Chemie - uèebnice - Vítejte | Dosli.cz - Ucebnice.pdf · stříbro Argentum Ag 47 stroncium...

Chemie

ukázka možného využití programu doSystem - EduBase ve výuce

Autor: Marcela Slípková

Tento dokument byl kompletně vytvořen, sestaven a vytištěn v programu doSystem - EduBase. Více informací o programu naleznete na www.dosli.cz.

VARIACE

1

Chemie 1

Chemie��

Chemie je přírodní věda o neživé přírodě, která zkoumá látky a jejich přeměny. Předchůdkyní chemie byla alchymie, která byla velmi rozvinutá v 16. a 17. století za vlády císaře Rudolfa II. Alchymisté hledali elixír života, kámen mudrců a přeměnu kovů ve zlato.

1. Složení látek a chemická vazba��

V tématickém celku si objasníme, proč mohou probíhat chemické děje. Začneme složením látek. Víme, že látky se skládají z atomů, které se slučují v molekuly. Atomy a molekuly jsou malé částečky látek, které mají různé složení a velikost, a proto mají látky různé vlastnosti. Atomy a molekuly se neustále pohybují.

atom molekula

1.1 Atomy��

Z čeho se skládají látky? Jsou složeny z neviditelných částic, které se neustále pohybují. Jsou to atomy,molekuly, makromolekuly (z řec. macros = velký).Ani atomy nejsou nejmenší a nedělitelné částice (z řec. atomos = nedělitelný). Atomy se skládají z menších částic - mikročástic:

elektronů se záporným nábojem - značíme e- ,protonů s kladným nábojem - značíme p+ ,neutronů bez náboje - značíme no .

Protony a neutrony tvoří jádro atomu (pouze atom vodíku neobsahuje neutrony), obal atomu je tvořený elektrony. Jádro je vždy kladné a obal záporný.

Atom je částice chemické látky složená z jádra a obalu. V jádru jsou protony a neutrony a v obalu elektrony.Počet elektronů v obalu a protonů v jádře je stejný, proto navenek vystupuje atom jako neutrální. Počet neutronů nemá na náboj atomu žádný vliv.Počet protonů a elektronů v atomu je stejný, ale jejich hmotnost a velikost je různá. Hmotnost atomu je v jádře, ale velikost jádra je mnohonásobně menší než obal.

Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)18.3.2005 12:32:37 1 z 19

Chemie 1

Schematicky můžeme strukturu atomu znázornit takto:

atom vodíku atom uhlíku

+ 1 vrstva evalen ční

-+6

1. elektronová vrstva

2. elektronovávrstva - valen ční

Vyzkoušejte si!��

1.

Dokažte pohyb částic látek!Na zpětný projektor umístíme 2 Petriho misky s vodou. Na hladinu vody v 1. misce vložíme zrnko kafru a do středu druhé ponoříme několik krystalků manganistanu draselného.

Návod:

Zrnko kafru se pohybuje neuspořádaně.Krystalky manganistanu draselného se rozpouštějí, kolem nich vzniká kruh fialového roztoku, jehož průměr se zvolna zvětšuje.

Řešení:

Pohybující se částice vody narážejí na zrnko kafru.Částice manganistanu se pohybují a pronikají mezi částice vody.

Výsledek:

122

Valenční vrstva��

Elektrony se pohybují kolem jádra atomu v různých vzdálenostech - uspořádáně ve vrstvách neboli sférách. Vrstev může být maximálně 7. V každé vrstvě mají elektrony přibližně stejnou energii. Největší energii mají elektrony v nejvzdálenější vrstvě, která se nazývá vnější neboli valenční. Elektrony této vrstvy mají vliv na vlastnosti prvků. Ve valenční vrstvě může být nejvíce 8 elektronů.

1.2 Protonové číslo��

Všechny látky kolem nás (rostliny, živočichové, horniny, stavby, silnice.....) se skládají z atomů. Známe 107 druhů atomů, které se od sebe liší počtem protonů v jádře.Počet protonů udává protonové číslo, které označujeme Z. Atomy, které mají stejné protonové číslo, tvoří prvek.Prvek je chemická látka složená z atomů, které mají stejné protonové číslo.

1.2.1 Izotopy��

Atomy téhož prvku, které se liší počtem neutronů (mají jiné nukleonové číslo), nazýváme izotopy. Hmotnosti protonů a neutronů jsou přibližně stejné, proto se hmotnosti izotopů téhož prvku liší.

1.2.2 Nukleonové číslo��

Nukleonové číslo určuje počet protonů a neutronů. Zapisuje se před značkou prvku vlevo nahoru.Nukleony jsou mikročástice chemické látky složené z protonů a neutronů.


Chemie 1

1.3 Prvky��

Každý prvek má své protonové číslo, název (mezinárodní a český) a značku. Značky jsou odvozené od mezinárodního názvu a jsou stejné na celém světě. První písmeno je vždy tiskací a velké, případné druhé je jedním z dalších písmen mezinárodního názvu a je malé (může být i psací).

Např. Nitrogenium (dusík) N, Natrium (sodík) Na, Ferrum (železo) Fe, Stannum (cín) Sn.

Značku čteme foneticky, každé písmeno zvlášť.

Např. N čteme en, Na čteme en-a, Fe čteme ef-e, Sn čteme es-en.

Značka prvku označuje současně 1 atom prvku.

Např. H značí značku vodíku a 1 atom vodíku, Cu značí značku mědi a 1 atom mědi.

Více atomů daného prvku píšeme číslem před jeho značkou.

Např. 5 atomů vodíku napíšeme zápisem 5 H; 8 atomů síry 8 S.

Protonové číslo Z píšeme malým číslem před značku vlevo dolů 8 O, 1 H, 17 Cl a čteme o-osm, há-jedna, cé-el-sedmnáct.Před značku prvku vlevo nahoru píšeme malým číslem relativní atomovou hmotnost 16 O (součet protonů a neutronů).

Prvek je chemická látka složená z atomů, které mají stejné protonové číslo.

Nejznámější prvky:

Český název Mezinárodní název Chemická značka

Protonové číslo

argon Argon Ar 18arsen Arsenicum As 33baryum Baryum Ba 56bór Borum B 5brom Bromum Br 35cín Stannum Sn 50draslík Kalium K 19dusík Nitrogenium N 7fluor Fluorum F 9fosfor Phosphorus P 15germanium Germanium Ge 32helium Helium He 2hliník Aluminium Al 43hořčík Magnesium Mg 12chlor Chlorum Cl 17chrom Chromum Cr 24jod Iodum I 53kadmium Cadmium Cd 48kobalt Cobaltum Co 27krypton Krypton Kr 36křemík Kalium K 19kyslík Oxygenium O 8litium Lithium Li 3mangan Manganum Mn 25měď Cuprum Cu 29neon Neon Ne 10nikl Niccolum Ni 28


Chemie 1

olovo Plumbum Pb 82osmium Osmium Os 76platina Platinum Pt 78radon Radon Rn 86rtuť Hydrargyrum Hg 80síra Sulphur S 16sodík Natrium Na 11stříbro Argentum Ag 47stroncium Strontium Sr 38titan Titanium Ti 22uhlík Carboneum C 6uran Uranium U 92vanad Vanadium V 23vápník Calcium Ca 20vodík Hydrogenium H 1wolfram Wolframium W 74zinek Zincum Zn 30zlato Aurum Au 79železo Ferrum Fe 26

Molekuly - zápis��

Atomy některých prvků se slučují a tvoří víceatomové molekuly. Počet atomů v jejich molekule píšeme malým číslem vpravo dole za značku prvku.

Např. O2 - dvouatomová molekula kyslíku, P5 - pětiatomová molekula fosforu.

1.4 Chemická vazba��

Z jednotlivých atomů je tvořeno velmi málo látek. Jsou to např. vzácné plyny, které jsou součástí vzduchu (helium, neon, argon, xenon, krypton, radon).Většina látek je tvořena atomy, které se spojují - slučují. Mezi atomy stejných i různých prvků vzniká vazba - chemická vazba.

Atomy se slučují pomocí elektronů ve vnější - valenční vrstvě. Valenční elektron jednoho atomu vytvoří s valenčním elektronem druhého prvku elektronový pár.

Atomy se spojují dvěma způsoby:1) Atomy během chemické reakce elektrony přijímají nebo odevzdávají - vzniká iontová vazba.

+17+

H Cl HCl+

+ + +17

2) Atomy se podělí o společné elektrony - vzniká kovalentní vazba.


Chemie 1

1.5 Molekuly a sloučeniny��

Částice, které vznikly spojením dvou nebo více atomů, se nazývají molekuly. Např. molekuly vodíku, kyslíku, dusíku, fluoru, chloru, bromu, jodu jsou dvouatomové. Složení molekul zapisujeme za značku prvku malým číslem vpravo dolů, kde uvedeme počet atomů vázaných v molekule. Např. zápis Cl2 (čteme cé-el-dvě) znamená, že v molekule chloru jsou vázané 2 atomy Cl. Také 2 různé prvky mohou tvořit dvouatomovou molekulu (např. HCl).

Molekuly mohou být i víceatomové:a) molekuly složené ze stejných atomů: S8 , P4b) molekuly složené z atomů různých prvků:

H2 O - dvouprvková, složená ze tří atomů (ze 2 atomů H a 1 atomu O)H2 SO4 - tříprvková, složená ze 7 atomů (ze 2 atomů H, 1 atomu S a 4 atomů O).

Všechny chemické látky složené z molekul, tj. ze sloučených atomů různých prvků, se nazývají chemické sloučeniny. Sloučeniny mají stálé chemické složení. Složení sloučeniny vyjadřuje chemický vzorec, který udává:a) druh atomu,b) poměr počtu atomů.

Např. voda H2 O (čti há-dvě-ó) je sloučenina, jejíž molekula je tvořena 2 atomy H a 1 atomem O.

Vzorcem zapisujeme také prvky, tvoří-li molekuly, např: H2 , O2 .

Většina chemických látek je tvořena molekulami.Prvky a sloučeniny jsou chemické látky, které mají stálé chemické složení, proto mají stálé hodnoty fyzikálních veličin (např. teplotu varu, teplotu tání, hustotu....). Molekula je částice chemické látky, složená ze dvou nebo více sloučených atomů.Sloučenina je chemická látka, složená ze sloučených atomů dvou nebo více prvků.

1.6 Ionty��

Některé sloučeniny (např. kuchyňská sůl) nejsou tvořeny z neutrálních atomů, ale z částic elektricky nabitých - z iontů. Ionty vznikají přesunem valenčních elektronů. Ionty mohou být nabité kladně - kationty nebo záporně - anionty.

Sodík se slučuje s chlorem a při bouřlivé reakci vzniká pevná bílá látka - chlorid sodný. Experimentálně lze dokázat, že je složený z kationtů a aniontů.

Kationt má má méně elektronů než protonů a vzniká odebíráním jednoho nebo více elektronů. Aniont má více elektronů než protonů a vzniká přibíráním jednoho nebo více elektronů. Počet protonů se nemění.Ionty zapisujeme za značku vpravo nahoru, číslo vyjadřuje počet přesunutých elektronů a znaménko + kation (např. K+, Al3+, čteme ká-plus, á-el-tři-plus) a znaménko - anion (např. Cl-, O2-, čteme cé-el-minus, ó-dvě-minus).

Vznik kationtu:Atom sodíku při chemické reakci odebírá 1 elektron a vznikne kation sodíku.

Nao - 1 e- --------> Na+


Chemie 1

Atom Cao odevzdá 2 e- a vznikne kation Ca2+.

Cao - 2 e- --------> Ca2+

Vznik aniontu:Atom chloru přijme při chemické reakci 1 elektron a vznikne anion chloru.

Clo + 1 e- --------> Cl-

Atom Oo přijme 2 e- a vznikne anion O2-.

Oo + 2 e- --------> O2-

Kromě jednoduchých iontů existují i ionty složené např.+4NH ,

−24SO ,

−23CO ,

−3NO . Mezi ionty vzniká iontová

chemická vazba.

Otázky k procvičení��

1. Jak vzniká chemická vazba? 156

2. Napiš vzorec sloučeniny, která je složená ze:a) 2 atomů fosforu a 5 atomů kyslíkub) 2 atomů vodíku, 1atomu síry a 4 atomů kyslíkuc) 1 atpmu dusíku a 3 atomů vodíkud) 2 atomů vodíku a 1 atomu kyslíkue) 1 atomu vápníku, 1 atomu uhlíku a 3 atomů kyslíkuKolikaprvkové jsou tyto sloučeniny?

162

3. Najdi protonové číslo těchto prvků: Na, H, C, Pb, O, Fe. 150

4. Počet elektronů v atomu je 17. Jaké je protonové číslo? 146

5. Jak vznikají ionty? 170

2. Chemické prvky��

V tomto tématickém celku se seznámíte se základními a nejdůležitějšími kovy a nekovy a s uspořádáním prvků do periodické soustavy prvků.

2.1 Periodická soustava prvků��

Tak jako živočichy a rostliny rozdělujeme do skupin - kmenů, tříd, řádů apod., tak i prvky podle podobných vlastností třídíme do systému, který nazýváme periodická soustava chemických prvků neboli periodická tabulka prvků. Je založena na tom, že vlastnosti prvků a jejich sloučenin se periodicky opakují - periodický zákon.

Prvky jsou v periodické tabulce uspořádány podle periodického zákona: Vlastnosti prvků a jejich


Chemie 1

sloučenin se periodicky mění v závislosti na vzrůstajícím protonovém čísle.

Jak vypadá periodická tabulka?Prvky jsou uspořádány podle stoupajícího protonového čísla.

V tabulce je 7 vodorovných řad = period (označujeme číslem 1 až 7).V první periodě jsou 2 prvky (H, He).Ve druhé periodě je 8 prvků (Li až Ne).Ve třetí periodě je 8 prvků (Na až Ar).

Prvky téže periody mají stejný počet vrstev elektronů:• prvky v 1. periodě mají 1 vrstvu elektronů,• prvky ve 2. periodě mají 2 vrstvy elektronů,• prvky ve 3. periodě mají 3 vrstvy elektronů,• prvky v 7. periodě mají 7 vrstev elektronů.

V tabulce je 18 svislých sloupců, které tvoří 8 skupin (označujeme I až VIII), dělených na 16 podskupin označených písmenem A - hlavní a B - vedlejší (VIII. B skupina je tvořena 3 sloupci).Budeme se věnovat podskupině A.

Prvky ve stejné skupině mají stejný počet valenčních elektronů a podobné vlastnosti (alkalické kovy - I. A skupina, halogeny - VIII. A skupina):• prvky v I. A skupině mají 1 valenční elektron,• prvky ve II. A skupině mají 2 valenční elektrony,• prvky ve III. A skupině mají 3 valenční elektrony,• prvky v VIII. A skupině mají 8 valenčních elektronů.

Nejaktivnější prvky, které snadno tvoří sloučeniny, jsou ty, které mají ve valenční vrstvě malý nebo velký počet elektronů (alkalické kovy v I. A skupině, halogeny v 7. A skupině).

Základní údaje u prvku v periodické soustavě:

Ca20vápník

Calcium

značka

český název

latinský názevprotonovéčíslo

2.2 Rozdělení prvků��

Prvky můžeme třídit podle: a) fyzikálně chemických vlastností (např. podle elektrické vodivosti dělíme na kovy, nekovy a polokovy),b) podobných vlastností (např. na vzácné plyny, alkalické kovy, halogeny).

V dalším textu budeme porovnávat kovy a nekovy.

2.2.1 Prvky - kovy��

Kovy vedou el. proud a teplo, jsou kujné a tažné, při běžných podmínkách jsou pevné (mimo rtuť, která je kapalná). Všechny kovy tvoří jednoatomové molekuly. Ve sloučeninách s nekovy většinou vystupují jako kationty.


Chemie 1

Některé kovy tvoří sloučeniny snadno (např. alkalické kovy), jiné ne - jsou to vzácné kovy (Ag, Au, Pt). Zlato a platina jsou chemicky netečné, v přírodě se ve sloučeninách nenacházejí.

Kovové prvky tvoří navzájem směsi = slitiny, které mají proměnlivé složení. Vznikají ztuhnutím roztavených směsí kovů. Proti čistým kovům mají slitiny pro některá použití lepší vlastnosti.

Např. bronz - slitina Cu a Sn a mosaz - slitina Cu a Zn jsou tvrdší než Cu, dural - slitina Al, Mg a dalších kovů je tvrdší a pevnější než Al.

Na kovy působí povětrnostní vlivy, průmyslové zplodiny, voda, soli a jejich vlivem dochází k rozežírání kovů - korozi. Při korozi vznikají látky nežádoucích vlastností. Největší ztráty vznikají korozí železa - jeho rezavěním. Proto železo proti korozi chráníme lakováním, olejováním, smalty, galvanickým pokovováním (ochrana tenkou vrstvičkou kovu odolného proti korozi) - pochromováním, poniklováním, pozinkováním.

Alkalické kovy��

Alkalické kovy jsou prvky I. A skupiny periodické soustavy. Mezi nejznámější patří lithium, sodík a draslík. Atomy alkalických kovů mají ve valenční vrstvě 1 elektron, který snadno předávají a vznikají kationty Li+, Na+, K+.

Vlastnosti alkalických kovůJsou stříbrolesklé, měkké (dají se krájet nožem), mají malou hustotu a malou teplotu tání. Jsou velmi reaktivní, na vzduchu se pokrývají vrstvou sloučenin s kyslíkem, proto se uchovávají v lahvích s petrolejem (ochrana před kyslíkem). Prudce reagují s vodou a vzniká vodík a roztok hydroxidu sodného.Sloučeniny alkalických kovů charakteristicky barví plamen (sloučeniny lithia červeně, sodíku žlutě a draslíku růžovofialově).

Alkalické kovy se používají jako slitiny (chladící směsi v jaderných reaktorech) a k výrobě sodíkových výbojek.Nejdůležitější sloučeniny jsou s chlorem - kuchyňská sůl a s kyslíkem a vodíkem - hydroxidy (používají se k výrobě mýdel a syntetických vláken).


1.

Pozorujte vlastnosti Na.Kousek Na vložte mezi 2 podložní skla a přitiskněte je k sobě.Návod:

Řešení:

skla lze přiložit k sobě - je měkkýVýsledek:

231

2.

Dokažte, že sloučeniny alkalických kovů barví plamen.V plameni vyžíhaný platinový drátek (nebo tuhu do versatilky) namočte do roztoku lithné soli a vložte do nesvítivé části plamene. Postup zopakujte s roztokem sodné a draselné soli.

Návod:

Řešení:

Li barví plamen červeně, Na žlutě a K růžovofialově.Výsledek:

233


Chemie 1

3.

Dokažte reaktivnost sodíku.Do skleněné krystalizační misky s ochrannou železnou síťkou nalijte vodu, do které jste kápli 2 kapky lihového roztoku fenolftaleinu (pro zviditelnění vzniklé látky). Misku postavte na sklo meotaru. Do misky na vodu položte kousek sodíku (asi jako malý hrášek) a přikryjte větší Petriho miskou.

Návod:

Pozorujete bouřlivou reakci, při které se kov roztaví a prudce se pohybuje po hladině vody a roztok se barví červenofialově.

Řešení:

Na je velmi reaktivní, vzniká plyn vodík a alkalicky (zásaditě) reagující roztok hydroxidu sodného - fenolftalein se zbarví červenofialově.

Výsledek:

232

4.

Pozorujte vlastnosti sodíku.Kousek Na vytáhněte ze zásobní láhve zpod petroleje, osušte filtračním papírem a rozkrojte.Návod:

Řešení:

je měkký, lze krájet nožem, je stříbrolesklý, ale rychle se pokrývá bílou vrstvičkou - sloučeninami s kyslíkem

Výsledek:

230

Hliník��

Hliník je stříbrolesklý, na vzduchu stálý kov, který má malou hustotu a velmi dobrou tepelnou a elektrickou vodivost. Na vzduchu oxiduje a vrstvička pevné bílé kyslíkaté sloučeniny (oxidu hlinitého) chrání hliník před dalším působením vzduchu.

Používá se jako konstrukční materiál (v letectví, ve stavebnictví, v automobilovém průmyslu - dural), k výrobě obalů - alobal, k výrobě nádobí (nevhodné pro zdraví).

Měď��

Měď je stálý, hnědočervený kov, velmi dobře vede teplo a elektrický proud. Patří mezi ušlechtilé kovy, vlivu prostředí podléhá velmi málo. Ve vlhku se pokrývá zelenou vrstvičkou - měděnkou, která brání další korozi.

Slitina Cu a Sn se nazývá bronz, slitina Cu a Zn mosaz a slitina Cu, Zn a Ni alpaka.

Měď se používá v elektrotechnice (vodiče), k výrobě varných kotlů, střešních krytin, okapů, apod.

Vyzkoušej si!��

1.

Pozoruj korozi mědi!Na očištěný měděný plíšek kápněte roztok sody.Návod:

Na plíšku se vytvořil zelený povlak.Řešení:

Pokus zrychleně ukázal vznik měděnky.Výsledek:

250


Chemie 1

Olovo��

Olovo je měkký, těžký, modrobílý kov, odolný proti korozi. Olovo i jeho sloučeniny jsou jedovaté.

Používá se k výrobě desek automobilových akumulátorů a ložisek, k výrobě kyselinovzdorných nádrží a nádob, při pájení kovů, slouží jako ochrana před škodlivým zářením (např u rentgenových přístrojů).

Stříbro��

Stříbro je lesklý, bílý, poměrně měkký, ušlechtilý kov, na vzduchu stálý, po nějaké době černá (vlivem sirovodíku), má velmi dobrou vodivost.

Používá se k výrobě šperků a ozdobných předmětů, sloučeniny stříbra jsou základem černobílé fotografie.

Zinek��

Zinek je šedobílý, na vzduchu stálý kov. Ve vlhku koroduje - pokrývá se bílou vrstvičkou, vzniká sloučenina zinku a kyslíku (oxid zinečnatý).

Slitina zinku s mědí se nazývá mosaz.

Používá se jako ochrana proti korozi (pozinkování plechů, pletiv), k výrobě mosazi a při výrobě monočlánků.


1.

Proveďte reakci zinku se sírou! Směs práškového zinku a síry v poměru 2 : 1 položte na plech a hořící špejlí zapalte.Návod:

Směs shoří a vzniká světlo a zapáchající plyn (oxid siřičitý).Řešení:

Zinek se slučuje na světle žlutou pevnou látku - sulfid zinečnatý.Výsledek:

264

Zlato��

Zlato je ušlechtilý, lesklý, žlutý, na vzduchu velmi stálý kov - nekoroduje. Má velkou hustotu a je nejlepším elektrickým a tepelným vodičem. Je dosti měkké, velmi kujné - lze jej vytepat do tenké fólie. Pro zvýšení tvrdosti se zlato většinou slévá s dalšími kovy např. Cu, Ag, Ni.

Používá se k výrobě šperků, k pozlacování předmětů, k výrobě pamětních mincí, v zubním lékařství, v elektronice. Zlato také pomáhá ke krytí bankovek všech vyspělých zemí (zlaté pruty a cihly uložené v trezorech bank).

Železo��

Nejpoužívanějším a nejznámějším kovem je železo. Je to stříbrolesklý, pevný, magnetický kov. Na vzduchu podléhá korozi - rezaví. V přírodě se vyskytuje ve sloučeninách.

Rudám bohatým na železo říkáme železné rudy (např. magnetovec, krevel, ocelek). Z nich se vyrábí ve vysokých pecích železo. Pec se plní vrstvami koksu, železné rudy a vápence. Zespodu se vhání předehřátý


Chemie 1

vzduch. Spalováním koksu se dosahuje teploty až 1800oC. Z rudy se uvolňuje surové železo, které při této teplotě kapalní a vypouští se (odpichuje) asi každé 2 hodiny. Na povrchu kapalného železa se shromažďuje kapalná struska, která chrání železo před kyslíkem. Ta se vypouští zvlášť.

Ve vysoké peci vzniká surové železo - litina. Vlivem nežádoucích příměsí je litina pevná, ale křehká, nejde svařovat a není kujná - obsahuje 1,7% až 4% uhlíku, dále obsahuje Si, P, Mn.

Litina se používá na výrobu kamen, radiátorů, těl obráběcích strojů, odlitků kol, atd.

Ocel��

Surové železo se dále zpracovává v ocelárnách na zušlechtěné železo - ocel. V oceli je obsah uhlíku do 1,7% a zmenšuje se podíl Si, P a jiných nežádoucích prvků. Naopak přísadou různých jiných prvků se vlastnosti oceli zlepšují a získá se ocel různých vlastností.

Např. přidáním Cr a Ni vznikne nerezavějící ocel, přidáním Va vanadová ocel, přidáním Cr pružinová ocel).

Ocel je kujná a tažná. Vlastnosti výrobků z oceli lze ovlivnit ochlazováním rozžhavené oceli:• při pozvolném ochlazování (popouštění) vznikne ocel pružná a snadno ohybatelná, ale méně tvrdá,• při prudkém ochlazení (kalení) vznikne ocel tvrdá a pružná, ale křehká.

Ocel je pro člověka nepostradatelná. Používá se na výrobu strojů, plechů, drátů, nádobí, nástrojů, hřebíků, příborů, kolejnic, při stavbě budov, apod.


1.

Proveďte pokus: Reakce železa se sírou.V poměru 7 : 4 připravte směs práškového železa a síry, vložte do zkumavky a zahřívejte. Po vychladnutí zjistěte, je-li látka magnetická.

Návod:

Železo se sloučilo se sírou.Řešení:

Vznikla nová sloučenina - sulfid železnatý, který není magnetický.Výsledek:

282

2.

Proveďte reakci železa s kyslíkem.Zkumavku naplňte kyslíkem. V plameni nažhavený železný drát vložte do zkumavky s kyslíkem.Návod:

Řešení:

Železný drát jiskří, spaluje se a vzniká hnědorezavá sloučenina - rez.Výsledek:

283

3.

Dokažte vliv rychlosti ochlazovánírozžhavené oceli na vlastnosti oceli.a) Žiletku nebo pružinku z ocelového drátu zahřejeme do červena a necháme zvolna zchladnout.b) Žiletku nebo pružinku opět zahřejeme do červena a prudce ochladíme ponořením do studené vody.

Návod:

Řešení:

a) Ocel se snadno ohýbá, zmenšila se její pružnost.b) Ocel se hůře ohýbá, zvětšila se její pružnost.

Výsledek:

281


Chemie 1


1. Proč není vodík alkalickým kovem? 237

2. jak dokážeme stálost kovů? 216

3. Co to je koroze? 221

4. K čemu se používá Pb? 258

5. Který prvek je na Zemi nejrozšířenější? 225

2.2.2 Prvky - nekovy��

Nekovy nemají kovový vzhled, nevedou el. proud a teplo. V periodické soustavě jsou v pravé horní části (mimo vodík). Při pokojové teplotě mají různá skupenství:• plynné - H, O, N, F, Cl a vzácné plyny (He, Ne, Ar, Xe, Kr, Ra),• kapalné - Br,• pevné - C, Si, P, S, Se, I.

Plynné látky (mimo vzácné plyny) tvoří dvouatomové molekuly - H2 , O2 , N2 , F2 , Cl2 , Br2 , I2 .

Halogeny��

Halogeny jsou prvky VII. A skupiny periodické soustavy. Ve valenční vrstvě mají 7 elektronů. Patří sem F, Cl, Br, I, At. Astat je nestálý, radioaktivní, kovový prvek, pro nás bezvýznamný.

Atomy halogenů tvoří vždy dvouatomové molekuly F2 , Cl2 , Br2 , I2 . Jsou velmi reaktivní, snadno tvoří anionty F-I ,

Cl-I , Br-I , I-I . Jsou jedovaté, leptají sliznice, dráždí ke kašli. Slučují se přímo s většinou kovů za vzniku solí - halogenidů. S vodíkem tvoří halogenvodíky, které jsou rozpustné ve vodě a jsou základem halogenvodíkových kyselin (např. kyselina chlorovodíková).

název a vzorec \ vlastnost skupenství barvafluor F2 plyn zelenožlutáchlor Cl2 plyn žlutozelenábrom Br2 kapalina červenohnědájod I2 pevná látka šedočerná

Nejvýznamější použití má chlor. Používá se k dezinfekci vody ve vodárnách a bazénech, při bělení celulózy a textilu, vyrábí se z něj kyselina chlorovodíková, plastické hmoty (PVC) a rozpouštědla.

Fluor je součástí zubních past, používá se k výrobě teflonu a freonů.

Brom se používá k výrobě černobílých fotografií, barviv a léčiv.

Jod má využití při výrobě barviv a fotografických materiálů a v lékařství (jodová tinktura - dezinfekce okolí ran).


Chemie 1


1.

Dokažte reaktivnost chloru.Do zkumavek s roztoky bromidu a jodidu nalijte čerstvou chlorovou vodu.Návod:

Roztok v 1. zkumavce se barví žlutohnědě a ve 2. žlutě.Řešení:

Z roztoku bromidu se uvolnil brom - roztok se zbarvil žlutohnědě, z roztoku jodidu se uvolnil jod - roztok se zbarvil žlutě.

Výsledek:

297

2.

Dokažte vlastnosti chlorové vody.Připravte 2 baňky s chlorovou vodou (asi 20 cm3).a) Do 1. baňky přidejte několik kapek modrého a pak červeného inkoustu.b) Do 2. baňky nalijte několik cm3 vody, která zapáchá, protože obsahuje mikroorganismy, které způsobily hnití (např. nevyměňovaná voda z vázy s květinami.)

Návod:

a) Z barevných roztoků vzniká působením chlorové vody roztok bezbarvý.b) Voda ztrácí svůj zápach. Zahubení mikroorganizmů můžeme pozorovat mikroskopem.

Řešení:

a) Chlor ve vodě má bělící účinky.b) Chlor ve vodě má dezinfekční účinky.

Výsledek:

296

Kyslík��

Kyslík je bezbarvý plyn bez chuti a zápachu. Umožňuje dýchání a hoření. Je rozpuštěný ve vodě a tím umožňuje dýchání vodních organismů. Vytváří sloučeniny téměř se všemi prvky (mimo vzácné plyny). V běžných podmínkách tvoří dvouatomové molekuly O2 .

Kyslík se vyrábí ze vzduchu destilací zkapalněného vzduchu, který se vyrobil stlačením a ochlazením. Dopravuje se v tlakových ocelových lahvích označených modrým pruhem.

Používá se v hutnictví (při výrobě železa a oceli), ke svařování a řezání kovů, ve sklářství, v lékařství a letectví jako raketové palivo.


1.

Připravte kyslík a dokažte, že vznikající plyn je kyslík.

310

Síra��

Síra je pevná, křehká látka. Za běžné teploty je žlutá, krystalická, je tvořená osmiatomovými molekulami S8 .

Je základní surovinou pro výrobu kyseliny sírové a dalších důležitých chemických látek (např. sirouhlíku). Používá se také k výrobě pryže z kaučuku a k výrobě prostředků na ochranu proti škůdcům.


Chemie 1


1.

Dokažte vlastnosti síry.

a) Dozkumavky vložte krystalickou síru a zahřívejte nad plamenem.b) Roztavenou síru vlijeme do kádinky s vodou.

Návod:

a) Síra taje a vzniká žlutohnědá kapalina. Páry se usazují na chladných stěnách zkumavky.b) Ochlazená síra je plastická, později se mění v krystalickou.

Řešení:

a) Páry na stěně zkumavky vytváří sirný květ.Výsledek:

330

Uhlík��

Uhlík je pevná látka, která se v přírodě vyskytuje jako diamant a grafit (tuha). Svými vlastnostmi se velmi liší. Diamant je nejtvrdší nerost, tuha je měkká, diamant je průhledný s vysokým leskem, tuha je šedočerná, matná.K uměle vyrobeným formám uhlíku patří saze, koks a aktivní uhlí.

Čiré diamanty se brousí a používají ve šperkařství pod názvem brilianty. Ostatní přírodní neprůhledné a uměle vyrobené diamanty se pro svou tvrdost používají k broušení a k vrtání.

Grafit se používá k výrobě tužek, tavicích kelímků, slouží jako mazadlo ložisek. Pro svou odolnost a elektrickou vodivost se z něj zhotovují elektrody používané při elektrolýze.

Saze se používají při výrobě pryže na pneumatiky a při výrobě plastů.

Koks je pevné palivo a používá se při výrobě surového železa ve vysoké peci.

Aktivní uhlí má velký povrch a je schopné zachycovat (adsorbovat) jedovaté plyny a páry, barviva. Používá se k pohlcování jedovatých plynných látek (do filtrů ochranných masek), v cukrovarech k čištění cukerné šťávy nebo jako živočišné uhlí v lékařství k odstraňování škodlivých látek z trávicího ústrojí.


1.

Dokažte vlastnosti aktivního uhlí.Do baňky s vodným roztokem inkoustu přidejte 2 až 3 lžičky práškového aktivního uhlí. Směs přefiltrujte.

Návod:

Filtrát je bezbarvý.Řešení:

Aktivní uhlí pohltilo barvivo.Výsledek:

335

Vodík��

Nejjednodušším nekovem je vodík. Je prvním prvkem periodické soustavy. Atom H tvoří 1 p+ a 1 e- a Z = 1. Proto je v I. A skupině, i když se vlastnostmi liší od alkalických kovů.

Je to bezbarvý, hořlavý, ve směsi se vzduchem výbušný plyn. Má nejmenší hustotu (je asi 14,5krát lehčí než vzduch). Ve vodě je velmi málo rozpustný. Tvoří dvouatomové molekuly H2.Atom H (tak jako alkalické kovy) může odevzdat e-, pak vzniká vodíkový kationt H+ nebo e- přijat a pak vzniká


Chemie 1

hydridový aniont H- .Vodík se vyrábí z vody nebo ze zemního plynu. Dopravuje se v ocelových tlakových lahvích označených červeným pruhem.

Používá se spolu s kyslíkem ke svařování a řezání kovů (vzniká teplota až 3000 stupňů), ke ztužování rostlinných tuků, v výrobě mnohých sloučenin - amoniaku NH3 , chlorovodíku HCl (pro výrobu kyseliny chlorovodíkové), k výrobě benzínu z hnědého uhlí. Vodík je ekologickým palivem budoucnosti, spalováním vzniká voda.


1.

Připravte a dokažte vodík.a) Do zkumavky se 4 cm3 15% HCl (kyseliny chlorovodíkové) vložte 2 granulky Zn.b) Unikající plyn jímejte do druhé zkumavky otočené dnem vzhůru. Po 2 - 3 min. uzavřete horní zkumavku palcem,přibližte se s ní k plameni kahanu a odsuňte palec.

Návod:

a) Ve směsi vidíme bublinky.b) Reakce se projeví tzv. štěknutím a stěna zkumavky se orosí.

Řešení:

a) Bublinky dokazují vznikající bezbarvý plyn - vodík.b) Štěknutí je důkazem, že ve směsi s kyslíkem je vodík výbušný a orosení zkumavky je důkazemslučování vodíku s kyslíkem na vodu.

Výsledek:

344


1. K čemu se používá vodík? 351

2. Jak halogeny působí na organismy? 304

3. Popiš společné vlastnosti halogenů. 300

4. Popiš vlastnosti síry. 331

5. Jaké skupenství mají nekovy? 294

3. Chemické reakce��

Při prováděných pokusech (např. hoření hořčíku nebo důkaz vodíku) jsme pozorovali děje, při kterých z výchozích látek vznikaly látky jiné, které měly odlišné vlastnosti. Děje, při kterých z výchozích látek vznikají jiné látky, se nazývají chemické reakce (zkráceně reakce).

Výchozí látky, které reagují, nazýváme reaktanty a látky, které vznikají produkty.


Chemie 1

3.1 Schema zápisu chem. reakcí��

Průběh všech reakcí můžeme zapsat schematem:

reaktanty ------------------------> produktychemická reakce

Průběh každé chemické reakce můžeme zapsat schematem:

a)kyslík + vodík -------> voda

(čteme: kyslík reaguje s vodíkem a vzniká voda)Z jednodušších látek - reaktantů vzniká 1 složitější látka - produkt - chemické slučování.

b)voda -------> kyslík + vodík

(čteme: z vody vzniká kyslík a vodík nebo voda se rozkládá na kyslík a vodík)Ze složitější látky - reaktantu vznikají jednodušší látky - produkty - chemický rozklad.

3.2 Zákon zachování hmotnosti��

Jak se při chemických reakcích mění hmotnost látek?Nemění se. Při chemických reakcích se hmotnost všech látek před reakcí rovná hmotnosti všech látek po reakci.Tento poznatek na základě pokusů objevili nezávisle na sobě před více než 200 lety francouzský vědec Lavoisier a ruský přírodovědec Lomonosov a nazývá se zákon zachování hmotnosti.

Při chemických reakcích dochází ke změně chemických vazeb, atomy se přeskupují, ale jejich počet se nemění (nemohou vznikat z ničeho a nikam zanikat). Proto se nemění hmotnost látek a platí zákon zachování hmotnosti.


1.

Dokažte zachování hmotnosti látek při chemické reakci.Do baňky nalijte nasycený roztok a vložte zkumavku s nasyceným roztokem sody. Baňku uzavřete zátkou a na laboratorních vahách přesně vyvažte. Baňku překlopte tak, aby se roztoky slily.

Návod:

Po smíšení roztoků vznikla modrá sraženina - reakce proběhla.Řešení:

Po zvážení zůstává hmotnost stejná - platí zákon zachování hmotnosti.Výsledek:

362

3.3 Chemické rovnice��

Chemické reakce se většinou nezapisují slovně, ale pomocí značek a vzorců.

Např.: vodík H2 se slučuje s kyslíkem O2 za vzniku vody H2 O - zapíšeme schematem:


Chemie 1

H2 + O2 -------> H2 O

Při chemické reakci se druh a počet atomů prvků nemění. Proto je třeba schema upravit tak, aby počet atomů prvků před reakcí (vlevo od šipky) odpovídal počtu atomů prvků po reakci (vpravo od šipky) - zákon zachování hmotnosti. Při tom nesmíme měnit vzorce výchozích i vznikajících látek. Počet částic upravujeme nejmenšími čísly zapsanými vždy před značky prvků a vzorce sloučenin. Tato čísla nazýváme stechiometrickými koeficienty.

Úprava schematu chemické reakce na chemickou rovnici:

1. zápis schematuvodík + kyslík -------> vodaH2 + O2 -------> H2 O

modely molekul + ------->

počet atomů kyslíku na levé a pravé straně: 2 : 1

2. první úprava schematuH2 + O2 -------> 2 H2 O


počet atomů vodíku na levé a pravé straně:

2 : 4

3. druhá úprava schematu2 H2 + O2 -------> 2 H2 O


kontrola počtu všech atomů na obou stranách rovnice2 H2 + O2 2 H2 O

počet atomů vodíku 2 . 2 = 4 2 . 2 = 4počet atomů kyslíku 1 . 2 = 2 2 . 1 = 2

Chemická rovnice je zápis chemické reakce, kde výchozí i vzniklé látky zapisujeme značkami a vzorci a kde počet atomů prvků na obou stranách rovnice je stejný. Průběh reakce se vyjadřuje šipkou. Chemické rovnice jsou stručným a mezinárodně jednotným zápisem chemických reakcí.

Význam rovnic:a) kvalitativní - udávají, které látky reagují a které vznikajíb) kvantitativní - udávají poměr látkových množství reaktantů a produktů, který se vyjadřuje čísly před vzorci chemických látek tj. stechiometrickými koeficienty.

3.4 Typy chemických reakcí��

Chemické reakce jsou děje, při kterých vznikají jiné chemické látky. Z výchozích látek - reaktantů vznikají jiné látky - produkty. Chemické reakce můžeme třídit do skupin: slučování, rozklad, srážecí, redoxní, termické, elektrochemické reakce, esterifikace.


Chemie 1

3.4.1 Chemické slučování��

Ze 2 výchozích látek - reaktantů vzniká 1 jiná látka - produkt.

2 H2 O + O2 � 2 H2 O

3.4.2 Chemický rozklad��

1 výchozí látka - reaktant se rozkládá na 2 jiné látky - produkty.

2 H2 O � 2 H2 + O2

3.4.3 Neutralizace��

Reakce kyseliny a hydroxidu za vzniku vody a soli; podstatou je reakce vodíkových kationtů a hydroxidových aniontů za vzniku molekul vody.

HCl + NaOH � H2 O + NaCl

H+ + OH- � H2 O

3.4.4 Srážecí reakce��

Z výchozích látek - reaktantů v roztoku vzniká alespoň 1 málo rozpustná látka - sraženina.

CaCl2 + Na2 CO3 � CaCO3 + 2 NaClsraženina

3.4.5 Redoxní reakce��

Dochází ke změnám oxidačních čísel atomů v reaktantech. Každá redoxní reakce se skládá ze 2 poloreakcí - redukce a oxidace.

Při redukci se oxidační číslo atomů jednotlivých prvků zmenšuje.CuII --------> Cu0

Při oxidaci se oxidační číslo atomů jednotlivých prvků zvětšuje.H0 ---------> HI

V chemických reakcích probíhá redukce a oxidace vždy současně.

3.4.6 Esterifikace��

Reakce organické kyseliny s alkoholem za vzniku esteru a vody.

CH3 COOH + C2 H5 OH � CH3 COOC2 H5 + H2 Okys. octová + ethanol � ethylester kys. octové + voda


Chemie 1

3.4.7 Termické reakce��

Termické reakce dělíme na reakce:

1. exotermické - při reakci se uvolňuje teplo.

mol

kJQgNHgHgN m 4,92);(2)(3)( 322 −=→+

2. endotermické - při reakci se spotřebovává teplo.

mol

kJQgNgHgNH m 4,92);()(3)(2 223 +=+→

3.4.8 Elektrochem. reakce��

K průběhu chemické reakce potřebují elektrický proud. Mezi elektrochemické reakce patří elektrolýza - tj. redoxní reakce, které probíhají na elektrodách při průchodu elektrického proudu roztokem nebo taveninou.

)()()(2)( 22 gClsCuaqClaqCu +→+ −+

Elektrolýza se prakticky využívá při galvanickém pokovování.


1. Které látky nazýváme reaktanty a které produkty? 357

2. Uveďte reaktanty a produkty při reakcích:a) sodíku s chlorem za vzniku chloridu sodnéhob) při rozkladu vody na vodík a kyslík

358

3. Co to je chemická reakce? 355

4. Který z dějů patří mezi chemické reakce:a) mletí kávyb) rozpouštění kostky cukru v čajic) vypařování benzínud) pečení chlebae) rezavění hřebíkuf) rozbití sklenkyg) spálení papíruh) trávení potravych) vysátí prachui) zhotovení karamelu

356


Obsah

Chemie 1

Chemie 11. Složení látek a chemická vazba 11.1 Atomy 1Vyzkoušejte si! 2

Valenční vrstva 2

1.2 Protonové číslo 21.2.1 Izotopy 21.2.2 Nukleonové číslo 2

1.3 Prvky 3Molekuly - zápis 4

1.4 Chemická vazba 41.5 Molekuly a sloučeniny 51.6 Ionty 5Otázky k procvičení 6

2. Chemické prvky 62.1 Periodická soustava prvků 62.2 Rozdělení prvků 72.2.1 Prvky - kovy 7Alkalické kovy 8Vyzkoušejte si! 8

Hliník 9

Měď 9Vyzkoušej si! 9

Olovo 10

Stříbro 10

Zinek 10Vyzkoušejte si! 10

Zlato 10

Železo 10

Ocel 11Vyzkoušejte si! 11

Otázky k procvičení 122.2.2 Prvky - nekovy 12Halogeny 12Vyzkoušejte si! 13

Kyslík 13Vyzkoušejte si! 13

Síra 13Vyzkoušejte si! 14

Uhlík 14Vyzkoušejte si! 14

Vodík 14Vyzkoušejte si! 15

Otázky k procvičení 15

3. Chemické reakce 153.1 Schema zápisu chem. reakcí 16

Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)18.3.2005 12:32:37

Obsah

Chemie 1

3.2 Zákon zachování hmotnosti 16Vyzkoušejte si! 16

3.3 Chemické rovnice 163.4 Typy chemických reakcí 173.4.1 Chemické slučování 183.4.2 Chemický rozklad 183.4.3 Neutralizace 183.4.4 Srážecí reakce 183.4.5 Redoxní reakce 183.4.6 Esterifikace 183.4.7 Termické reakce 193.4.8 Elektrochem. reakce 19

Otázky k procvičení 19

Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)18.3.2005 12:32:37

Date post:	25-Mar-2019
Category:	Documents
Upload:	lamthuy
View:	214 times
Download:	0 times

Chemie - uèebnice - Vítejte | Dosli.cz - Ucebnice.pdf · stříbro Argentum Ag 47 stroncium...

Documents