Voda na zemi zaujímá prostor, který nazýváme hydrosféra oceány, moře, voda na povrchu Země (tekoucí, stojatá, led a sníh) a voda podzemní koloběh vody v přírodě : druhy vod : 1) podle obsahu minerálních látek : destilovaná měkká trvdá minerální slaná 2) podle obsahu nečistot o pitná o užitková o odpadní Destilovaná získáme destilací t. tání 0 C, t. varu 100 C (za normálního tlaku) ς= 1g/cm 3 v laboratořích, napař. žehličkách, chladiče... Měkká obsahuje velice málo rozpuštěných látek děšťová voda, v řekách a potocích Tvrdá obohacená minerály z vrstev zemské kůry obsahuje větší množství minerálních látek Minerální značné množství minerálních látek, ale i rozpuštěných plynů (CO2) Slaná 97% všech vod obsahuje 3,5% rozpuštěných látek o Pitná voda zdravotně nezávadná z podzemí nebo povrchové vody úpravou ve vodárnách (usazování, filtace pískové filtry, desinfekcechlor, ozón, UVzáření) pití, vaření, potravinářství
o Užitková voda podzemní nebo povrchové zdroje neobsahuje látky poškozující zdraví koupání, praní, mytí, napájení zvířat průmysl o Odpadní voda vzniká činností člověka v domácnostech, průmyslu, zemědělství, laboratořích atd... čistí se v ČOV (usazování, chemické a biologické čístění) Vzduch Atmosféta = plynný obal země Složení atmosféry : dusík N 78% kyslík O 21% jiné plynné látky 1% (vzácné plyny : neon, argon a oxid uhličitý= CO2) Znečíštění vzduchu Vzduch běžně obsahuje nečistoty jako mikroorganismy, částečky prachu, jiné nečistoty a vodní páru Tyto nečistoty způsobují : 1) Teplárny, tepelné elektrárny na tuhá paliva 2) Průmysl 3) Automobilová doprava! Nutno znečištění vzduchu minimalizovat! Významná průmyslová surovina vzduch zkapalníme a destilací získáme : 1) KYSLÍK (modrý pruh) 2) DUSÍK (zelený pruh) 3) VZÁCNÉ PLYNY S nadmořskou výškou klesá tlak a teplota N2 O2 získáme frakční destilací vzduchu t. varu = 196 C bezbarvý plyn bez zápachu, nereaktivní výroba čpavku NH3 ochranná atmosféra potravin získáváme frakční destilací vzduchu t. varu = 183 C bezbarvý plyn bez zápachu kyslíkové bomby : o v lékařství
O3 o hasiči, výroba oceli o pohon raket, řezání a sváření kovů i škodí : koroze kovů tlení dřeva, kazí potraviny = ozon vrstva ozonu ve vzduchu chrání před UV zářením namodralý plyn, štiplavý zápach jedovatý ničen freony ozonová díra vznik vlivem slunečního záření a el. výbojů Hoření = chemická reakce, při které vzniká teplo, světlo a jiné látky než původní (např. ze dřeva vznikne : plynné látky (CO2, H2O) a popel) Plamen sloupec hořících plynů Hořlaviny látky, které prudce hoří se vzdušným kyslíkem za vzniku plamene! Bezpečné zacházení s hořlavinami! Teplota vznícení nejnižší teplota, při které hořlavá látka vzplane a hoří nejméně 5 sekund Oheň kontrolované hoření Požár nekontrolovaný oheň 150... Hasiči Hasící prostředky HASÍCÍ PROSTŘEDEK HASÍME NELZE HASIT voda pevné látky (dřevo, uhlí..) el. zařízení pod napětím, benzín písek všechno, malé požáry CO2 = sněhový el. zařízení pod napětím, kapaliny, plyny lehké kovy a peníze, živé tvory (150 C) pěna = pěnový pevné látky, kapaliny el. zařízení pod napětím (benzín, nafta) prášky = práškový knihovny, el. zařízení pod jemná mechanika a elektronika napětím, kapaliny, plyny halony = halonový el. zařízení pod napětím, kapaliny, plyny jedovaté zplodiny hasit v dostatečném prostoru! ničí ozon!! Každé hašení plamene je založeno na ochlazení hořící látky pod teplotu vznícení nebo zamezení přístupu kyslíku!
Atom aneb z čeho jsou látky složeny? nejmenší částice látky, ke které dospějeme chemickým dělením významní vědci o DÉMOKRITOS (atom=nedělitelný o JOHN DALTON (19. st atom=nedělitelná částice) o ERNEST RUTHERFORD (1911 objevil jádro a el. obal s e 1920 v jádře p + ) o JAMES CHADWICK (1932 objev neutronu) průměr atomu je 10 10 m jádro atomu je mnohem menší než celý atom mprotonu (mneutronu) : melektronu je 2000 :1 můžeme melektronu zanedbat! počet e v obalu je stejný jako počet p v jádře atom je elektricky neutrální! Látky jsou tvořeny z částic (např. atomů), které jsou v neustálém pohybu (BROWNŮV POHYB)DIFŮZEmezi částice látky druhé
Z velikosti a uspořádání částic v látce lze odvodit např. 1. vlastnosti látek v plynném, kapalném a pevném skupenství Pevné částice těsně u sebe udržuje svůj tvar obtížně stlačitelné Kapalné částice blízko u sebe volně pohyblivé má tvar nádoby obtížně stlačitelné Plynné částice volně pohyblivé má tvar nádoby dobře stlačitelné Skupenství 2. úbytek objemu při míchání kapalin (částice různých látek se liší velikostí a smícháním se lépe vyplní prostor) Model atomu např. 11Na jádro 11 protonů 1. elektronová vrstva (2e mají nejmenší energii) 2. elektronová vrstva (8e ) 3. elektronová vrstva v poslední el. vrstvě (nejdál od jádra) jsou velenční e elektrony (náš prvek má 1 valenční e ) mají největší energii, ovlivňují vlastnosti atomů
Látky Chemické látky Směsi jsou tvořeny z částic vyznačují se stálým složením a různorodé stejnorodé a hodnoty jejich fyzikálních veličin heterogenní homogenní jsou stálé PRVKY SLOUČENINY ČÁSTICE ATOM IONT MOLEKULA známe 107 druhů aniont=záporný iont molekula kyslíku O2 111Rg roentgenium kationt=kladný iont síry S8, vody H2O Prvek např. látka složená z atomů, které mají stejné protonové číslo 22.99 Molekula Na A Z X symbol prvku Z protonové číslo (počet p + v jádře a e v obalu) A hmotnostní číslo (relativní atomová hmotnost) součet p + a n o v jádře = nukleonové číslo 11 natrium = sodík (název prvku) prvek sodík je tvořen atomy s protonovým číslem 11 má 11 p + a 11 e částice tvořená sloučením dvou nebo více atomů 1. jednoho prvku např. molekula dusíku N2 kyslíku O2 síry S8 2. dvou nebo více prvků chemická sloučenina např. molekula vody H2O chlorovodíku HCl kys. sírové H2SO4 ( 7 atomů, 3 prvky)
Chemický vzorec sumární chemický vzorec složení molekul vyjádřené značkami prvků a číslicemi např. H2SO4 : kys. sírová (chem vzorec) (název sloučeniny) 2 H2SO4 : dvě molekuly kys. sírové (chem vzorec) (název sloučeniny) Chemická rovnice je zápis chemické reakce vyjádřený značkami a vzorci chemických látek např. schéma : H2 + O2 H2O na chem. rovnici : 2 H2 + O2 2 H2O směr výchozí látky reakce vzniklé látky (produkty)! Počet atomů na obou stranách rovnice musí být stejný! např. H2 + Cl2 2 HCl chemické slučování ˇ 4 Fe + 3 O2 2 FeO3 2 H2O 2 H2 + O2 chemický rozkladˇˇ ˇ= z jednodušších látek vznikají látky složitější ˇˇ= vznikají látky jednodušší Chemické prvky uspořádány podle periodického zákona v chemické tabulce prvků nejjednodušší prvek = VODÍK Vodík jeho atomů je nejvíce na Zemi a ve vesmíru asi 15 % atomů všech prvků na Zemi vlastnosti o 14,5 x menší ς než vzduch, bezbarvý plyn o se vzduchem tvoří výbušnou směs o hořením se vzdušným kyslíkem vzniká voda 2 H2 + O2 2 H2O o tvoří dvouatomové molekuly H2 využití svařování a řezání kovů (kyslíkový plamen až 3000 C) výroba amoniaku (NH3) výroba chlorovodíku (HCl)
přeprava stlačený v ocelových lahvích (červený pruh) Obyčejný vodík, deuterium a tritium jsou IZOTOPY vodíku 1 p + 1 p + 1 p + 0 n o 1 n o 2 n o 1 e 1 e 1 e Prvky dělíme např. na kovy Kovy nekovy polokovy tvoří většinu všech prvků vlastnosti o elektrická a tepelná vodivost o kovový lesk na očištěném povrchu o dobře opracovatelné (tažné, kujné) o koroze kovů nežádoucí reakce na povrchu za působení kyslíku, oxidu uhličitého, vodní páry... velké hospodářské ztráty (železo rez, měď měděnka) o pevné látky (! Hg = rtuť je kapalná!) slitiny kovů Ø bronz Cu a Sn Ø mosaz Cu a Zn Ø oceli Fe a jiné kovy Cr, Ni Ø pájky Pb a Sn Ø dural Al a Mg a jiné kovy významné kovy Hliník = Al stříbrolesklý kov malá ς dobrá el. vodivost stálý na vzduchu
el. vodiče využití odlehčené konstrukce, t. tání = 660 C Železo = Fe stříbrolesklý kov magnetický podléhá korozi využití konstrukce, stroje, nářadí t. tání = 1538 C Měď = Cu červenohnědý kov ς, stálá na vzduchu vynikající tepelná a el. vodivost využití el. vodiče, chladiče, varné nádoby t. tání = 1084 C Zinek = Zn šedobílý kov, snadno tavitelný stálý na vzduchu využití ochrana Fe proti korozi (pozinkování), výroba baterií t. tání = 422 C Olovo = Pb šedobílý kov, měkký, snadno tavitelný jeho rozpustné sloučeniny = jedy využití v akumulátorech t. tání = 327 C Cín = Sn stříbrolesklý kov, snadno tavitelný stálý na vzduchu využití ochrana proti korozi t. tání = 232 C Stříbro = Ag stříbrolesklý kov stálý na vzduchu nejlepší vodič el. proudu využití el. kontakty, šperky, fotomateriál t. tání = 961 C Zlato = Au žlutý, lesklý kov stálý na vzduchu ς a el. vodivost využití elektrotechnika, šperky, zubní lékařství
t. tání = 1063 C Hořčík = Mg šedobílý hořlavý kov ς, málo stálý na vzduchu využití slitiny (dural...) t. tání = 650 C lékařství Alkalické kovy např. Li, Na, K Rtuť = Hg kapalný, stříbrolesklý kov ς, odolná proti vnějším vlivům její rozpustné sloučeniny = jedy využití teploměry, zubní t. tání = 39 C velice nestálé (uchovávány v petroleji bez přistupu vzduchu) využití : hnojiva, sklo, mýdlo Dělení kovů např na : 1. lehké (Na, Mg, Al) těžké (Fe, Cu, Pb, Hg) 2. ušlechtilé (Pt, Au, Ag) neušlechtilé (Fe, Zn, Mg) 3. drahé (Pt, Au, Ag) ostatní (Al, Fe, Zn) Nekovy nemají kovový vzhled nevedou teplo a el. proud asi 20 prvků např. HALOGENY o mají podobné vlastnosti o tvoří dvoutomové molekuly (F2, Cl2, Br2, I2) o zapáchají a jsou jedovaté o ochotně regují s jinými prvky a sloučeninami Chlor = Cl žlutozelený zapáchající plyn 2,5 x větší ς než ςvzduchu poněkud rozpustný ve vodě využití :
Další NEKOVY o desinfekční činidlo (ničí bakterie a choroboplodné zárodky ve vodě) o k výrobě plastů (PVC) a chlotovodíku (HCl) zneužití : bojová chemická látka Fluor = F nažloutlý plyn využití : výroba plastů (teflon) Brom = Br hnědá kapalina využití : výroba fotografických materiálů, barviv, léčiv Jod = I fialová pevná látka využití : výroba fotografických materiálů, barviv, léčiv Uhlík = C výskyt o diamant a grafit (tuha) o obsažen v uhlí, ropě, zemním plynu, v tělech organismů využití : o diamant šperkářství, broušení, vrtání o grafit výroba elektrod, tužek uměle vyrobené formy uhlíku = saze (pneumatiky, plasty) koks (výroba železa) aktivní uhlí (má velký povrch užití jako filtry ochranných masek, absorbční činidlo, v lékařství) Síra = S výskyt o jako volný prvek ložiska v USA o ve sloučeninách vlastnosti o pevná žlutá látka o tvoří osmiatomové krystaly S8 užití o výroba kyseliny sírové (H2SO4) o výroba sirouhlíku (CS2)... Fosfor = P výskyt o pouze ve sloučeninách! o jako prvek jej musíme vyrobit Bílý fosfor o nebezpečný jed! o samozápalný, pevná látka, velice reaktivní Červený fosfor
o nejedovatý, méně reaktivní o výroba zápalek Významné polokovy křemík = Si výskyt o v přírodě pouze ve sloučenincáh (SiO2, písky... ) užití o výroba polovodičů o v elektrotechnice Chemická vazba atomy v molekulách jsou spojeny chemickou vazbou je tvořena elektronovým párem (2 elektrony) Elektronegativita schopnost atomu prvku přitahovat k sobě elektrony chem, vazby je v tabulkách (PSP) Typy vazeb nepolární o = stejná elektronegativita např. Cl2 polární o el. pár přitažen k více elektronegativnímu prvku např. HCl iontová o rozdíl elektronegativit > 1,7 např. NaCl IONTY Kationty kladný náboj má méně e než p + např. K +, Ca 2+, Fe 3+ 19K má 19 p + a 19 e 19K + má 19 p + a 18 e Periodické zákony Anionty záporný náboj má více e než p + např. F,Br,S 2 16S má 16 p + a 16 e 16S má 16 p + a 18 e vlastnosti prvků jsou periodicky závislé na protonovém čísle jejich atomů PERIODICKÁ TABULKA prvků je grafický znázorněním periodického zákona PERIODY 7 vodorovných řad udává počet vrstev elektronů SKUPINY svislé sloupce prvky podobných vlastností
Látkové množsví n základní veličina v chemii udává počet částic (atomů, iontů, molekul...) v určité soustavě (např. buňka, krystal, soli...) jednotka látkového množství je mol (značka je mol) 1 mol chemické látky 6,022 10 23 částic což je Avogadrova konstanta Na Na = 6,022 10 23 mol 1 Na = 6,022 10 23 /mol Molární Hmotnost udává hmotnost 1 molu dané látky (udává kolikrát je 1 mol dané látky těžší než 1 molu C ) je v tabulce prvků jednotka g/mol např. M(H) = 1,008 g/mol M(Cl) = 35,45 g/mol M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1,008 + 35,45 = 36,458 g/mol M(HCl) = 36,458 g/mol M = M... molární hmotnost [g/mol] m... hmotnost [g] n... látkové množství [mol] Co ovlivňuje průběh chemické reakce 1. Teplota výchozích látek 2. Druh reagujících látek 3. Koncentrace reagujících látek 4. Velikost povrchu pevných reagujících látek
5. Katalyzátor = látka, která ovlivňuje rychlost chemické reakce, ale sama je po reakci nezměněna např. hoření cukru cukr hoří jen za přítomnosti katalyzátoru (např. cigaretový popel). Cukr sám nehoří 2 H2O2 2 H2O + O2 pomalá reakce peroxid vodíku 2 H2O2 2 H2O + O2 pomaleji čpavek NH 3 2 H2O2 2 H2O + O2 rychle oxid manganičitý MnO 2 Chemická reakce EXOTERMICKÁ hoření uhlí ENDOTERMICKÁ při ní se energie (teplo) uvolňuje např. při ní se energie (teplo) spotřebovává Zákon zachování hmotnosti