Mezipředmětové vazby matematika chemie. Aplikace matematiky v učivu chemie na základní škole.

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA BRNO Pedagogická fakulta Katedra chemie Mezipředmětové vazby matematika chemie. Aplikace matematiky v učivu chemie na základní škole. Diplomová práce Brno 2008 Vedoucí: Mgr. Irena Plucková, Ph.D. Vypracovala: Lenka Kozáková

2 Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracovala samostatně s použitím uvedené literatury. Souhlasím, aby byla tato práce uložena v knihovně Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity v Brně a využívána ke studijním účelům. V Brně dne 11. dubna

3 Na tomto místě bych ráda poděkovala paní Mgr. Ireně Pluckové, Ph.D. za cenné rady a připomínky, kterými přispěla k vylepšení obsahu a zdokonalení mé diplomové práce. A dále chci poděkovat paní učitelce Mgr. Evě Čermákové za umožnění realizace výzkumu. 3

4 OBSAH ÚVOD NÁZVOSLOVÍ ANORGANICKÝCH SLOUČENIN DVOUPRVKOVÉ SLOUČENINY Chemické názvosloví obecně Oxidy Halogenidy Sulfidy TŘÍPRVKOVÉ SLOUČENINY Kationy a aniony Hydroxidy Kyseliny Soli Hydrogensoli Hydráty solí CELKOVÉ OPAKOVÁNÍ CHEMICKÁ ROVNICE A JEJÍ ÚPRAVY CHEMICKÁ ROVNICE Určení počtu atomů v molekule ÚPRAVA CHEMICKÉ ROVNICE Chemické rovnice chemických reakcí beze změny oxidačního čísla Chemické rovnice chemických reakcí se změnou oxidačního čísla Oxidace a redukce Pravidla určování oxidačních čísel Vyčíslovaní redoxních rovnic: Vyčíslování redoxních rovnic zadaných iontovým zápisem Beketovova řada kovů a vodíku CHEMICKÉ VÝPOČTY HUSTOTA HMOTNOSTNÍ ZLOMEK

5 4. MATEMATIKA ŘÍMSKÉ ČÍSLA LINEÁRNÍ ROVNICE VÝPOČET NEZNÁMÉ ZE VZORCE PŘÍMÁ A NEPŘÍMÁ ÚMĚRNOST TROJČLENKA ŘEŠENÍ SLOVNÍCH ÚLOH POMOCÍ LINEÁRNÍCH ROVNIC S JEDNOU NEZNÁMOU PROCENTA VÝSLEDKY VÝZKUM ZÁVĚR RESUMÉ SUMMARY SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK POUŽITÁ LITERATURA SEZNAM PŘÍLOH PŘÍLOHY

6 Úvod V současnosti se vzdělávání na základních školách řídí Rámcově vzdělávacím programem, který umožňuje školám vytvářet si vlastní Školní vzdělávací programy. Podle těchto programů se začalo učit v 1. a 5. ročníku od 1. září Ostatní ročníky stále ještě následují některý z předchozích vzdělávacích programů jako je Základní škola, Obecná škola či Národní škola. Předností Školního vzdělávacího programu je jeho flexibilita, která umožňuje školám a učitelům zařadit jednotlivá učební témata a jejich rozsah probírání podle vlastního uvážení. Předmět chemie je vyučován na druhém stupni základní školy v 8. a 9. ročníku a jeho hodinová dotace je 2 hodiny týdně v obou ročnících. Je to předmět, ve kterém se žáci setkávají s velkým množství nových pojmů. Kromě toho mají možnost pozorovat či vyzkoušet si některé chemické pokusy, jejichž průběh se pak učí zapsat pomocí chemické rovnice. Dále se žáci v hodinách chemie učí počítat jednoduché chemické výpočty. Je proto nezbytné, aby si osvojili základy chemického jazyka a zautomatizovali matematické aplikace v chemii. Otázkou je, zda jsou žáci schopni porozumět pravidlům chemického jazyka a zda jsou připraveni na chemické výpočty? Je rovněž otázkou, zda k tomu mají dostatečné matematické znalosti. Během svých výukových praxí jsem se s těmito otázkami setkala, a právě ty staly podnětem k výběru tématu mé diplomové práce s názvem: Mezipředmětové vazby matematika chemie. Aplikace matematiky v učivu chemie na základní škole. Teoretické učivo popisující názvosloví anorganických sloučenin bylo na jednotlivých školách vysvětlováno různými způsoby. Při průzkumu dostupného studijního materiálu jsem zjistila, že ucelený přehled v učebnicích chemie pro základní školy neexistuje, a proto se snažím tento přehled uvést ve své diplomové práci. Na základních školách se v chemii rovněž probírá vyčíslování chemických rovnic. Toto učivo je žákům podáváno velmi zjednodušeně. Žáci se učí upravovat pouze ty rovnice, se kterými se setkají při probírání chemických látek. Jako nastávající pedagog se domnívám, že úprava chemických rovnic není obtížné učivo, které by žáci nemohli zvládnout více do hloubky, a proto jsem jako součást této diplomové práce sepsala sbírku chemických rovnic, kterou by učitelé mohli využít při výuce v hodinách chemie.další kapitola, které se věnuji ve své diplomové práci, se zabývá chemickými výpočty. Žáci, se kterými jsem se při výukových praxích setkala, měli s chemickými výpočty problémy, a z tohoto důvodu jsem se rozhodla vytvořit stručnou teorii výpočtů, která zahrnuje všechny 6

7 možné způsoby výpočtu (např. pomocí vzorce, úvahou, pomocí sestavené trojčlenky, atd.). Do této kapitoly jsem také zařadila zajímavé příklady, které by žákům měli lépe ukázat význam a potřebu chemických výpočtů v reálném životě. Všechna tato chemická témata jsou doplněna ještě o jednu kapitolu, ve které jsou stručně vysvětleny jednotlivé matematické operace potřebné pro zvládnutí zmiňovaného učiva chemie. V případě, že žák neporozumí některé matematické operaci ve vysvětlovaném učivu chemie, bude mít možnost okamžitě nahlédnout do konkrétního matematického učiva a pochopit tak danou operaci. Tato vazba mezi chemií a matematikou je výhodná i pro učitele obou předmětů, poněvadž jim tak umožňuje přehled o tom, co žáci musí znát, aby byli schopni porozumět danému učivu. Všechny chemické kapitoly mají stejnou obsahovou strukturu. Kapitola vždy obsahuje stručný teoretický základ, na který navazují přehledné tabulky s uvedeným postupem a řešenými vzorovými příklady. Po nich následují úkoly na procvičování prostudovaného teoretického učiva. Zde uvádím, jak standardní úkoly na toto téma, tak i zajímavé úkoly, které by měli žákům učební látku zpestřit, usnadnit její pochopení a je motivovat při jejím studiu. Součástí mé diplomové práce je také kapitola zaměřená na předvýzkum, který jsem provedla na Základní škole Brno, Bakalovo nábřeží 8. Jeho cílem bylo porovnání dvou studijních materiálů při výuce chemického názvosloví a dále zjištění zajímavosti mnou uvedených úkolů. 7

8 Shrnutí neboli vymezení cílů pro diplomovou práci: 1. Zjištění mezipředmětové vazby mezi matematikou a chemií. 2. Podrobné zpracování anorganického chemického názvosloví probíraného na druhém stupni základních škol (v rozsahu základní školy a nižších ročníků gymnázií). 3. Podrobné zpracování úpravy chemických rovnic probíraného na druhém stupni základních škol (v rozsahu základní školy a nižších ročníků gymnázií). 4. Podrobné zpracování chemických výpočtů a matematických aplikací v chemii (v rozsahu základní školy a nižších ročníků gymnázií). 5. Zpracování studijního textu pro výuku předmětu Základy fyzikálního a chemického učiva (obor: Učitelství pro první stupeň). 6. Zpracování publikace pro učitele a žáky 8. a 9. ročníků základních škol a její ověření ve výuce na základní škole. Vysvětlivky k textu: V textu se vyskytují dva typy poznámek. Poznámka: Tato poznámka je určena učitelům. Obsahuje komentáře k učivu a k jednotlivým úlohám na procvičování. Poznámka: Je určena všem čtenářům. 8

9 1. Názvosloví anorganických sloučenin 1.1 Dvouprvkové sloučeniny Jsou sloučeniny složené z atomů dvou prvků. Mezi nejvýznamnější skupiny dvouprvkových sloučenin patří oxidy a halogenidy Chemické názvosloví obecně Název dvouprvkových sloučenin je dvouslovný. Je složen z podstatného jména a přídavného jména. Podstatné jméno má koncovku -id (oxid, chlorid, sulfid). Přídavné jméno je odvozeno od názvu vázaného prvku a jeho přípona je určena pomocí oxidačního čísla. oxid vápenatý chlorid sodný Obr.1 Název dvouprvkových sloučenin Vzorec dvouprvkových sloučenin je zapisován značkami daných prvků. Pořadí prvků v názvu sloučeniny je opačné než ve vzorci. oxid vápenatý - CaO Podstatné jméno Přídavné jméno Značka prvku vápník Značka prvku kyslík Obr. 2 Pořadí sloučených prvků v názvu a vzorci +Ve vzorcích zapisujeme oxidační číslo sloučenin římskými čísly vpravo nahoře u značek prvků (viz. Římská čísla). Kladné znaménko (plus) se nepíše, záporné znaménko (minus) se píše před římským číslem. Ca II O -II Na I Cl -I Obr. 3 Zápis oxidačních čísel ve vzorci Při tvorbě názvů a vzorců dvouprvkových sloučenin musí vždy platit pravidlo: Součet hodnot oxidačních čísel atomů prvků ve vzorcích se rovná nule. 9

10 Oxidační číslo Oxidační číslo formálně vyjadřuje náboj, který mají jednotlivé atomy v molekule sloučeniny. Může být kladné, nulové nebo záporné. Ve dvouprvkových sloučeninách přiřazujeme vždy atomu jednoho prvku kladné oxidační číslo a druhému záporné oxidační číslo. Prvky mohou nabývat kladných oxidační čísel I - VIII. Každému kladnému oxidačnímu číslu je přiřazena přípona, která zakončuje přídavné jméno v názvu sloučeniny. Tabulka 1 Přehled kladných oxidačních čísel a k nim uvedené odpovídající přípony Kladné oxidační číslo prvku Přípona přídavného jména v názvu sloučeniny + I -ný + II -natý + III -itý + IV -ičitý + V -ičný, -ečný + VI -ový + VII -istý + VIII -ičelý [1] Jak předvídat oxidační čísla atomů? Pomocí periodické tabulky prvků lze předvídat oxidační čísla prvků ve sloučeninách. Jedno z pravidel říká, že atomy prvků mohou mít nejvyšší kladné oxidační číslo, které odpovídá číslu skupiny (sodík Na I, hliník Al III ). [2] V atomovém obalu každého atomu prvku se nachází valenční elektronová vrstva. Je to nejvzdálenější vrstva od jádra. Pouze u vzácných plynů je tato vrstva zcela zaplněna, proto jsou vzácné plyny velmi stabilní. Každý atom se snaží dosáhnout této stability, tzn. mít zcela zaplněnou nebo naopak úplně prázdnou valenční vrstvu. K tomu dojde tak, že buď přijme elektrony od jiného atomu a tím získá záporné oxidační číslo (Je to proto, že elektrony mají záporný náboj.) nebo elektrony odevzdá a tím bude mít kladné oxidační číslo. 10

11 Dusík má ve valenční vrstvě 5 elektronů, pokud je všechny odevzdá, bude mít kladný náboj N V. Kyslík má ve valenční vrstvě 6 elektronů, chybí mu dva elektrony, aby zcela zaplnil valenční vrstvu. Proto raději přijme elektrony než aby je odevzdal. Pokud přijme dva elektrony, bude mít zcela zaplněnou valenční elektronovou vrstvu. Jeho náboj bude tedy záporný O -II. Obr. 4 Příklady odvození oxidačního čísla atom prvku z periodické tabulky prvků Určení oxidačních čísel ve dvouprvkových sloučeninách. Při určení oxidačních čísel ve dvouprvkových sloučeninách vycházíme z pravidla: Součet hodnot oxidačních čísel atomů prvků ve vzorcích se rovná nule. Součet oxidačních čísel všech atomů jednoho prvku Součet oxidačních + všech atomů je roven nule. druhého prvku Obr. 5 Pravidlo o součtu oxidačních čísel atomů prvků ve vzorci Součet oxidačních čísel všech atomů daného prvku je roven součinu počtu atomů daného prvku a jeho oxidačního čísla. Al 2 O 3 Oxidační čísla v oxidu hlinitém jsou Al 2 III O 3 -II. V jedné molekule Al 2 O 3 jsou 2 atomy hliníku s oxidačním číslem +III a 3 atomy kyslíku s oxidačním číslem II. (III) + (III) + ( II) + ( II) + ( II) = 0 Tedy: 2. (III) + 3. ( II) = 6 + ( 6) = 6 6 = 0 Obr. 6 Ověření pravidla o součtu oxidačních čísel ve vzorci 11

12 Pravidla o součtu oxidačních čísel ve vzorci můžeme použít k určení neznámého oxidačního čísla prvku ve dvouprvkových sloučeninách. Tabulka 2 - Příklad: Urči chybějící oxidační číslo Zadání. Postup Příklad 1 Příklad 2 Oxidační číslo, které chceme dopočítat, si označíme jako neznámou z. C O 2 -II C 1 z O 2 -II Ba Cl 2 -I Ba 1 z Cl 2 -I Podle pravidla o součtu oxidačních čísel sestavíme rovnici a vyřešíme ji (pokud za značkou prvku není žádné číslo, daný index odpovídá číslu jedna). 1 z + 2 (-II) = 0 z + (-4) = 0 z 4 = 0 z = 4 4 IV 1 z + 2 (-I) = 0 z + (-2) = 0 z 2 = 0 z = 2 2 II Výsledek. Oxidační číslo je +IV. Oxidační číslo je + II. V kapitole lineární rovnice je řešení těchto rovnic podrobněji vysvětleno. Sestavené rovnice se dají řešit i úvahou. Stačí si odpovědět na otázku: Jaké číslo musíme dosadit za neznámou z, aby rovnost z + 4 = 0 nebo v druhém příkladě rovnost z - 2 = 0 platila? Poznámka: V matematice zpravidla používáme na označení neznámé v rovnicích písmenko x. Zde se ale nedoporučuje používat, protože oxidační čísla se píší římskými čísly (viz. Římská čísla) a písmenko x odpovídá hodnotě arabského čísla 10. Pro některé žáky by mohlo označení neznámé jako x být matoucí. Z tohoto důvodu zde používám jiné písmenko abecedy, konkrétně z. Příklady k procvičování: 1. V následujících dvouprvkových sloučeninách dopočtěte chybějící oxidační čísla a doplňte je do vzorců. [3] a) Pb S -II b) Fe 2 S 3 -II d) Ag I -I e) Ni Br 2 -I c) S F 6 -I f) V 2 O 5 -II g) W O 3 -II h) Si O 2 -II i) Cu O -II j) I 2 O -II k) Au Cl 3 -I l) Mn O 2 -II 12

13 1.1.2 Oxidy Oxidy, původně označovány jako kysličníky, jsou dvouprvkové sloučeniny kyslíku a dalšího prvku. Název oxidů je dvouslovný a skládá se z podstatného a přídavného jména. Podstatné jméno vždy vyjadřuje oxid. oxid hlinitý Přídavné jméno je utvořeno z názvu chemického Obr. 7 - Název oxidu prvku, který je sloučen s kyslíkem. Přípona přídavného jména odpovídá příslušnému kladnému oxidačnímu číslu (viz. tabulka 3 na str. 14). Vzorec je zapisován značkami daných sloučených prvků. Jejich pořadí je opačné než v názvu oxidu. oxid hlinitý - Al 2 O 3 Podstatné jméno Přídavné jméno Značka prvku hliník Značka prvku kyslík Obr. 8 - Pořadí sloučených prvků v názvu a vzorci oxidu Kyslík má v oxidech vždy oxidační číslo II (O -II ). Prvek sloučený s kyslíkem při vzniku oxidu má vždy kladné číslo, které odpovídá koncovce přídavného jména (viz. tabulka 3 na str. 14). oxid hlinitý přípona itý. Oxidační číslo hliníku je tedy +III. oxid hlinitý - Al 2 III O 3 -II Obr. 9 Určení oxidačního čísla ve vzorci oxidu V oxidech musí platit pravidlo: Součet hodnot oxidačních čísel atomů prvků ve vzorcích je roven nule. oxid hlinitý - Al 2 III O 3 -II platí: 2 (III) + 3 ( II) = 0 Obr. 10 Ověření pravidla o součtu oxidačních čísel ve vzorci oxidu 13

14 Tabulka 3 - Názvy a vzorce oxidů pro jednotlivá oxidační čísla Oxidační číslo atomu prvku sloučeného s kyslíkem Přípona přídavného jména názvu oxidu Příklady oxidů název vzorec Poměr počtu atomů prvků sloučených v oxidu I -ný oxid draselný K 2 O 2:1 II -natý oxid hořečnatý MgO (2:2) 1:1 III -itý oxid hlinitý Al 2 O 3 2:3 IV -ičitý oxid manganičitý MnO 2 (2:4) 1:2 V -ičný oxid dusičný N 2 O 5 2:5 V -ečný oxid fosforečný P 2 O 5 2:5 VI -ový oxid sírový SO 3 (2:6) 1:3 VII -istý oxid chloristý Cl 2 O 7 2:7 VIII -ičelý oxid osmičelý OsO 4 (2:8) 1:4 Poměr počtu atomů prvků sloučených v oxidu určuje počet atomů jednotlivých prvků v oxidu. Tedy poměr 2:1 říká, že na 1 atom kyslíku připadají 2 atomy prvku, který je s kyslíkem sloučen. [1] Tabulka 4 - Tvorba vzorce oxidu z jeho názvu Postup Příklad 1 Příklad 2 Název oxidu. oxid hlinitý oxid uhličitý Určit, ze kterých prvků je oxid složen, a napsat jejich značky ve správném pořadí. Určit oxidační čísla atomů obou prvků a napsat je do předchozího zápisu. Upravit počet vázaných atomů. (Použijeme křížové pravidlo: Velikosti oxidačních čísel se zapíší - bez ohledu na záporné znaménko - křížem dolů k druhému prvku jako indexy arabskou číslicí. V případě, že jsou počty atomů - indexy - dělitelné týmž číslem, vydělí se. Index 1 se nepíše.) Ověřit pravidlo: Součet oxidačních čísel atomů prvků ve vzorcích je roven nule. oxid O, hlinitý hliník Al, správné pořadí AlO oxid -II, hlinitý přípona itý III Al III O -II Al III O -II Al 2 O 3 (Indexy 2 a 3 nejsou dělitelné stejným číslem, proto je nelze krátit.) 2 (III) + 3 ( II) = = 6 + ( 6) = 6 6 = 0 (pravidlo platí) oxid O, uhličitý uhlík C, správné pořadí CO oxid -II, uhličitý přípona ičitý IV C IV O -II C IV O -II C 2 O 4 C 1 O 2 (Indexy 2 a 4 jsou dělitelné číslem dva a proto je můžeme zkrátit. Index jedna se nepíše.) Tedy: CO 2 1 (IV) + 2 ( II) = 4 + ( 4) = 4 4 = 0 (pravidlo platí) Vzorec oxidu. Al 2 O 3 CO 2 14

15 Poznámka: Při tvorbě vzorce oxidu z jeho názvu lze také použít poměru počtu atomů sloučených prvků (viz. tabulka 3 na str. 14). Pro běžnou výuku se ale nedoporučuje z důvodů nutnosti naučení se slučovacích poměrů zpaměti. Tento způsob tvorby vzorce oxidu z jeho názvu je vysvětlen příkladu oxid hlinitý. Z názvu je zřejmé, že se jedná o oxid hliníku. Ve slově hlinitý slyšíme příponu itý. Ta je rovna oxidačnímu číslu +III. Z tabulky 3 na str. 14 vidíme, že oxidační číslo +III odpovídá poměru 2:3. Vzorec oxidu hlinitého je tedy Al 2 O 3. [4] Tabulka 5 - Tvorba názvu oxidu z jeho vzorce Postup Příklad 1 Příklad 2 Vzorec oxidu. Mn 2 O 7 SO 3 Určit oxidační čísla vázaných atomů v oxidu. To lze udělat dvojím způsobem: 1. Použijeme křížové pravidlo. (Velikosti indexů prvků se zapíší křížem nahoru k druhému prvku jako oxidační číslo. Pozor si musíme dát na správná znaménka. Kyslík má vždy záporné znaménko a prvek s ním sloučený kladné znaménko.) 1. Mn 2 O 7 Mn 2 VII O 7 -II 1. SO 3 S 1 O 3 S III O 3 -I (Pozor: Indexy jsou krácené. V této sloučenině je u kyslíku podle křížového pravidla oxidační číslo -I. Kyslík má ale v oxidech oxidační číslo II. Musíme tedy všechna oxidační čísla násobit číslem 2.) Tedy: S VI O 3 -II 2. Výpočtem jednoduché rovnice. (Víme, že oxidační číslo kyslíku v oxidech je vždy II, proto můžeme oxidační číslo druhého prvku dopočítat pomocí rovnice, která vychází z pravidla o součtu hodnot oxidačních čísel ve vzorci. Neznámé oxidační číslo si označíme z.) Určit, jaké příponě patří kladné oxidační číslo, a přidat ji ke správnému názvu prvku. 2. Mn 2 z O 7 -II 2 z + 7 ( II) = 0 2z + ( 14) = 0 2z 14 = 0 2z = 14 z = 7 7 VII VII -istý, Mn mangan Mn II manganistý 2. S z O 3 -II 1 z + 3 ( II) = 0 z + ( 6) = 0 z 6 = 0 z = 6 6 VI VI -ový S síra S VI sírový Název oxidu. oxid manganistý oxid sírový V kapitole lineární rovnice je řešení těchto rovnic podrobněji vysvětleno. 15

16 Sestavené rovnice se dají řešit i úvahou. Stačí si odpovědět na otázku: Jaké číslo musíme dosadit za neznámou z, aby rovnost 2z 14 = 0 nebo v druhém příkladě rovnost z - 6 = 0 platila? Poznámka: Při tvorbě názvu oxidu z jeho vzorce můžeme opět použít poměru počtu atomů sloučených prvků (viz. tabulka 3 na str. 14). Pro běžnou výuku se nedoporučuje z důvodů nutnosti naučení se slučovacích poměrů zpaměti. Tento způsob tvorby názvu oxidu z jeho vzorce je uveden na příkladu Mn 2 O 7. Poměr atomů prvků sloučených v oxidu je 2:7. Podle tabulky 3 na str. 14 je tedy oxidační číslo manganu rovno sedmi (Mn VII ), tomuto číslu odpovídá přípona istý. Název Mn 2 O 7 je oxid manganistý. [4] Kyslík tvoří oxidy téměř s každým prvkem. Pozor si ale musíme dát pouze při tvorbě oxidu s fluorem. Ten totiž neexistuje, fluor s kyslíkem spolu přesto reagují za vzniku sloučeniny fluorid kyslíku OF 2. Příklady k procvičování: 1. Následující tajence se ukrývá, jak se francouzsky řekne ahoj. vzorec WO 3 PbO 2 I 2 O SnO Re 2 O 7 názvy oxid wolframový oxid vanadičný oxid hořečnatý S P T oxid zinečnatý oxid dusičný oxid olovičitý E U A oxid jodný oxid chlorečný oxid draselný L S P oxid rtuťnatý oxid cínatý oxid měďnatý R U A oxid rutheničelý oxid rhenistý oxid rtuťnatý E T P 16

17 Poznámka: Na začátku seznamování se s názvoslovím, mají žáci problémy se správným napojením přípony na kořen názvu prvku. Tato tajenka slouží k nacvičení napojení přípony četbou. Žák nemusí přesně znát, jak se tvoří název oxidu ze vzorce. K vyřešení mu stačí vědět pouze, z jakých prvků je oxid tvořen. 2. Vyznač cestu po šipkách od názvu ke správnému vzorci. oxid bromitý Br B Ba -ičný -ný -itý -istý -natý Br V Br I Br III B III B VII Ba II Br V O -II Br I O -II Br III O -II B III O -II B VII O -II Ba II O -II Br 2 O 5 Br 2 O Br 2 O 3 Br 2 O 5 B 2 O 3 B 2 O 7 Ba 2 O 2 BaO 3. Doplň správně tabulku. Název oxid uhličitý Značka prvku, který má v oxidu kladné oxidační číslo Přípona přídavného jména v oxidu Hodnota kladného oxidačního čísla Správné pořadí značek prvků s vyznačenými oxidačními čísly Vzorec C -ičitý IV C IV O -II CO 2 S VI Al 2 O 3 W VI O -II -ný I oxid osmičelý Cl -istý 17

18 4. Spoj čarou odpovídající si vzorce a názvy uvedených oxidů. a) oxid bromný MnO 2 Cl 2 O 5 MgO oxid fosforečný P 2 O 5 oxid barnatý oxid chlorečný BaO Br 2 O oxid manganičitý oxid hořečnatý b) c) oxid siřičitý SiO 2 Cl 2 O 3 oxid chlorný oxid olovičitý SO 3 Cl 2 O 7 oxid chloritý oxid dusičitý SO 2 Cl 2 O 5 oxid chloričitý oxid sírový PbO 2 Cl 2 O oxid chlorečný oxid křemičitý NO 2 ClO 2 oxid chloristý Poznámka: Typ úlohy za a) je pro žáky zajímavější než úlohy za b), c). U typů a), b) stačí žákům znát k názvu prvku jejich značku a pak jsou již schopni úlohu vyřešit. Každý prvek, který je sloučen s oxidem, se objevuje vždy jen jednou. Nejnáročnější je typ úlohy c), protože zde již musí žáci ukázat schopnost tvorby názvu a vzorce oxidu. Uvedené oxidy jsou sloučeny se stejným prvkem. 5. K názvům oxidů napište jejich vzorce. a) oxid měďnatý b) oxid jodičný c) oxid siřičitý d) oxid manganistý e) oxid rtuťnatý f) oxid chromitý 6. K těmto vzorcům oxidů napište jejich názvy. a) CO b) Al 2 O 3 c) WO 3 d) BaO e) Br 2 O 5 f) K 2 O Poznámka: Úlohy 5, 6 jsou typické úlohy, které se používají při procvičování názvosloví. 7. Domino: viz. Příloha č. 1 18

19 1.1.3 Halogenidy Halogenidy jsou dvouprvkové sloučeniny halogenu a jiného prvku. Mezi halogeny řadíme prvky fluor, chlor, brom a jod. Názvy a vzorce halogenidů se tvoří podle stejných pravidel jako u oxidů. Název halogenidů je dvouslovný (podstatné jméno a přídavné jméno). Podstatné jméno je vždy určitý halogenid (fluorid, chlorid, bromid, jodid). Přídavné jméno je utvořeno z názvu chemického prvku, který je sloučen s příslušným halogenem, a jeho přípona odpovídá příslušnému kladnému oxidačnímu číslu. (viz. tabulka 6 na str. 20) fluorid hlinitý chlorid vápenatý bromid draselný jodid stříbrný Obr. 11 Název halogenidů halogenidu. Vzorec je zapisován značkami daných prvků. Jejich pořadí je opačné než v názvu chlorid vápenatý - CaCl 2 Podstatné jméno Přídavné jméno Značka prvku vápník Značka prvku chlor Obr Pořadí sloučených prvků v názvu a vzorci halogenidu Halogeny mají v halogenidech vždy oxidační číslo I (F -I, Cl -I, Br -I a I -I ). Prvek sloučený s halogenem při vzniku halogenidu má vždy kladné číslo, které odpovídá příponě přídavného jména (viz. tabulka 6 na str. 20). chlorid vápenatý vápenatý - přípona natý. Oxidační číslo sodíku je tedy +II. chlorid vápenatý - Ca I Cl 2 -I Obr. 13 Určení oxidačního čísla ve vzorci halogenidu nule. I zde platí pravidlo: Součet hodnot oxidačních čísel atomů prvků ve vzorci je roven chlorid vápenatý Ca 1 II Cl 2 -I platí: 1 (II) + 2 ( I) = 0 Obr. 14 Ověření pravidla o součtu oxidačních čísel ve vzorci halogenidu 19

20 Tabulka 6 - Názvy a vzorce halogenidu pro jednotlivá oxidační čísla Oxidační číslo atomu prvku sloučeného s halogenem Přípona přídavného jména názvu halogenidu název Příklady halogenidů vzorec Poměr počtu atomů prvků sloučených v halogenidu I -ný jodid stříbrný AgI 1:1 II -natý bromid nikelnatý NiBr 2 1:2 III -itý fluorid hlinitý AlF 3 1:3 IV -ičitý chlorid uhličitý CCl 4 1:4 V -ečný chlorid fosforečný PCl 5 1:5 VI -ový fluorid sírový SF 6 1:6 VII -istý fluorid jodistý IF 7 1:7 VIII -ičelý fluorid osmičelý OsF 8 1:8 Poměr počtu atomů prvků sloučených v halogenidu určuje počet atomů jednotlivých prvků. Tedy poměr 1:2 říká, že na 1 atom prvku sloučeného s halogenem připadají 2 atomy halogenu. [1] Tabulka 7 - Tvorba vzorce halogenidu z jeho názvu Postup Příklad 1 Příklad 2 Název halogenidu. chlorid železitý bromid nikelnatý Určit, ze kterých prvků je halogenid složen, a napsat jejich značky ve správném pořadí. Určit oxidační čísla atomů obou prvků a napsat je do předchozího zápisu. Upravit počet vázaných atomů. (Použijeme křížové pravidlo: Velikosti oxidačních čísel se zapíší - bez ohledu na záporné znaménko - křížem dolů k druhému prvku jako indexy arabskou číslicí. Index 1 se nepíše.) Ověřit pravidlo: Součet oxidačních čísel atomů prvků ve vzorcích je roven nule. chlorid Cl, železitý Fe, správné pořadí FeCl chlorid -I, železitý přípona itý III Fe III Cl -I Fe III Cl -I Fe 1 Cl 3 Tedy: FeCl 3 1 (III) + 3 ( I) = = 3 + ( 3) = 3 3 = 0 (pravidlo platí) bromid Br, nikelnatý Ni, správné pořadí NiBr bromid -I, nikelnatý přípona natý II Ni II Br -I Ni II Br -I Ni 1 Br 2 Tedy: NiBr 2 1 (II) + 2 ( I) = 2 + ( 2) = 2 2 = 0 (pravidlo platí) Vzorec halogenidu. FeCl 3 NiBr 2 Poznámka: Při tvorbě vzorce halogenidu z jeho názvu lze také použít stejně jako u oxidů poměru počtu atomů sloučených prvků (tabulka 6 na str. 20). Pro běžnou výuku se ale nedoporučuje z důvodů nutnosti naučení se slučovacích poměrů zpaměti. 20

21 Tento způsob tvorby vzorce halogenidu z jeho názvu je vysvětlen příkladu bromid hlinitý. Z názvu je zřejmé, že se jedná o halogenid hliníku. Ve slově hlinitý slyšíme příponu itý. Ta je rovna oxidačnímu číslu +III. Z tabulky 6 na str. 20 vidíme, že oxidační číslo +III odpovídá poměru 1:3. Vzorec oxidu hlinitého je tedy AlBr 3. [4] Tabulka 8 - Tvorba názvu halogenidu z jeho vzorce Postup Příklad 1 Příklad 2 Vzorec halogenidu. CaF 2 KI Určit oxidační čísla vázaných atomů v halogenidu. To lze udělat dvojím způsobem: 1. Použijeme křížové pravidlo. (Velikosti indexů prvků se zapíší křížem nahoru k druhému prvku jako oxidační číslo. Pozor si musíme dát na správná znaménka. Halogen má záporné znaménko a prvek s ním sloučený kladné znaménko.) 2. Výpočtem jednoduché rovnice. (Víme, že oxidační číslo halogenu v halogenidech je vždy I, proto můžeme oxidační číslo druhého prvku dopočítat pomocí rovnice, která vychází z pravidla o součtu hodnot oxidačních čísel ve vzorci. Neznámé oxidační číslo si označíme z.) 1. CaF 2 Ca 1 F 2 Ca II F 2 -I 2. Ca z F 2 -I 1 z + 2 ( I) = 0 z + ( 2) = 0 z 2 = 0 z = 2 2 II 1. KI K 1 I 1 K I I -I 2. K z I -I 1 z + 1 ( I) = 0 z + ( 1) = 0 z 1 = 0 z = 1 1 I Určit podstatné jméno. Určit přídavné jméno. (Určit, jaké příponě patří kladné oxidační číslo, a přidat ji k názvu prvku, kterému odpovídá dané oxidační číslo.) F fluor -I -id F -I fluorid II -natý, Ca vápník Ca II vápenatý I jod -I -id I -I jodid I -ný K draslík K I draselný Název halogenidu. fluorid vápenatý jodid draselný V kapitole lineární rovnice je řešení těchto rovnic podrobněji vysvětleno. Sestavené rovnice se dají řešit i úvahou. Stačí si odpovědět na otázku: Jaké číslo musíme dosadit za neznámou z, aby rovnost z 2 = 0 a v druhém příkladě rovnost z 1 = 0 platila? 21

22 Poznámka: Při tvorbě názvu halogenidu z jeho vzorce můžeme použít poměru počtu atomů sloučených prvků (tabulka 6 na str. 20). Z důvodů nutnosti naučení se slučovacích poměrů zpaměti se pro běžnou výuku nedoporučuje. Tento způsob tvorby názvu halogenidu z jeho vzorce je uveden na příkladu WCl 6. Poměr atomů prvků sloučených v oxidu je 1:6. Podle tabulky 6 na str. 20 je tedy oxidační číslo wolframu rovno šesti (W VI ), tomuto číslu odpovídá přípona ový. Název WCl 6 je chlorid wolframový. [4] Příklady k procvičování: 1. Vyznač cestu po šipkách od názvu ke správnému vzorci. chlorid vápenatý Ca,C Ca,Cl Na, Cl -ový -itý -ný -natý -ičitý Ca VI Ca III Ca I Ca II Na II Na IV Ca VI C -I Ca III C -I Ca I Cl -I Ca II Cl -I Na II Cl -I Na VI Cl -I CaC 4 CaC 3 CaCl CaCl 2 Ca 2 Cl Ca 2 Cl 2 NaCl 2 NaCl 4 22

23 2. Doplň správně tabulku. Název Značka prvku, který má v halogenidu záporné oxidační číslo Hodnota záporného oxidačního čísla Značka prvku, který má v halogenidu kladné oxidační číslo Přípona přídavného jména v halogenidu Hodnota kladného oxidačního čísla Správné pořadí značek prvků s vyznačenými oxidačními čísly Vzorec jodid draselný I -I K -ný +I K I I -I KI F Os + VIII P III Cl -I F Al -itý F Mg +II -I Ba +II SF 6 3. Spoj čarou odpovídající si vzorce a názvy uvedených halogenidů. a) NiBr 2 chlorid vápenatý IF 7 chlorid draselný SiF 4 KCl jodid stříbrný AgI CaCl 2 fluorid jodistý fluorid křemičitý bromid nikelnatý b) c) jodid sodný NaBr PCl 5 chlorid uhličitý bromid draselný AgI NaCl chlorid hlinitý bromid sodný NaI CCl 4 chlorid rtuťnatý jodid stříbrný AgBr HgCl 2 chlorid sodný bromid stříbrný KBr AlCl 3 chlorid fosforečný Poznámka: Typ úlohy za a) je pro žáky zajímavější než úlohy za b), c). 23

24 4. K názvům halogenidů napište jejich vzorce. a) bromid stříbrný b) fluorid křemičitý c) chlorid železnatý d) chlorid amonný e) jodid olovnatý f) chlorid zlatitý 5. K těmto vzorcům halogenidů napište jejich názvy. a) FeCl 3 b) CuCl 2 c) KBr d) AsF 3 e) NH 4 Br f) CaF 2 Poznámka: Úlohy 4, 5 jsou typické úlohy, které se používají při procvičování názvosloví. 6. Domino: viz. Příloha č. 2 24

25 1.1.4 Sulfidy Sulfidy jsou dvouprvkové sloučeniny síry s kovovým prvkem, ve kterých mají atomy síry oxidační číslo II (S -II ). Pro tvorbu názvů a vzorců sulfidů platí stejná pravidla jako pro oxidy. Rozdíl je pouze v tom, že místo podstatného jména oxid píšeme sulfid a ve vzorcích píšeme místo značky kyslíku O značku síry S. Název sulfidu sulfid sodný Obr. 15 Název sulfidu Vzorec sulfidu Na 2 I S -II Obr. 16 Vzorec sulfidu s vyznačenými oxidačními čísli Součet hodnot oxidačních čísel atomů prvků ve vzorcích je roven nule. sulfid sodný - Na I 2 S -II platí: 2 (I) + 1 ( II) = 0 Obr. 17 Ověření pravidla o součtu oxidačních čísel ve vzorci sulfidu Příklady k procvičování: 1. Doplňte tabulku. Oxidační číslo atomu vázaného na atom kyslíku nebo sulfidu Oxidy Sulfidy Název Vzorec Název Vzorec oxid železitý Na 2 S sulfid zinečnatý BaO [1] 25

26 1.2 Tříprvkové sloučeniny Tříprvkové sloučeniny jsou chemické látky složené ze dvou a více sloučených atomů tří různých prvků. Mezi tříprvkové sloučeniny řadíme hydroxidy, kyseliny a soli kyslíkatých kyselin. Některé tříprvkové sloučeniny jsou složeny z kationů a anionů (hydroxidy, soli kyslíkatých kyselin) Kationy a aniony Kationy a aniony mají společný název ionty. Ionty jsou částice s kladným nebo záporným elektrickým nábojem. Náboj iontu se zapisuje arabskými číslicemi za značku prvku vpravo nahoře. Kladné znaménko (plus) i záporné znaménko (minus) se píše za arabskou číslici. Na 1+, Ba 2+, Cl 1-, S 2- Obr. 18 Zápis náboje iontu Velikost náboje iontu je rovna velikosti jeho oxidačního čísla. Na 1+ Na +I Obr. 19 Rovnost velikosti náboje a oxidačního čísla daného iontu Poznámka: V souvislosti s názvoslovím tříprvkových sloučenin budeme používat pojmy oxidační číslo kationu a oxidační číslo anionu. To znamená, že jejich náboj budeme zapisovat jako oxidační číslo, tedy římskými číslicemi. Kationy jsou kladně nabité částice. Vznikají obvykle z atomů, které odevzdaly jeden nebo více válečních elektronů. Kationy mají méně elektronů v atomovém obalu než protonů v jádře. Aniony jsou záporně nabité částice. Vznikají z atomů, které přijmou jeden nebo více elektronů. Aniony mají více elektronů v atomovém obalu než protonů v jádře. [5] 26

27 1.2.2 Hydroxidy Hydroxidy jsou tříprvkové sloučeniny, které obsahují hydroxidové aniony OH - vázané na kationy kovu (popř. na amonný kation NH + 4 ). Název hydroxidu je dvouslovný (podstatné jméno a přídavné jméno). Podstatné jméno je vždy hydroxid. Přídavné jméno je odvozeno od názvu prvku, který hydroxid vytváří. Přípona přídavného jména odpovídá oxidačnímu číslu atomu tohoto prvku. hydroxid sodný Obr. 20 Název hydroxidu Vzorec hydroxidu je zapisován značkami daných iontů, jejich pořadí je opačné než v názvu hydroxidu. Dále je důležité dodržet pořadí značek prvků v hydroxidové skupině. To je vždy OH. hydroxid sodný - NaOH Podstatné jméno Přídavné jméno Značka prvku sodík Hydroxidová skupina Obr Pořadí sloučených prvků v názvu a vzorci hydroxidu Oxidační číslo hydroxidové skupiny je I. Oxidační číslo hydroxidové skupiny můžeme snadno vypočítat [O -II H I : 1 ( II) + 1 (I) = = 1, tedy (OH) -I ]. Kationy kovu mají vždy kladné oxidační číslo, které odpovídá příponě přídavného jména (viz. tabulka 1 na str. 10). hydroxid sodný - přípona ný Oxidační číslo sodíku je +I. hydroxid sodný - Na +I OH -I hydroxid chromitý - přípona itý Oxidační číslo chromu je +III. hydroxid chromitý - Cr +III (OH) 3 -I Obr. 22 Určení oxidačního čísla ve vzorci hydroxidu 27

28 Ve vzorcích hydroxidů platí pravidlo, že součet oxidačních čísel kationů a anionů ve vzorci je roven nule. [1] hydroxid sodný Na I (OH) -I platí: 1 (I) + 1 ( I) = 0 hydroxid chromitý Cr III (OH) 3 -I platí: 1 (III) + 3 ( I) = 0 Obr. 23 Ověření pravidla o součtu nábojů iontů ve vzorci hydroxidu Tabulka 9 - Tvorba vzorce hydroxidu z jeho názvu Postup Příklad 1 Příklad 2 Název hydroxidu. hydroxid železitý hydroxid sodný Určit, ze kterých prvků je hydroxid složen, a napsat jejich značky ve správném pořadí. Určit oxidační čísla atomů prvků a zapsat je do předchozího zápisu. Určení poměrů vázaných atomů. Toto lze udělat dvojím způsobem: 1. Připojením ke značce prvku tolika OH -I skupin, kolika odpovídá přípona přídavného jména. V případě, že je oxidační číslo větší než jedna, musíme dát hydroxidovou skupinu do závorky a odpovídající číslo napsat za ni. 2. Určení poměru vázaných atomů křížovým pravidlem. (Oxidační čísla se zapíší bez ohledu na záporné znaménko křížem dolů k druhému prvku jako indexy arabskou číslicí. Index 1 se nepíše.) Ověřit pravidlo: Součet oxidačních čísel atomů prvků ve vzorcích je roven nule. hydroxid OH, železitý Fe, správné pořadí FeOH hydroxid -I, železitý přípona itý III Fe III OH -I 1. Fe oxidační číslo je +III. Připojíme 3 OH skupiny. Fe(OH) 3 2. Fe III OH -I Fe 1 (OH) 3 Tedy: Fe(OH) 3 1 (III) + 3 ( I) = = 3 + ( 3) = 3 3 = 0 (pravidlo platí) hydroxid OH, sodný Na, správné pořadí NaOH hydroxid -I, sodný přípona ný I Na I OH -I 1. Na oxidační číslo je + I. Připojíme 1 OH skupinu. NaOH 2. Na I OH -I Na 1 (OH) 1 Tedy: NaOH 1 (I) + 1 ( I) = = 1 + ( 1) = 1 1 = 0 (pravidlo platí) Vzorec hydroxidu. Fe(OH) 3 NaOH 28

29 Tabulka 10 - Tvorba názvu hydroxidu z jeho vzorce Postup Příklad Příklad 2 Vzorec hydroxidu. Ca(OH) 2 NH 4 OH Určit oxidační čísla vázaných atomů v hydroxidu. To lze udělat trojím způsobem: 1. Podle počtu připojených OH -I skupin. 2. Použijeme křížové pravidlo. (Velikosti indexů hodnot se zapíší křížem nahoru k druhému prvku jako oxidační číslo. Pozor si musíme dát na správná znaménka. Skupina OH má záporné znaménko a kov kladné znaménko.) 3. Výpočtem jednoduché rovnice (Víme, že oxidační číslo skupiny OH v hydroxidech je vždy I, proto můžeme oxidační číslo vápníku dopočítat pomocí rovnice, která vychází z pravidla o součtu hodnot oxidačních čísel ve vzorci. Neznámé oxidační číslo si označíme z). Určit, jaké příponě patří kladné oxidační číslo, a přidat ji k názvu prvku, kterému odpovídá dané oxidační číslo. 1. Ca(OH) 2 na vápník jsou připojeny 2 OH skupiny oxidační číslo vápníku je tedy +II. 2. Ca(OH) 2 Ca 1 (OH) 2 Ca II (OH) 2 -I 3. Ca z (OH) 2 -I 1 z + 2 ( I) = 0 z + ( 2) = 0 z 2 = 0 z = 2 2 II II -natý, Ca vápník Ca II vápenatý 2. NH 4 OH na kation amonný je připojena 1 OH oxidační číslo amonného kationu je +I. 2. NH 4 OH (NH 4 ) 1 (OH) 1 (NH 4 ) 1 I (OH) 1 I 3. (NH 4 ) z (OH) -I 1 z + 1 ( I) = 0 z + ( 1) = 0 z 1 = 0 z = 1 1 I I -ný, NH 4 I amonný Název hydroxidu. hydroxid vápenatý hydroxid amonný V kapitole lineární rovnice je řešení těchto rovnic podrobněji vysvětleno. Sestavená rovnice se dá řešit i úvahou. Stačí si odpovědět na otázku: Jaké číslo musíme dosadit za neznámou z, aby rovnost z 2 = 0 nebo z druhého příkladu rovnost z - 1 = 0 platila? 29

30 Příklady k procvičování: 1. Vyznač cestu po šipkách od názvu ke správnému vzorci. hydroxid barnatý Ca Ba B -natý -ový -ný -natý -ičitý Ca II Ca VI Ba I Ba III Ba II B IV Ca II OH -I Ca VI OH -I Ba I OH -I Ba III OH -I Ba II OH -I Ba VI OH -I Ca(OH) 2 Ca(OH) 4 BaOH Ba(OH) 3 Ba(OH) 2 Ba(OH) 4 2. Doplň správně tabulku. Název hydroxid cesný Značka prvku, který má v hydroxidu kladné oxidační číslo Přípona přídavného jména v hydroxidu Hodnota kladného oxidačního čísla Správné pořadí značek prvků s vyznačenými oxidačními čísly Vzorec Cs -ný I Cs I OH -I CsOH Cr III Cu II OH -I -itý III Pb(OH) 2 Fe -natý Tl I OH -I 30

31 3. Spoj čarou odpovídající si vzorce a názvy uvedených hydroxidů. a) Ca(OH) 2 Cr(OH) 3 hydroxid chromitý hydroxid draselný NH 4 OH Fe(OH) 2 hydroxid železitý hydroxid vápenatý KOH Fe(OH) 3 hydroxid amonný hydroxid železnatý b) c) hydroxid měďnatý Pb(OH) 2 Fe(OH) 2 hydroxid železitý hydroxid olovnatý Ba(OH) 2 Al(OH) 3 hydroxid vápenatý hydroxid amonný CsOH LiOH hydroxid železnatý hydroxid barnatý Cu(OH) 2 Ca(OH) 2 hydroxid hlinitý hydroxid cesný NH 4 OH Fe(OH) 3 hydroxid lithný Poznámka: Typ úlohy za a) je pro žáky zajímavější než úlohy za b), c). 4. K názvům hydroxidů napište jejich vzorce. a) hydroxid hořečnatý b) hydroxid draselný c) hydroxid železitý d) hydroxid thallný e) hydroxid vápenatý 5. K těmto vzorcům hydroxidů napište jejich názvy. a) Zn(OH) 2 b) NH 4 OH c) Ba(OH) 2 d) NaOH e) Al(OH) 3 Poznámka: Úlohy 5, 6 jsou typické úlohy, které se používají při procvičování názvosloví. 6. Domino: viz. Příloha č. 3 31

32 1.2.2 Kyseliny Kyseliny jsou látky, které ve vodě uvolňují kationy vodíku (H + ). Kyseliny dělíme na: bezkyslíkaté neobsahují ve své molekule atomy kyslíku. Bezkyslíkaté kyseliny jsou dvouprvkové sloučeniny. Protože se ale jedná o kyseliny, uvádíme jejich názvosloví zde. kyslíkaté obsahují ve své molekule atomy kyslíku. Bezkyslíkaté kyseliny Bezkyslíkaté kyseliny jsou tvořeny vodíkem a dalším nekovovým prvkem. Názvosloví těchto kyselin je jednodušší než názvosloví kyslíkatých kyselin. Název bezkyslíkatých kyselin je opět dvouslovný a skládá se z podstatného jména a přídavného jména. Podstatné jméno je kyselina. Přídavné jméno vznikne z názvu sloučeniny vodíku s nekovovým prvkem připojením přípony ová. fluorovodík kyselina fluorovodíková Obr. 24 Tvorba názvu bezkyslíkaté kyseliny prvkem. Vzorec bezkyslíkaté kyseliny odpovídá vzorci sloučeniny vodíku s nekovovým kyselina chlorovodíková chlorovodík - HCl Obr. 25 Tvorba vzorce bezkyslíkaté kyseliny U bezkyslíkatý kyselin také platí, že součet hodnot všech oxidačních čísel atomů prvků ve vzorci je roven nule. kyselina chlorovodíková H I -I 1 Cl 1 platí: 1 (I) + 1 ( I) = 0 Obr. 26 Ověření pravidla o součtu oxidačních čísel ve vzorci kyseliny 32

33 Kyslíkaté kyseliny Kyslíkaté kyseliny jsou tříprvkové sloučeniny tvořené z atomů vodíku, kyslíku a dalšího kyselinotvorného prvku. Název kyslíkaté kyseliny je dvouslovný (podstatné jméno a přídavné jméno). Podstatné jméno je kyselina. Přídavné jméno je utvořeno z názvu kyselinotvorného prvku, na který je napojena přípona, která odpovídá oxidačnímu číslu jeho kyselina uhličitá Obr. 27 Název kyslíkaté kyseliny atomu. (viz. Tabulka 1 na str. 10 Protože kyselina je ženského rodu, koncovka na příponě přídavného jména bude místo ý vždy á. Tedy ičitá.) Vzorec kyslíkaté kyseliny je zapisován značkami daných prvků HXO (H vodík, X kyselinotvorný prvek, O kyslík). Jejich pořadí se nesmí měnit. H X O 1. místo vodík 2. místo kyselinotvorný prvek 3. místo kyslík Obr. 28 Pořadí značek prvků ve vzorci kyslíkaté kyseliny Atomy vodíku mají v kyselinách vždy oxidační číslo +I (H +I ), atomy kyslíku vždy II (O -II ). Atom kyselinotvorného prvku může mít oxidační číslo +I až +VIII. kyselina uhličitá přípona ičitá. Oxidační číslo uhlíku je +IV. kyselina uhličitá - H 2 I C IV O 3 -II Obr. 29 Určení oxidačního čísla ve vzorci kyseliny 33

34 Stejně jako u bezkyslíkatých kyselin, tak i u kyslíkatých kyselin platí pravidlo o součtu oxidačních čísel, které říká, že součet oxidačních čísel atomů prvků ve vzorci je roven nule. [1] kyselina uhličitá H 2 I C 1 IV O 3 -II platí: 2 (I) + 1 (IV) + 3 ( II) = 0 Obr Ověření pravidla o součtu oxidačních čísel ve vzorci kyseliny Tabulka 11 - Tvorba vzorce kyseliny z jejího názvu A. Odvození výpočtem z oxidačních čísel. Postup Příklad 1 Příklad 2 Název kyseliny. kyselina dusičná kyselina sírová Napsat značky prvků vázaných v kyselině ve správném pořadí (vodík, kyselinotvorný prvek a kyslík). Určit oxidační čísla atomů všech prvků a napsat je do předchozího zápisu. Zápis. H, O, dusičná dusík N správné pořadí HNO H +I, O -II, N dusičná přípona ičná V H I N V O -II H a I N V O b -II H, O, sírová síra S správné pořadí HSO H +I, O -II, S - sírová - přípona -ová VI H I S VI O -II H a I S VI O b -II Určit počet vodíkových atomů a. (Pokud je oxidační číslo kyselinotvorného prvku liché číslo, pak je a rovno 1. Pokud je oxidační číslo sudé, a je rovno 2.) N V V - liché a = 1 S VI VI sudé a = 2 Dopočítat počet kyslíkových atomů b. (Použijeme pravidlo: Součet oxidačních čísel všech atomů v molekule je roven nule.) 1 (I) + 1 (V) + b ( II) = ( 2b) = 0 6 2b = 0 2b = 6 b = 3 2.(I) + 1. (VI) + b. ( II) = ( 2b) = 0 8 2b = 0 2b = 8 b = 4 Vzorec kyseliny. HNO 3 H 2 SO 4 V kapitole lineární rovnice je řešení těchto rovnic podrobněji vysvětleno. [6] 34

35 Tabulka 12 - Tvorba vzorce kyseliny z jejího názvu B. Odvození z příslušného kyselinotvorného oxidu. Postup Příklad 1 Příklad 2 Název kyseliny. kyselina dusičná kyselina sírová Určit název příslušného oxidu. Odvodit vzorec oxidu (viz. Názvosloví oxidů). Odvodit vzorec kyseliny. (Přičteme jednu molekuly vody ke vzorci oxidu.) Indexy, které zle dělit 2, se vydělí. oxid dusičný N 2 O 5 SO 3 N 2 O 5 + H 2 O H 2 N 2 O 6 Všechny indexy (2, 2, 6) lze dělit dvěma, proto je vydělíme a dostaneme vzorec H 1 N 1 O 3 oxid sírový SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 Všechny indexy (2, 1, 4) nelze dělit dvěma (jedničku nevydělíme tak, abychom dostali přirozené číslo), proto je vzorec H 2 SO 4 konečný. Vzorec kyseliny. HNO 3 H 2 SO 4 Poznámka: Tento typ vysvětlení tvorby vzorce z názvu kyseliny se nedoporučuje. Je zbytečně zdlouhavý. Žáci musí nejprve vytvořit vzorec oxidu. Poté připočítat jednu molekulu vody a následně, pokud to jde, krátit počty atomů. Zde se mohou dopustit mnoha chyb. [7] Tabulka 13 - Tvorba názvu kyseliny z jejího vzorce Postup Příklad 1 Příklad 2 Vzorec kyseliny. HClO 4 H 2 CO 3 Určit známá oxidační čísla H +I, H +I, vázaných atomů v kyselině O -II O -II a zapsat je do vzorce. H I -II ClO 4 H I -II 2 CO 3 Určit oxidační číslo kyselinotvorného prvku. (Použijeme pravidlo: Součet oxidačních čísel všech atomů v molekule je roven nule.) Určit příponu, kyselinotvorný prvek a přídavné jméno názvu kyseliny. H I Cl z O 4 -II 1 (I) + 1 (z) + 4 ( II) = z + ( 8) = 0 z 7 = 0 z = 7 7 VII oxidační číslo VII přípona istá Cl chlor přídavné jméno chloristá H 2 I C z O 3 -II 2 (I) + 1 (z) + 3 ( II) = z + ( 6) = 0 z 4 = 0 z = 4 4 IV oxidační číslo IV přípona ičitá C - uhlík přídavné jméno uhličitá Název kyseliny. kyselina chloristá kyselina uhličitá V kapitole lineární rovnice je řešení těchto rovnic podrobněji vysvětleno. [6] 35

36 Příklady k procvičování: 1. Následující tajence se ukrývá, jak se francouzsky řekne dobrý den. vzorec názvy HBr kyselina jodovodíková kyselina bromovodíková S B H 2 CO 3 kyselina uhličitá kyselina wolframová O U HIO 3 kyselina bromistá kyselina jodičná L N H 2 SeO 4 kyselina selenová kyselina chromová J O HMnO 4 kyselina manganistá kyselina jodistá O L HNO 2 kyselina křemičitá kyselina dusitá A U HClO kyselina chlorná kyselina jodičná R T Poznámka:. Tato tajenka slouží k nacvičení napojení přípony četbou. Žák nemusí přesně znát, jak se tvoří název kyseliny ze vzorce. K vyřešení mu stačí vědět pouze, z jakých prvků je kyselina tvořena. 36

37 2. Vyznač cestu po šipkách od názvu ke správnému vzorci. a) pomocí odvození výpočtem z oxidačních čísel. kyselina dusitá HNO NOH NHO -ová -itá -ná -natá -ičitá N VI N III N I O II O II H IV H I N VI O -II H I N III O -II H I N I O -II N I O II H -I N I O IV H -I N I H IV O -II H 2 NO 4 HNO 2 HNO 2 NOH 4 NOH 5 N 2 OH 3 N 2 HO 3 b) pomocí odvození z příslušného kyselinotvorného oxidu. kyselina chromová oxid chromitý oxid chromný oxid chromový Cr III O -II Cr III O -I Cr I O -II Cr VI O -I Cr VI O -II Cr 2 O 3 CrO 3 Cr 2 O CrO 3 CrO 6 CrO 3 H 2 Cr 2 O 4 H 2 CrO 4 H 2 Cr 2 O 2 H 2 CrO 3 H 2 CrO 7 H 2 CrO 4 HCrO 2 H 2 CrO 4 HCrO H 2 CrO 3 HCrO 3 HCrO 2 H 2 CrO 4 37

38 3. Doplň správně tabulku. Název kyseliny kyselina manganistá Přípona Značka přídavného kyselinotvorného jména prvku. v kyselině Hodnota oxidačního čísla kyselinotvorného prvku Správné pořadí značek prvků s vyznačenými oxidačními čísly Vzorec kyseliny Mn -istá VII H I Mn VII O -II HMnO 4 H I Re VII O -II Cl -ná Ge IV kyselina bromičná H I Se IV O -II H 2 TeO 4 4. Spoj čarou odpovídající si vzorce a názvy uvedených kyselin. a) HIO 3 kyselina dusičná kyselina jodistá HNO 3 kyselina chromová HF H 2 CrO 4 H 2 GeO 3 kyselina germaničitá HIO 4 kyselina jodičná kyselina fluorovodíková b) c) kyselina chlorovodíková HClO 4 H 2 S kyselina selenová kyselina chlorná HClO H 2 SeO 4 kyselina siřičitá kyselina chloritá HClO 3 H 2 SO 4 kyselina sulfanová kyselina chlorečná HCl H 2 SO 3 kyselina seleničitá kyselina chloristá HClO 2 H 2 SeO 3 kyselina sírová 38

39 Poznámka: Typ úlohy za a) je pro žáky zajímavější než úlohy za b), c). U typu a) stačí žákům znát k názvu prvku jejich značku a pak jsou již schopni úlohu vyřešit. Každý prvek, který tvoří kyselinu, se objevuje vždy jen jednou. U typů b), c) již musí žáci ukázat schopnost tvorby názvu a vzorce kyseliny. Uvedené kyseliny jsou tvořeny stejným prvkem. 5. K názvům kyselin napište jejich vzorce. a) kyselina dusitá b) kyselina křemičitá c) kyselina bromná d) kyselina rhenistá e) kyselina bromovodíková 6. K těmto vzorcům kyselin napište jejich názvy. a) H 2 WO 4 b) HCl c) H 2 SO 3 d) HClO e) H 2 SeO 3 Poznámka: Úlohy 5, 6 jsou typické úlohy, které se používají při procvičování názvosloví. 7. Domino: viz. Příloha č. 4 Kyseliny prvku v témže oxidačním čísle Prvek s týmž oxidačním číslem může tvořit několik kyslíkatých kyselin s různým počtem atomů vodíku v molekule kyseliny. Tyto kyseliny rozlišujeme v názvu předponou hydrogen doplněnou číslovkovou předponou, která udává počet odštěpitelných atomů vodíků v molekule kyseliny. [8] kyselina fosforečná (HPO 3 ) kyselina trihydrogenfosforečná (H 3 PO 4 ) kyselina boritá (HBO 3 ) kyselina trihydrogenboritá (H 3 BO 3 ) Obr. 31 Kyseliny prvku v témže oxidačním čísle 39

40 1.2.3 Soli Soli jsou chemické sloučeniny složeny z kationů kovů a anionů kyselin. Název solí je opět složen z podstatného jména a přídavného jména. Podstatné jméno je odvozeno od názvu anionu kyseliny a jeho přípona se liší u solí bezkyslíkatých a kyslíkatých kyselin. Podstatné jméno v názvu soli bezkyslíkatých kyselin má příponu id (chlorid, sulfid). Názvosloví solí bezkyslíkatých kyselin již umíme. (Viz. Názvosloví halogenidů a sulfidů.) chlorid, sulfid Obr. 32 Podstatné jméno v názvu soli bezkyslíkaté kyseliny Podstatné jméno v názvu soli kyslíkatých kyselin má příponu, která odpovídá oxidačnímu číslu atomu kyselinotvorného prvku v anionu síran, chlorečnan Obr. 33 Podstatné jméno v názvu soli kyslíkaté kyseliny (viz. tabulka 14 na str. 40). Koncovka na příponě přídavného jména bude místo ý vždy an. Tedy ičitan. Výjimkou je přípona ový, ta je nahrazena příponou an. Tabulka 14 - Podstatná jména v názvech solí odvozených od kyslíkatých kyselin Oxidační číslo atomu kyselinotvorného prvku Přípona přídavného jména v názvu kyseliny Podstatné jméno v názvu soli Příklad anionu Přípona název vzorec I -ná -nan chlornan ClO 1- II -natá -natan III -itá -itan dusitan NO 2 1- IV -ičitá -ičitan uhličitan CO 3 2- V -ičná -ičnan dusičnan NO ečná -ečnan fosforečnan PO 4 3- VI -ová -an síran SO 4 2- VII -istá -istan manganistan MnO 4 1- málo běžné soli Přídavné jméno v názvu soli označuje kation. Přípona názvu kationu určuje zároveň jeho náboj i oxidační číslo. vápenatý, hlinitý Obr. 34 Přídavné jméno v názvu soli 40

41 síran vápenatý Obr. 35 Název kyslíkaté soli než v názvu. Vzorec soli je zapisován značkami daných iontů. Jejich pořadí je opačné síran vápenatý CaSO 4 Podstatné jméno Přídavné jméno Vzorec kationu Vzorec anionu Obr Pořadí sloučených prvků v názvu a vzorci kyslíkaté soli Oxidační číslo kationu odpovídá jeho koncovce a oxidační číslo anionu je rovno počtu odtržených vodíkových kationů od dané kyseliny. Ca II (SO 4 ) -II síran vápenatý Ca II Cl -I 2 chlorid vápenatý Obr. 37 Vzorce solí s vyznačenými oxidačními čísli Ve vzorcích solí platí pravidlo, že součet oxidačních čísel kationů a anionů ve vzorci je roven nule. síran vápenatý Ca II (SO 4 ) -II platí: 1 (II) + 1 ( II) = 0 chlorid vápenatý Ca II Cl 2 -I platí: 1 (II) + 2 ( I) = 0 Obr. 38 Ověření pravidla o součtu nábojů iontů ve vzorci soli I zde musí platit, že součet oxidačních čísel atomů všech prvků je roven nule. [1] Síran vápenatý Ca II S VI O 4 -II platí: 1 (II) + 1 (VI) + 4 ( II) = 0 chlorid vápenatý Ca II Cl 2 -I platí: 1 (II) + 2 ( I) = 0 Obr. 39 Ověření pravidla o součtu oxidačních čísel ve vzorci soli 41

42 Tabulka 15 - Tvorba vzorce soli z jejího názvu Postup Příklad 1 Příklad 2 Název soli. dusičnan sodný síran amonný Odvodit vzorec anionu. (Nejprve si určíme kyselinu, od které je odvozen, pak samotný anion a nakonec určíme jeho náboj.) dusičnan přípona ičnan kyselina dusičná HNO 3 anion NO 3 (odtrhli jsme jeden vodíkový kation, náboj bude tedy -I) síran přípona an kyselina sírová H 2 SO 4 anion SO 4 (odtrhli jsme dva vodíkové kationy, náboj bude tedy -II) Vzorec anionu. (NO 3 ) -I (SO 4 ) -II Odvodit vzorec kationu. sodný sodík - Na sodný přípona ný I Na I amonný (NH 4 ) I Zápis. Na a I (NO 3 ) b -I Určení indexů a, b. To lze udělat dvojím způsobem: 1. Výpočtem rovnice o dvou neznámých. (Použijeme pravidlo: Součet oxidačního čísla kationu a anionu v molekule je roven nule. Indexy musí být přirozená čísla a index 1 se nepíše.) 1. a (1+) + b (1 ) = 0 a = b volím a = 1, pak dopočtu b = 1 (NH 4 ) a I (SO 4 ) b -II 1. a (1+) + b (2 ) = 0 a = 2 b volím a = 1, pak dopočtu b = 0,5 (Indexy musí být z oboru přirozených čísel) Tedy a = 2, pak dopočtu b = 1 2. Křížovým pravidlem (Oxidační čísla iontů se zapíší bez ohledu na záporné znaménko - křížem dolů k druhému iontu jako indexy arabskou číslicí. V případě, že jsou počty iontů - indexy - dělitelné týmž číslem, vydělí se. Index 1 se nepíše.) 2. Na I (NO 3 ) -I Na 1 (NO 3 ) 1 a = 1, b = 1 2. NH 4 I SO 4 -II (NH 4 ) 2 (SO 4 ) 1 a = 2, b = 1 Vzorec soli. NaNO 3 (NH 4 ) 2 SO 4 V kapitole lineární rovnice je řešení těchto rovnic podrobněji vysvětleno. 42

43 Tabulka 16 - Tvorba názvu soli z jejího vzorce Postup Příklad 1 Příklad 2 Vzorec soli. K 2 CO 3 BaSO 4 Stanovit kation a anion. Určení oxidačního čísla iontů. To lze udělat dvojím způsobem. kation K anion - CO 3 kation Ba anion - SO 4 1. Výpočtem rovnice o dvou neznámých. (Vycházíme z pravidla o součtu oxidačních čísel kationu a anionu ve vzorci. y musí být z oboru přirozených čísel a z oboru celých čísel.) 1. K y z 2 (CO 3 ) 1 2 y + 1 z = 0 2 y = z volím y = 1, pak dopočtu z = Ba y (SO 4 ) z 1 y + 1 z = 0 y = z Víme, že oxidační číslo barya je vždy +II. Volím tedy y = 2 pak dopočtu z = K 2 (CO 3 ) 1 2. Ba 1 (SO 4 ) 1 2.Použijeme křížové pravidlo. (Počty iontů - indexy - se zapíší křížem jako oxidační čísla iontů v molekule. Pozor musíme dát na znaménka kation kladné a anion záporné znaménko.) Odvození názvu kationu. (Určíme název prvku, kterému značka přísluší, a příponu přídavného jména, která odpovídá danému náboji.) K 2 I (CO 3 ) 1 -II K I +I -ný, K draslík, K I kation draselný Ba 1 I (SO 4 ) 1 -I (Pozor: Víme, že oxidační číslo barya je vždy +II. Tzn., že indexy jsou krácené 2. Musíme je tedy vynásobit 2.) Tedy Ba 1 II (SO 4 ) 1 -II Ba II +II -natý, Ba baryum, Ba II kation barnatý Odvození názvu anionu. (Určíme, od které kyseliny je anion odvozen. Pak určíme název této kyseliny a její příponu vyměníme za příslušnou příponu anionu.) CO 3 -II (Náboj 2-, tzn. od kyseliny jsme odtrhli 2 vodíkové kationy.) odvozeno od H 2 CO 3 (kyselina uhličitá) přípona ičitá přípona anionu ičitan uhličitan SO 4 -II (Náboj 2- určuje, že jsme odtrhli 2 vodíkové kationy.) odvozeno od H 2 SO 4 (kyselina sírová) přípona ová přípona anionu -an síran Název soli. uhličitan draselný síran barnatý V kapitole lineární rovnice je řešení těchto rovnic podrobněji vysvětleno. [9] 43