součástí našeho každodenního života spalování paliv koroze kovů ad.

Podobné dokumenty
součástí našeho každodenního života spalování paliv koroze kovů ad.

13 Oxidačně redukční reakce

Iontové reakce. Iontové reakce. Protolytické reakce. Teorie kyselin a zásad. Kyseliny dle Brønstedovy. nstedovy-lowryho teorie. Sytnost (proticita(

Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály

Oxidace a redukce. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2. Redukce = odebrání kyslíku

[ ] d[ Y] rychlost REAKČNÍ KINETIKA X Y

MitoSeminář II: Trochu výpočtů v bioenergetice. Souhrn. MUDr. Jan Pláteník, PhD. Ústav lékařské biochemie 1.LF UK

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

CHO cvičení, FSv, ČVUT v Praze

Galvanický článek. Li Rb K Na Be Sr Ca Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As CU Hg Ag Pt Au

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 07

Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět -

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

METABOLISMUS SACHARIDŮ

METABOLISMUS SACHARIDŮ

ZÁKLADNÍ CHEMICKÉ POJMY A ZÁKONY

Didaktické testy z biochemie 2

Chemické rovnice. Úprava koeficientů oxidoredukčních rovnic

Oxidace proteinů, tuků a cukrů jako zdroj energie v živých organismech

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

2 Roztoky elektrolytů. Osmotický tlak

Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)

Biologické redoxní děje Biological redox processes. Tisková verze Print version Prezentace Presentation

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie CZ.1.07/2.2.00/ Výpočty z chemických vzorců


1. Jeden elementární záporný náboj 1, C nese částice: a) neutron b) elektron c) proton d) foton

Chemie 2016 CAU strana 1 (celkem 5) 1. Zápis 39

12. Elektrochemie základní pojmy

Složení soustav (roztoky, koncentrace látkového množství)

GALAVANICKÝ ČLÁNEK. V běžné životě používáme název baterie. Odborné pojmenování pro baterii je galvanický článek.

9. Citrátový cyklus, oxidační dekarboxylace pyruvátu a anaplerotické dráhy

Chemie 2018 CAUS strana 1 (celkem 5)

NaLékařskou.cz Přijímačky nanečisto

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Sbírka příkladů z teoretických základů analytické chemie Tomáš Křížek Karel Nesměrák

Ukázky z pracovních listů z biochemie pro SŠ A ÚVOD

Disperzní soustavy a jejich vlastnosti

KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA (70 BODŮ)

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

METABOLISMUS SLOUČENINY S MAKROERGNÍMI VAZBAMI

5. CHEMICKÉ REAKCE. KLASIFIKACE CHEMICKÝCH REAKCÍ a) Podle vnějších změn Reakce skládání = SYNTÉZY z jednodušších -> složitější 2H 2 + O 2 -> 2H 2 O

Enzymologie. Věda ležící na pomezí fyz. ch. a bioch. Zabývá se problematikou biokatalyzátorů.

Hlavní parametry přírodního prostředí ph a Eh

Ukázky z pracovních listů B

ANABOLISMUS SACHARIDŮ

Brno e) Správná odpověď není uvedena. c) KHPO4. e) Správná odpověď není uvedena. c) 49 % e) Správná odpověď není uvedena.

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_10_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

Buněčné dýchání Ch_056_Přírodní látky_buněčné dýchání Autor: Ing. Mariana Mrázková

Otázka: Metabolismus. Předmět: Biologie. Přidal(a): Furrow. - přeměna látek a energie

CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL.

ŘEŠENÍ. PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE Bakalářský studijní obor Bioorganická chemie a chemická biologie 2016

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Pojmy Metody a formy Poznámky

1 mol (ideálního) plynu, zaujímá za normálních podmínek objem 22,4 litru. , Cl 2 , O 2

Eva Benešová. Dýchací řetězec

PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE Bakalářský studijní obor Bioorganická chemie a chemická biologie 2016

Oligobiogenní prvky bývají běžnou součástí organismů, ale v těle jich již podstatně méně (do 1%) než prvků makrobiogenních.

Laboratorní práce č. 8: Elektrochemické metody stanovení korozní rychlosti

Acidobazické děje - maturitní otázka z chemie

CHEMICKÉ REAKCE A HMOTNOSTI A OBJEMY REAGUJÍCÍCH LÁTEK

Bioenergetika a makroergické sloučeniny

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Hmotnost atomů a molekul 6 Látkové množství 11. Rozdělení směsí 16 Separační metody 20. Hustota, hmotnostní a objemový zlomek 25.

>>> E A1 + E A2. . aktivační energie potřebná k reakci bez přítomnosti katalyzátoru E A E A1. energie potřebná ke vzniku enzym-substrátového komplexu

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace

Masarykova střední škola zemědělská a Vyšší odborná škola, Opava, příspěvková organizace

POKYNY FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ RYCHLOST REAKCÍ

Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Ročník: 1.

Na zaslal(a): Téra2507. Elektrochemické metody

Energetický metabolizmus buňky

Učební osnovy Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemický kroužek ročník 6.-9.

13. Kolik molů vodíku vznikne reakcí jednoho molu zinku s kyselinou chlorovodíkovou?

Automatická potenciometrická titrace Klinická a toxikologická analýza Chemie životního prostředí Geologické obory

Elektrolyty. Disociace termická disociace (pomocí zvýšené teploty) elektrolytická disociace (pomocí polárního rozpouštědla)

CHE NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY DUBNA : 28. dubna 2018 : 30

ANODA KATODA elektrolyt:

Obsah Chemická reakce... 2 PL:

DOUČOVÁNÍ KVINTA CHEMIE

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

MATURITNÍ OTÁZKY Z CHEMIE

1. Termochemie - příklady 1. ročník

CHEMICKÉ ZNAKY ŽIVÝCH SOUSTAV

Hydrochemie koncentrace látek (výpočty)

Sacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus)

12. M A N G A N O M E T R I E

Rozpustnost s. Rozpouštění = opakem krystalizace Veličina udávající hmotnost rozpuštěné látky v daném objemu popř. v hmotnosti nasyceného roztoku.

Biochemicky významné sloučeniny a reakce - testík na procvičení

3 Acidobazické reakce

ANODA KATODA elektrolyt:

ZÁKLADNÍ CHEMICKÉ VÝPOČTY

U Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT

- metabolismus soubor chemických reakcí probíhajících v živých organismech a mezi organismy a jejich životním prostředím

Názvosloví anorganických sloučenin

Lékařská chemie a biochemie modelový vstupní test ke zkoušce

Transkript:

Oxidace a redukce Biochemický ústav LF MU (E.T.) 2012 1

Význam oxidačně-redukčních reakcí Oxidačně-redukční (redoxní) reakce jsou součástí našeho každodenního života metabolismus živin fotosyntéza buněčná respirace spalování paliv koroze kovů ad. 2

Definice Oxidace A red - n e - A ox Při oxidaci látka odevzdává elektrony Redukce Oba děje probíhají vždy současně B ox + n e - B red Při redukci látka elektrony přijímá 3

Oxidoredukční děj A red + B ox A ox + B red red ox ox red A ox /A red B ox /B red redoxní páry (srovnejte s acidobazickými ději konjugované páry) Složky redoxního páru se mohou lišit nejen počtem elektronů, ale i počtem atomů vodíku, kyslíku příp. jiných prvků 4

Příklady redoxních párů MnO 4- /MnO 2 O 2 /H 2 O Fe 3+ /Fe 2+ Cr 2 O 2-7 /Cr 3+ pyruvát/laktát chinon/difenol disulfid/thiol aldehyd/alkohol 5

Jak poznáme, zda reakce je oxidačně redukční? Při oxidoredukční reakci se mění oxidační číslo prvku Oxidační číslo - elektrický náboj, který by atom získal, kdybychom elektrony každé vazby vycházející z tohoto atomu přidělili atomu elektronegativnějšímu 6

Pravidla pro určování oxidačních čísel volný atom, nebo atom v molekule prvku (např.cu, O 2, P 4 ) má oxidační číslo 0 a vazba mezi atomy téhož druhu nepřispívá k oxidačnímu číslu oxidační číslo jakéhokoliv jednoatomového iontu se rovná jeho náboji (např. Fe 3+ má oxidační číslo +III) některé prvky mají ve všech nebo ve většině sloučenin stejná oxidační čísla: vodík má oxidační číslo +I, pouze v hydridech kovů je H -I, kyslík má ox. číslo II, jen v peroxidech je O -I, u alkalických kovů je ox. číslo vždy +I, u kovů alk.zemin +II 7

Oxidační číslo síry v kyselině sírové H 2 SO 4 2x (+I) 4x (-II) X = +2 + (-8) = +6 8

Oxidační čísla dusíku ve sloučeninách NH 3 -III N 2 0 N 2 O NO NO - 2 NO - 3 I II III V 9

Ox. čísla uhlíku při reakci methanu s kyslíkem H -IV 1/2 O 2 H H C H H C -II OH H H Při přeměně uhlovodíku na alkohol dochází ke zvýšení oxidačního čísla uhlíkového atomu jedná se o oxidaci 10

Oxidační čísla uhlíku ve sloučeninách -IV -III -II -III -III -I CH 4 CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 OH O -III I -III III IV CH 3 C CH 3 C O H OH O C O 11

Některé typy oxidačních reakcí ztráta elektronu Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu navázání kyslíku (oxygenace) C + O 2 CO 2 odštěpení 2H (dehydrogenace) H 3 C CH COOH OH laktát -2H H3 C C COOH O pyruvát 12

Některé typy redukčních reakcí dodání elektronu Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu odštěpení kyslíku (deoxygenace) CO 2 CO + ½ O 2 navázání 2H (hydrogenace) H 3 C C O COOH +2H H3 C CH COOH OH 13

Pozor! Nezaměňujte pojmy Hydrogenace x hydratace Dehydrogenace x dehydratace CH CH +H 2 O -I -I 0 -II -H 2 O CH CH 2 OH Hydratace a dehydratace nejsou redoxní reakce, jeden C se zredukoval, druhý C oxidoval, ale součet oxid. čísel je stejný 14

Předvídání průběhu oxidoredukčních reakcí 15

Ze zkušenosti známe, že některé látky působí jako oxidační činidla, jiné jako redukční činidla. Oxidační činidla - KMnO 4, H 2 O 2, K 2 Cr 2 O 7, Cl 2,... Redukční činidla - C, H 2, Fe, Zn... 16

Ethanol lze oxidovat pomocí K 2 Cr 2 O 7 na acetaldehyd CH 3 CH 2 OH K 2 Cr 2 O 7, H + CH 3 CH=O Lze ethanol oxidovat také peroxidem vodíku? Lze oxidovat acetaldehyd dichromanem na kys. octovou? Bude oxidace kompletní? 17

Lze řešit se znalostí elektrodových (redoxních) potenciálů daných systémů elektrodové potenciály vyjadřují schopnost redukčního činidla ztrácet elektron (nebo schopnost oxidačního činidla elektron přijímat) (srovnejte s aciditou a bazicitou) 18

Standardní elektrodový potenciál E o Definice: Elektromotorická síla poločlánku složeného z oxidované i redukované formy redoxního páru za standardního stavu a v rovnováze se standardní vodíkovou elektrodou (standardní stav = standardní teplota, tlak, c= 1 mol/l, redukované i oxidované složky páru, ph=0). 19

Standardní elektrodový potenciál E o A ox + ne A red měříme standardní podmínky elektromotorickou sílu = E o roztok obsahující 1 mol/l oxidované formy a 1 mol/l redukované formy A ox A red referenční poločlánek = vodíková elektroda 20

Standardní vodíková elektroda platinová elektroda pokrytá platinovou černí zčásti ponořená do roztoku o jednotkové aktivitě vodíkových iontů a z části vyčnívající nad roztok do prostoru vyplněného plynným vodíkem o tlaku 101,3 kpa. V praxi jiné srovnávací elektrody - kalomelová, argentchloridová 21

Zjištění E O měřením výpočtem z hodnot K, G o 22

Hodnoty E o pro některé redoxní páry (při 25 o C) Redoxní pár K + + e K Ca 2+ + 2 e Ca Na + + e Na Al 3+ + 3 e Al Zn 2+ + 2 e Zn 2 H + + 2 e H 2 Cu 2+ + 2 e Cu I 2 + 2 e 2 I Fe 3+ + e Fe 2+ O 2 + 4 H + + 4 e 2 H 2 O Cr + 3+ 2 O 7 + 14 H + 6 e 2 Cr + 7 H 2 O Cl 2 + 2 e 2 Cl E (V) 2,92 2,87 2,71 1,66 0,76 0,00 0,34 0,54 0,76 1,23 1,33 1,36 MnO 4 + 8 H + + 5 e Mn 2+ + 4 H 2O 1,51 H 2 O 2 + 2 H + + 2 e 2 H 2 O 1,77 23

Co lze z tabulky redoxních párů odvodit: Silná redukční činidla - (látky s velkou tendencí odštěpovat elektrony) - mají záporné hodnoty potenciálu redukčním činidlem je přitom redukovaná forma páru Silná oxidační činidla - (látky s velkou tendencí přijímat elektrony) - mají kladné hodnoty potenciálu oxidačním činidlem je přitom oxidovaná forma páru 24

Př.: V tabulce na snímku 23 najděte nejúčinnější a) oxidační činidlo b) redukční činidlo a) nejkladnější hodnota potenciálu přísluší páru: H 2 O 2 + 2 H + + 2 e - / 2 H 2 O 1,77 V oxidovanou formou páru H 2 O 2 / H 2 O je H 2 O 2 nejúčinnějším oxidačním činidlem v tabulce je H 2 O25 2

b) nejzápornější hodnota potenciálu přísluší páru: K + /K -2,92 V redukovanou formou páru je K nejúčinnějším redukčním činidlem v tabulce je K 26

Srovnání dvou párů -redukovaná forma páru se zápornější hodnotou E o může za standardního stavu redukovat oxidovanou formu druhého páru s kladnější hodnotou E o - liší-li se oba páry o více jak 400 mv, reakce je nevratná i za nestandardních koncentracích, je-li rozdíl mezi hodnotami E o menší, dochází ke vzniku rovnováhy ovlivnitelné počáteční koncentrací látek 27

Př.: V tabulce na snímku 23 nalezněte všechny látky, které by mohly být za standardních podm.redukovány zinkem Zinkem mohou být redukovány oxidované formy všech párů s pozitivnější hodnotou E o. Tedy tyto látky: H +, Cu 2+,I 2, Fe 3+, O 2, Cl, Cr 2 O 7-, Cl -, MnO 4-,H 2 O 2 Elektrony budou mít tendenci putovat ze Zn na tyto oxidované formy Zinkem však nemohou být redukovány ionty Al 3+, Na +,Ca 2+, K + Tedy elektrony nemohou putovat ze Zn na Al 3+, Na +,Ca 2+, K + 28

Hodnoty redoxních potenciálů při koncentracích jiných než standardních (jednotkových) Pár: a Ox + n e - c Red Nernstova-Petersova rovnice E = E o + RT nf ln [ Ox ] a [ Red] c elektrodový potenciál poločlánku za nestandardního stavu Faradayova konstanta 96 500 C/mol počet přenášených elektronů aktuální koncentrace oxidované [Ox] a redukované [Red] formy 29

úprava vztahu namísto ln x = 2,3 log x E = E o + [ Ox ] a [ Red] c 2,3RT Ox log nf T=25 o C po vyčíslení R, při 295 K E = E o + 0,061 n log [ ] a Ox [ Red ] c 30

Př.1: Jakou hodnotu redoxního potenciálu bude mít poločlánek obsahující železité a železnaté ionty v poměru koncentrací 2:1? Fe 3+ + e Fe 2+ E 0 = 0,77 V E( 1 ) [ ] 3+ Fe [ ] + Fe = 0,77 + 0,06 log 2 E(1) = 0, 79 V 31

Př.2: Jakou hodnotu redoxního potenciálu bude mít poločlánek obsahující železité a železnaté ionty v poměru 1:2? (2) Fe 3+ + e Fe 2+ E 0 = 0,77 V E ( 2) [ 3+ ] + Fe [ + Fe ] = 0,77 + 0,06 log 2 E(2) = 0, 75 V 32

Př.3: Jakou hodnotu redoxního potenciálu bude mít poločlánek obsahující I 2 a jodidové ionty v poměru 2:1? (3) I 2 + 2e - 2I - E 0 = 0,54 V n=2 E( ) [ I ] 2 3 = 0,54 + 0,03log [ ] 2 E(3) = 0,55V I 33

Elektrodové potenciály v biologických systémech Elektrodové potenciály vztažené k ph=7, teplota 30 o C Namísto hodnot E a E o E, E o Změna hodnot o -0,42 V (Standardní potenciál vodíkové elektrody při ph = 7 vztažený na vodíkovou elektrodu při ph = 0 má hodnotu 0,420 V) 34

Oxidoredukce v biologických systémech Nejdůležitější oxidoredukční reakce probíhají při odbourání živin z potravy Oxidoredukční děje probíhají také při některých syntetických pochodech (syntéza mastných kyselin, cholesterolu) K oxidoredukcím patří i další reakce probíhající v buňkách (odbourání alkoholu, tvorba laktátu, hydroxylace substrátů ad.) Většina oxidoredukcí v biologických systémech je enzymově katalyzována 35

Význam biologických oxidací pro zisk energie fotosyntéza živiny O 2 organizované velké molekuly Dehydrogenace CO 2 +H 2 O 2 2 Chemická energie Malé molekuly malé molekuly 36

Jak se metabolismem živin získává energie? spalování živin živiny v potravě (lipidy a sacharidy, částečně proteiny) obsahují atomy uhlíku s nízkým oxidačním stupněm jsou postupně oxidovány na CO 2 (dehydrogenace), kyslík 2 se přitom redukuje na vodu odbourávání živin zahrnuje kromě oxidací i jiné typy reakcí izomerizace, hydratace, dehydratace, fosforylace, štěpení ad. pro zisk energie mají význam pouze dehydrogenační reakce. 37

Oxidační čísla uhlíku v modelových živinách 0 -I CH 2 OH 0 OH O 0 I -III 0 III H 3 C CH COOH OH OH NH 0 2 OH Průměrné ox.č. C = 0,0 Průměrné ox.č. C = 0,0 -III H 3 C -II III COOH Průměrné ox.č. C = -1,8 uhlík je nejvíce redukovaný 38

Oxidace živin je katalyzována enzymy Oxidace se odehrávají formou dehydrogenací Vodík z dehydrogenačních reakcí se váže na kofaktory enzymů (nejčastěji NAD + a FAD) 39

Obecné schéma enzymové dehydrogenace redoxní pár 1 redukovaný oxidovaný + substrát kofaktor dehydrogenasa oxidovaný + substrát redukovaný kofaktor redoxní pár 2 NAD + NADH +, FADH, FAD 2 Kofaktory dehydrogenačních reakcí jsou nejčastěji NAD + a FAD 40

NAD + - nikotinamidadenindinukleotid CONH 2 NH 2 N O O CH 2 O P O P O 2 CH 2 N N N N OH HO OH OH O O OH OH 41

Oxidovaná forma NAD + + N C O NH 2 adenin ribosa fosfát fosfát ribosa 42

Redukovaná forma - NADH NAD + + 2H NADH + H + H H Na kofaktor se přenáší atom vodíku a elektron (hydridový anion), proton se uvolňuje do prostředí N 43

Niacin, vit. B 3, vit.pp (směs nikotinamidu a kys. nikotinové) Denní potřeba 13-20 mg Nedostatek: pelagra Zdroje: játra, maso, droždí 44

FAD - flavinadenindinukleotid HN O N CH 3 O N N CH 3 CH 2 (CHOH) 3 CH 2 OH 2 45

Oxidovaná forma FAD H 3 C N O NH H 3 C 3 N N O ribitol fosfát fosfát ribosa adenin 46

Redukovaná forma FAD FAD + 2H FADH 2 H 3 C H N O NH H 3 C N N H O adenin ribitol fosfát fosfát ribosa 47

Vitamin B 2 riboflavin Denní potřeba: cca 2 mg Nedostatek: poruchy sliznice Zdroje: mléko, vejce, maso, rostliné potraviny 48

Příklady dalších biochemicky významných oxidoredukčních reakcí Oxidace ethanolu na acetaldehyd CH3CH 2 OH NAD+ CH3CH=O NADH + H + 49

Dehydrogenační reakce v citrátovém cyklu (vznik NADH) isocitrát 2-oxoglutarát + CO 2 NADH + H NAD+ + 2-oxoglutarát sukcinylcoa NAD+ NADH + H + malát oxalacetát NAD+ NADH + H + 50

Dehydrogenační reakce v citrátovém cyklu (vznik FADH 2 ) sukcinát fumarát FAD F ADH 2 51

Redukce pyruvátu na laktát H 3 C C C O O H 3 C CH O - - NADH + + H + NAD+ OH C O O Probíhá při svalové práci na kyslíkový dluh 52

Přenos elektronů pomocí cytochromů (probíhá v dýchacím řetězci, nebo při hydroxylačních reakcích) N N 2+ - e - N N Fe 3+ Fe 2+ N N N N + e - 53

Dehydrogenace kyseliny askorbové CH 2 OH CH 2 OH H C OH H C OH O O -2H O O HO OH O O 54

Oxygenace přímé slučování s kyslíkem jsou méně početné Monooxygenasy katalyzují hydroxylaci substrátů CH 3 CH 2 OH + O 2 Dioxygenasy katalyzují vestavění dvou atomů O do substrátů OH OH OH C + O 2 C OH O O 55

Málo rozpustné silné elektrolyty. Srážecí reakce 56

Rozpustnost solí ve vodě Přidáváme-li sůl do rozpouštědla, sůl se rozpouští a disociuje Po přidání určitého množství soli, zůstává další přídavek nerozpuštěn Roztok je solí nasycen Rozpustnost soli lze vyjádřit v g/l 57

Rovnováha v nasyceném roztoku B n A m (s) n B m+ (aq) + m A n (aq) CaF 2 (s) Ca 2+ (aq) + 2F - (aq) Rovnovážná konstanta [B m+ ] n [A n- m ] K = [ ][ ] 2+ 2 Ca F [B n A m ] K = [ CaF ] CaF 2 = konst. = konst. 58

Součin rozpustnosti K s = [B m+ ] n [A n ] m s K S = [Ca 2+ ] [F - ] 2 Součin rozpustnosti udává (pro danou teplotu) maximální hodnotu, jaké může dosáhnout součin koncentrací obou iontů rozpuštěné látky v roztoku. Je-li součin koncentrace iontů vyšší, z roztoku se vylučuje sraženina 59

Součiny rozpustnosti vybraných sloučenin Sůl K s Snižování PbCl 2 1,6 10 5 CaSO 6 4 1,2 10 CaHPO 4 2,3 10 7 SrSO 4 3,3 10 7 CaCO 3 3,8 10 9 CaC 2O 4 1,0 10 9 BaSO 4 1,4 10 10 AgCl 1,8 10 10 CaF 2 2,7 10 11 Ca 3 (PO 4 ) 2 2,8 10 30 Ca 5 (PO 4 ) 3 OH 5,3 10 59 Ca 5 (PO 4 ) 3 F 3,1 10 60 Fe 2 S 3 1,0 10 88 s rozpustnosti 60

Srážecí reakce Chlorid barnatý a síran sodný jsou dobře rozpustné sloučeniny. Co se stane smícháme-li jejich roztoky? BaCl 2 (s) + Na 2 SO 4 (s) BaSO 4 + 2Cl - + 2Na + 2+ 2 10 K ( BaSO ) = [ Ba ][ SO ] = 1,1.10 K s Jakmile součin koncentrací 10 4 4 [Ba 2+ ]. [SO 2-4 ] přesáhne hodnotu 1,4. 10-10, začne se vylučovat sraženina BaSO 4 61

Při jakých koncentracích BaCl 2 a Na 2 SO 4 to nastane? [ ] 2+ 2 10 Ba ][ SO ]= 1,1.10 4 10 Např. a) koncentrace obou solí v roztoku bude 1,05.10-5 mol/l b) koncentrace BaCl 2 v roztoku bude 1.10-1 mol/l a konc. Na 2 SO 4 bude 1,1.10-9 mol/l c) koncentrace BaCl 2 v roztoku bude 1,1.10-9 mol/l a konc. Na -1 2 SO 4 bude 1.10 mol/l Obecně: kdykoliv součin koncentrací obou iontů překročí hodnotu 1,1.10-10 62

Př.: Jaké množství CaF 2 může být maximálně rozpuštěno ve vodě? (pro zvídavé) K s (CaF 2 ) = 4.0. 10-11 K S = [Ca 2+ ] [F - ] 2 M r (CaF 2 ) = 78 CaF 2 (s) Ca 2+ + 2F - neznámou koncentraci označíme c c c 2c 4,0.10-11 = c. (2c) 2 = 4c 3 c 2,1.10-4 mol/l c = 3 11 1.10 V 1 litru roztoku může být maximálně rozpuštěno 2,1.10-4 molu CaF 2 tj. 2,1.10-4. 78 g = 1,64.10-2 g =. 16,4 mg CaF 2 63

Efekt společného iontu Součin rozpustnosti šťavelanu vápenatého je K s = 1,0 10 9 K nasycenému roztoku této soli přidáme ve vodě dobře rozpustný CaCl 2 Co se stane? Z roztoku se vyloučí sraženina. Proč? Přidáním Ca 2+ iontů do roztoku byl překročen součin rozpustnosti šťavelanu vápenatého 64

Močové kameny z oxalátu vápenatého Nejčastější forma urolitiázy ve střední Evropě Až 70% všech močových konkrementů K S (CaC 2 O 4 ) = 1,0 10 9 Dvě krystalové formy: whewellit weddellit kalcium-oxalát monohydrát kalcium-oxalát dihydrát Příčiny: Zvýšená hladina Ca 2+ v moči hyperkalciurie (pro zvýšenou intestinální absorpci nebo porušenou renální tubulární zpětnou resorpci nebo nadměrnou mobilizaci z kostí). Zvýšená hladina oxalátu v moči hyperoxalurie. Často způsobena zvýšenou inestinální absorbcí oxalátů. 65

Rozpustnost fosforečnanů vápenatých ve vodě za různých hodnot ph pk A H 3PO 4 2,1 7,2 H 2 PO 4 - Ca(H 2 PO 4 ) 2 rozpustný 12,4 HPO 4 2- PO 4 3- CaHPO 4 4 s K s = 2,3 10 7 Ca 3 (PO 4 ) 2 Ks = 2,8 10-30 66

Biologické apatity součiny rozpustnosti in vitro hydroxylapatit Ca -59 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 K s = 5.34x10 fluorapatit Ca 10 (PO 4 ) 6 (F) 2 K s = 3.16x10-60 10 4 6 2 s oktakalciumfosfát Ca 8 (HPO 4 ) 2 (PO 4 ) 4 K s = 2.0x10-49 8 4 2 4 4 s Obsaženy v kostech a zubech Mineralizace tvrdých tkání: základním předpokladem je překročení součinu rozpustnosti Ca 2+ a PO 4 3-67

Proč přílišné pití koka-koly snižuje příjem vápníku? 68