ZÁKLADY CHEMICKÝCH VÝPOČTŮ (LRR/ZCHV) RNDr. Jiří Pospíšil, PhD j.pospisil@upol.cz

Transkript

1 ZÁKLADY CHEMICKÝCH VÝPOČTŮ (LRR/ZCHV) RNDr. Jiří Pospíšil, PhD j.pospisil@upol.cz

2 ZÁKLADY CHEMICKÝCH VÝPOČTŮ (LRR/ZCHV) Popis: A - kategorie Ukončen zápočtem Zápočet Je nezbytné mít 2/3 bodů (67/100) ze zápočtové písemky. Až 10% bodů (tj. 1/10 ze všech bodů (10%)) zápočtové písemky může být získáno připočtením bodů získaných jako průměrná hodnota všech výsledků průběžných testů (tj. např. průměrné dosažené hodnoty testů = 60%, v zápočtové písemce jste již získali 6 bodů ze 100). Písemek bude 6 (zápočtová písemka není v těchto započtena) Účast povinná 1x můžete chybět (bez omluvy), další až na závažné důvody (omluva od lékaře) se netolerují

3 ZÁKLADY CHEMICKÝCH VÝPOČTŮ (LRR/ZCHV) Dodatečné info - potřeby Periodická tabulka prvků Kalkulačka Smartphony NEJSOU POVOLENY Selský rozum Prezentace Zpětně dostupné na Dodatečné příklady a jejich řešení bude se objevovat v průběhu přednášek Doporučená literatura Kameníček J., Šindelář Z., Klečková M.: Příklady a úlohy z obecné a anorganické chemie, UP Olomouc, Další doporučená literatura Kotouček M. Příklady z analytické chemie. UP Olomouc, Doporučená: Šípek M. Sbírka příkladů z chemie. SNTL Praha, 1974.

4 LRR/ZCHV průběžné testy 1. Anorganické názvosloví 2. Organické názvosloví 3. Výpočty ze vzorců 4. Látkové množství (počet částic ) 5. Molarita, molalita, ředění, 6. Oxidoredoxní děje a ph Ve všem budete potřebovat VŠE co jste se naučili

5 ZÁKLADY CHEMICKÝCH VÝPOČTŮ (LRR/ZCHV) Hmotnost atomů a molekul názvosloví chemických sloučenin určení chemického vzorce výpočty z chemických rovnic složení roztoků (procentová a látková koncentrace) směšování, ředění, oxidačně redukční reakce ph, tlumivé roztoky ( pufry )

6 Základy názvosloví anorganických sloučenin 118 chemických prvků Triely III.A Tetrely IV.A Pentely V.A Uranoidy (Np a Pu) Curoidy (Bk Lr) Transurany (prvky za U)

7 Oxidační číslo prvku je elektrický náboj, který by byl přítomen na atomu prvku, kdybychom elektrony v každém vazbě vycházející z toho atomu prvku přidělili elektronegativnějšímu prvku. ox.číslo v základním stavu je nulové, např. B 0, Cl 0 2 ox.číslo vodíku ve sloučeninách s nekovy je I, např. H 2I O ox.číslo vodíku ve sloučeninách s většinou kovů je -I, např. LiH -I ox.číslo kyslíku ve většině sloučenin -II, např. Na 2 O -II vyjímka: sloučeniny s elektronegativnějším fluorem, např. O II F 2 př. K(O 3 ) peroxidy - př. H 2 O 2 -I, hyperoxidy - př. K(O 2 ), ozonidy -

8 Oxidační čísla a koncovky I II III IV V VI VII VIII -ný -natý -itý -ičitý -ečný, -ičný -ový -istý -ičelý

9 Názvosloví halogenidů

10 Definice halogenidů Halogenidy jsou dvouprvkové sloučeniny halogenů (F, Cl, Br, I) s jiným prvkem. Úkol 1: Ze všech sloučenin vyber halogenidy: CuCO 3, NaCl, NaOH, K 2 O, SCl 4, PbS, AlCl 3, H 2 O, NaClO 3, CaF 2, I 2 O 5, H 3 PO 4, PCl 3., AlCl 3, CaF 2, PCl 3

11 Názvosloví halogenidů Důležité: Pro psaní vzorců je důležité oxidační číslo prvků, které zapisujeme vpravo nahoře. Ve vzorcích dvouprvkových sloučenin má jeden prvek kladné a druhý záporné oxidační číslo. Součet oxidačních čísel ve vzorci = 0. Oxidační číslo halogenů v halogenidu je vždy I (F -I, Cl -I, Br -I, I -I ). Oxidační číslo druhého prvku se řídí koncovkou přídavného jména.

12 Odvození vzorce halogenidu Postup při tvoření vzorce chloridu vápenatého: Napsat značky prvků v obráceném pořadí než v názvu CaCl. K prvkům napsat vpravo nahoře oxidační čísla Ca II Cl -I. Sepsat oxidační čísla do kříže arabskými číslicemi Ca 1 Cl 2. Protože v chemii jedničku ve vzorci nepíšeme, stačí CaCl 2.

13 Úkol 5: Napiš vzorce halogenidů: Bromid draselný Jodid železitý Fluorid sírový Chlorid měďnatý Fluorid cíničitý Jodid sodný Chlorid fosforečný Bromid hlinitý Kontrola: KBr FeI 3 SF 6 CuCl 2 SnF 4 NaI PCl 5 AlBr 3

14 Odvození názvu halogenidu Postup při odvození názvu halogenidu MgCl 2 : Název halogenidu je tvořen podstatným jménem fluorid, chlorid, bromid, jodid a přídavným jménem odvozeným od druhého prvku. Nejprve napíšeme oxidační číslo halogenu: MgCl 2 -I. Poněvadž součet oxidačních čísel ve sloučenině je roven 0, musí být oxidační číslo Mg II x + 2 (-1) = 0 x = 2 Název je chlorid hořečnatý.

15 Úkol: Doplň oxidační čísla a napiš názvy halogenidů: HgI 2 CuF SCl 4 AgCl CBr 4 LiF FeI 3 ZnCl 2 Kontrola: Hg II I -I 2 Cu I F -I S IV Cl -I 4 Ag I Cl -I C IV Br -I 4 Li I F -I Fe III I -I 3 Zn II Cl -I 2 Jodid rtuťnatý Fluorid měďný Chlorid siřičitý Chlorid stříbrný Bromid uhličitý Fluorid litný Jodid železitý Chlorid zinečnatý

16 Názvosloví oxidů

17 Definice oxidů Oxidy jsou dvouprvkové sloučeniny kyslíku s jiným prvkem. Kyslík v oxidech má oxidační číslo vždy -II. Úkol: Z následujících sloučenin vyber oxidy: KOH, KCl, K 2 O, H 2 SO 4, CaO, FeS, Fe 2 O 3, NaOH, SiO 2, PbO K 2 O, CaO, Fe 2 O 3, SiO 2, PbO

18 Odvození vzorce oxidu Postup pří tvoření vzorce oxidu je obdobný jako u halogenidu. Postup při tvoření vzorce oxidu uhelnatého: Napsat značky prvku v obráceném pořadí než v názvu CO. Ke značkám napsat vpravo nahoře oxidační čísla C II O -II. Sepsat oxidační čísla do kříže arabskými číslicemi C 2 O 2. Pokud máme ve vzorci soudělná čísla, krátíme: C 2 O 2 = CO.

19 Úkol 8: Napiš vzorce oxidů: Oxid sodný Oxid sírový Oxid dusičný Oxid hořečnatý Oxid cíničitý Oxid vápenatý Oxid rtuťný Oxid manganistý Kontrola: Na 2 O SO 3 N 2 O 5 MgO SnO 2 CaO Hg 2 O Mn 2 O 7

20 Úkol 9: Doplň oxidační čísla a napiš názvy oxidů: FeO Cl 2 O 7 OsO 4 CrO 3 Li 2 O SnO Al 2 O 3 SO 2 Kontrola: Fe II O -II Cl 2 VII O -II 7 Os VIII O -II 4 Cr VI O -II 3 Li 2I O -II Sn II O -II Al 2 III O -II 3 S IV O -II 2 Oxid železnatý Oxid chloristý Oxid osmičelý Oxid chromový Oxid litný Oxid cínatý Oxid hlinitý Oxid siřičitý

21 Názvosloví sulfidů

22 Definice sulfidů Sulfidy jsou dvouprvkové sloučeniny síry s jiným prvkem. Oxidační číslo síry v sulfidu je vždy -II. Úkol 10: Z následujících sloučenin vyber sulfidy: H 2 SO 4, CaO, FeS, K 2 O, SCl 4, PbS, AlCl 3, Na 2 S Na 2 S

23 Odvození vzorce sulfidu Postup pří tvoření vzorce sulfidu je obdobný jako u oxidu. Napsat vzorec sulfidu hlinitého: Napsat značky prvku v obráceném pořadí než v názvu AlS. Ke značkám napsat vpravo nahoře oxidační čísla Al III S -II. Sepsat oxidační čísla do kříže arabskými číslicemi Al 2 S 3.

24 Úkol 11: Napiš vzorce sulfidů: Sulfid hořečnatý Sulfid sodný Sulfid cíničitý Sulfid vápenatý Sulfid fosforečný Sulfid rtuťný Sulfid chromitý Kontrola: MgS Na 2 S SnS 2 CaS P 2 S 5 Hg 2 S Cr 2 S 3

25 Úkol 12: Doplň oxidační čísla a napiš názvy sulfidů: CuS Ag 2 S Fe 2 S 3 MgS Na 2 S Kontrola: Cu II S -II Sulfid měďnatý Ag I 2S -II Sulfid stříbrný Fe III 2S -II 3 Sulfid železitý Mg II S -II Sulfid hořečnatý Na I 2S -II Sulfid sodný

26 Úkol 15: Napiš názvy nebo vzorce dvouprvkových sloučenin: Kontrola: Fluorid sírový PO 2 Sulfid hořečnatý ZnBr 2 Oxid chloristý Li 2 S Jodid olovnatý HgO SF 6 Oxid fosforičitý MgS Bromid zinečnatý Cl 2 O 7 Sulfid litný PbI 2 Oxid rtuťnatý

27 Oxidační číslo prvku je elektrický náboj, který by byl přítomen na atomu prvku, kdybychom elektrony v každém vazbě vycházející z toho atomu prvku přidělili elektronegativnějšímu prvku. ox.číslo v základním stavu je nulové, např. B 0, Cl 0 2 ox.číslo vodíku ve sloučeninách s nekovy je I, např. H 2I O ox.číslo vodíku ve sloučeninách s většinou kovů je -I, např. LiH -I ox.číslo kyslíku ve většině sloučenin -II, např. Na 2 O -II vyjímka: sloučeniny s elektronegativnějším fluorem, např. O II F 2 Číslovkové předpony peroxidy - př. H 2 O 2 -I, hyperoxidy - př. K(O 2 ), ozonidy - př. K(O 3 ) H 4 P 2 O 7 kys. tetrahydrogendifosforečná, Ca(HCO 3 ) 2 bis(hydrogenuhličitan) vápenatý 1/2 hemi 5 penta 10 deka 1x - 3/2 seskvi 6 hexa 11 undeka 2x bis 1 mono 7 hepta 11 hendeka 3x tris 2 di 8 okta 12 dodeka 4x tetrakis 3 tri 9 nona (lat.) 13 trideka 5x pentakis 4 tetra 9 ennea (řec.) 6x hexakis

28 Názvy sloučenin Oxidy (anion O 2- ) např. Na 2 O, MgO, Al 2 O 3, SiO 2, P 2 O 5, N 2 O 5, SO 3, Mn 2 O 7, XeO 4 Peroxidy (anion O 2 2- ) např. Na 2 O 2, CaO 2 Hyperoxidy (anion O 2- ) např. Rb(O 2 ) Ozonidy (anion O 3- ) např. Cs(O 3 ) Hydroxidy (anion OH - ) např. Ca(OH) 2, Ti(OH) 4 Binární sloučeniny vodíku (s prvky III. VI. podskupiny) AlH 3, BH 3, SiH 4, PH 3, AsH 3, SbH 3, BiH 3, GeH 4, SnH 4, H 2 S, H 2 Te vyjímky: NH 3, N 2 H 4, H 2 O, H 2 S, HF, HCl, HBr, HI Kyseliny bezkyslíkaté např. HF, HCl, H 2 S, HCN kyslíkaté např. HClO, HNO 2, H 2 SO 3, HClO 3, HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4

29 číslovková předpona + hydrogen- (nebo oxo-) např. HIO 4, H 3 IO 5, H 5 IO 6, H 6 TeO 6, H 3 PO 4, H 3 BO 3, H 4 SiO 4 Někdy též název podle starého názvosloví pomocí předpony ortho-, meta- triviální názvy: HOCN, HNCO, HONC, H 2 SO 2, H 2 S 2 O 4 Dikyseliny, isopolykyseliny např. H 2 S 2 O 7, H 4 P 2 O 7 Peroxokyseliny např. HNO 4, H 2 CO 5, H 2 SO 5 Thiokyseliny např. H 2 S 2 O 3, H 3 PO 3 S, HSCN Funkční deriváty kyselin např. NOCl, POCl 3, SO 2 ClF CO karbonyl SO thionyl NO nitrosyl SO 2 sulfuryl NO 2 nitryl PO fosforyl

30 Soli jednoduché např. NaClO, NH 4 NO 2, Al(PO 3 ) 3, Ca 3 (PO 4 ) 2, (NH 4 ) 3 [P(Mo 3 O 10 ) 4 ] hydrogensoli např. KH 2 PO 4, Al(H 2 PO 4 ) 3, KHF 2 podvojné, potrojné,.., smíšené např. KMgF 3, KAl(SO 4 ) 2, NaNH 4 HPO 4, Cu 3 (CO 3 ) 2 F 2, Ca 5 F(PO 4 ) 3 hydroxid a oxid soli např. MgCl(OH), BiCl(O), CuCl 2. 3 Cu(OH) 2 hydráty a jiné krystalosolváty např. Na 2 SO 4. 10H 2 O, CaSO 4. ½ H 2 O, AlCl 3. x NH 3 nestechiometrické sloučeniny např. Fe 3 C, Ni 2 B

31 Názvosloví komplexních sloučenin ve vzorci - na prvním místě centrální atom a za ním vzorce ligandů v názvu - název centrálního atomu až po názvu ligandu kladný oxidační stupeň odpovídajicí koncovka např. K 4 [Fe(CN) 6 ] nulový oxidační stupeň žádné zakončení např. [Ni(CO) 4 ] záporný oxidační stupeň koncovka -id např. Na[Co(CO) 4 ] Ligandy se uvádějí v abecedním pořadí podle počátečního písmene názvu (bez ohledu na číslovkové předpony) a oddělují se pomlčkou např. [Co(NH 3 ) 3 (H 2 O)Cl 2 ]Cl cis-[pt(nh 3 ) 2 Cl 2 ]

32 Názvy ligandů a) aniontové b) elektroneutrální F - fluoro N 3- nitrido H 2 O aqua Cl - chloro N 3 - azido NH 3 ammin Br - bromo NH 2 - amido CO karbonyl I - jodo NO 2 - nitro NO nitrosyl H - hydriro ONO - nitrito O 2 dioxygen O 2- oxo NO 3 - nitrato N 2 dinitrogen OH - hydroxo SO 4 2- sulfato Py pyridin HO 2 - hydrogenperoxo SO 3 2- sulfito S 2- thio SSO 3 2- thiosulfato BPy 2,2 -bipyridin (2,2 -bipyridyl) S 2 2- disulfido CO 3 2- karbonato En ethylendiamin CN - kyano PO 4 3- fosfato SCN - thiokyanato H 2 PO 4 - dihydrogenfosfato HS - merkapto (COO) 2 2- oxalato (CH3COO) - acetato Phen PPh 3 1,10-fenantrolin trifenylfosfin

33 Sloučeniny: s komplexním kationtem např. [Cr(H 2 O) 6 ]Cl 3, [Co(NH 3 ) 5 (H 2 O)]Cl 3 anion (ox.č.) + (násob. předpona) ligand/y centrální atom (ox.č.) s komplexním aniontem např. K[Au(OH) 4 ], Na 2 [Fe(CN) 5 NO] (násob. předpona) ligand/y centrální atom (ox.č.) + kation (ox.č.) s komplexním kationtem i aniontem např. [Pt(NH 3 ) 4 ][CuCl 4 ] komlexní elektrolyty např. [CoH(CO) 4 ], [Cr(NH 3 ) 3 Cl 3 ] (násob. předpona) ligand/y (násob. předpona) centrální atom (ox.č.) + komplex vícejaderné komplexy můstkový atom se označuje μ [(NH 3 ) 5 Cr-OH-Cr(NH 3 ) 5 ]Cl 5 chlorid μ-hydroxo-bis(pentamminchromitý) [(CO) 3 Fe(CO) 3 Fe(CO) 3 ] tri-μ-karbonyl-bis(trikarbonylželezo)

34 2 Cu(OH) 2.Al(OH) 3 FeO.Fe 2 O 3 Pb 3 O 4 SiO 2. xh 2 O NaHS Ca(HS) 2 Na 2 H 3 lo 6 Hg 2 Cl 2 Ag 2 S 2 O 3 Na(NH 4 )HPO 4 CaMg(CO) 3 KMgF 3 KAl(SO 4 ) 2 Cu 3 (CO 3 ) 2 F 2 PbClF BiI(O) Cu 2 Cl(OH) 3 Bi(NO 3 ) 2 OH Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 Cu 2 (CO 3 )(OH) 2 H 2 B 4 O 7 Na 2 S 2 O 5 MgCl(OH) BiNO 3 (OH) 2 H 3 PO 2 H 2 Cr 2 O 7 K 2 Cr 2 O 7 AlO(OH) H 2 S 2 O 6 HI 3 O 8 K 3 [Fe(CN) 6 ] [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 [Fe(H 2 O) 6 ]SO 4 Na 2 [Fe(CN) 5 NO] [Cr (NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 [Cr(H 2 O) 3 Cl 3 ] [Pt(NH 3 ) 2 Br 2 Na 2 [Fe(CN) 5 NO].2H 2 O