chemie-kyslík, vodík, vzácné plyny

hlavně se neposrat

vzácné plyny charakteristika

p6 prvky, prvky VIII.A skupiny (18.skupina)
velmi stabilní, tvoří jednoatomové molekuly
he-double, zbytek-oktet

sloučeniny vzácných plynů

XeO3, XeO4, XeF2, XeF4 + od kryptonu také připraveny

které prvky jsou vzácné plyny

He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

výskyt vzácných plynů

v malém množství v atmosféře Země - nejvíce argon (téměř 1%)
ve vesmíru helium nejrozšířenější

výroba vzácných plynů

jako vedlejší produkty frakční destilace zkapalněného vzduchu

helium využití

chladivo, plnění balónů a vzducholodí, inertní plyn (atmosféra)

neon, argon, krypton, xenon využití

žárovky, výbojky

radon využití

radioaktivní, při léčbě rakoviny

vodík charakteristika

prvek I.A skupiny
H-hydrogenium
první člen periodické tabulky
nejmenší atomový poloměr
protium - 99,9%
tritium - radioaktivní
výskyt na Zemi - 3.nejčastější prvek, pouze ve sloučeninách (např. voda, uhlovodíky a jejich deriváty)
biogenní prvek

izotopy vodíku

protium, deuterium, tritium

laboratorní příprava vodíku

reakcí neušlechtilých kovů
reakcí s1 a s2 prvků s vodou
reakcí vodní páry se železem
elektrolýzou vody
hoffmanův přístroj

průmyslová výroba vodíku

termickým rozkladem methanu
reakcí vodní páry s rozžhaveným koksem

vlastnosti vodíku

-vedlejší produkt elektrolýzy vodného roztoku NaCl
-nekov
-tvoří vodíkové můstky s N, O, F
-tvoří dvouatomové molekuly
-poměrně stabilní (vysoká hodnota vazebné energie)
-málo reaktivní (reaguje pouze za vysoké teploty nebo katalyzátoru
-spíše podobný halogenům - vysoká ionizační energie
-odtržením 1s elektronu dostanu proton ( kation vodný), není stálý, váže se na jiné částice protože neumí sám existovat
-redukční vlastnosti

elektronegativita vodíku

tvoří nepolární nebo polární vazby

H singletový vodík

velmi reaktivní
silné redukční vlastnosti
reaguje za nižších teplot než H2

využití vodíku

-dodává se v ocelových lahvích s červeným pruhem
-v chemickém průmyslu například k syntéze anorganických sloučenin (chlorovodík, amoniak)
-k vyredukování kovů z jejich sloučenin
-ke ztužení tuků
-jako raketové palivo
-k plnění meteorologických balónů

oxidační čísla vodíku

-1, 0, 1

hydridy

jsou binární (dvouprvkové) sloučeniny vodíku s jinými prvky

dělení hydridů

iontové hydridy
kovalentní (molekulové) hydridy
polymerní hydridy

iontové hydridy

s prvky s1 a s2, iontové vazby
např. hydrid sodný, vápenatý

kovalentní hydridy

s nekovy a polokovy IV.A až VII.A skupiny
např. sulfan, amoniak, chlorovodík

polymerní hydridy

sloučeniny s elektronově deficitní vazbou
např. diboran B2H6

složení vzduchu

78% dusík
21% kyslík
1% ostatní plyny - hlavně argon - +další vzácné plyny

kyslík

VI.A skupina, 6 valenčních elektronů

výskyt kyslíku

volně - O2 dvouatomová molekula (21% ve vzduchu)
- O3 ozon- chrání zemi před UV zářením
vázaný - anorganické sloučeniny - voda, minerály, horniny
- organické sloučeniny - sacharidy, aminokyseliny

vlastnosti kyslíku

je to biogenní prvek, nezbytný pro dýchání organismů
bezbarvý plyn, bez zápachu a bez chuti
dvouatomové molekuly
těžší než vzduch
omezeně rozpustný ve vodě
silné oxidační činidlo
podporuje hoření

kyslík vzniká

laboratorní přípravou
elektrolýzou vody

výroba kyslíku

frakční destilací zkapalněného vzduchu

izotopy kyslíku

O16-nejčastěji, O17, O18

oxidační čísla kyslíku

-II - hydroxidy, kyslíkaté kyseliny a jejich soli, oxidy
-I - peroxidy
II - difluorid kyslíku

rozdělení oxidů

podle vazby
podle chemické reakce s vodou, kyselinou a hydroxidem

rozdělení oxidů podle vazby

-iontové oxidy- např. CaO
(s s1 a s2 prvky) - rozpustné ve vodě
-kovalentní oxidy - např CO2
dimer oxidu fosforečného

rozdělení oxidů podle chemické reakce....

-kyselinotvorné oxidy
-zásadotvorné oxidy
-amfoterní oxidy
-netečné oxidy

peroxid vodíku

-vazba není planární (atomy vodíku leží v různých rovinách)
-peroxovazba
-peroxid sodný, peroxid barnatý

Vlastnosti peroxidu vodíku

-bezbarvá, sirupovitá kapalina
-za laboratorní teploty se velmi pomalu rozkládá
(urychlení rozkladu - burel, krev, zpomalení - kyselina sírová)
-má oxidační i redukční vlastnosti

využití peroxidu

desinfekční a bělící účinky, 3% vodný roztok v lékařství
(koncentrace H2O2 je jinak 35%)

hyperoxidy (=superoxidy)

s alkalickými kovy (kromě Li)
velmi ochotně reagují s vodou
např. hyperoxidový anion
hyperoxid draselný

voda je

-nejvýznamnější sloučenina kyslíku a vody
-nejběžnější a nejrozšířenější chemická sloučenina
-nezbytná pro život na Zemi - složka organismů (transport živin a odpadních látek, reakce probíhají v roztocích

skupenství vody

- kapalné, plynné (vodní pára), pevné (led)

koloběh vody v přírodě

elektronový vzorec
atomy svírají přibližně úhel 105°
lomená molekula, hybridizace sp3 (tetraedr)
polární vazby

polární molekula

-polární rozpouštědlo
-dipóly v molekule se navzájem nevyruší
-dobře rozpouští iontové a polární sloučeniny (např NaCl) =vytváří hydratované ionty (tj. obklopené molekulami vody)
=elektrolytická disociace
-rozpouštění sloučenin nepolárních (např. glukosy), =jednotlivé molekuly obklopeny velkým počtem molekul vody-neštěpí se na ionty
=roztok je neekektrolyt
-vodíkové můstky
=za běžných podmínek je voda kapalina
=dochazí k řetězení molekul
=povrchové napětí vody
=struktura ledu - nižší hustota než voda, plave

fyzikální vlastnosti vody

-bezbarvá kapalina bez chuti a zápachu
-hustota při 4°C je 1,0g*cm-3
-anomálie vody-při teplotě 4°C má voda nejvyšší hustotu, při teplotě do 4°C převažuje oktamer (H2O)8

druhy vody podle obsahu příměsí

=podle obsahu minerálních látek
-destilovaná voda-skoro žádné
-měkká voda
-tvrdá voda
-minerální voda
-mořská voda

druhy vody podle obsahu nečistot

-pitná voda
-užitková voda
-odpadní voda

tvrdost vody

=způsobena rozpuštěnými vápenatými a hořečnatými ionty
-přechodná
-trvalá

přechodná tvrdost vody

=dočasná, karbonátová
-způsobena hydrogenuhličitanem vápenatým a hořečnatým, podle podloží i dalšími
-Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
-odstranění pomocí varu - rozpustné hydrogenuhličitany přejdou na nerozpustné uhličitany

trvalá tvrdost vody

=permanentní, nekarbonátová
-způsobena síranem vápenatým a hořečnatým
-CaSO4, MgSO4
-odstranění pomocí sody (uhličitanu sodného)

voda může být

reaktantem reakce - voda reaguje s oxidem siřičitým za vzniku kyseliny siřičité
produktem reakce - neutralizace
reakčním prostředím - některé látky reagují pouze ve vodném prostředí, např. srážecí reakce dvou vodných roztoků

voda patří mezi nesjtálejší sloučeniny

na vodík a kyslík se rozkládá až za vysokých teplot nebo průchodem elektrického proudu

voda reaguje

-za normálních teplot s alkalickými kovy a kovy alkalických zemin
-za vysoké teploty (ve formě páry) s některými kovy za vzniku vodíku a oxidu kovu
-s kyselinotvornými oxidy za vzniku kyselin, zásadotvornými oxidy za vzniku hydroxidů

elektrolýza vody

=Hoffmanův přístroj
-katoda (redukce)
-anoda (oxidace)

krystalohydráty

=hydráty
-vznikají při krystalizaci soli z rozpouštědla, jestliže určité množství rozpouštědla (vody) je vázané v krystalech solí

úprava pitné vody

-aerace vody (provětrávání)
-chemické odstraňování manganu
-desinfekce vody
-vločkování (čeření) vody
-filtrace - pitná voda
-regenerace pískových filtrů

čištění odpadních vod

-mechanické
-biologické
-regenerace aktivního kalu
-kalové hospodářství

mechanické čištění vody

-separace štěrku
-separace dešťové vody
-česle
-separace
-usazování nádrže - primární kanál

biologické čištění vody

-přidání aktivního kalu
-dosazování - vyčištěná voda do řeky

kalové hospodářství

-mísení
-vyhnívání - bioplyn
-sušení kalu

acidobazické vlastnosti vody

Bronstedova teorie kyselin a zásad
-kyselina=látka, která je schopná odštěpovat proton H+
-zásada=látka, která je schopná přijímat proton H+
-protolytické reakce=reakce, při kterých dochází k výměně protonu H+

příklady protolytických reakcí

-disociace kyseliny
-disociace zásady
-hydrolýza kationtu
-hydrolýza aniontu
-neutralizace

acidobazické indikátory

-barviva, která předáním protonu mění svou barvu
-např. fenoftalein, methyloranž, methylčerveň, lakmus

síla kyselin a zásad

síla kyselin=schopnost odštěpovat H+
síla zásad=schopnost na sebe vázat H+

síla kyselin

velmi silné kyseliny-zcela disociují
slabé kysliny-částečně disociují
vlemi slabé kyseliny-nedisociují

síla zásad

velmi silné zásady - zcela hydrolyzují
slabé zásady - částečně hydrolyzují
velmi slabé zásady-nehydrolyzují

hydrolýza solí

-sůl silné kyseliny a slabé zásady (pH

složení vzduchu

78% dusík
21% kyslík
1% ostatní plyny - hlavně argon a další vzácné plyny