ZÁKLADY CHEMICKÝCH VÝPOČTŮ (LRR/ZCHV) RNDr. Jiří Pospíšil, PhD E-mail :
[email protected] http://www.the-pospisil-research-group.cz/
ZÁKLADY CHEMICKÝCH VÝPOČTŮ (LRR/ZCHV) • Popis:
• “A” - kategorie • Ukončen zápočtem
• Zápočet
• Je nezbytné mít 2/3 bodů (67/100) ze zápočtové písemky. • Až 10% bodů (tj. 1/10 ze všech bodů (10%)) zápočtové písemky může být získáno připočtením bodů získaných jako průměrná hodnota všech výsledků průběžných testů (tj. např. průměrné dosažené hodnoty testů = 60%, v zápočtové písemce jste již získali 6 bodů ze 100). • Písemek bude 6 (zápočtová písemka není v těchto započtena) • Účast povinná • 1x můžete chybět (bez omluvy), další až na závažné důvody (omluva od lékaře) se netolerují
ZÁKLADY CHEMICKÝCH VÝPOČTŮ (LRR/ZCHV) • Dodatečné info - potřeby • Periodická tabulka prvků • Kalkulačka – Smartphony NEJSOU POVOLENY • ‚Selský‘ rozum • Prezentace • Zpětně dostupné na http://www.the-pospisil-researchgroup.cz/prednasky/ • Dodatečné příklady a jejich řešení – bude se objevovat v průběhu přednášek • Doporučená literatura • Kameníček J., Šindelář Z., Klečková M.: Příklady a úlohy z obecné a anorganické chemie, UP Olomouc, 2007. • Další doporučená literatura • Kotouček M. Příklady z analytické chemie. UP Olomouc, 1982. • Doporučená: Šípek M. Sbírka příkladů z chemie. SNTL Praha, 1974.
LRR/ZCHV – průběžné testy 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Anorganické názvosloví Organické názvosloví Výpočty ze vzorců Látkové množství (počet částic…) Molarita, molalita, ředění,… Oxidoredoxní děje a pH
Ve všem budete potřebovat VŠE co jste se naučili…
ZÁKLADY CHEMICKÝCH VÝPOČTŮ (LRR/ZCHV) • Hmotnost atomů a molekul • názvosloví chemických sloučenin • určení chemického vzorce • výpočty z chemických rovnic • složení roztoků (procentová a látková koncentrace) • směšování, ředění, • oxidačně redukční reakce • pH, tlumivé roztoky (“pufry”)
Základy názvosloví anorganických sloučenin • 118 chemických prvků
http://cs.wikipedia.org/wiki/Periodick%C3%A1_tabulka
Triely III.A Tetrely IV.A Pentely V.A Uranoidy (Np a Pu) Curoidy (Bk – Lr) Transurany (prvky za U)
• Oxidační číslo prvku je elektrický náboj, který by byl přítomen na atomu prvku, kdybychom elektrony v každém vazbě vycházející z toho atomu prvku přidělili elektronegativnějšímu prvku. • ox.číslo v základním stavu je nulové, např. B0, Cl20 • ox.číslo vodíku ve sloučeninách s nekovy je I, např. H2IO • ox.číslo vodíku ve sloučeninách s většinou kovů je -I, např. LiH-I • ox.číslo kyslíku ve většině sloučenin -II, např. Na2O-II • vyjímka: sloučeniny s elektronegativnějším fluorem, např. OIIF2 peroxidy - př. H2O2-I, hyperoxidy - př. K(O2), ozonidy př. K(O3)
Oxidační čísla a koncovky I II III IV V VI VII VIII
-ný -natý -itý -ičitý -ečný, -ičný -ový -istý -ičelý
Názvosloví halogenidů
Definice halogenidů Halogenidy jsou dvouprvkové sloučeniny halogenů (F, Cl, Br, I) s jiným prvkem. Úkol 1: Ze všech sloučenin vyber halogenidy: CuCO3, NaCl, NaOH, K2O, SCl4, PbS, AlCl3, H2O, NaClO3, CaF2, I2O5, H3PO4, PCl3. , AlCl3, CaF2, PCl3
Názvosloví halogenidů Důležité: Pro psaní vzorců je důležité oxidační číslo prvků, které zapisujeme vpravo nahoře. Ve vzorcích dvouprvkových sloučenin má jeden prvek kladné a druhý záporné oxidační číslo. Součet oxidačních čísel ve vzorci = 0.
Oxidační číslo halogenů v halogenidu je vždy –I (F-I, Cl-I, Br-I, I-I). Oxidační číslo druhého prvku se řídí koncovkou přídavného jména.
Odvození vzorce halogenidu Postup při tvoření vzorce chloridu vápenatého: Napsat značky prvků v obráceném pořadí než v názvu CaCl. K prvkům napsat vpravo nahoře oxidační čísla CaIICl-I. Sepsat oxidační čísla do kříže arabskými číslicemi Ca1Cl2. Protože v chemii jedničku ve vzorci nepíšeme, stačí CaCl2.
Úkol 5: Napiš vzorce halogenidů: Bromid draselný Jodid železitý Fluorid sírový Chlorid měďnatý Fluorid cíničitý Jodid sodný Chlorid fosforečný Bromid hlinitý
Kontrola: KBr FeI3 SF6 CuCl2 SnF4 NaI PCl5 AlBr3
Odvození názvu halogenidu Postup při odvození názvu halogenidu MgCl2: Název halogenidu je tvořen podstatným jménem fluorid, chlorid, bromid, jodid a přídavným jménem odvozeným od druhého prvku. Nejprve napíšeme oxidační číslo halogenu: MgCl2-I. Poněvadž součet oxidačních čísel ve sloučenině je roven 0, musí být oxidační číslo MgII x + 2 · (-1) = 0 x=2 Název je chlorid hořečnatý.
Úkol: Doplň oxidační čísla a napiš názvy halogenidů: HgI2 CuF SCl4 AgCl CBr4 LiF FeI3 ZnCl2
Kontrola: HgIII-I2 Jodid rtuťnatý CuIF-I Fluorid měďný SIVCl-I4 Chlorid siřičitý AgICl-I Chlorid stříbrný CIVBr-I4 Bromid uhličitý LiIF-I Fluorid litný FeIIII-I3 Jodid železitý ZnIICl-I2 Chlorid zinečnatý
Názvosloví oxidů
Definice oxidů Oxidy jsou dvouprvkové sloučeniny kyslíku s jiným prvkem. Kyslík v oxidech má oxidační číslo vždy -II. Úkol: Z následujících sloučenin vyber oxidy: KOH, KCl, K2O, H2SO4, CaO, FeS, Fe2O3, NaOH, SiO2, PbO K2O, CaO, Fe2O3, SiO2, PbO
Odvození vzorce oxidu Postup pří tvoření vzorce oxidu je obdobný jako u halogenidu. Postup při tvoření vzorce oxidu uhelnatého: Napsat značky prvku v obráceném pořadí než v názvu CO. Ke značkám napsat vpravo nahoře oxidační čísla CIIO-II. Sepsat oxidační čísla do kříže arabskými číslicemi C2O2. Pokud máme ve vzorci soudělná čísla, krátíme: C2O2 = CO.
Úkol 8: Napiš vzorce oxidů: Oxid sodný Oxid sírový Oxid dusičný Oxid hořečnatý Oxid cíničitý Oxid vápenatý Oxid rtuťný Oxid manganistý
Kontrola: Na2O SO3 N2O5 MgO SnO2 CaO Hg2O Mn2O7
Úkol 9: Doplň oxidační čísla a napiš názvy oxidů: FeO Cl2O7 OsO4 CrO3 Li2O SnO Al2O3 SO2
Kontrola: FeIIO-II Oxid železnatý Cl2VIIO-II7 Oxid chloristý OsVIIIO-II4 Oxid osmičelý CrVIO-II3 Oxid chromový Li2I O-II Oxid litný SnIIO-II Oxid cínatý Al2IIIO-II3 Oxid hlinitý SIVO-II2 Oxid siřičitý
Názvosloví sulfidů
Definice sulfidů Sulfidy jsou dvouprvkové sloučeniny síry s jiným prvkem. Oxidační číslo síry v sulfidu je vždy -II. Úkol 10: Z následujících sloučenin vyber sulfidy: H2SO4, CaO, FeS, K2O, SCl4, PbS, AlCl3, Na2S Na2S
Odvození vzorce sulfidu Postup pří tvoření vzorce sulfidu je obdobný jako u oxidu. Napsat vzorec sulfidu hlinitého: Napsat značky prvku v obráceném pořadí než v názvu AlS. Ke značkám napsat vpravo nahoře oxidační čísla AlIIIS-II. Sepsat oxidační čísla do kříže arabskými číslicemi Al2S3.
Úkol 11: Napiš vzorce sulfidů: Sulfid hořečnatý Sulfid sodný Sulfid cíničitý Sulfid vápenatý Sulfid fosforečný Sulfid rtuťný Sulfid chromitý
Kontrola: MgS Na2S SnS2 CaS P2S5 Hg2S Cr2S3
Úkol 12: Doplň oxidační čísla a napiš názvy sulfidů: CuS Ag2S Fe2S3 MgS Na2S
Kontrola: CuIIS-II Sulfid měďnatý AgI2S-II Sulfid stříbrný FeIII2S-II3 Sulfid železitý MgIIS-II Sulfid hořečnatý NaI2S-II Sulfid sodný
Úkol 15: Napiš názvy nebo vzorce dvouprvkových sloučenin: Fluorid sírový PO2 Sulfid hořečnatý ZnBr2 Oxid chloristý Li2S Jodid olovnatý HgO
Kontrola: SF6 Oxid fosforičitý MgS Bromid zinečnatý Cl2O7 Sulfid litný PbI2 Oxid rtuťnatý
• Oxidační číslo prvku je elektrický náboj, který by byl přítomen na atomu prvku, kdybychom elektrony v každém vazbě vycházející z toho atomu prvku přidělili elektronegativnějšímu prvku. • ox.číslo v základním stavu je nulové, např. B0, Cl20 • ox.číslo vodíku ve sloučeninách s nekovy je I, např. H2IO • ox.číslo vodíku ve sloučeninách s většinou kovů je -I, např. LiH-I • ox.číslo kyslíku ve většině sloučenin -II, např. Na2O-II • vyjímka: sloučeniny s elektronegativnějším fluorem, např. OIIF2 peroxidy - př. H2O2-I, hyperoxidy - př. K(O2), ozonidy - př. K(O3)
• Číslovkové předpony H4P2O7 kys. tetrahydrogendifosforečná, Ca(HCO3)2 bis(hydrogenuhličitan) vápenatý 1/2
hemi
5
penta
10
deka
1x
-
3/2
seskvi
6
hexa
11
undeka
2x
bis
1
mono
7
hepta
11
hendeka
3x
tris
2
di
8
okta
12
dodeka
4x
tetrakis
3
tri
9
nona (lat.)
13
trideka
5x
pentakis
4
tetra
9
ennea (řec.)
6x
hexakis
Názvy sloučenin • Oxidy (anion O2-) – např. Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, N2O5, SO3, Mn2O7, XeO4
• Peroxidy (anion O22-) – např. Na2O2, CaO2 • Hyperoxidy (anion O2-) – např. Rb(O2) • Ozonidy (anion O3-) – např. Cs(O3) • Hydroxidy (anion OH-) – např. Ca(OH)2, Ti(OH)4
• Binární sloučeniny vodíku (s prvky III. – VI. podskupiny) • AlH3, BH3, SiH4, PH3, AsH3, SbH3, BiH3, GeH4, SnH4, H2S, H2Te • vyjímky: NH3 , N2H4, H2O, H2S, HF, HCl, HBr, HI
• Kyseliny – bezkyslíkaté – např. HF, HCl, H2S, HCN • kyslíkaté – např. HClO, HNO2, H2SO3, HClO3, HNO3,
H2SO4, HClO4
• číslovková předpona + hydrogen- (nebo oxo-) – např. HIO4, H3IO5, H5IO6, H6TeO6, H3PO4, H3BO3, H4SiO4
Někdy též název podle starého názvosloví pomocí předpony ortho-, meta• triviální názvy: HOCN, HNCO, HONC, H2SO2, H2S2O4
• Dikyseliny, isopolykyseliny – např. H2S2O7, H4P2O7 • Peroxokyseliny – např. HNO4, H2CO5, H2SO5 • Thiokyseliny – např. H2S2O3, H3PO3S, HSCN • Funkční deriváty kyselin – např. NOCl, POCl3, SO2ClF CO
karbonyl
SO
NO
nitrosyl
SO2 sulfuryl
NO2 nitryl
PO
thionyl fosforyl
• Soli – jednoduché např. NaClO, NH4NO2, Al(PO3)3 , Ca3(PO4)2 , (NH4)3[P(Mo3O10)4]
• hydrogensoli – např. KH2PO4, Al(H2PO4)3, KHF2 • podvojné, potrojné,.., smíšené např. KMgF3, KAl(SO4)2 , NaNH4HPO4, Cu3(CO3)2F2, Ca5F(PO4)3
• hydroxid a oxid soli např. MgCl(OH), BiCl(O), CuCl2 . 3 Cu(OH)2
• hydráty a jiné krystalosolváty – např. Na2SO4 . 10H2O, CaSO4 . ½ H2O, AlCl3 . x NH3
• nestechiometrické sloučeniny – např. Fe3C, Ni2B
Názvosloví komplexních sloučenin • ve vzorci - na prvním místě centrální atom a za ním vzorce ligandů • v názvu - název centrálního atomu až po názvu ligandu • kladný oxidační stupeň – odpovídajicí koncovka – např. K4[Fe(CN)6]
• nulový oxidační stupeň – žádné zakončení – např. [Ni(CO)4] • záporný oxidační stupeň – koncovka -id – např. Na[Co(CO)4]
• Ligandy se uvádějí v abecedním pořadí podle počátečního písmene názvu (bez ohledu na číslovkové předpony) a oddělují se pomlčkou – např. [Co(NH3)3(H2O)Cl2]Cl
cis-[Pt(NH3)2Cl2]
Názvy ligandů a) aniontové
b) elektroneutrální
F-
fluoro
N3-
nitrido
H2O
aqua
Cl-
chloro
N3-
azido
NH3
ammin
Br-
bromo
NH2-
amido
CO
karbonyl
I-
jodo
NO2-
nitro
NO
nitrosyl
H-
hydriro
ONO-
nitrito
O2
dioxygen
O2-
oxo
NO3-
nitrato
N2
dinitrogen
OH-
hydroxo
SO42-
sulfato
Py
pyridin
SO32-
sulfito
HO2- hydrogenperoxo S2-
thio
S22CNSCN-
HS-
SSO32-
thiosulfato
disulfido
CO32-
karbonato
kyano
PO43-
fosfato
thiokyanato
merkapto
H2PO4
-
dihydrogenfosfato
(COO)22- oxalato (CH3COO)-
acetato
BPy
2,2’-bipyridin (2,2’-bipyridyl)
En
ethylendiamin
Phen 1,10-fenantrolin
PPh3 trifenylfosfin
Sloučeniny:
• s komplexním kationtem – např. [Cr(H2O)6]Cl3, [Co(NH3)5(H2O)]Cl3 anion (ox.č.) + (násob. předpona) ligand/y – centrální atom (ox.č.)
• s komplexním aniontem – např. K[Au(OH)4], Na2[Fe(CN)5NO] (násob. předpona) ligand/y – centrální atom (ox.č.) + kation (ox.č.)
• s komplexním kationtem i aniontem – např. [Pt(NH3)4][CuCl4] • komlexní elektrolyty – např. [CoH(CO)4], [Cr(NH3)3Cl3] (násob. předpona) ligand/y – (násob. předpona) centrální atom (ox.č.) + komplex
• vícejaderné komplexy – můstkový atom se označuje μ [(NH3)5Cr-OH-Cr(NH3)5]Cl5 chlorid μ-hydroxo-bis(pentamminchromitý) [(CO)3Fe(CO)3Fe(CO)3] tri-μ-karbonyl-bis(trikarbonylželezo)
2 Cu(OH)2.Al(OH)3
H2B4O7
FeO.Fe2O3
Na2S2O5
Pb3O4
MgCl(OH)
SiO2 . xH2O
BiNO3(OH)2
NaHS
H3PO2
Ca(HS)2
H2Cr2O7
Na2H3lO6
K2Cr2O7
Hg2Cl2
AlO(OH)
Ag2S2O3
H2S2O6
Na(NH4)HPO4
HI3O8
CaMg(CO)3 KMgF3
K3[Fe(CN)6]
KAl(SO4)2
[Ag(NH3)2]Cl
Cu3(CO3)2F2
[Cu(NH3)4]SO4
PbClF
[Fe(H2O)6]SO4
BiI(O)
Na2[Fe(CN)5NO]
Cu2Cl(OH)3
[Cr (NH3)5Cl]Cl2
Bi(NO3)2OH
[Cr(H2O)3Cl3]
Cu3(CO3)2(OH)2
[Pt(NH3)2Br2
Cu2(CO3)(OH)2
Na2[Fe(CN)5NO].2H2O
