Otázka: Obecná chemie
Předmět: Biologie
Přidal(a): ZuzilQa
Základní pojmy v chemii, periodická soustava prvků
Chemie = přírodní věda zkoumající složení a strukturu látek a jejich přeměny v látky jiné
-setkáváme se s ní v každodenním životě
chemie se člení na řadu oborů :
obecná chemie = zabývá se obecnými zákonitostmi stavby látek průběhu chemických dějů
anorganická chemie = zkoumá látky anorganické ( všechny prvky a sloučeniny s výjimkou většiny sloučenin uhlíku)
organická chemie = zkoumá látky organické ( většina sloučenin uhlíku)
biochemie = chemie živých soustav
fyzikální chemie = zkoumá chemické látky fyzikálními metodami
geochemie = zkoumá chemické složení země
obory aplikované chemie:
agrochemie = chemie v zemědělství
chemická technologie = postupy chemické výroby
analytická chemie = zkoumá složení látek
Látka = hmota skládající se z částic (atomů, molekul, iontů,..)
-má určité charakteristické vlastnosti
-základní stavební jednotkou je atom nebo ion
-většina tvořena molekulami
–molekula = částice tvořená dvěma nebo více sloučenými atomy(ionty)
třídění látek :
chemicky čisté látky (chemické individuum) = tvořeny stejnými částicemi
-má stálé charakteristické vlastnosti (teplota tání, teplota varu, hustota,..)
rozdělení chem.čistých látek:
prvek = chemicky čistá látka složená z atomů se stejným protonovým číslem
-atomy prvků mohou být volné (He), vázané v molekulách (Cl2), nebo v krystalové struktuře (uhlík v diamantu)
sloučenina = chemicky čistá látka tvořená stejnými molekulami sloučenými ze dvou a více atomů různých prvků (CO2), nebo ionty vázanými v krystalové struktuře (NaCl)
-krystalová struktura = určena vazbami mezi atomy
-vazby mezi atomy určují soudržnost, štěpnost a tvar
-pokud je chem.čistá látka tvořena ionty, pak jsou vždy zastoupeny alespoň dva druhy iontů (kladný a záporný), které můžeme odvodit z chemického vzorce
směsi = soustavy složené s několika různých chemicky čistých látek ( = z různých druhů částic)
rozdělení směsí :
homogenní směs = obsahuje pouze částice menší než 10 -9 (pravé roztoky)
-pravé roztoky –plynný = molekuly jednoho plynu rozptýlené mezi molekulami jiného plynu (vzduch)
-kapalný = molekuly nebo ionty nízkomolekulárních látek rozptýlené v kapalině (roztok NaCl ve vodě)
-pevný = jednotlivé atomy (ionty) jedné pevné látky rozptýlené mezi částicemi jiné pevné látky (slitiny kovů)
koloidní směs = obsahuje rozptýlené částice o velikosti 10-7 – 10-9 (aerosol, koloidní roztok, emulze)
-aerosol -mlha = kapičky kapaliny rozptýlené v plynu
-dým = částečky pevné látky rozptýlené v plynu
-kouř = kapičky kapaliny a částečky pevné látky rozptýlené v plynu
-koloidní roztok = molekuly org.látek nebo shluky anorganických molekul rozptýlené v kapalině ( bílkoviny ve vodě)
-emulze = kapičky jedné kapaliny rozptýlené v jiné kapalině ( olej ve vodě)
-gel = bubliny plynu rozptýlené v pevné látce
heterogenní směs = obsahuje rozptýlené částice větší než 10-7 (pěna, suspenze)
-pěna = bubliny plynu rozptýlené v kapalině
-suspenze = částečky pevné látky rozptýlené v kapalině ( jemný písek ve vodě)
disperzní prostředí = směs obsahuje látku spojitou v celém objemu soustavy
-v něm jsou rozptýleny (dispergovány) ostatní látky = dispergovaný podíl
-celá soustava se nazývá disperzní
→ mlha (disperzní soustava) = plyn (disp.prostředí) + kapičky kapaliny (dispergovaný podíl )
Metody oddělování složek směsi
-abychom mohli látku důkladně zkoumat, musí být v čistém stavu a v dostatečném množství
-látky se částo v přírodě vyskytují ve formě směsi
metody :
krystalizace = oddělení na základě jejich různé rozpustnosti
->nejdříve tvoří krystaly látka nejméně rozpustná
-může být provedena ochlazením za horka nasyceného roztoku nebo odpařením rozpouštědla
-použití : získávání čístého kryst.cukru z cukerné šťávy
sedimentace = oddělení pevných částic rozptýlených v plynu nebo kapalině, usazujících se na základě gravitačních sil
->nejdříve se usazují částice s největší hustotou
-použití : čištění odpadních vod
filtrace = oddělení pevné složky, která se zachytí na filtru, od kapalné (plynné) složky, která filtrem protéká jako tzv.filtrát
-použití : zachycování nečistot při výrobě pitné vody nebo při čištění vzduchu
destilace = oddělení jednotlivých kapalných složkek směsi na základě jejich rozdílné teploty varu
->zahřátím se nejdříve uvolňují páry s převládajícím obsahem složky s nejnižší teplotou varu, které vedou do chladiče → zde opět zkapalní
-použití : zisk ethanolu ze směsi vzniklé ethanolovým kvašením cukrů
-v průběhu stoupá teplota zahřívaného roztoku – směs tak lze separovat do několika podílů neboli frakcí podle jejich teploty varu
-frakční destilace = zachycování jednotlivých frakcí destilujících v urč.teplotním rozmezí
-použití fr.destilace : frakční destilace ropy nebo kapalného vzduchu
sublimace = oddělení složky ze směsi, která zahříváním přechází z pevného skupenství přímo do plynného (sublimuje)
-použití : zisk čistého jodu
extrakce = oddělování složek směsi na základě jejich rozdílné rozpustnosti v určitém rozpouštědle
-oddělovaná složka se ne rozdíl od ostatních složek složek směsi v rozpouštědle rozpustí
->následně se získá odpařením rozpouštědla nebo destilací
-použití : zisk surového oleje z olejnatých semen
chromatografie = složky směsi se dělí na základě jejich rozdílných vlastností (velikost částic) vzhledem ke dvěma nemísitelným fázím
-fáze : stacionární = pórovitý materiál
mobilní = rozpouštědlo
-při pohybu mobilní fáze podél stacionární dochází k oddělování složek
-použití : analýza složitých směsí látek
elektroforéza = metoda využívající rozdílnou pohyblivost elektricky nabitých částic různých látek v elektrickém poli
-použití : v biochemii k dělení bílkovin
Nasycený roztok = vzniká tehdy, jestliže se v daném roztoku za dané teploty už další množství rozpouštěné látky nerozpustí
-za horka obsahuje obvykle větší množství rozpouštěné látky než nasycený roztok připravený za normální teploty
-jeho ochlazením se přebytek látky vyloučí ve formě krystalů
Soustavy látek
-soustava = soubor všech látek v určitém vymezeném prostoru
-každá soustava je od okolí oddělena stěnami (skutečnými nebo myšlenými – rovina)
rozdělení soustav :
izolovaná = stěny zabraňují výměně energie i částic s okolím (voda v termosce)
uzavřená = stěny nepropouští částice, ale umožňují výměnu energie s okolím (voda v baňce uzavř.zátkou)
otevřená = stěny umožňují výměnu částic i energie s okolím (voda v kádince)
další dělení :
homogenní = v celém objemu mají stejné vlastnosti
-jsou tvořeny jedinou fází (směs plynů)
heterogenní = nemají všude stejné vlastnosti
-tvořeny několika fázemi oddělenými hraniční oblastí – zde se vlastnosti soustavy výrazně mění
-v soustavě voda a vzduch (1.fáze – voda, 2.fáze – vzduch) se při přechodu z jedné fáze do druhé mění hustota, skupenství, index lomu aj.
*index lomu = bezrozměrná fyz.veličina popisující šíření světla
Chemické zákony
periodický zákon = vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich protonového čísla
-1869 Mendělejev
zákon zachování hmotnosti = Hmotnost všech reaktantů je rovna hmotnosti všech reakčních produktů
-1748 Lomonosov
zákon zachování energie = Celková energie izolované soustavy je v průběhu chemické reakce konstantní
-1748 Lomonosov
zákon stálých poměrů slučovacích = látky spolu reagují v poměru svých látkových množstvích
-tento poměr je pro reakce stálý
-1799 Proust
Periodická soustava prvků
rozdělení prvků podle orbitalů :
nepřechodné = (základní) prvky (hlavní skupiny)
-s- prvky = valenční elektrony pouze v orbitalech ns
-p- prvky = valenční elektrony v orbitalech np
přechodné = vedlejší prvky
-d- prvky = valenční elektrony v orbitalech ns a (n-1)d
vnitřně přechodné
-f-prvky – lanthanoidy a aktinoidy – valenční elektrony v orbitalech ns a (n-2)f
rozdělení skupin prvků :
alkalické kovy – I.A
-s1 prvky – H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
-Li, Na, K, Rb, Cs, Fr – alkalické kovy
-mají 1 valenční elektron v orbitalu ns1
kovy alkalických zemin – II.A
-s2 prvky – Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
-Ca, Sr, Ba, Ra – kovy alkalických zemin
-mají 2 valenční elektrony v orbitalu ns2
triely – III.A
-p1 prvky – B, Al, Ga, In, Tl (thallium), el.konfigurace : ns2np1
tetryly – IV.A
-p2 prvky – C, Si, Ge, Sn, Pb
-ve valenční sféře 4 orbitaly, el.konfigurace : ns2np2
pentely – V.A
-p3 prvky – N, P, As, Sb, Bi
-ve valenční sféře 5 orbitalů, el.konfigurace : ns2np3
chalkogeny – VI.A
-p4 prvky – O, S, Se, Te, Po (radioaktivní)
-ve valenční sféře 6 elektronů, el.konfigurace : ns2np4
halogeny – VII.A
-p5 prvky – F, Cl, Br, I, At (radioaktivní)
-ve valenční sféře 7 elektronů, el.konfigurace : ns2np5
vzácné (inertní) plyny – VIII.A
-p6 prvky – He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (radioaktivní)
-ve valenční sféře 8 elektronů, el.konfigurace : ns2np6
významné triády :
triáda železa: Fe, Co, Ni
lehké platinové kovy: Ru, Rh, Pd
skupina těžkých platinových kovů: Os, Ir, Pt
významné periody :
lanthanoidy – prvky s Z 58 – 71 (Ce – Lu)
aktinoidy – prvky s Z 90 – 103 (Pa – Lr)
prvky vzácných zemin – Sc, Y, La, lanthanoidy
transurany – prvky nacházející se za uranem
