6. Nekovy chlor a vodí k

Transkript

1 6. Nekovy chlor a vodí k 1) Obecná charakteristika nekovů 2) Chlor a jeho sloučeniny 3) Vodík a jeho sloučeniny Obecná charakteristika nekovů Jedna ze tří chemických skupin prvků. Nekovy mají vysokou elektronegativitu. Jsou to prvky uspořádané v tabulce v p- skupině. Mezi nekovy patří halogeny, interní plyny a prvky: vodík (H), dusík (N), uhlík (C), kyslík (O), fosfor (P) a síra (S). Zákony světa nekovů jsou mlhavé. Nekovy jsou vyhraněné individuality, nelze např. obecně říci, co se stane při reakci nekovu se zásadou (někdy skutečně vznikne sůl, jindy se neděje nic a jindy úplně něco jiného). Společné vlastnosti nekovů: Špatné vodiče tepla a elektrického proudu Tvoří kyselé oxidy V pevném stavu většinou křehké Obvykle mají nižší hustotu než kovy Mají výrazně nižší bod tání a varu než kovy (kromě uhlíku) Vysoká elektronegativita Organismy jsou tvořeny převážně z nich Nacházejí se hojně na zemském povrchu a v atmosféře Chlor a jeho sloučeniny Patří do skupiny halogenů žlutozelený, reaktivní a toxický plyn se štiplavým zápachem Ochotně se slučuje s mnoha prvky Je těžší než vzduch Má bělící účinky Výborné oxidační činidlo V přírodě se nachází ve sloučeninách (nejznámější je chlorid sodný sůl) Ve sloučeninách se chlor vyskytuje v mocenství -I, I, III, IV, V a VII. V každém mocenství, ve kterém se chlor vyskytuje, vytváří i příslušnou kyselinu. Jedinou bezkyslíkatou kyselinou je kyselina chlorovodíková (HCl) s chlorem záporně jednomocným Cl -I. Zajímavost při zavádění chloru do roztoku NaOH vzniká savo. 1

2 1. Bezkyslíkaté sloučeniny 1.1. Kyselina chlorovodíková HCl Chlorovodík je bezbarvý plyn, po smísení s vodou vzniká kyselina chlorovodíková Výroba - působením kyseliny sírové na chlorid sodný, nebo přímou reakcí vodíku a chloru Kyselina je těkavá (prchavá) a je obsažená také v žaludku (0,3%) Komerčně se prodává v 35% koncentraci, nejlevnější ze silných kyselin Smísením kyseliny chlorovodíkové a dusičné (3:1) vzniká lučavka královská, která rozpouští drahé kovy (např. zlato nebo platinu) Soli, které lze z HCl získat, se nazývají chloridy Chloridy Chlorid sodný - NaCl o Běžná sůl, info o ní čerpejte z otázek Soli1 a Soli 2 o Spolu s chloridem vápenatým (roztok mrzne až při -55 C) se sype v zimních měsících na vozovky a chodníky Většina chloridů je rozpustná ve vodě, až na chlorid stříbrný (součást filmů a fotopapírů) a chlorid rtuťnatý 2. Kyslíkaté sloučeniny 2.1. Kyselina chlorná HClO Nestálá kyselina, poměrně slabá Odvozené soli chlornany Chlornany Chlornan sodný oxidační a především dezinfekční účinky 2.2. Kyselina chlorečná HClO 3 Nestálá kapalina Silné oxidační účinky odvozené soli chlorečnany Chlorečnany Chlorečnan sodný NaClO 3 o Používá se jako neselektivní herbicid na trávu a plevel (totální pesticid) Chlorečnany mají vysoké oxidační účinky Ve směsi s organickými látkami (například cukr) snadno a silně explodují 2

3 2.3. Kyselina chloristá HClO 4 Jedna z nejsilnějších kyselin Používá se k rozkladům stálých organických polymerů (polystyren, PVC) Odvozené soli chloristany Chloristany Až na pár výjimek je většina chloristanů rozpustná ve vodě Chloristan draselný a amonný jsou složkou pyrotechnických směsí, chloristan amonný je základem paliva raketoplánů Organické sloučeniny chloru jsou v přírodě výjimečné a naprostá většina organických molekul obsahujících atom chloru, s nimiž se kolem sebe setkáváme, vznikla chemickou syntézou. Z nejpoužívanějších můžeme jmenovat chloroform, tetrachlormetan, PVC, DDT, freony atd. REAKCE: Vznik chloru (pokus číslo 9 ze sešitu): 16HCl + 2KMnO 4 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl + 8H 2O Reakcí kyseliny chlorovodíkové a manganistanu draselného vzniká chlor, chlorid manganatý a draselný, voda 4HCl + O 2 2Cl 2 + 2H 2O Oxidací kyseliny chlorovodíkové (za katalýzy chloridem měďnatým) se dá získat chlor Další reakce z pokusu č. 9: 2KI + Cl 2 2KCl + I 2 2NaBr + Cl 2 Br 2 + 2NaCl Cu + Cl 2 CuCl 2 Vznik kyseliny chlorovodíkové: Kuch. Sůl - NaCl koncentrovaná H 2SO 4 Bílý pěnivý zbytek Bb. Plyn, chlorovodík voda (NaSO 4) Kyselina solná HCl 3

4 Vodík a jeho sloučeniny Bezbarvý lehký plyn, bez zápachu Nejjednodušší prvek, tvoří velkou část hmoty ve vesmíru Ve vzduchu tvoří výbušnou směs Skvělé redukční činidlo štěkání vodíku je důkazovou reakcí, že se jedná o vodík Mimořádně silná je vazba vodíku s kyslíkem voda Spolu s uhlíkem, dusíkem, kyslíkem patří mezi biogenní prvky ty, které jsou základními kameny živých organismů Ve všech organických sloučeninách Vodík se slučuje se všemi prvky kromě vzácných plynů. Elementární vodík se vyskytuje na Zemi jen zřídka. Samostatný atom vodíku je nestabilní a je velmi reaktivní. Vodík se vyskytuje ve třech izotopech: lehký vodík, deuterium, tritium. Lehký vodík a deuterium se vyskytují ve směsi, ve které je 99,98% lehkého vodíku a asi 0,02% deuteria. Tritium je radioaktivní. Jeho výskyt je zanedbatelný. V plynné podobě se vodík v atmosféře vyskytuje jako molekula H 2. Elementární vodík se vyskytuje v zemním plynu. Ve velkém se vodík vyrábí termickým rozkladem methanu. Průmyslově se vyrábí elektrolýzou vody. Vodík vzniká jako odpadní produkt při výrobě hydroxidů. Reakcí kyselin s kovem vzniká sůl a vodík. Atom vodíku obsahuje v el. obalu jeden elektron. Samostatný atom vodíku je nestabilní a je velmi reaktivní. - Tak se označuje atom s jádrem 2H - od běžného vodíku se liší atomovou hmotností - stabilní izotop, který nepodléhá radioaktivním přeměně - v přírodě se běžně vyskytuje namísto lehkého vodíku - Je radioaktivním izotopem vodíku 3H - jádro obsahuje jeden proton a dva neutrony - za standardních podmínek to je plyn - tritium se vlivem ionizujícího záření z vesmíru vyskytuje ve vrchních vrstvách atmosféry a ve stopovém množství v běžné vodě - nerozšířenější a nevýznamnější sloučenina vodíku s kyslíkem - je nezbytnou podmínkou života, složkou orgánů i neživé přírody - tři skupenství kapalné, plynné a pevné - v přírodě se nevyskytuje čistá, vždy obsahuje nějaké určité množství látek a plynů - patří mezi nejstálejší sloučeniny - tvrdost vody způsobují většinou rozpustné soli vápníku nebo hořčíku - přechodná tvrdost je způsobena hydrogenuhličitany - trvalá tvrdost je způsobena většinou sírany - pitná voda se sterilizuje chlorem nebo ozonem - destilovaná voda je chemicky čistá, připravená destilací, používá se především k přípravě roztoků v laboratoři i v průmyslu 4

5 Výroba: - rozkladem nasycených uhlovodíků, př.: termickým štěpením - reakcí methanu s vodní párou - reakce vodní páry s rozžhaveným koksem - elektrolýzou vodního roztoku NaCl Využití - Při ztužování rostlinných olejů (redukční činidlo) - Součást raketového paliva (dobrý zdroj energie) - Praktického využití jaderné fúze (slučování vodíků) bylo využito jen při výrobě termonukleární bomby - Slouží jako chladivo v elektrárnách - Na počátku letectví se jím plnily vzducholodě - vysoké riziko exploze - Při výrobě amoniaku z prvků Sloučeniny - Hydridy: o Chlorovodík (HCl), bromovodík (HBr), jodovodík (HI), fluorovodík (HF), sirovodík (H 2S) o Dvouprvkové sloučeniny vodíku a kovu, např. NaH, CaH 2, NH 3, - Kyslíkaté kyseliny, hydroxidy, hydráty solí Příprava: - elektrolýzou vody (vylučuje se na katodě: 2H+ + 2e- - - reakcí alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin s vodou: - 2Na + 2H 2O 2NaOH + H 2 2 P + 8 H 2O H H 3PO 4 - Vznik vodíku reakcí fosforu a vody, vzniká plynný vodík a kyselina fosforečná Princip důkazové reakce vodíku, např. se zinkem a kyselinou chlorovodíkovou: Zinek reaguje s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku vodíku a chloridu zinečnatého podle rovnice: Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2 Unikající vodík jímáme do zkumavky dnem vzhůru, jelikož je lehčí než vzduch. Po přiložení ústí zkumavky ke kahanu dochází k reakci vodíku s kyslíkem, která je doprovázena zvukovým projevem: štěknutím. 5