Voda -‐ -‐ -‐
-‐
§
§ § § §
na zemi zaujímá prostor, který nazýváme hydrosféra oceány, moře, voda na povrchu Země (tekoucí, stojatá, led a sníh) a voda podzemní koloběh vody v přírodě :
druhy vod : 1) podle obsahu minerálních látek : § destilovaná § měkká § trvdá § minerální § slaná 2) podle obsahu nečistot o pitná o užitková o odpadní Destilovaná -‐ získáme destilací -‐ t. tání 0˚C, t. varu 100˚C (za normálního tlaku) -‐ ς= 1g/cm3 -‐ v laboratořích, napař. žehličkách, chladiče ..... Měkká -‐ obsahuje velice málo rozpuštěných látek -‐ děšťová voda, v řekách a potocích Tvrdá -‐ obohacená minerály z vrstev zemské kůry -‐ obsahuje větší množství minerálních látek Minerální -‐ značné množství minerálních látek, ale i rozpuštěných plynů (CO2) Slaná -‐ 97% všech vod -‐ obsahuje 3,5% rozpuštěných látek
o
-‐ -‐ -‐
Pitná voda zdravotně nezávadná z podzemí nebo povrchové vody úpravou ve vodárnách (usazování, filtace – pískové filtry, desinfekce-‐chlor, ozón, UV-‐záření) pití, vaření, potravinářství
o Užitková voda -‐ podzemní nebo povrchové zdroje -‐ neobsahuje látky poškozující zdraví -‐ koupání, praní, mytí, napájení zvířat -‐ průmysl o Odpadní voda -‐ vzniká činností člověka v domácnostech, průmyslu, zemědělství, laboratořích atd ..... -‐ čistí se v ČOV (usazování, chemické a biologické čístění)
Vzduch §
Atmosféta = plynný obal země
Složení atmosféry : dusík kyslík jiné plynné látky
N O
78% 21% 1% (vzácné plyny : neon, argon a oxid uhličitý= CO2)
Znečíštění vzduchu -‐ Vzduch běžně obsahuje nečistoty jako mikroorganismy, částečky prachu, jiné nečistoty a vodní páru -‐ Tyto nečistoty způsobují : 1) Teplárny, tepelné elektrárny na tuhá paliva 2) Průmysl 3) Automobilová doprava
! Nutno znečištění vzduchu minimalizovat ! Významná průmyslová surovina – vzduch zkapalníme a destilací získáme : 1) KYSLÍK (modrý pruh) 2) DUSÍK (zelený pruh) 3) VZÁCNÉ PLYNY S ↑ nadmořskou výškou ↓ klesá tlak a ↓ teplota N2 -‐ získáme frakční destilací vzduchu -‐ t. varu = -‐196 ˚C -‐ bezbarvý plyn bez zápachu, nereaktivní -‐ výroba čpavku NH3 -‐ ochranná atmosféra potravin O2 -‐ získáváme frakční destilací vzduchu -‐ t. varu = -‐183 ˚C -‐ bezbarvý plyn bez zápachu -‐ kyslíkové bomby : o v lékařství
-‐ O3 -‐ -‐ -‐ -‐ -‐
o hasiči, výroba oceli o pohon raket, řezání a sváření kovů i škodí : § koroze kovů § tlení dřeva, kazí potraviny = ozon vrstva ozonu ve vzduchu chrání před UV zářením namodralý plyn, štiplavý zápach jedovatý ničen freony ⇒ ozonová díra vznik vlivem slunečního záření a el. výbojů
Hoření = chemická reakce, při které vzniká teplo, světlo a jiné látky než původní (např. ze dřeva vznikne : plynné látky (CO2, H2O) a popel) Plamen -‐ sloupec hořících plynů Hořlaviny -‐ látky, které prudce hoří se vzdušným kyslíkem za vzniku plamene
! Bezpečné zacházení s hořlavinami !
Teplota vznícení -‐ nejnižší teplota, při které hořlavá látka vzplane a hoří nejméně 5 sekund Oheň -‐ kontrolované hoření Požár -‐ nekontrolovaný oheň 150 ..... Hasiči
Hasící prostředky HASÍCÍ PROSTŘEDEK voda písek CO2 = sněhový pěna = pěnový prášky = práškový halony = halonový
HASÍME pevné látky (dřevo, uhlí..) všechno, malé požáry el. zařízení pod napětím, kapaliny, plyny pevné látky, kapaliny (benzín, nafta) knihovny, el. zařízení pod napětím, kapaliny, plyny el. zařízení pod napětím, kapaliny, plyny
NELZE HASIT el. zařízení pod napětím, benzín lehké kovy a peníze, živé tvory (-‐150˚C) el. zařízení pod napětím jemná mechanika a elektronika jedovaté zplodiny ⇒ hasit v dostatečném prostoru ! ničí ozon !
! Každé hašení plamene je založeno na ochlazení hořící látky pod teplotu vznícení nebo zamezení přístupu kyslíku !
Atom aneb z čeho jsou látky složeny ? -‐ -‐
nejmenší částice látky, ke které dospějeme chemickým dělením významní vědci o DÉMOKRITOS (atom=nedělitelný o JOHN DALTON (19. st atom=nedělitelná částice) o ERNEST RUTHERFORD (1911 objevil jádro a el. obal s e−1920 v jádře p+) o JAMES CHADWICK (1932 objev neutronu)
-‐ -‐ -‐
průměr atomu je 10-‐10m jádro atomu je mnohem menší než celý atom mprotonu (mneutronu) : melektronu je 2000 :1 ⇒ můžeme melektronu zanedbat
! počet e-‐ v obalu je stejný jako počet p v jádře ⇒ atom je elektricky neutrální !
Látky jsou tvořeny z částic (např. atomů), které jsou v neustálém pohybu (BROWNŮV POHYB)-‐DIFŮZE-‐mezi částice látky druhé
Z velikosti a uspořádání částic v látce lze odvodit např. 1. vlastnosti látek v plynném, kapalném a pevném skupenství Skupenství Pevné -‐ částice těsně u sebe -‐ udržuje svůj tvar -‐ obtížně stlačitelné Kapalné -‐ částice blízko u sebe -‐ volně pohyblivé -‐ má tvar nádoby -‐ obtížně stlačitelné Plynné -‐ částice volně pohyblivé -‐ má tvar nádoby -‐ dobře stlačitelné 2. úbytek objemu při míchání kapalin (částice různých látek se liší velikostí a smícháním se lépe vyplní prostor)
Model atomu např. 11Na jádro – 11 protonů 1. elektronová vrstva (2e−mají nejmenší energii) 2. elektronová vrstva (8e−) 3. elektronová vrstva v poslední el. vrstvě (nejdál od jádra) jsou velenční e-‐ elektrony (náš prvek má 1 valenční e-‐) mají největší energii, ovlivňují vlastnosti atomů
Látky
Chemické látky Směsi -‐ jsou tvořeny z částic -‐ vyznačují se stálým složením a různorodé stejnorodé a hodnoty jejich fyzikálních veličin heterogenní homogenní jsou stálé PRVKY SLOUČENINY ČÁSTICE ATOM IONT MOLEKULA známe 107 druhů aniont=záporný iont molekula kyslíku O2 Rg – r oentgenium kationt=kladný i ont síry S8, vody H2O 111 Prvek -‐ látka složená z atomů, které mají stejné protonové číslo A X – symbol prvku Z – protonové číslo (počet p+ v jádře a e−v obalu) A – hmotnostní číslo (relativní Z atomová hmotnost) součet p+ a no v jádře = nukleonové číslo např. 22.99 11 natrium = sodík (název prvku) ⇒ prvek sodík je tvořen atomy s protonovým číslem 11 ⇒ má 11 p+ a 11 e−
Na
Molekula částice tvořená sloučením dvou nebo více atomů 1. jednoho prvku např. molekula dusíku N2 kyslíku O2 síry S8 2. dvou nebo více prvků – chemická sloučenina – např. molekula vody H2O chlorovodíku HCl kys. sírové H2SO4 ( 7 atomů, 3 prvky)
Chemický vzorec sumární chemický vzorec -‐ -‐
složení molekul vyjádřené značkami prvků a číslicemi např. H2SO4 : kys. sírová (chem vzorec)
(název sloučeniny)
2 H2SO4
:
dvě molekuly kys. sírové
(chem vzorec)
(název sloučeniny)
Chemická rovnice -‐ je zápis chemické reakce vyjádřený značkami a vzorci chemických látek např. schéma : H2 + O2 → H2O na chem. rovnici : 2 H2 + O2 → 2 H2O směr
výchozí látky
reakce
vzniklé látky (produkty)
! Počet atomů na obou stranách rovnice musí být stejný ! např. H2 + Cl2 → 2 HCl 4 Fe + 3 O2 → 2 FeO3 2 H2O → 2 H2 + ˇ= z jednodušších látek vznikají látky složitější ˇˇ= vznikají látky jednodušší
chemické slučování ˇ O2 chemický rozkladˇˇ
Chemické prvky -‐ -‐
uspořádány podle periodického zákona v chemické tabulce prvků nejjednodušší prvek = VODÍK
Vodík -‐ jeho atomů je nejvíce na Zemi a ve vesmíru -‐ asi 15 % atomů všech prvků na Zemi -‐ vlastnosti o 14,5 x menší ς než vzduch, bezbarvý plyn o se vzduchem tvoří výbušnou směs o hořením se vzdušným kyslíkem vzniká voda 2 H2 + O2 → 2 H2O o tvoří dvouatomové molekuly H2 -‐ využití • svařování a řezání kovů (kyslíkový plamen až 3000˚ C) • výroba amoniaku (NH3) • výroba chlorovodíku (HCl)
-‐
přeprava § stlačený v ocelových lahvích (červený pruh) Obyčejný vodík, deuterium a tritium jsou IZOTOPY vodíku
1 p+ 0 no 1 e−
Prvky dělíme např. na -‐ kovy -‐ -‐
1 p+
1 no
1 e−
1 p+ 2 no 1 e−
nekovy polokovy
Kovy -‐ -‐ o o o o o -‐ Ø Ø Ø Ø Ø -‐
povrchu kujné)
tvoří většinu všech prvků vlastnosti elektrická a tepelná vodivost kovový lesk na očištěném dobře opracovatelné (tažné,
koroze kovů – nežádoucí reakce na povrchu za působení kyslíku, oxidu uhličitého, vodní páry .... – velké hospodářské ztráty (železo→rez, měď→měděnka) pevné látky (! Hg = rtuť je kapalná !) slitiny kovů bronz -‐ Cu a Sn mosaz -‐ Cu a Zn oceli -‐ Fe a jiné kovy Cr, Ni pájky -‐ Pb a Sn dural -‐ Al a Mg a jiné kovy významné kovy v Hliník = Al § stříbrolesklý kov § malá ς § dobrá el. vodivost § stálý na vzduchu
využití – odlehčené konstrukce,
§ el. vodiče §
t. tání = 660° C
§ § § §
Železo = Fe stříbrolesklý kov magnetický podléhá korozi využití – konstrukce, stroje,
v
nářadí § v § § § § varné nádoby § v § § § § v § § § § v § § § § v § § § § § v § § § §
t. tání = 1538° C Měď = Cu červenohnědý kov ↑ς, stálá na vzduchu vynikající tepelná a el. vodivost využití – el. vodiče, chladiče,
t. tání = 1084° C Zinek = Zn šedobílý kov, snadno tavitelný stálý na vzduchu využití – ochrana Fe proti korozi (pozinkování), výroba baterií t. tání = 422° C Olovo = Pb šedobílý kov, měkký, snadno tavitelný jeho rozpustné sloučeniny = jedy využití – v akumulátorech t. tání = 327° C Cín = Sn stříbrolesklý kov, snadno tavitelný stálý na vzduchu využití – ochrana proti korozi t. tání = 232° C Stříbro = Ag stříbrolesklý kov stálý na vzduchu nejlepší vodič el. proudu využití – el. kontakty, šperky, fotomateriál t. tání = 961° C Zlato = Au žlutý, lesklý kov stálý na vzduchu ↑ς a ↑el. vodivost využití – elektrotechnika, šperky, zubní lékařství
§ § § §
t. tání = 1063° C Hořčík = Mg šedobílý hořlavý kov ↓ ς, málo stálý na vzduchu využití – slitiny (dural......) t. tání = 650° C
§ § § §
Rtuť = Hg kapalný, stříbrolesklý kov ↑ ς, odolná proti vnějším vlivům její rozpustné sloučeniny = jedy využití – teploměry, zubní
§ v
v
lékařství §
t. tání = −39° C
Alkalické kovy např. Li, Na, K -‐ -‐
velice nestálé (uchovávány v petroleji bez přistupu vzduchu) využití : hnojiva, sklo, mýdlo
Dělení kovů např na : 1. lehké (Na, Mg, Al) těžké (Fe, Cu, Pb, Hg) 2. ušlechtilé (Pt, Au, Ag) neušlechtilé (Fe, Zn, Mg) 3. drahé (Pt, Au, Ag) ostatní (Al, Fe, Zn)
Nekovy -‐ -‐ -‐ -‐
nemají kovový vzhled nevedou teplo a el. proud asi 20 prvků např. HALOGENY o mají podobné vlastnosti o tvoří dvoutomové molekuly (F2, Cl2, Br2, I2) o zapáchají a jsou jedovaté o ochotně regují s jinými prvky a sloučeninami § Chlor = Cl • žlutozelený zapáchající plyn • 2,5 x větší ς než ςvzduchu • poněkud rozpustný ve vodě • využití :
§
§
§
Další NEKOVY §
§
§
o desinfekční činidlo (ničí bakterie a choroboplodné zárodky ve vodě) o k výrobě plastů (PVC) a chlotovodíku (HCl) • zneužití : bojová chemická látka Fluor = F • nažloutlý plyn • využití : výroba plastů (teflon) Brom = Br • hnědá kapalina • využití : výroba fotografických materiálů, barviv, léčiv Jod = I • fialová pevná látka • využití : výroba fotografických materiálů, barviv, léčiv Uhlík = C • výskyt o diamant a grafit (tuha) o obsažen v uhlí, ropě, zemním plynu, v tělech organismů • využití : o diamant – šperkářství, broušení, vrtání o grafit – výroba elektrod, tužek • uměle vyrobené formy uhlíku = § saze (pneumatiky, plasty) § koks (výroba železa) § aktivní uhlí (má velký povrch →užití jako filtry ochranných masek, absorbční činidlo, v lékařství) Síra = S • výskyt o jako volný prvek – ložiska v USA o ve sloučeninách • vlastnosti o pevná žlutá látka o tvoří osmiatomové krystaly – S8 • užití o výroba kyseliny sírové (H2SO4) o výroba sirouhlíku (CS2)... Fosfor = P • výskyt o pouze ve sloučeninách ! o jako prvek jej musíme vyrobit • Bílý fosfor o nebezpečný jed ! o samozápalný, pevná látka, velice reaktivní • Červený fosfor
o nejedovatý, méně reaktivní o výroba zápalek
Významné polokovy §
křemík = Si • výskyt o v přírodě pouze ve sloučenincáh (SiO2, písky .... ) • užití o výroba polovodičů o v elektrotechnice
Chemická vazba -‐
atomy v molekulách jsou spojeny chemickou vazbou – je tvořena elektronovým párem (2 elektrony) Elektronegativita • schopnost atomu prvku přitahovat k sobě elektrony chem, vazby • je v tabulkách (PSP) Typy vazeb § nepolární o = stejná elektronegativita např. Cl2 § polární o el. pár přitažen k více elektronegativnímu prvku např. HCl § iontová o rozdíl elektronegativit > 1,7 např. NaCl
IONTY Kationty § kladný náboj − + § má méně e než p § např. K+, Ca2+, Fe3+ + − 19K má 19 p a 19 e + + − 19K má 19 p a 18 e
Periodické zákony -‐ -‐ -‐ -‐
Anionty • • •
záporný náboj má více e− než p+ např. F−,Br−,S2− + − 16S má 16 p a 16 e − + − 16S má 16 p a 18 e
vlastnosti prvků jsou periodicky závislé na protonovém čísle jejich atomů PERIODICKÁ TABULKA prvků je grafický znázorněním periodického zákona PERIODY – 7 vodorovných řad – udává počet vrstev elektronů SKUPINY – svislé sloupce – prvky podobných vlastností
Látkové množsví – n -‐ -‐ -‐ -‐
základní veličina v chemii udává počet částic (atomů, iontů, molekul....) v určité soustavě (např. buňka, krystal, soli .....) jednotka látkového množství je mol (značka je mol) 1 mol chemické látky ≐ 6,022 ･ 1023 částic což je Avogadrova konstanta Na Na = 6,022 ･ 1023 mol−1 Na = 6,022 ･ 1023/mol
Molární Hmotnost -‐
udává hmotnost 1 molu dané látky (udává kolikrát je 1 mol dané látky těžší než
-‐ -‐ -‐
1 molu
C )
je v tabulce prvků jednotka g /mol např. M(H) = 1,008 g/mol M(Cl) = 35,45 g/mol M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1,008 + 35,45 = 36,458 g/mol M(HCl) = 36,458 g/mol
M =
M ... molární hmotnost [g/mol] m ... hmotnost [g] n ... látkové množství [mol]
Co ovlivňuje průběh chemické reakce 1. 2. 3. 4.
Teplota výchozích látek Druh reagujících l átek Koncentrace reagujících látek Velikost povrchu pevných reagujících látek
5. Katalyzátor = látka, která ovlivňuje rychlost chemické reakce, ale sama je po reakci nezměněna
např. hoření cukru – cukr hoří jen za přítomnosti katalyzátoru (např. cigaretový popel). Cukr sám nehoří 2 H2O2 → 2 H2O + O2 pomalá reakce
peroxid vodíku
2 H2O2 → 2 H2O čpavek -‐ NH3 2 H2O2 → 2 H2O oxid manganičitý – MnO2
+
O2
pomaleji
+
O2
rychle
Chemická reakce • •
EXOTERMICKÁ hoření uhlí ENDOTERMICKÁ
-‐ při ní se energie (teplo) uvolňuje např. -‐ při ní se energie (teplo) spotřebovává
Zákon zachování hmotnosti
