeckého hals = sůl (pro jejich schopnost tvořit velkou řadu solí) - prvky 17. skupiny - mají sedm valenčních elektronů - tvoří dvouatomové molekuly - jsou jedovaté s dráždivými účinky

Více

Chemie - 3. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. očekávané výstupy RVP. témata / učivo. očekávané výstupy ŠVP.

Chemie - 3. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. očekávané výstupy RVP. témata / učivo. očekávané výstupy ŠVP. očekávané výstupy RVP témata / učivo Chemie - 3. ročník Žák: očekávané výstupy ŠVP přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata 1.1., 1.2., 1.3., 1.4., 2.1. 1. Látky přírodní nebo syntetické

Více

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora Předmět: Náplň: Třída: Počet hodin: Pomůcky: Chemie (CHE) Obecná chemie 1. ročník a kvinta 2 hodiny týdně Školní tabule, interaktivní tabule, tyčinkové a kalotové modely molekul, zpětný projektor, transparenty,

Více

Autor: Rajsik Téma: Chemická vazba Ročník: 1.

Autor: Rajsik  Téma: Chemická vazba Ročník: 1. Chemická vazba - vnikne tehdy, jsou-li atomy prvků neschopny trvale samostatné existence - spojování atomů do větších celků vyšší stabilita než volné atomy - atomy zde sdílejí vazebné elektrony Podmínky

Více

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115 Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115 Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0410 Číslo šablony: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Název materiálu: Opakovací test

Více

chartakterizuje přírodní vědy,charakterizuje chemii, orientuje se v možných využití chemie v běžníém životě

chartakterizuje přírodní vědy,charakterizuje chemii, orientuje se v možných využití chemie v běžníém životě Kapitola Téma (Učivo) Znalosti a dovednosti (výstup). Úvod do chemie Charakteristika chemie a její význam Charakteristika přírodních věd charakteristika chemie Chemie kolem nás chartakterizuje přírodní

Více

Složení látek a chemická vazba Číslo variace: 1

Složení látek a chemická vazba Číslo variace: 1 Složení látek a chemická vazba Číslo variace: 1 Zkoušecí kartičku si PODEPIŠ a zapiš na ni ČÍSLO VARIACE TESTU (číslo v pravém horním rohu). Odpovědi zapiš na zkoušecí kartičku, do testu prosím nepiš.

Více

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_10_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_10_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: 12.02.2013 Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_10_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné vzdělávání Vzdělávací obor: Chemie Tematický okruh: Obecná

Více

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech Organismy se skládají z molekul rozličných látek Jednotlivé látky si organismus vytváří sám z jiných látek,

Více

Organická chemie (KATA) rychlý souhrn a opakování

Organická chemie (KATA) rychlý souhrn a opakování Organická chemie (KATA) rychlý souhrn a opakování Molekulové orbitaly hybridizace N a O Polarita vazby, induktivní efekt U kovalentní vazby mezi rozdílnými atomy, nebude elektronový pár oběma atomy sdílen

Více

Úvod do studia organické chemie

Úvod do studia organické chemie Úvod do studia organické chemie 1828... Wöhler... uměle připravil močovinu Organická chemie - chemie sloučenin uhlíku a vodíku, případně dalších prvků (O, N, X, P, S) Příčiny stability uhlíkových řetězců:

Více

Příklad Sestavte rovnice následujících dějů: reakce hydroxidu sodného s kyselinou tetrahydrogendifosforečnou 4NaOH + H 4 P 2 O 7 Na 4 P 2 O 7

Příklad Sestavte rovnice následujících dějů: reakce hydroxidu sodného s kyselinou tetrahydrogendifosforečnou 4NaOH + H 4 P 2 O 7 Na 4 P 2 O 7 Příklad 2.2.9. Sestavte rovnice následujících dějů: reakce hydroxidu sodného s kyselinou tetrahydrogendifosforečnou 4NaOH + H 4 P 2 O 7 Na 4 P 2 O 7 + 4H 2 O reakce dimerního oxidu antimonitého s kyselinou

Více

1932 H. C. 1934 M.L.E.

1932 H. C. 1934 M.L.E. Vodík Historie 1671 Robert Boyle uvolnění vodíku rozpouštěním Fe v HCl nebo H 2 SO 4 1766 Henry Cavendish podrobný popis vlastností 1932 H. C. Urey objev deuteria 1934 M.L.E. Oliphant, P. Harteck a E.

Více

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS Molekulová spektroskopie 1 Chemická vazba, UV/VIS 1 Chemická vazba Silová interakce mezi dvěma atomy. Chemické vazby jsou soudržné síly působící mezi jednotlivými atomy nebo ionty v molekulách. Chemická

Více

2. Laboratorní den Příprava jodičnanu draselného oxidačně-redukční reakce v roztoku. 15 % přebytek KMnO 4. jméno: datum:

2. Laboratorní den Příprava jodičnanu draselného oxidačně-redukční reakce v roztoku. 15 % přebytek KMnO 4. jméno: datum: 2. Laboratorní den 2.2.4. Příprava jodičnanu draselného oxidačně-redukční reakce v roztoku Str. 91 správné provedení oxidačně-redukční reakce v roztoku krystalizace produktu z připraveného roztoku soli

Více

Otázky a jejich autorské řešení

Otázky a jejich autorské řešení Otázky a jejich autorské řešení Otázky: 1a Co jsou to amfoterní látky? a. látky krystalizující v krychlové soustavě b. látky beztvaré c. látky, které se chovají jako kyselina nebo jako zásada podle podmínek

Více

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í CHEMICKY ČISTÉ LÁTKY A SMĚSI Látka = forma hmoty, která se skládá z velkého množství základních částic: atomů, iontů a... 1. Přiřaďte látky: glukóza, sůl, vodík a helium k níže zobrazeným typům částic.

Více

Škola: Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7 III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT

Škola: Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7 III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT Škola: Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7 Šablona: Název projektu: Číslo projektu: Autor: Tematická oblast: Název DUMu: Kód: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN

Více

5. CHEMICKÉ REAKCE. KLASIFIKACE CHEMICKÝCH REAKCÍ a) Podle vnějších změn Reakce skládání = SYNTÉZY z jednodušších -> složitější 2H 2 + O 2 -> 2H 2 O

5. CHEMICKÉ REAKCE. KLASIFIKACE CHEMICKÝCH REAKCÍ a) Podle vnějších změn Reakce skládání = SYNTÉZY z jednodušších -> složitější 2H 2 + O 2 -> 2H 2 O Na www.studijni-svet.cz zaslal(a): Kikusska94 5. CHEMICKÉ REAKCE Je děj při kterém v molekulách reagujících látek dochází k zániku některých vazeb a ke vzniku vazeb nových. Produkty rekce mají jiné chemické

Více

Na Zemi tvoří vodík asi 15 % atomů všech prvků. Chemické slučování je děj, při kterém z látek jednodušších vznikají látky složitější.

Na Zemi tvoří vodík asi 15 % atomů všech prvků. Chemické slučování je děj, při kterém z látek jednodušších vznikají látky složitější. Nejjednodušší prvek. Na Zemi tvoří vodík asi 15 % atomů všech prvků. Chemické slučování je děj, při kterém z látek jednodušších vznikají látky složitější. Vodík tvoří dvouatomové molekuly, je lehčí než

Více

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch Atom, složení a struktura Chemické prvky-názvosloví, slučivost Chemické sloučeniny, molekuly Chemická vazba

Více

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora Předmět: Seminář chemie (SCH) Náplň: Obecná chemie, anorganická chemie, chemické výpočty, základy analytické chemie Třída: 3. ročník a septima Počet hodin: 2 hodiny týdně Pomůcky: Vybavení odborné učebny,

Více

1H 1s. 8O 1s 2s 2p - - - - - - H O H

1H 1s. 8O 1s 2s 2p - - - - - - H O H OXIDAČNÍ ČÍSLO 1H 1s 8O 1s 2s 2p 1H 1s - - - - + - - + - - + - - H O H +I -II +I H O H - - - - Elektronegativita: Oxidační číslo vodíku: H +I Oxidační číslo kyslíku: O -II Platí téměř ve všech sloučeninách.

Více

Dusík a fosfor. Dusík

Dusík a fosfor. Dusík 5.9.010 Dusík a fosfor Dusík lyn Bezbarvý, bez chuti a zápachu Vyskytuje se v dvouatomových molekulách N Molekuly dusíku extremně stabilní říprava: reakce dusitanů s amonnými ionty NH N N ( ( ( ( Výroba:

Více

Rozdělení uhlovodíků

Rozdělení uhlovodíků Rozdělení uhlovodíků 1/8 Alkany a cykloalkany Obecné vzorce: alkany C n H 2n+2, cykloalkany C n H 2n, kde n je přirozené číslo Homologický přírustek: - CH 2 - Alkany přímé ( n - alkany) rozvětvené Primární,

Více

MATURITNÍ OTÁZKY Z CHEMIE

MATURITNÍ OTÁZKY Z CHEMIE MATURITNÍ OTÁZKY Z CHEMIE 1 Složení a struktura atomu Vývoj představ o složení a struktuře atomu, elektronový obal atomu, modely atomu, pojem orbital, typy orbitalů, jejich znázorňování a pravidla pro

Více

Ethery, thioly a sulfidy

Ethery, thioly a sulfidy Ethery, thioly a sulfidy Úvod becný vzorec alkoholů je R--R. Ethery Názvosloví etherů Názvy etherů obsahují jména alkylových a arylových sloučenin ze kterých tvořeny v abecedním pořadí následované slovem

Více

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115 Číslo projektu: Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115 Číslo šablony: 31 Název materiálu: Ročník: Identifikace materiálu: Jméno autora: Předmět: Tématický celek: Anotace: CZ.1.07/1.5.00/3.0

Více

Vodík jako alternativní ekologické palivo. palivové články a vodíkové hospodářství

Vodík jako alternativní ekologické palivo. palivové články a vodíkové hospodářství Vodík jako alternativní ekologické palivo palivové články a vodíkové hospodářství Charakteristika vodíku vodík je nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru na Zemi je třetím nejrozšířenějším prvkem po kyslíku

Více

Bor - 5 B. Obecně: Vazebné možnosti boru:

Bor - 5 B. Obecně: Vazebné možnosti boru: Bor - 5 B Obecně: Prvek skupiny 3A PSP Polokov V elementárním stavu a některých sloučeninách má vlastnost polovodiče Základní elektronová konfigurace valenční sféry atomů boru je 2s 2 2p 1 Vytváří výhradně

Více

CHEMICKY ČISTÁ LÁTKA A SMĚS

CHEMICKY ČISTÁ LÁTKA A SMĚS CHEMICKY ČISTÁ LÁTKA A SMĚS Látka = forma hmoty, která se skládá z velkého množství základních stavebních částic: atomů, iontů a... Látky se liší podle druhu částic, ze kterých se skládají. Druh částic

Více

CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL.

CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL. CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL. Látkové množství Značka: n Jednotka: mol Definice: Jeden mol je množina, která má stejný počet prvků, jako je atomů ve 12 g nuklidu

Více

Ukázky z pracovních listů 1) Vyber, který ion je: a) ve vodném roztoku barevný b) nejstabilnější c) nejlépe oxidovatelný

Ukázky z pracovních listů 1) Vyber, který ion je: a) ve vodném roztoku barevný b) nejstabilnější c) nejlépe oxidovatelný Ukázky z pracovních listů 1) Vyber, který ion je: a) ve vodném roztoku barevný b) nejstabilnější c) nejlépe oxidovatelný Fe 3+ Fe 3+ Fe 3+ Fe 2+ Fe 6+ Fe 2+ Fe 6+ Fe 2+ Fe 6+ 2) Vyber správné o rtuti:

Více

Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály

Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály Elektrochemie rovnováhy a děje v soustavách nesoucích elektrický náboj Krystal kovu ponořený do destilované vody + +

Více

3) Vazba a struktura. Na www.studijni-svet.cz zaslal(a): Lenka

3) Vazba a struktura. Na www.studijni-svet.cz zaslal(a): Lenka Na www.studijni-svet.cz zaslal(a): Lenka CHEMICKÍ VAZBA = síly, kterými jsou k sobě navzájem vázány sloučené atomy v molekule, popř. v krystalové struktuře - v převážné většině jde o sdílení dvojic elektronů

Více

Jazykové gymnázium Pavla Tigrida, Ostrava-Poruba Název projektu: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

Jazykové gymnázium Pavla Tigrida, Ostrava-Poruba Název projektu: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii Datum: Jazykové gymnázium Pavla Tigrida, Ostrava-Poruba Název projektu: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii Laboratorní cvičení č. Tlak vzduchu: Teplota vzduchu: Vodík a kyslík Vlhkost

Více

Radiační odstraňování vybraných kontaminantů z podzemních a odpadních vod

Radiační odstraňování vybraných kontaminantů z podzemních a odpadních vod Radiační odstraňování vybraných kontaminantů z podzemních a odpadních vod Václav Čuba, Viliam Múčka, Milan Pospíšil, Rostislav Silber ČVUT v Praze Centrum pro radiochemii a radiační chemii Fakulta jaderná

Více

Masarykova střední škola zemědělská a Vyšší odborná škola, Opava, příspěvková organizace

Masarykova střední škola zemědělská a Vyšší odborná škola, Opava, příspěvková organizace Číslo projektu Číslo materiálu Název školy Autor Průřezové téma Tematický celek CZ.1.07/1.5.00/34.0565 VY_32_INOVACE_347_Chemické reakce a rovnice Masarykova střední škola zemědělská a Vyšší odborná škola,

Více

Charakteristika Teorie kyselin a zásad. Příprava kyselin Vlastnosti + typické reakce. Významné kyseliny. Arrheniova teorie Teorie Brönsted-Lowryho

Charakteristika Teorie kyselin a zásad. Příprava kyselin Vlastnosti + typické reakce. Významné kyseliny. Arrheniova teorie Teorie Brönsted-Lowryho Petra Ustohalová 1 harakteristika Teorie kyselin a zásad Arrheniova teorie Teorie Brönsted-Lowryho Příprava kyselin Vlastnosti + typické reakce Fyzikální a chemické Významné kyseliny 2 Látky, které ve

Více

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332 Úvodní obrazovka Menu (vlevo nahoře) Návrat na hlavní stránku Obsah Výsledky Poznámky Záložky edunet Konec Chemie 1 (pro 12-16 let) LangMaster Obsah (střední část) výběr tématu - dvojklikem v seznamu témat

Více

Název: Beketovova řada kovů

Název: Beketovova řada kovů Název: Beketovova řada kovů Autor: Mgr. Jiří Vozka, Ph.D. Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Předmět, mezipředmětové vztahy: chemie, biologie, fyzika Ročník: 3. Tématický celek:

Více

PERIODICKÁ TABULKA. Všechny prvky v tabulce můžeme rozdělit na kovy, nekovy a polokovy.

PERIODICKÁ TABULKA. Všechny prvky v tabulce můžeme rozdělit na kovy, nekovy a polokovy. PERIODICKÁ TABULKA Je známo více než 100 prvků 90 je přirozených (jsou v přírodě) 11 plynů 2 kapaliny (brom, rtuť) Ostatní byly připraveny uměle. Dmitrij Ivanovič Mendělejev uspořádal 63 tehdy známých

Více

Alkyny. C n H 2n-2 (obsahuje jednu trojnou vazbu) uhlíky v sp hybridizaci

Alkyny. C n H 2n-2 (obsahuje jednu trojnou vazbu) uhlíky v sp hybridizaci Alkyny C n H 2n-2 (obsahuje jednu trojnou vazbu) uhlíky v sp hybridizaci 1 Klasifikace 2 Alkyny - dvě π vazby; lineární uspořádání Pozor! 3 Vlastnosti -π elektrony jsou méně mobilní než u alkenů H CH 3

Více

PRŮMYSLOVÉ TECHNOLOGIE I - SOUBOR OTÁZEK KE ZKOUŠCE

PRŮMYSLOVÉ TECHNOLOGIE I - SOUBOR OTÁZEK KE ZKOUŠCE PRŮMYSLOVÉ TECHNOLOGIE I - SOUBOR OTÁZEK KE ZKOUŠCE 1. PRVKY 5. SKUPINY (N,P,As,Sb,Bi) obecné zákonitosti ve skupině DUSÍK Výskyt, chemické vlastnosti molekulární dusík Amoniak vlastnosti, příprava, hydrolýza,

Více

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.2939. Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.2939. Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.2939 Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti Číslo přílohy: VY_číslo šablony_inovace_číslo přílohy Autor Datum vytvoření vzdělávacího

Více

TEST + ŘEŠENÍ. PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2010

TEST + ŘEŠENÍ. PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2010 30 otázek maximum: 60 bodů TEST + ŘEŠEÍ PÍSEMÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKUŠKY Z CEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2010 1. apište názvy anorganických sloučenin: (4 body) 4 BaCr 4 kyselina peroxodusičná

Více

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Pojmy Metody a formy Poznámky

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Pojmy Metody a formy Poznámky Předmět: Náplň: Třída: Počet hodin: Pomůcky: Chemie (CHE) Obecná chemie, anorganická chemie 2. ročník a sexta 2 hodiny týdně Školní tabule, interaktivní tabule, tyčinkové a kalotové modely molekul, zpětný

Více

Chemie - 1. ročník. očekávané výstupy ŠVP. Žák:

Chemie - 1. ročník. očekávané výstupy ŠVP. Žák: očekávané výstupy RVP témata / učivo Chemie - 1. ročník Žák: očekávané výstupy ŠVP přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata 1.1., 1.2., 1.3., 7.3. 1. Chemie a její význam charakteristika

Více

Základy analýzy potravin Přednáška 1

Základy analýzy potravin Přednáška 1 ANALÝZA POTRAVIN Význam a využití kontrola jakosti surovin, výrobků jakost výživová jakost technologická jakost hygienická autenticita, identita potravinářských materiálů hodnocení stravy (diety) Analytické

Více

Voda polární rozpouštědlo

Voda polární rozpouštědlo VY_32_INVACE_30_BEN05.notebook Voda polární rozpouštědlo Temacká oblast : Chemie anorganická chemie Datum vytvoření: 2. 8. 2012 Ročník: 2. ročník čtyřletého gymnázia (sexta osmiletého gymnázia) Stručný

Více

Seminář z anorganické chemie

Seminář z anorganické chemie Univerzita Jana Evangelisty Purkyně v Ústí nad Labem Přírodovědecká fakulta Studijní opora pro dvouoborové kombinované bakalářské studium Seminář z anorganické chemie Ing.Fišerová Cílem kurzu je seznámit

Více

Tabulace učebního plánu. Obecná chemie. Vzdělávací obsah pro vyučovací předmět : Ročník: 1.ročník a kvinta

Tabulace učebního plánu. Obecná chemie. Vzdělávací obsah pro vyučovací předmět : Ročník: 1.ročník a kvinta Tabulace učebního plánu Vzdělávací obsah pro vyučovací předmět : CHEMIE Ročník: 1.ročník a kvinta Obecná Bezpečnost práce Názvosloví anorganických sloučenin Zná pravidla bezpečnosti práce a dodržuje je.

Více

Sešit pro laboratorní práci z chemie

Sešit pro laboratorní práci z chemie Sešit pro laboratorní práci z chemie téma: Důkaz C, H, N a halogenů v organických sloučeninách autor: ing. Alena Dvořáková vytvořeno při realizaci projektu: Inovace školního vzdělávacího programu biologie

Více

Iontové reakce. Iontové reakce. Protolytické reakce. Teorie kyselin a zásad. Kyseliny dle Brønstedovy. nstedovy-lowryho teorie. Sytnost (proticita(

Iontové reakce. Iontové reakce. Protolytické reakce. Teorie kyselin a zásad. Kyseliny dle Brønstedovy. nstedovy-lowryho teorie. Sytnost (proticita( Iontové reakce Iontové reakce Reakce v roztocích elektrolytů Protolytické (acidobazické) reakce reaktanty si vyměňují Redoxní (oxidačně redukční) reakce reaktanty si vyměňují e Srážecí reakce ionty tvoří

Více

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto H 3 C Vymezení arenů V aromatickém cyklu dochází k průniku orbitalů kolmých k rovině cyklu. Vzniká tzv. delokalizovaná vazba π. Stabilita benzenu

Více

anorganických sloučenin Iontové rovnice MUDr.Jan Pláteník, PhD Stavba hmoty: Atom Molekula Ion Sloučenina

anorganických sloučenin Iontové rovnice MUDr.Jan Pláteník, PhD Stavba hmoty: Atom Molekula Ion Sloučenina Opakování názvosloví anorganických sloučenin Iontové rovnice MUDr.Jan Pláteník, PhD Stavba hmoty: Atom Molekula Ion Sloučenina Směs (dispersní soustava) 1 Atom Nejmenšíčástice prvku, která vykazuje jeho

Více

EU peníze středním školám digitální učební materiál

EU peníze středním školám digitální učební materiál EU peníze středním školám digitální učební materiál Číslo projektu: Číslo a název šablony klíčové aktivity: Tematická oblast, název DUMu: Autor: CZ.1.07/1.5.00/34.0515 III/2 Inovace a zkvalitnění výuky

Více

VY_32_INOVACE_30_HBENO6

VY_32_INOVACE_30_HBENO6 Halogeny Temacká oblast : Chemie anorganická chemie Datum vytvoření: 8. 8. 2012 Ročník: 2. ročník čtyřletého gymnázia (sexta osmiletého gymnázia) Stručný obsah: Halogeny jejich vlastnos a důležité sloučeniny

Více

ANORGANICKÁ ORGANICKÁ

ANORGANICKÁ ORGANICKÁ EMIE ANORGANIKÁ ORGANIKÁ 1 EMIE ANORGANIKÁ Anorganické látky Oxidy: O, O 2.. V neživé přírodě.. alogenidy: Nal.. ydroxidy: NaO Uhličitany: ao 3... Kyseliny: l. ydrogenuhličitany: NaO 3. 2 EMIE ORGANIKÁ

Více

Otázka: Chemická vazba. Předmět: Chemie. Přidal(a): Dita. Chemická vazba

Otázka: Chemická vazba. Předmět: Chemie. Přidal(a): Dita. Chemická vazba Otázka: Chemická vazba Předmět: Chemie Přidal(a): Dita Chemická vazba 1. Obecná charakteristika chemické vazby 2. Typy chemické vazby Kovalentní vazba Vazba σ a π Násobné vazby Vaznost Délka chemické vazby

Více

KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA (70 BODŮ)

KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA (70 BODŮ) KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA (70 BODŮ) Úloha 1 Ic), IIa), IIId), IVb) za každé správné přiřazení po 1 bodu; celkem Úloha 2 8 bodů 1. Sodík reaguje s vodou za vzniku hydroxidu sodného a dalšího produktu.

Více

Superkritická fluidní extrakce (SFE) Superkritická fluidní extrakce

Superkritická fluidní extrakce (SFE) Superkritická fluidní extrakce Superkritická fluidní extrakce (zkráceně SFE, z angl. Supercritical Fluid Extraction) = extrakce, kde extrakčním činidlem je tekutina v superkritickém stavu, tzv. superkritická (nadkritická) tekutina (zkráceně

Více

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy Ústřední komise Chemické olympiády. 46. ročník 2009/2010. KRAJSKÉ KOLO kategorie D

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy Ústřední komise Chemické olympiády. 46. ročník 2009/2010. KRAJSKÉ KOLO kategorie D Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy Ústřední komise Chemické olympiády 46. ročník 2009/2010 KRAJSKÉ KOLO kategorie D ŘEŠENÍ SOUTĚŽNÍCH ÚLOH TEORETICKÁ ČÁST (60 bodů) Úloha 1 Vlastnosti prvků 26

Více

HOŘČÍK KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN. Pozn. Elektronová konfigurace valenční vrstvy ns 2

HOŘČÍK KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN. Pozn. Elektronová konfigurace valenční vrstvy ns 2 HOŘČÍK KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN Pozn. Elektronová konfigurace valenční vrstvy ns 2 Hořčík Vlastnosti: - stříbrolesklý, měkký, kujný kov s nízkou hustotou (1,74 g.cm -3 ) - diagonální podobnost s lithiem

Více

1. Jeden elementární záporný náboj 1,602.10-19 C nese částice: a) neutron b) elektron c) proton d) foton

1. Jeden elementární záporný náboj 1,602.10-19 C nese částice: a) neutron b) elektron c) proton d) foton varianta A řešení (správné odpovědi jsou podtrženy) 1. Jeden elementární záporný náboj 1,602.10-19 C nese částice: a) neutron b) elektron c) proton d) foton 2. Sodný kation Na + vznikne, jestliže atom

Více

KOMPLEXOTVORNÉ REAKCE

KOMPLEXOTVORNÉ REAKCE KOMPLEXOTVORNÉ REAKCE RNDr. Milan Šmídl, Ph.D. Cvičení z analytické chemie ZS 2014/2015 Komplexní sloučeniny - ligandy (L) se váží k centrálnímu atomu (M) - komplexem může být elektroneutrální nebo nabitý

Více

Teorie kyselin a zásad poznámky 5.A GVN

Teorie kyselin a zásad poznámky 5.A GVN Teorie kyselin a zásad poznámky 5A GVN 13 června 2007 Arrheniova teorie platná pouze pro vodní roztoky kyseliny jsou látky schopné ve vodném roztoku odštěpit vodíkový kation H + HCl H + + Cl - CH 3 COOH

Více

III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT

III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT Škola: Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7 Šablona: Název projektu: Číslo projektu: Autor: Tematická oblast: Název DUMu: Kód: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN

Více

Pracovní list: Opakování učiva 8. ročníku

Pracovní list: Opakování učiva 8. ročníku Pracovní list: Opakování učiva 8. ročníku Komentář ke hře: 1. Třída se rozdělí do čtyř skupin. Vždy spolu soupeří dvě skupiny a vítězné skupiny se pak utkají ve finále. 2. Každé z čísel skrývá otázku.

Více