Vodík, kyslík – maturitní otázka (2)

Proč je zakázané kopírování? 💾 Stáhnout materiálVIP členstvíNahlásit chybu

 

   Otázka: Vodík, kyslík

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): Marek Novotný

 

 

VODÍK

  • je první člen PSP
  • má nejjednodušší elektronovou konfiguraci-> 1s1
  • má jeden proton v jádře, 1 elektron v obalu (v 1s orbitalu)
  • snaží se dosáhnout konfigurace 1s2, které dosáhne vytvořením vazby (H2), přijetím elektronu (vznikne anion H=hydridový anion) nebo odevzdáním elektronu (H+=proton, váže se hned koordinační vazbou na molekulu s volným elektronovým párem-např. NH4+
  • redukční činidlo (snadněji ztrácí elektrony)
  • oxidační stavy +I, -I, 0
  • nejrozšířenější prvek ve vesmíru
  • volný-> na zemi se téměř nevyskytuje, ve vesmíru naopak ano
  • vázaný-> ve sloučeninách
  • má 3 izotopy (stejný počet protonů, různý počet neutronů)
    • protium (lehký vodík)-stabilní
    • deuterium (těžký vodík)-stabilní
    • tritium (radioaktivní, nestabilní)
  • je důležitý biogenní prvek
  • příprava:
    • reakce neušlechtilého kovu s kyselinou:
      • neušlechtilé kovy jsou reaktivnější
      • Zn+2HCl->H2 + ZnCl2
    • elektrolýza vody:
      • jako elektrolyt se používá roztok kyseliny sírové H2SO4 a elektrody z platiny, která s kyselinou sírovou nereaguje.
      • disociací molekul kyseliny sírové vznikají v roztoku kladné ionty vodíku Ha záporné ionty SO42−
      • kationty vodíku se pohybují k záporné elektrodě, od které přijímají elektron a slučují se do molekuly vodíku H2
      • anionty SO42−se pohybují ke kladné elektrodě, které odevzdají své přebytečné elektrony a elektricky neutrální molekula SO4okamžitě reaguje s vodou – vzniká nová molekula H2SO4-> při této reakci se uvolňují molekuly kyslíku O2
    • redukce oxidů kovů vodíkem:
      • WO3+3H2->W+3H2O
  • výroba:
    • parní reformování zemního plynu:
      • CH4+H2O->CO+3H2 (teplota, katalyzátor)
    • koks s vodní párou:
      • C+H2O->CO+H2
      • CO+H2O->CO2+H2
  • využití:
    • výroba kovů, raketové motory, ztužování tuků (hydrogenační reakce) -> tuk z nenasycených mastných kyselin-kapalný-procesem ztužování přeměníme na tuhý tuk, svařování kyslíkovodíkovým plamenem
  • hydridy jsou binární sloučeniny vodíku, rozlišujeme:
    • iontové hydridy
      • obsahují hydridový anion H
      • jsou to sloučeniny vodíku s alkalickými kovy a kovy alkalických zemin
      • jsou to pevné látky s vysokým bodem tání
      • prudce reagují s vodou za vzniku molekulového vodíku
        • NaH+H2O->H2+NaOH
      • jsou to silná redukční činidla
    • kovalentní hydridy
      • jsou sloučeniny vodíku s p1 až p5 prvky
      • za normálních podmínek to jsou plyny, výjimkou je voda, která je díky existenci vodíkových můstků kapalná
      • polární kovalentní hydridy reagují s vodou za uvolnění protonu-> jejich vodné roztoky jsou kyselé a známé jako bezkyslíkaté kyseliny
        • H2O+HCl->H3O++Cl
      • nepolární kovalentní hydridy s vodou nereagují
    • kovové hydridy
      • jsou to hydridy d-prvků a f-prvků
    • hydridové komplexy
      • ionty H jsou vázány koordinační vazbou na ionty kovů

 

KYSLÍK

  • má elektronovou konfiguraci 2s2 2p4
  • od ostatních chalkogenů se liší tím, že nemá žádné volné d orbitaly, a proto je ve svých sloučeninách pouze dvojvazný (2 jednoduché vazby nebo 1 dvojnou)
  • kyslík má ve svých sloučeninách obvykle oxidační číslo -II, v peroxidech má oxidační číslo -I a ve fluoridu kyslíku +II (OF2)
  • má dvě alotropické modifikace=různé formy jednoho prvku (O2 a O3)
    • O2 je těžší než vzduch, je bez zápachu
    • O3=ozon; vzniká z molekulového kyslíku absorpcí energie (účinkem UV záření nebo el. výboje); samovolně se rozkládá a uvolňuje atomový kyslík-> má tedy silné oxidační účinky; je toxický-> hemoglobin se oxiduje na nefunkční methemoglobin; používá se jako dezinfekce vody, má baktericidní účinky
  • má po fluoru nejvyšší elektronegativitu
  • reakce:
    • hoření:
      • 2H2+O2->2H2O
    • příprava kyslíku (termický rozklad manganistanu draselného):
      • 2KMnO4->O2+K2MnO4+MnO2 (manganan draselný, oxid manganičitý)
  • vyrábí se destilací zkapalněného vzduchu
  • použití: hoření, dýchací přístroje, svařování, dýchání, raketové palivo
  • oxidy – podle reakcí s vodou, kyselinami a bázemi rozlišujeme:
    • 1. kyselinotvorné oxidy
      • jsou to oxidy nekovů, polokovů a kovů s oxidačním číslem V a víc
      • reakcí s vodou tvoří kyslíkatou kyselinu
        • SO3+H2O-> H2SO4
      • kyselinotvorné oxidy nerozpustné ve vodě reagují se zásadami a vznikají soli
        • SiO2+2NaOH-> Na2SiO3+H2O
    • 2. zásadotvorné oxidy
      • oxidy kovů s oxidačním číslem I-IV
      • slučují se s vodou na hydroxidy
        • CaO+H2O-> Ca(OH)2
      • zásadotvorné oxidy nerozpustné ve vodě reagují s kyselinou na vzniku soli
        • MgO+2HCl-> MgCl2+H2O
    • 3. amfoterní oxidy
      • reagují s kyselinami i s hydroxidy
      • ZnO, Al2O3
    • 4. inertní oxidy
      • nereagují s vodou, zásadou ani s kyselinou
      • NO, CO

PEROXID VODÍKU

  • je to nejběžnější peroxosloučenina
  • všechny peroxosloučeniny obsahují peroxoskupinu (O2)-II
  • je to bezbarvá olejovitá kapalina
  • molekuly H2O2 jsou spojeny vodíkovými můstky, proto se dobře rozpouštějí ve vodě
  • v bezvodném stavu je peroxid vodíku explozivní
  • 30 % se používá k bělení textilií a papíru
  • 3 % se používá jako dezinfekční prostředek v domácnosti
  • soli peroxidu vodíku se nazývají peroxidy, atom kyslíku má oxidační číslo -I
  • působení světla se rozkládá na vodu a atomový kyslík-> oxidační činidlo
  • redukční účinky se projevují při jeho reakci se silnými oxidačními činidly
  • Ox. účinky: 2KI+H2O2+H2SO4->I2+K2SO4+2H2O
  • Red. účinky: H2O2+HgO-> Hg+O2+H2O

 

VODA

  • atomy kyslíku a vodíku mají různou elektronegativitu
  • vazba O-H je silně polární, na O vzniká částečný náboj delta mínus, na vodíku delta plus
  • tvar je lomený, vazebný úhel má velikost 104,5°
  • kladné a záporné dipóly se přitahují a vznikají vodíkové můstky
  • voda je polární rozpouštědlo
    • iontové a polární sloučeniny se ve vodě štěpí na ionty
    • přitažlivé síly mezi dipóly vody a ionty způsobují, že se kolem iontů vytvoří hydratační obaly z molekul vody
    • hydratační obaly zabraňují vzájemnému přitahování iontů a tím je udržují v roztoku
  • rozpouští-li se ve vodě nepolární látky, neštěpí se na ionty a hydratační obal obklopuje celé molekuly rozpuštěné látky (ethanol, glukóza, močovina)
  • pokud se ve vodě rozpouští sloučeniny, které obsahují jak polární skupinu, tak nepolární skupinu (vyšší mastné kyseliny) -> vznikají micela obklopené molekulami vody


Další podobné materiály na webu: