Základní chemické zákony MO č. 1 Zákon zachování hmotnosti Lavoisier, Lomonosov Hmotnost všech látek do reakce vstupujících je rovna hmotnosti všech reakčních produktů. Zákon zachování energie Lomonosov Celková energie izolované soustavy je v průběhu chemické reakce konstantní Periodický zákon Mendělejev Vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich protonového čísla. Zákon stálých poměrů slučovacích Proust Hmotnostní poměr prvků ve sloučenině je stálý a nezávislý na způsobu vzniku sloučeniny. Zákon násobných poměrů slučovacích Dalton Tvoří li spolu dva prvky více sloučenin, pak hmotnosti jednoho prvku, který se slučuje se stejným množstvím prvku druhého, jsou vzájemně v poměrech, které lze vyjádřit malými celými čísly. Avogadrův zákon stejné objemy plynů obsahují za stejného tlaku a teploty stejný počet částic. Normální podmínky teplota 0 C a tlak 101,325 kpa, poté je molární objem roven 22,414 dm3, přičemž je v něm obsaženo 6,023.10 23 částic Avogadrova konstanta. Chemický děj Proces, při kterém se výchozí chemické látky mění v jiné chemické látky (produkty). Při každé změně složení nebo struktury látek nastávají změny ve vazbách mezi stavebními částicemi látek. Každá změna ve vazebných poměrech je spojena se změnou energie systému (spotřebovávání resp. uvolňování energie v různých formách). Nejčastějším případem chemického děje je chemická reakce. Fyzikální děj mění se vlastnosti soustavy (nedochází ke změně chemických vazeb) Hmota Hmota je objektivní realita, existující nezávisle na našem vědomí Hmotu nelze vytvořit ani zničit Základními vlastnosti hmoty hmotnost(setrvačnost) a energie(pohyb) Dvě formy: Látky složení z částic zákl. částice ion, atom, molekula látky tělesa uplatňuje se zde korpuskulárně vlnový dualismus fotony, elektrony jsou zároveň částice a zároveň vlnění Pole zprostředkovávají působení mezi látkami látky a pole mohou v sebe volně přecházet Latky můžeme rozdělit podle skupenství na kapaliny, plyny, pevné látky a plazmu.
Typy anorganických reakcí a) podle vnějších změn při reakci Syntéza (slučování) reaktanty se slučují a vznikne složitější látka Analýza (rozklad) složitější látky se štěpí na jednodušší Substituce atom nebo funkční skupina je v molekule vyměněna za jiný atom nebo skupinu Konverze dochází k dvojité substituci = podvojná záměna NaCl + H 2 SO 4 > NaHSO 4 + HCl b) podle způsobu štěpení vazeb Homolýza štěpení chemické vazby, při kterém valenční elektrony přejdou každý k jinému atomu a vznikají dvě částice s nepárovým elektronem, tzv. radikály. Heterolýza štěpení chemické vazby, při kterém oba valenční elektrony přejdou jen k jednomu ze dvou atomů spojených štěpenou vazbou. Vznikají ionty. c) podle změn energie Exergonická reakce, při níž se uvolní energie 2H 2 + O 2 > 2H 2 O Endergonická reakce, při níž se energie spotřebovává CaCO 3 > CO 2 + CaO d) podle počtu fází v reakční směsi Homogenní stejná fáze reaktantů s=pevné látky, l=kapaliny, aq=vodný roztok, g=plyn Heterogenní různá fáze reaktantů, reakce probíhá na fázovém rozhraní 2HCl(aq) + Zn (s) > ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) e) podle druhu přenášených částic Redoxní reakce chemické reakce, při kterých dochází k přenosu elektronů a mění se oxidační čísla atomů. Každá redoxní reakce se skládá z oxidace a redukce. Při redukci se oxidační číslo atomu jednotlivých prvků zmenšuje příjem e Při oxidaci se oxidační číslo atomu jednotlivých prvků zvětšuje výdej e Acidobazické reakce přenos kationtu H +, kyseliny látky, které jsou schopné odštěpit H +, zásady jsou látky, které dokáží přijmout H + (Brønsted) HCl + KOH > H 2 O + KCl Koordinační reakce: přenos skupin atomů a vznik komplexních sloučenin CuSO 4 + 4H 2 O > [Cu(H 2 O) 4 ]SO 4
Úpravy chemických rovnic Chemické rovnice graficky vyjádřené chemické reakce levá strana reaktanty, které vstupují do reakce pravá strana výsledné produkty Nad šipkou katalyzátor nebo podmínkyovlivňující reakci Obě strany se musí rovnat platí zákon zachování hmotnosti Musíme zachovat druh atomů, počet atomů a náboj Šipky vyjadřují směr reakce: a) > b) < > Periodická soustava prvků a její vývoj Seřazena podle periodického zákona: Vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich protonového čísla. Řada prvků seřazena podle protonového čísla prvky jsou si po určité periodě podobné Grafické vyjádření periodická tabulka prvků obsahuje zatím 115 prvků Uspořádání prvků: podle protonového čísla do 7 řad (period) prvky, které jsou si podobné jsou umístěny pod sebou do 18 sloupců (skupin) Z šesté a sedmé řady je vyčleněno 28 prvků, kvůli délce tabulky vnitřně přechodné prvky lanthanoidy a aktinoidy podobná konfigurace valenční elektronové vrstvy atomů způsobuje podobnost jejich vlastností Dělení prvků podle elektronové konfigurace: Nepřechodné prvky s prvky (1. a 2. skupina + He) p prvky (13. 18. skupina) Přechodné prvky d prvky (3. 12. skupina) Vnitřně přechodné prvky f prvky (lanthanoidy a aktinoidy) podle fyzikálních vlastností: a) Nekovy velká elektronová afinita, snadno tvoří anionty (např. halogeny) b) Polokovy mají některé vlastnosti kovů i nekovů (Ge, As, Sb, Se, Te) c) Kovy nízká ionizační energie, snadno tvoří kationty, kovový lesk, vedou dobře teplo i elektřinu, kujné a tažné
Vlastnosti prvků: s rostoucím protonovým číslem roste velikost atomů prvků v jednotlivých skupinách nepřechodných prvků a klesá v periodě Hodnoty ionizační energie s rostoucím protonovým číslem V jednotlivých skupinách klesají V periodách rostou Elektronegativita prvků v tabulce plynule roste z levého dolního rohu do pravého horního rohu tabulky umístění prvků prozrazuje vlastnosti některých prvků: s prvky vlevo v tabulce, schopnost uvolňovat e > často tvoří kationty, tato schopnost roste ve skupině s rostoucím protonovým číslem kovový charakter, jsou zásadotvorné, redukční činidla (často) p prvky vpravo v tabulce,schopnost k sobě snadno poutat e > často tvoří anionty (kromě vzacných plynů), některé jsou kyselinotvorné, oxidační činidla(často) d prvky uprostřed tabulky,amfoterní Osobnosti spojené s Periodickou soustavou prvků: Antoine Lavoisier 1. třídění prvků uskutečnil Lavoisier na konci 18. století rozdělení prvků na kovy a nekovy Jacob Berzelius 1. polovina 19. století Seřazení prvků podle reaktivity od draslíku po kyslík Johann Döbereiner teorie o triádách prvků prvky s podobnými vlastnostmi do trojic (např. Li, Na, K) John Alexander Newlands návrh 1. tabulky prvků 1863 seřazení prvků podle atomových hmotností Zjistil, že se určité vlastnosti opakují Neměl úspěch Dmitrij Ivanovič Mendělejv studium i práce jako učitel v Petrohradě 1. periodickou tabulka 1869 Formulace periodického zákona Vlastnosti prvků jsou periodicky závislé na atomové relativní hmotnosti. seřazení prvků podle atomové relativní hmotnosti, kdy se vlastnosti periodicky opakují Vynechání míst i pro v té době neznámé prvky a určil jim jejich vlastnosti (např. Ga, Sc, Ge) Naposledy upravil tabulku v roce 1907
Významné Osobnosti chemie Antoine Lavoisier Francouz, chemik, zakladatel kalorimetrie a termochemie D. I. Lomonosov Rus, chemik, definoval zákon zachování energie Lomonosov a Lavoisier definovali Zákon zachování hmotnosti Carl Wilhelm Scheele Švéd, chemik,objevení prvků a sloučenin mangan wolfram, molybden,.. Henry Cavendish Brit, vědec, objevení vodíku, uršil z čeho se skládá zemská atmosféra Alfred Nobel Švéd, chemik, vynálezce dynamitu(nitroglycerin),založení fondu pro vědce Nobelova cena Joseph Proust Francouz, chemik, doložil experimentem zakon stálých poměrů slučovacích, objevitel glukosy Joseph Louis Gay Lussac Francouz, chemik, největší uspěch v zákonech týkajících se plynů,vylepšení byrety Michael Faraday Angličan, chemik,definování zákonů elektrolýzy, zavedení pojmů anoda, katoda, elektrody, ion John Dalton Angličan, učitel, badatel, známý chemickými zákony zákon stálých poměrů slučovacích a zákon násobných poměrů slučovacích, atomová teorie atomová hmotnost Ar Dmitrij Ivanovič Mendělejev Rus, chemik, vytvořil periodickou soustavu prvků a je objevitelem Periodického zákona pravidelné opakování vlastností prvků Marie Curie Skłodowská Polka, vědkyně, autorka teorie radioaktivity, objevení radia a polonia, první výzkum léčby rakoviny pomocí radioaktivity,2x nobelova cena Maxmilian Guldberg Nor, chemik a matematik, odvození vztahu mezi koncentracemi složek reakční soustavy v rovnovážném stavu (Guldberg Waagův zákon) August Arrhenius Švéd, chemik, fyzik, spoluzakladatel fyzikální chemie, Nobelova cena za elektrolytickou teorii disociace Emil Fischer Němec, chemik, studoval syntézu cukrů a purinů Hanz Fischer Němec, chemik, Nobelova ceny, studium krevních a rostliných barviv, syntetizování heminu, bilirubinu Leo Baekeland Belgičan, chemik, vynálezce, vynálezce bakelitu,chlorostříbrného fotografického papíru a dalších asi 100 patentů Jaroslav Heyrovský Čech, fyzik a chemik, zakladatel polarografie,nobelova cena za chemii 1959 Bohuslav Brauner Čech, chemik, spolupráce s D. I. Mendělejevem,úpravy periodické tabulky prvků, vyčlenění lanthanoidů Jan Svatopluk Presl Čech, profesor na univerzitě v Praze, zpracoval české chemické názvosloví, navrhl názvy prvků a triviální názvy některých sloučenin Antonín Holý Čech, výzkum léků proti virům, např. proti hepatitidě, HIV, oparům
Historie chemie Využití chemie již od Pravěku používání kovů pro výrobu nástrojů (bronz, měď, železo) Líh kvašení Starověk rozvoj věd, výroba porcelánu, střelného prachu, papíru Využití rostlinných barviv Středověk vznik univerzit, rozvoj chemie jako vědy > vznik alchymie Těžba kovů výroba mincí Pivovarnictví Objevování nerostných surovin mimo Evropu Alchymie chtěli vyrobit zlato, elixir života a mládí, poté první léky Paracelsus (léčba pomocí Hg, S) Iatrochemie vrcholné období alchymie výzkum léků Přínos objev nových látek, metod(např. destilace) Alchymie v Čechách největší rozvoj za Rudolfa II. Flogistonova teorie předpoklad existenci elementu zvaného flogiston, který měl být obsažen ve všech spalitelných objektech a uvolňován během spalování Vitalismus teorie o životní síle a energii Objev očkování riskantní pokusy 1907 první syntetické sloučeniny bakelit