VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Voda ‐ polární rozpouštědlo Temacká oblast : Chemie ‐ anorganická chemie Datum vytvoření: 2. 8. 2012 Ročník: 2. ročník čtyřletého gymnázia (sexta osmiletého gymnázia) Stručný obsah: Voda ‐ geometrie molekuly, vodíkové můstky, rozpouštění. Způsob využi : Akvní práce studentů při doplňování chybějících tvrzení v textu, přiřazování hodnot, určování typů vazeb ‐ opakování důležitých znalos. Seznámení se s novými pojmy a následné řešení úkolů z oboru rozpouštění látek. Autor: Mgr. Svatava Benešová Kód: VY_32_INOVACE_30_HBENO5
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín
1
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Voda ‐ polární rozpouštědlo
2
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Vznik molekuly vody
• slučování vodíku s kyslíkem (oxidace vodíku) • reakce je exotermní
2 H2 + O2 2 H2O H
H
+
O
O
+
H
H
H
O
H
+
H O
H
• voda je jednou z nejstálejších sloučenin • je konečným oxidačním produktem vodíku při spalování organických látek
3
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Geometrie molekuly vody Úkol: Zapiš uspořádání elektronové konfigurace prvků tvořících vodu a znázorni ji pomocí rámečků
Doplň do modelu molekuly vody volné elektronové páry
H O
H
4
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Geometrie molekuly vody
H O
104,5 °
H
5
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Molekuly vody jsou navzájem spojeny vodíkovými můstky. Úkol: Znázorni vodíkové můstky mezi jednotlivými molekulami: H O
H
Jak se projevuje existence vodíkových vazeb na vlastnostech látky?
6
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Molekuly vody jsou navzájem spojeny vodíkovými můstky. Úkol: Znázorni vodíkové můstky mezi jednotlivými molekulami: H
H
O
O
H
H
H H O O
H H H
H
H O
O
O
H
H
H H O
H
Jak se projevuje existence vodíkových vazeb na vlastnostech látky?
Zvýšení bodu tání a bodu varu (změna skupenství)
7
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
TV (°C)
August 27, 2013
Úkol: přiřaď sloučeniny na správná místa v grafu
100
0
‐100
‐200
H2Se H2S HBr HI
n 4 2 3 5 H2O H2Te SnH4 SiH4 GeH4 CH4 HF HCl AsH3 NH3 PH3 SbH3
n...číslo periody periodického systému prvků
8
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
mezi molekulami těchto sloučenin jsou vodíkové vazby
TV (°C)
100
0
H2O
HF NH3
H2S
HCl PH3 SiH4
‐100 CH4
‐200
August 27, 2013
2
3
H2Te SbH3 HI SnH4
H2Se AsH3 HBr GeH4
4
5
n
9
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Dipól v molekule vody Úkol: Na základě hodnot elektronegavity prvků a) urči typ vazby v molekule vody b) do molekuly zapiš částečné případně úplné elektrické náboje
H
X(O) =
X(H) =
typ vazby:
O
H
Má molekula vody jako celek elektrický dipól? Zdůvodni své tvrzení
10
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Dipól v molekule vody
δ+ H
δ‐
O
104,5 °
H
δ+
11
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Molekula vody je polární ‐ voda je tedy polárním rozpouštědlem jako polární rozpouštědlo rozpouš látky s iontovými a polárními vazbami.
Spousta chemických reakcí probíhá ve vodných roztocích ‐ reakce v laboratoři, v průmyslu, ale i v buňkách živých organismů. Voda rozpouš látky pevné a kapalné, ale i plyny.
12
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Rozpouštění iontových látek ve vodě
Cl
H
H
H
O
Cl
Na
H
H
H
O
O
H
H
• z krystalu iontové sloučeniny (např. NaCl) se oddělují ionty, které přecházejí do roztoku • princip: ionty na povrchu krystalu přitahují opačně nabitý konec polární molekuly vody:
Na
O
H
Cl
Cl
Na
Na
H
O
H
O
Na
Na
Cl
Cl
Na
H
H
Cl Na
Cl
O
H
Na
Cl
Na
H
H O
Cl
Na
Cl
Na
H
Na
Na
O
Cl
H
Cl
H
H Cl
O
O
Cl
H
Na
Cl
Na
Na
H
H
O Cl
Cl
Na
H
H
Na
O
H
H
H
O
H
H
H
O
O
H
13
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Rozpouštění iontových látek ve vodě H
H O
O
H
H
H
Cl
Na
Cl
Cl
Na
Na
O
Na
H
Cl
H
H
O
H
H
H
O
O
H
Na
Cl
Na
H
Cl
H
O
Cl
H H
H Na
Na
H
O
Cl
H Cl
Na
H
O
O
H
H
O
H
H
O
Na
O
Cl
H
• iont se postupně celý obklopí molekulami vody a odtrhne se od krystalu • to se opakuje až do úplného rozpadu krystalu • tomuto procesu se říká HYDRATACE • na krajní a rohové ionty působí v krystalu menší vazebná energie než na ionty uvnitř krystalu ‐ uvolňují se tedy snáze H
H
O
Na
Cl
Na
Cl
H
Na
Na
O
Cl
H
Cl
H
Cl
O
Na
Cl
Na
H
H
Na
H
O
H
14
August 27, 2013
O
H
H
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
H
H Na
O
H
O
O
H
O
H
H
H O
H
H H
H
Cl
H
O
H
H Na
O
Cl
Cl
Na
Na
Na
Na
Cl
Na
Cl
Cl Na
Cl
Cl
Na
Na
Cl
• v roztoku jsou ionty obklopeny molekulami vody • vznikají tak hydratované ionty Na
Cl
Na
Cl
Na
Na
Cl
Cl
Cl
Na
Cl
Na
Na
Na
Cl
Na
Cl
• značíme je zkratkou aq
Na+ (aq) Cl‐ (aq)
15
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Rozpouštění molekulárních látek ve vodě • molekuly vody se mohou vázat také na dipólové molekuly látek s polárními vazbami • proto jsou molekulární látky jako např. cukr rozpustné ve vodě
Velmi nepatrně (ale přece) jsou ve vodě rozpustné i látky nepolární jako např. kyslík (O2). Tato rozpustnost je způsobena polarizačním účinkem molekul vody: účinkem polárnch molekul vody se molekuly O2 stávají slabými dipóly.
16
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Hydráty solí • Některé soli krystalují z roztoků ve formě hydrátů ‐ molekulami vody bývá obklopen kaon • molekuly hydrátové vody se při krystalici soli neodpaří, ale zabudují se do krystalové struktury soli Soli tvořící hydráty bývají většinou hygroskopické ‐ jsou schopny přijímat vodu ze vzduchu (pohlcují vzdušnou vlhkost). Tyto látky (např. CaCl2) se používají k vysoušení jiných látek
17
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Žlutý NiCl2 vložíme do vody a zahřejeme:
získáme zelený roztok
Odpařením vody získáme zelenou sůl a teprve jejím zahřám vzniká opět žlutý chlorid nikelnatý Úkol: Vysvětli tento jev
18
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Řešení: 1. rozpouštěním žlutého NiCl2 ve vodě vznikají hydratované nikelnaté ionty ‐ zelené. 2. Při odpaření vody látka krystalizuje, hydrátová voda se zabudovává do krystalické mřížky ‐ NiCl2 . 6H2O 3. Zahřám hydratované soli se hydrátová voda z mřížky uvolňuje ‐ vznikají opět nehydratované ionty Ni2+
Nazvi sůl: NiCl2 . 6H2O
hexahydrát chloridu nikelnatého
19
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
Úkoly:
1) Do odměrné baňky nasypeme lžičku bezvodého chloridu vápenatého a doplníme vodou po značku. Odměrnou baňku uzavřeme zátkou a obsah promícháme. Po rozpuštění chloridu vápenatého dojde ke zmenšení objemu v baňce. Úkol: vysvětli tento jev 2) Mezi molekulou vody a molekulou fluorovodíku se mohou vytvořit vodíkové můstky. Nakresli strukturní vzorce těchto látek a znázorni tvorbu vodíkové vazby
20
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
3) Mezi molekulou vody a molekulou amoniaku se mohou vytvořit vodíkové můstky. Nakresli strukturní vzorce těchto látek a znázorni tvorbu vodíkové vazby
4) Pojmenuj tyto sloučeniny: CaCl 2 . 6 H2O FeSO4 . 7 H2O CoCl 3 . 3 H2O 5) Seřaď vazby podle rostoucí polarity: O H, C H, F H, Cl H, Br H, H H
6) Vysvětli, jak je možné, že vodní živočichové mohou ve vodě dýchat
7) Jak se mění rozpustnost kyslíku ve vodě v závislosti na teplotě?
21
VY_32_INOVACE_30_HBEN05.notebook
August 27, 2013
8) Vypočítej, kolik gramů krystalové vody obsahuje 10 g hexahydrátu chloridu nikelnatého
9) Urči, které z těchto látek se budou dobře rozpouštět ve vodě: • fluorid sodný (NaF) • amoniak (NH 3) • fosfor (P 4) • hydrid sodný (NaH) • sirouhlík (CS 2) • benzen (C 6H6)
10) Vysvětli pojem ´´hydratace´´
22
