Chemie pro přijímací zkoušky ky: Základní pojmy MUDr.Jan Pláteník, PhD Ústav lékařské biochemie 1.LF UK Literatura: J. Vacík a kol.: Přehled středoškolské chemie. Státní pedagogické nakladatelství Praha 1993 B. Matouš a A. Buděšínská: Modelové otázky k přijímacím zkouškám na 1. lékařskou fakultu Univerzity Karlovy. Chemie. Marvil 2004. 1
Stavba hmoty: Atom Molekula Ion Sloučenina Směs (dispersní soustava) Atom Nejmenšíčástice prvku, která vykazuje jeho chemické vlastnosti Kladně nabité jádro (neutrony, protony) Elektronový obal: elektron je vlna/částice chování elektronu popisuje kvantová mechanika (... vlnová funkce, kvantováčísla) orbital: oblast pravděpodobného výskytu elektronu 2
Chemický prvek Chemickyčistá látka složená z atomů, které mají stejný počet protonů nukleonovéčíslo A 16 8O protonovéčíslo Z A = N + Z Nuklid směs atomů se stejným nukleonovým číslem A Izotopy nuklidy se stejným protonovým a různým nukleonovýmčíslem (...nuklidy téhož prvku) př.: kyslík má tři přirozené nuklidy (izotopy): 16 O, 17 O, 18 O nestabilní nuklidy... radioaktivita 3
Molekula nejmenšíčástice hmoty, která vykazuje její chemické vlastnosti Atomy spojené kovalentními vazbami Příklady: vzácné plyny: monoatomové molekuly (?) jiné plyny: diatomové H 2 O, NH 3 atd. molekulové krystaly: diamant...mnoho tisíc atomů v proteinech a nukleových kyselinách H He H O H H H N H H Molekulový krystal diamantu 4
Ion atom nebo molekula s nenulovým nábojem (počet elektronů se nerovná počtu protonů) tendence tvořit ionty záleží na elektronegativitě každého prvku kationty (+) nebo anionty (-) monoatomové: Na +, Cl -, H +, Fe 2+ molekulové: NO 3-, SO 4 2- komplexní: [Fe(CN) 6 ] 4- Molekulové ionty oxokyselin: př. síran, SO 4 2- : rezonanční stabilizace sulfátového iontu..podobný je dusičnan NO 3-, fosfát PO 4 3-, uhličitan CO 3 2-, atd. 5
Sloučenina Chemickyčistá látka složená ze stejných molekul vzniklých sloučením dvou nebo více různých atomů Atomy jsou navzájem spojené chemickou vazbou Samostatné molekuly (př. CO 2 ) nebo krystalové struktury Stechiometrické Vzorce sloučenin př.: chlorid sodný NaCl př.: glukosa CH 2 O Molekulové souhrnné př.: chlorid sodný NaCl př.: glukosa C 6 H 12 O 6 Strukturní 6
Chemická vazba Soudržná síla poutající navzájem sloučené atomy v molekulách a krystalech Vazba iontová: elektrostatické síly mezi opačně nabitými ionty Vazba kovalentní: sdílení dvojic elektronů mezi vázanými atomy H H Vazbaσa π Vazbaσ(sigma): největší elektronová hustota na spojnici jader Vazbaπ(pi): největší elektronová hustota mimo (nad a pod) spojnicí jader 7
Vazbaσa π, násobná vazba Jednoduchá vazba: prakticky vždyσ př. H-H, ethan H 3 C-CH 3 Dvojná vazba: σ + π př. O=O (O 2 ), ethylen H 2 C=CH 2 Trojná vazba: 1x σ + 2x π př. N N (N 2 ), acetylen HC CH Vaznost (mocenství) atomu počet kovalentních vazeb, které z daného atomu vycházejí oktetové pravidlo: snaha nabýt el. konfigurace vzácného plynu př. H-F, H nabývá konfigurace He, F nabývá konfigurace Ne proto O obvykle dvojvazný, N trojvazný, C čtyřvazný atd. 8
Koordinačně kovalentní vazba (také koordinační, dativní, donorakceptorová) Oba vazebné elektrony do kovalentní vazby poskytuje jeden z atomů (donor), zatímco druhý poskytuje prázdný orbital (akceptor) Koordinační sloučeniny(komplexy eniny(komplexy) Centrální atom přechodného kovu poskytující volné orbitaly+ ligandy poskytující volné elektronové páry Koordinačně kovalentní vazba: ligand dává oba vazebné elektrony Počet ligandů obvykle 4 nebo 6 př.: hexakyanoželeznatanový ion, [Fe(CN) 6 ] 4-9
[Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ kation tetraamminměďnatý Polarita chemické vazby dle rozdílu elektronegativit obou atomů: < 0.4 vazba kovalentní nepolární př.: H-H, uhlík-vodík 0.4-1.7 vazba kovalentní polární př. H-O-H, NH 3, uhlík-kyslík, uhlík-dusík >1.7 vazba iontová př. NaCl... plynulý přechod! 10
Vektorové skládání dipólů: δ+ δ+ δ δ+ δ H H O C O O CO 2 : lineární, nepolární δ H 2 O: lomená, polární... voda jako polární rozpouštědlo: Oxidačníčíslo (formální mocenství) oxidačníčíslo prvku ve sloučenině se rovná počtu jeho skutečných, nebo pomyslných nábojů může být nula, celé kladné nebo záporné základ pro názvosloví anorganických sloučenin redoxní děje: oxidačníčíslo při oxidaci roste, při redukci klesá 11
České názvosloví oxidů: Oxidačníčíslo I II III IV V VI VII VIII Přípona -ný -natý -itý -ičitý -ečný/-ičný -ový -istý -ičelý Obecný vzorec X 2 O XO X 2 O 3 XO 2 X 2 O 5 XO 3 X 2 O 7 XO 4 Pravidla pro určov ování oxidačních chčísel atomů prvků volný elektroneutrální atom, nebo atom v molekule prvku: ox. číslo = 0 oxidačníčíslo jednoatomového iontu se rovná jeho náboji ve vzorcích víceatomových sloučenin se vazebné elektrony přidělí vždy atomu s větší elektronegativitou H má vždy oxid. číslo I (jen v hydridech kovů -I) O vždy -II (jen v peroxidech -I) F vždy -I alkalické kovy (Na, K..) vždy I prvky alkalických zemin (Ca, Mg..) vždy II 12
Pravidla pro určov ování oxidačních chčísel atomů prvků příklady: CO 2 : C IV, O -II H 2 SO 4 : H I, S VI, O -II Součet ox. čísel všech atomů prvků v elektroneutrální molekule je 0, ve víeatomovém iontu se rovná náboji iontu př.: CO 3 2- : C IV, O -II 1.IV + 3.(-II) = -2 Disperzní soustavy Směs několika chemickyčistých látek, kde jedna z nich tvoří kontinuální disperzní prostředí, ve které jsou ostatní látky dispergovány (rozptýleny) Dělení podle skupenství: pevnéčástice v plynu: dým kapičky kapaliny v plynu: mlha olej ve vodě: emulse pevnéčástice v kapalině: suspense atd. 13
Disperzní soustavy, pokr.: Dělení podle velikostičástic: < 10-9 m: disp. s. homogenní (analytická) př.: pravé roztoky elektrolytů a nízkomolekulárních neelektrolytů 10-9 - 10-7 m: disp. s. koloidní př.: aerosol, koloidní roztok, emulse > 10-7 m: disp. s. heterogenní (hrubá) př.: pěna, suspense Roztok (pravý roztok) homogenní disperzní soustava dvou nebo více chemickyčistých látek, jejichž vzájemné zastoupení lze v určitých mezích plynule měnit rozpouštědlo + rozpuštěná/é látka/y plynný (př. vzduch) kapalný (př. NaCl rozpuštěný ve vodě) pevný (př. sklo, slitiny kovů) 14
Mol Jednotka látkového množství množstv ství látky, které má právě tolik částic (atomů, iontů, molekul, apod.), kolik je atomů v 12 g nuklidu uhlíku toto množství se rovná 6.02 x 10 23 částic (Avogadrova konstanta) ku 12 C (Relativní) atomová hmotnost atomová hmotnostní jednotka(u): 1/12 hmotnosti jednoho atomu nuklidu uhlíku 12 C 1 u = 1.66057. 10-27 kg relativní atomová hmotnost (A r ): hmotnost atomu vyjádřená v u relativní atomová hmotnost prvku: poměr průměrné hmotnosti atomu prvku a u molekuly: relativní molekulová hmotnost (M r ) 15
Molárn rní hmotnost hmotnost jednoho molu dané látky v g/mol Molární hmotnost látky v gramech nabývá stejné numerické hodnoty jako její relativní atomová (molekulová) hmotnost Molárn rní objem jeden mol jakéhokoliv plynu zaujímá za stejné teploty a tlaku stejný objem..22.414 litrů při 101.325 kpa, 0 C (273.15 K) (Avogadrův zákon) 16
P: tlak v kpa V: objem v dm 3 (l) n: počet molů P. V = n. R. T R: univerzální plynová konstanta (8.31441 N.m.mol -1.K -1 ) T: teplota v K Koncentrace roztoků hmotnostní koncentrace: počet gramů rozpuštěné látky v jednom litru roztoku látková (molární) koncentrace: počet molů rozpuštěné látky v jednom litru roztoku v %: % (w/v): weight per volume, počet gramů látky ve 100 ml roztoku % (w/w): weight per weight, hmotnostní zlomek, počet gramů látky ve 100 g směsi % (v/v) volume per volume, objemový zlomek, počet ml látky ve 100 ml roztoku 17
Výpočet látkové koncentrace z hmotnostní Příklad: Vypočítejte látkovou koncentraci roztoku Na 2 HPO 4 c = 21 g /l. A r (Na)= 23, A r (P)= 31, A r (O)= 16, A r (H)= 1 M r Na 2 HPO 4 : 46+1+31+4x16 = 142 Látková koncentrace = hmot. konc. (g/l) / M r = 21 / 142 = 0.148 mol/l Výpočet hmotnostní koncentrace z látkové Příklad: Vypočítejte kolik gramů KClO 4 je třeba navážit pro přípravu 250 ml 0.1 M roztoku. A r (K)= 39, A r (Cl)= 35.4, A r (O)= 16 M r KClO 4 : 39 + 35.4 + 4x16 = 138.4 Hmotnostní konc. = látková konc. x M r potřebujeme 138.4 x 0.1 x 0.25 = 3.46 g KClO 4 18
Převody koncentrací: Souhrn Vždy rozlišujte mezi množstvím látky v molech (gramech) a její koncentrací v mol/l (g/l) Při převodu z hmotnostní konc. na látkovou dělíte hmotnost (g or g/l) molární hmotností (relativní atomovou/molekulovou hmotností) Při převodu z látkové konc. na hmotnostní násobíte molaritu (mol or mol/l) molární hmotností (relativní atomovou/molekulovou hmotností) Atom je úplně charakterizován: A) magnetickýmčíslem B) průměrem jádra C) nukleonovýmčíslem D) nukleonovým a protonovýmčíslem 19
Avogadrova konstanta vyjadřuje A) početčástic v látkovém množství 1 mol B) počet atomů ve sloučenině C) látkovou koncentraci iontů v plynech D) objem plynných látek při látkovém množství 1 ml Mol/m 3 je: A) jednotka látkového množství B) jednotka molární hmotnosti C) jednotka látkové koncentrace D) jednotka hmotnostní koncentrace 20
Jaké látkové množstv ství železa obsahuje 1 mol oxidu železnatého A) 2 mol B) 1 mol C) 0,5 mol D) nelze takto určit K 1 l roztoku KCl o c=2 mol/l byl přidán 1 l roztoku NaCl o c=1 mol/l. V získaném roztoku je: A) koncentrace K + 1 mol/l B) koncentrace Cl 1,5 mol/l C) 3 mol Cl D) 1 mol Na + 21
Dva litry roztoku obsahuj ahují 1 mol glukosy a 1 mol močoviny oviny. Kolik mol iontů obsahují: A) 0 B) 1 C) 2 D) 3 Při rozpouštění chloridu sodného ho: A) se z krystalové struktury oddělují ionty B) se ionty hydratují C) se ruší iontová vazba D) vzniká kovalentní vazba 22
Rozpuštěním hydrogenfosforečnanu nanu sodného ve vodě vznikají A) 2 Na + + HPO 2-4 B) 2 Na + + HPO 2-4 + 2 H + C) Na + + H 2 PO - 4 D) 2 Na + + H + + PO 3-4 Jednoduchá vazba je téměř vždy A) vazbou pi B) vazbou sigma C) vazbou sigma i pi D) neplatí ani jedna z uvedených možností 23
Vaznost je počet A) atomů ve sloučenině B) atomů, které se mohou jakýmkoliv způsobem vázat C) kovalentních vazeb vycházejících z atomu prvku ve sloučenině D) kovalentních nebo iontových vazeb vycházejících z atomu prvku ve sloučenině Pojem elektronegativity je mírou schopnosti atomu A) odpuzovat elektrony B) přitahovat sdílené elektrony C) odštěpovat proton D) tvořit elektroneutrální molekuly 24
Součet hodnot oxidačních chčísel atomů všech prvků v elektroneutráln lní sloučenin enině se rovná A) vždy jen nule B) nule jen v případě plynů C) nule jen v případě solí D) nemusí se vždy rovnat nule Oxidačníčíslo atomu vodíku ve sloučenin eninách NH 3 a CaH 2 je: A) III a II B) -III a -II C) I D) I a -I 25
Oxidačníčíslo P 4 je: A) IV B) -I C) 0 D) -IV Stechiometrický vzorec dusitanu amonného je: A) H 2 NO B) NH 4 NO 2 C) HNO D) NH 4 NO 3 26
Vyberte nesprávn vná tvrzení: A) molekulové ionty jsou většinou stálé ve vodném prostředí B) molekulové ionty jsou většinou nestálé ve vodném prostředí C) kovalentní vazba je založena na sdílení elektronů D) podstatou kovalentní vazby jsou elektrostatické síly působící mezi opačně nabitýmičásticemi Vyberte správnou odpověď ěď: A) Avogadrova konstanta udává počet částic připadající na jeden mol látky B) molární veličiny jsou veličiny vztažené na jednotkové látkové množství C) Avogardova konstanta udává početčástic připadající na jeden gram látky D) molární veličiny jsou veličiny vztažené na jednotkové hmotnostní množství 27
Podle velikostičástic stic můžeme dělit A) směsi na otevřené a uzavřené B) směsi na homogenní, heterogenní a koloidní C) soustavy isolované nebo uzavřené D) směsi na kapalné nebo tuhé Vyberte nesprávn vné tvrzení A) koloidní roztoky jsou homogenní směsi B) koloidní roztok je koloidní směsí C) příkladem homogenní směsi je vodný roztok NaCl D) směsi dělíme na homogenní, heterogenní nebo koloidní 28
Jaký je objem vody, který potřebujeme k přípravě roztoku o objemu 500 ml, má-li být objemový zlomek ethanolu v tomto roztoku 60% A) 200 ml B) 150,5 ml C) 160,5 ml D) 162,5 ml Jakou hmotnost má síran amonný, potřebný k přípravě 12% vodného roztoku o hmotnosti 3000 g: A) 240 g B) 120 g C) 360 g D) 200 g 29
Kyselinu dusičnou o w=18% a o hmotnosti 48 g zředíme vodou o hmotnosti 48 g. Jaký je hmotnostní zlomek HNO 3 ve výsledném roztoku: A) 0,1 B) 0,09 C) 0,08 D) 0,07 Jaká je koncentrace roztoku o objemu 1250 ml, obsahujícího ho KI o hmotnosti 8,3 g (A( r K=39, I=127) A) 0,2 mol/dm 3 B) 0,04 mol/dm 3 C) 0,02 mol/dm 3 D) 0,8 mol/dm 3 30
Určete hmotnost kyslíku ku, připadající v oxidu uhličit itém na 18 g uhlíku A) 53,3 g B) 32,0 g C) 48,0 g D) 12,0 g Jakému látkovému množstv ství vody odpovídá hmotnost vody 68 g A) 1,5 mol B) 1,4 mol C) 3,8 mol D) 3,1 mol 31
Jaký objem zaujímá 187 g sulfanu (A r S=32) A) 67,2 dm 3 B) 132 dm 3 C) 180 dm 3 D) 123,2 dm 3 Hmotnost jednoho litru kyslíku ku je A) 2 kg B) 1 kg C) 2,8 g D) 1,4 g 32