SHRNUTÍ A ZÁKLADNÍ POJMY UČEBNICE ZÁKLADY CHEMIE 1 1. ČÍM SE ZABÝVÁ CHEMIE VLASTNOSTI LÁTEK, POKUSY - chemie přírodní věda, která studuje vlastnosti a přeměny látek pomocí pozorování, měření a pokusu - látka - soubor částic, jsou z nich složena tělesa. Látkami jsou např. dřevo, voda, železo, - fyzikální těleso tělesa (předměty), které můžeme pozorovat kolem sebe, jsou složeny z různých látek. Tělesy jsou např. židle, hřebík, talíř, - pokus (experiment) praktická činnost prováděná v laboratoři, při níž zjišťujeme chování látek - chemická změna - proces, při kterém z výchozích látek vznikají látky jiné. Pozorujeme při ní např. změnu barvy, vůně látky, uvolnění světla či tepla, Otázka: Jaký je rozdíl mezi chemickou a fyzikální změnou? Vysvětli! - skupenství látek látky se mohou vyskytovat ve třech skupenstvích: plynné, kapalné a pevné látky. Některé látky se mohou vyskytovat ve více skupenstvích a přecházet mezi nimi viz. schéma: - teplota varu teplota, pří níž dochází k vypařování kapaliny v celém jejím objemu - teplota tání teplota, při níž látka taje a mění se na kapalinu Otázka: Co je to teplota tuhnutí? Vysvětli! - hustota ρ vlastnost látek, je dána podílem hmotnosti m a objemu V tělesa z určité látky. Její jednotkou je kg/m 3 (častěji se však používá g/cm 3 ). hustota = hmotnost objem ρ = m V - vlastnosti látek každá látka má určité vlastnosti, v chemii se pozorují zpravidla tyto: barva, zápach, skupenství, rozpustnost, vodivost, hustota, ph, magnetické vlastnosti, změny při zahřívání, - výstražné symboly látky s nebezpečnými vlastnostmi jsou označeny výstražnými symboly (9 symbolů) viz. obrázek: 1
Symboly zleva: LÁTKY korozivní a žíravé, dráždivé, výbušné, hořlavé, oxidační, toxické, nebezpečné pro zdraví, plyny pod tlakem, nebezpečné pro ŽP - CHEMIE, LÁTKA, FYZIKÁLNÍ TĚLESO, POKUS, CHEMICKÁ ZMĚNA, SKUPENSTVÍ LÁTEK, TEPLOTA TÁNÍ, TEPLOTA VARU, HUSTOTA 2. SMĚSI A ROZTOKY - směsi látky, které se skládají z více jednodušších látek (složek). Např. vzduch, mořská voda, čočka s hrachem - různorodé (= heterogenní) směsi směsi, u kterých můžeme rozlišit jejich jednotlivé složky okem, lupou nebo mikroskopem. Např. směs čočky s hrachem, - stejnorodé (= homogenní) směsi směsi, u kterých nemůžeme rozlišit jejich jednotlivé složky okem, lupou nebo mikroskopem. Např. vzduch, mořská voda, Otázka: Co je to koloidní směs? Vysvětli a uveď příklad! - typy různorodých směsí - viz. schéma: Název směsi Složka směsi (rozptylující) Složka směsi (rozptýlená) Příklad Suspenze kapalina pevná látka písek s vodou Emulze kapalina kapalina benzin s vodou Pěna kapalina plyn mýdlová pěna Dým plyn pevná látka prach na ulici Mlha plyn kapalina mraky - roztoky stejnorodé směsi, které vznikají rozpuštěním látek v kapalině, která je rozpouštědlem - nasycený roztok roztok, ve kterém se při určité teplotě již více látky nerozpustí - nenasycený roztok roztok, ve kterém je za daných podmínek rozpuštěno méně látky než v roztoku nasyceném - rozpuštěná látka X rozpouštědlo rozpuštěné látky je zpravidla méně než rozpouštědla, tj. rozpouštědlo je v nadbytku - hmotnostní zlomek w veličina, která slouží k vyjádření složení roztoků. Je dán vztahem w(s) = m(s) m w(s) hmotnostní zlomek látky (složky) rozpuštěné v roztoku m(s) hmotnost látky (složky) rozpuštěné v roztoku m hmotnost roztoku 2
POZOR!!! Hmotnost roztoku m = hmotnost rozpuštěné látky + hmotnost rozpouštědla - koncentrovanější X zředěnější roztok koncentrovanější roztok je ten roztok, ve kterém je hmotnostní zlomek složky roztoku větší než v roztoku druhém - metody dělení směsí mezi nejznámější patří: Usazování dělení složek s rozdílnou hustotou (vznik vrstev) Odstřeďování dělení složek s rozdílnou hustotou s využitím odstředivé síly Filtrace oddělování pevných složek od kapalných, pevné složky se zachytí na filtru, kapalné protečou = filtrát Krystalizace využití schopnosti některých látek krystalovat (vznik krystalů) Destilace dělení látek s využitím rozdílné teploty varu jejich jednotlivých složek - SMĚSI, RŮZNORODÉ SMĚSI, STEJNORODÉ SMĚSI, ROZTOKY, TYPY RŮZNORODÝCH SMĚSÍ (suspenze, emulze, pěna, dým, mlha), NASYCENÝ A NENASYCENÝ ROZTOK, KONCENTROVANEJŠÍ A ZŘEDĚNĚJŠÍ ROZTOK, HMOTNOSTNÍ ZLOMEK, METODY DĚLENÍ SMĚSÍ (usazování, odstřeďování, filtrace, krystalizace, destilace) 3. VODA A VZDUCH - hydrosféra vodní obal Země, tj. veškerý prostor, který na Zemi zaujímá voda (oceány, moře, ) Otázka: Co je koloběh vody? Vysvětli a popiš. - druhy vod: 1) podle obsahu minerálních látek: destilovaná (bez minerálních látek), měkká, tvrdá, slaná, minerální (nejvíce minerálních látek) 2) podle obsahu nečistot: pitná (bez nečistot), užitková, odpadní (nejvíce nečistot) - atmosféra plynný obal Země, základními složkami vzduchu jsou kyslík O2 a dusík N2 Otázka: Co je/jsou to smog, teplotní inverze, kyselé deště, skleníkový efekt a globální oteplování? Vysvětli co nejlépe tyto pojmy a popiš příčiny jejich vzniku a dopady na ŽP. Popiš proces čištění odp. vody. - hoření chemický děj, při kterém vzniká teplo, světlo - hořlaviny látky, které prudce hoří se vzdušným kyslíkem za vzniku plamene - HYDROSFÉRA, ATMOSFÉRA, DRUHY VOD, HOŘENÍ, HOŘLAVINA 3
4. ATOMY, MOLEKULY - atom základní stavební jednotka hmoty. Látky se skládají z velkého počtu atomů. -!!! stavba atomu: atomy jsou složeny z atomového jádra a elektronového obalu. Atomové jádro je složeno z protonů a neutronů, přičemž proton (p) je částice s nejmenším kladným nábojem a neutron (n) je částice bez elektrického náboje (tj. atomové jádro je kladně nabité). Elektronový obal je tvořen prázdným prostorem, ve kterém se pohybují elektrony (e), což jsou částice s nejmenším záporným nábojem (tj. elektronový obal je záporně nabitý). Počet protonů v jádře je stejný jako počet elektronů v elektronovém obalu atomu, proto je atom jako celek elektricky neutrální. Schéma atomu: - protonové číslo = počet protonů v jádře - nukleonové číslo = počet protonů a neutronů v jádře - chemický prvek látka složená z atomů, které mají stejné protonové číslo. Všechny známé chemické prvky nalezneme v periodické tabulce. - molekula částice složená ze dvou a více atomů - chemická sloučenina látka, která vzniká sloučením dvou a více prvků - chemické látky = chemické prvky + chemické sloučeniny - ATOM, STAVBA ATOMU (jádro, elektronový obal, protony, neutrony, elektrony), PROTONOVÉ ČÍSLO, CHEMICKÝ PRVEK, MOLEKULA, CHEMICKÁ SLOUČENINA, CHEMICKÁ LÁTKA 5. CHEMICKÉ PRVKY - chemická reakce - děj, při kterém z výchozích látek (reaktanty) vznikají nové/jiné chemické látky (produkty). Např. z prvků vodíku H a kyslíku O vzniká voda H2O. - chemická rovnice zápis chemické reakce vyjádřený značkami a vzorci chemických látek - dělení prvků: prvky dělíme na kovy, polokovy a nekovy Kovy vyznačují se tepelnou a elektrickou vodivostí, mají kovový lesk, jsou kujné a tažné. Mezi typické kovy patří např. železo Fe, hliník Al, měď Cu, stříbro Ag, zlato Au. Nekovy nemají vlastnosti kovů. Mezi typické nekovy patří např. uhlík C, síra S, fosfor P. Polokovy mají některé vlastnosti kovů. Mezi typické polokovy patří např. křemík Si, germanium Ge. 4
- kation částice, která má méně elektronů než protonů. Její náboj je tedy kladný. - anion částice, která má více elektronů než protonů. Její náboj je tedy záporný. - ionty = kationty + anionty Otázka: Jak vznikají ionty? - iontové sloučeniny sloučeniny tvořené z iontů. I když jsou tyto sloučeniny tvořeny elektricky nabitými částicemi (kladnými kationty a zápornými anionty) jako celek jsou elektricky neutrální!! - chemická vazba soudržné síly mezi atomy v molekulách Otázka: Jaké typy vazeb v chemii známe? - periodická tabulka tabulka, v níž jsou uspořádány všechny chemické prvky. Toto uspořádání splňuje tzv. periodický zákon: Vlastnosti prvků jsou periodicky závislé na protonovém čísle jejich atomů. - CHEMICKÁ REAKCE, CHEMICKÁ ROVNICE, NUKLEONOVÉ ČÍSLO, IONTY (kationty, anionty), CHEMICKÁ VAZBA 6. CHEMICKÉ REAKCE - látkové množství základní fyzikální veličina, která udává počet částic (atomů, molekul, iontů, ) v soustavě. Její jednotkou je mol. - látková koncentrace c - je vyjádřena podílem látkového množství rozpuštěné látky n a objemu roztoku V. Její jednotkou je mol/dm 3. c = n V - molární hmotnost M je vyjádřena jako podíl hmotnosti chemické látky m a jejího látkového množství n. Jednotkou molární hmotnosti je g/mol. M = m n - průběh chemických reakcí: Průběh chemických reakcí ovlivňuje především druh reagujících látek, dále to, zda jsou reagující látky koncentrované nebo zředěné. Na průběh reakce má vliv také teplota výchozích látek a jejich povrch. - katalyzátory látky, které ovlivňují rychlost chemické reakce, ale po jejím ukončení zůstávají nezměněny! - exotermické reakce reakce, při kterých se uvolňuje teplo - endotermické reakce reakce, při kterých se teplo spotřebovává - zákon zachování hmotnosti: V uzavřené soustavě se při chemické reakci hmotnost výchozích látek rovná hmotnosti produktů. - LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ, MOL, LÁTKOVÁ KONCENTRACE, MOLÁRNÍ HMOTNOST, EXOTERMICKÁ A ENDOTERMICKÁ REAKCE 5
7. DVOUPRVKOVÉ SLOUČENINY - dvouprvková sloučenina sloučenina složená ze dvou prvků. Mezi nejvýznamnější dvouprvkové sloučeniny patři oxidy, sulfidy a halogenidy. - oxidy - dvouprvkové sloučeniny kyslíku O a dalšího prvku - oxidační číslo je náboj, který zdánlivě mají jednotlivé atomy v molekule sloučeniny. Oxidační číslo atomů prvků může být kladné, nulové nebo záporné. Součet oxidačních čísel všech atomů ve vzorci sloučeniny je však vždy roven nule!!!! NÁZVOSLOVÍ OXIDŮ!!! Ve všech oxidech mají atomy kyslíku oxidační číslo II (minus dvě). - sulfidy dvouprvkové sloučeniny síry S s kovovým prvkem!!! NÁZVOSLOVÍ SULFIDŮ!!! Ve všech sulfidech mají atomy síry oxidační číslo II (minus dvě). - halogenidy dvouprvkové sloučeniny halogenů (halogeny = fluor F, chlor Cl, brom Br, jod I) a dalším prvkem!!! NÁZVOSLOVÍ HALOGENIDŮ!!! Ve všech halogenidech mají atomy jednotlivých halogenů oxidační číslo I (minus jedna). - halogenovodíky dvouprvkové sloučeniny halogenu (F, Cl, Br, I) a vodíku H - DVOUPRVKOVÉ SLOUČENINY, OXIDAČNÍ ČÍSLO, OXIDY, SULFIDY, HALOGENIDY 8. KYSELINY A ZÁSADY - kyseliny látky, které ve vodě uvolňují kationty vodíku H +. Např. kyselina sírová H2SO4, kyselina chlorovodíková HCl,!!! NÁZVOSLOVÍ KYSELIN!!! V kyselinách je ox. číslo H vždy +I, ox. číslo O vždy II, ox. číslo centrálního prvku je v rozmezí +I až +VIII. - hydroxidy - tříprvkové sloučeniny, které obsahují hydroxidové anionty OH - vázané na kationty kovu. Např. hydroxid sodný NaOH,!!! NÁZVOSLOVÍ HYDROXIDŮ!!! Ox. číslo hydroxidového aniontu (OH) je I. - stupnice ph slouží k určení kyselosti nebo zásaditosti vodných roztoků. Na stupnici ph nalezneme hodnoty od 0 do 14, přičemž ph < 7 značí kyselý roztok, ph = 7 neutrální roztok a ph > 7 zásaditý roztok. - indikátory látky, pomocí kterých můžeme zjistit, zda je roztok kyselý nebo zásaditý Otázka: Uveď název alespoň jednoho indikátoru požívaného v chemii. 6
- KYSELINY, HYDROXIDY, STUPNICE ph, INDIKÁTORY 9. SOLI - soli chemické sloučeniny složené z kationtů kovů a aniontů kyselin!!! NÁZVOSLOVÍ SOLÍ!!! Otázka: Uveď názvy alespoň 3 solí, poté je zapiš chemickými vzorci. - neutralizace - reakce kyselin s hydroxidy, při které vzniká voda a sůl KYSELINA + HYDROXID VODA + SŮL Otázka: Uveď příklad alespoň jedné neutralizační reakce a zapiš ji rovnicí. - SOLI, NEUTRALIZACE 7
8