Vodík, kyslík – maturitní otázka z chemie

 

   Otázka: Vodík, kyslík

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): Prang

 

 

 

 

  • Vodík
    1. Charakteristika
      • 11 H – 1s1 ; 1 proton, jeden elektron
      • nejlehčí prvek
      • výskyt:
        • volný – horní vrstva atmosféry, vesmír – elementární
        • vázaný- anorganické, organické sloučeniny => biogenní prvek
          • H2O, H2O2, kyseliny, hydroxidy, uhlovodíky + deriváty
        • izotopy:
          • protium : 11 H
          • deuterium: 21H (21D) – D2O (těžká voda)
          • tritium: 31H (31T) – radioaktivní
        • vazba:
          • s-s ¾> s, jednoduchá vazba (H-H)
          • vydoká energie
        • oxidační číslo:
          • volný H, H2 … 0
          • H+ … +I
          • H … -I (hydridy kovů)
        • vlastnosti:
          • plyn – nekov
          • 14x lehčí než vzduch
          • bez barvy, chuti, zápachu
          • se vzduchem tvoří výbušnou směs
          • redukční činidlo

 

  • Výroba
    • ze zředěných kyselin kovem, který leží před vodíkem
      • 2HCl + Zn ¾> H2 + ZnCl2
      • H2SO4 + Fe ¾> H2 + FeSO4
      • 6HNO3 + 2Al ¾> 3H2 + 2Al(NO3)3
    • z vody alkalickým kovem
      • 2H2O + 2Na ¾> H2 + 2NaOH
      • 2H2O + 2K ¾> H2 + 2KOH
      • 2H2O + 2Li ¾> H2 + 2LiOH
    • elektrolýzou vody
      • 2H2O ¾> (el. proud) 2H2 + O2
        • vodík- katoda; kyslík – anoda
      • reakcí amfoterních kovů s hydroxidy
        • Zn + NaOH + H2O ¾> Na2[Zn(OH)4] + H2
        • 2Al + 2NaOH + 6H2O ¾> 2Na[Al(OH)4] + 3H2
      • přehánění páry přes rozžhavený koks
        • H2O + C ¾> CO + H2
        • CO + H2O ¾> CO2 + H2
      • ze zemního plynu
        • CH4 + H2O ¾> 3H2 + CO
          • katalyzátor Ni, 1000 °

 

  • Reakce
    • atomární je reaktivnější
    • snaží se získat konfiguraci He
      • buď přijme elektron
        • H-1 – v hydridech
      • sdílí elektron – kovalentní vazba
      • odštěpí elektron
        • H+1
      • s halogeny
        • H + F ¾> bouřlivá reakce za nízké teploty
        • H + Cl ¾> reakce za laboratorních podmínek, osvětlení
        • H + Br, I ¾> musí se zahřát, použít katalyzátory
      • s kyslíkem
        • 2H2 + O2 ¾> 2H2O – pára
          • tvoří třaskavou směs
          • bouchá při plameni nebo jiskrách
          • hoření H – řezání kovů
        • výroba kovů
          • CuO + H2 ¾> H2O + Cu
        • hydrogenace
          • CO + H2 ¾> CH3OH – methanol
        • na hydridy
          • nekovů
            • H+ -> ox. číslo +I
            • H2 + Cl2 ¾> 2HCl
            • 2H2 + O2 ¾> 2H2O + energie
            • H2 + S ¾> H2S
          • kovů
            • H -> ox. číslo –I
            • H2 + 2Na ¾> 2NaH

 

  • Využití
    • 80% – výroba amoniaku
      • přímou syntézou
    • výroba kovů – metalurgie
    • ztužování tuků
    • balony (dřív)
    • palivo pro raketové motory
    • sváření a řezání kovů (autogenem)
    • součást syntézního plynu
      • CO + H2 ¾> H – C= O– H – formaldehyd HCOH
      • CO + 2H2 ¾> CH3OH – metanol

 

  • Sloučeniny
    • hydridy
      • dvouprvkové sloučeniny vodíku s jiným prvkem
      • dělí se podle typu vazby
    • iontové
      • H + s1, s2 prvky
      • přímá syntéza za vyšší teploty
        • 2Na + H2 ¾> 2 NaH
      • reaktivní, termicky málo stálé
      • pevné látky
      • vysoká teplota tání
      • v tavenině vedou el. proud
        • vodík se vyloučí na anodě
      • rozkládají vodu
        • NaH + H2O ¾> NaOH + H2
      • NaH
        • redukční činidlo v organické chemii
      • LiH
        • zdroj vodík pro meteorologické balóny
      • kovalentní
        • p prvky
        • vlastnosti závisí na polaritě vazby
        • s vosou reagují za uvolnění protonu
          • HCl + H2O ¾> H3O+ + Cl
            • kyselý charakter
          • kovové
            • pevné, křehké, kovový lesk
            • prvky skupiny Cr, triády Fe, palladium
          • Kyslík
            1. Charakteristika
              • nejrozšířenější prvek v zemské kůře
              • 168O (He) 2s2 2p4
              • dvouatomové molekuly O=O => O2
              • O3 – ozon
                • jedovatý bezbarvý plyn, charakteristický zápach
                • kapalný – modrý, pevný – černý
                • ve stratosféře – ozónová vrstva
                  • 3O2 ¾> (el. výboj) 2O3
                  • chrání nás před UV z vesmíru
                • silné oxidační účinky
                • O3 ¾> O2 + O
                  • atomární kyslík – silné oxidační, bělící, desinfekční účinky
                  • čištění vody, bělení olejů, škrobu
                • směs se vzduchem s 70% O3 – výbušná
              • izotopy:
                • 168O ; 178O; 188O
              • výskyt:
                • volný – ve vzduchu 21%
                • vázaný
                  • anorganické sloučeniny – oxidy, kyslíkaté kyseliny + jejich soli
                  • organické sloučeniny- kyseliny, tuky, sacharidy, bílkoviny => biogenní prvek
                • vlastnosti:
                  • bez barvy, chuti, zápachu
                  • dvouatomové molekuly
                  • bezbarvý plyn, bez chuti, bez zápachu
                  • částečně rozpustný ve vodě
                  • chemické vlastnosti vyplývají z konfigurace
                  • snaží se dosáhnout konfigurace vzácného plynu
                    • přijme 2 elektrony ¾> O2-
                      • oxidy
                    • vytvoří 2 kovalentní vazby
                      • 2 jednoduché
                      • 1 dvojnou
                    • vytvoří 1 vazbu a přijme jeden elektron
                      • hydroxidy
                    • vysoká elektronegativita (po Cl nejvyšší)
                    • oxidační činidlo

 

 

  • Výroba
    • frakční destilací kapalného vzduchu
    • elektrolýzou vody
    • termickým rozkladem silných oxidačních činidel
      • 2KMnO4 ¾> (t) MnO2 + K2MnO4 + O2
      • 2KClO3 ¾> (t) 2KCl + 3O2
      • 2NaNO3 ¾> (t) 2NaNO2 + O2
      • 2H2O2 ¾> (MnO2 – burel) 2H2O + O2
    • rozkladem oxidů
      • 2HgO ¾> O2 + 2Hg
      • 2Ag2O ¾> O2 + 4Ag

 

  • Reakce
    • téměř se všemi prvky – oxidy, peroxidy, hydroxidy
    • oxidy
      • přímá reakce s O2 : P2 + O2 ; …
      • kyselinotvorné
        • kyslík + nekov
        • kovy s vysokým Z – Cr, W, Mn
        • reakcí s hydroxidy vzniká sůl
        • CO2 + H2O ¾> H2CO3
        • SO3 + H2O ¾> H2SO4
        • P2O5 + 3H2O ¾> 2H3PO4
      • zásadotvorné
        • iontové – s s1, s2 prvky
        • číslo kovu < 4
        • reakcí s kyselinami vzniká sůl
        • CaO + H2O ¾> Ca(OH)2 – hašení vápna
      • amfoterní = obojaké
        • nižší ox. číslo prvku
        • oxidace s atomovou strukturou
        • s kyselinami i hydroxidy vznikají soli
        • ZnO
          • ZnCl2 – zinečnatá sůl
          • Na2[Zn(OH)4] – zinečnatan
        • Al2O3
          • AlCl3 – hlinitá sůl
          • K3[Al(OH)6] – hlinitan
        • inertní – netečné
          • CO, N2O – rajský plyn
            • ani kyseliny, ani zásady
          • peroxidy
            • H2O2
              • vlastnosti
                • kapalina
                  • bezbarvá, sirupovitá
                • polární rozpouštědlo
                  • lepší než voda
                  • lépe se uplatňují vodíkové vazby
                • rozpouští se ve vodě
                  • jako slabá kyselina – odštěpuje kationt
                • za laboratorní teploty je stálý
                • pomalu se rozkládá
                  • pro zrychlení reakce MnO2
                • činidlo
                  • jodidy na jód
                  • sulfidy na sírany
                • i redukční účinky pokud je se silnějším oxidačním činidlem – KMnO4
              • využití
                • desinfekce, na výrobu O2
                • součást odbarvovačů
              • příprava
                • BaO2 + H2SO4 ¾> BaSO4 ¯ +H2O2
              • 2Na + O2 ¾> Na2O2 – sodný
              • Ba + O2 ¾> BaO2 – barnatý
            • hyperoxidy
              • K + O2 ¾> KO2 – silné ox. činidlo, nestálý

 

  • Využití
    • dýchání
    • hoření
    • palivo pro rakety
    • sváření, řezání (autogenem)
    • výroba oxidů
    • dýchací přístroje
    • lékařství

 

  • Voda
    1. Charakteristika
      • nejrozšířenější sloučenina vodíku a kyslíku
      • teplota varu 100 °C
      • teplota tání O °C
      • součást krystalů ¾> hydráty
      • bez chuti, bez zápachu
      • hustota 1000 g/ cm3
      • 3 skupenství
        • plynné – vodní pára (g)
        • kapalné – voda (l); (H2O)n
        • pevné – led (s)
      • vazba vodíkovými můstky -> proto není plyn – shlukování molekul
      • polární rozpouštědlo
        • polární vazba
        • dobrá na iontové sloučeniny
          • hydratované ionty – vede el. proud = elektrolytická disociace
          • sloučeniny s1, s2 prvků; amonné soli, octany většiny kovů, většina chloridů, bromidů, síranů
        • při rozpouštění nepolárních sloučenin
          • nedochází k disociaci na ionty ¾> nevede el. proud
        • málo rozpustné
          • křemičitany, uhličitany, fosforečnany, sulfidy, hydroxidy
        • poměrně stálá – rozkládá se až za vysokých teplot
        • bouřlivá reakce s s1, s2 prvky ¾> hydroxid a vodík
        • hybridizace sp3 – úhel 105°
          • volné elektronové páry nad kyslíkem

 

  • Rozdělení
    • slaná
    • sladká
      • dešťová – měkká
      • povrchová – znečištěná
        • čistíme
          • chemicky – Cl2O3
          • mechanicky – filtr
          • biologicky- bakterie
        • spodní – pitná
          • tvrdá
            • přechodná tvrdost
              • odstraníme varem
              • způsobená: Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
              • Ca(HCO3)2 ¾> (t) CaCO3¯ + CO2 + H2O
            • trvalá tvrdost
              • CaSO4, MgSO4
              • odstraníme sodou a iontoměniči
              • CaSO4 + Na2CO3 ¾> CaCO3¯ + Na2SO4
            • vázaná
              • v anorganických – krystalická
              • v organických

 

  • Reakce
    • reakce s oxidy
      • zásadotvorný ¾> zásada
      • kyselinotvorný ¾> kyselina
    • hydrolýza
      • ionty soli + voda
    • neutralizace
      • hydroxid + kyselina ¾> voda + sůl
    • pára + kovy
      • koroze (oxidy)

 

  • Autoprotolýza
    • má amfoterní charakter
      • H2O + H+ ¾> H3O+
      • H2O ¾> H+ + OH
    • H2O + H2O « H3O+ + OH
      • ¾> autoprotolýza
      • <¾ neutralizace
  • Iontový součin vody
    • Kv= CH3O+ * COH- = 10-14 mol2/l2

 

  • Roztoky
    1. Charakteristika
      • roztok = homogenní směs dvou nebo více látek
      • vzniká při rozpouštění = promísení látek na molekulární úrovni
      • rozpouštědlo
        • většinou látka, která je v soustavě v nadbytku
        • kapalina + pevná látka – rozpouštědlem je kapalina
        • homogenní směs různých ltek s vodou – rozpouštědlem je voda
      • rozpustnost
        • hmotnost látky, která se za daných podmínek rozpustí v daném množství rozpouštědla za vzniku nasyceného roztoku
        • v tabulkách

 

  • Dělení
    • podle skupenství
      • pevné
        • slitiny kovů
      • kapalné
        • cukr nebo kyslík rozpuštěný ve vodě
      • plynné
        • vzduch
      • podle vlastností rozpouštěné látky
        • neelektrolytů
          • rozpouštěné látky obsahují pouze nepolární nebo slabě polární kovalentní vazby
          • př. glukóza ve vodě, jód v CCl4
          • nevedou elektrický proud
        • pravých elektrolytů
          • rozpouštěné látky obsahují iontové kovalentní vazby
          • rozpouští se v polárních rozpouštědlech
          • molekuly rozpouštědla vytrhávají jednotlivé ionty ze struktury krystalu
          • vedou elektrický proud
        • potenciálních elektrolytů
          • v rozpouštěné sloučenině se vyskytuje vazba polární
          • rozpouští se v polárních rozpouštědlech
          • molekuly rozpouštědla mohou roztrhnout molekuly rozpouštěné látky
            • ionty se rozptýlí mezi molekuly rozpouštědla
          • vedou elektrický proud
        • podle sytnosti
          • nasycené
            • za daných podmínek se v roztoku už nerozpustí žádná další látka
          • nenasycené
            • látka se rozpouští, dokud nevznikne roztok nasycený
          • podle pH
            • neutrální
              • CH3O+ = COH- ¾  pH= 7
            • kyselé
              • CH3O+ > COH- ¾ pH < 7
            • zásadité
              • CH3O+ < COH- ¾ pH > 7

 

  • Složení
    • neomezeně mísitelné látky
      • vytvářejí homogenní směs bez ohledu na to, v jakém poměru je mísíme
      • všechny plynné látky, některé kapaliny
      • př. etanol s vodou, metanol s etanolem
    • omezeně mísitelné látky
      • tvoří homogenní směs jen v určitém rozsahu vzájemných poměrů
      • většina soustav vzniklých smísením pevných a kapalných látek
      • vznikají roztoky nasycené nebo nenasycené
    • nemísitelné látky
      • jsou vzájemně nerozpustné
        • př. olej a voda
      • neexistují naprosto nemísitelné látky
      • množství vody rozpuštěné v oleji je velmi malé ¾> látky nemísitelné
        • řada jedovatých kapalin, o nichž tvrdíme, že jsou s vodou nemísitelné, se v nepatrném množství ve vodě rozpouští
          • jejich vodný roztok je pro živé organismy (i přes nízkou koncentraci) škodlivý

 

  • Koncentrace
    • hmotnostní zlomek
      • podíl hmotnosti látky A ku celkové hmotnosti roztoku
      • wa = ma / mr
      • součet hmotnostních zlomků všech složek tvořících roztok = 1
    • hmotnostní procento
      • wa * 100
    • objemové procento
      • koncentrace roztoků, vzniklých smísením dvou nebo více kapalin
      • objem % = 100* Va / Vr
      • pro reálné roztoky platí, že součet objemových procent všech složek ¹100
    • molární koncentrace
      • počet molů látky rozpuštěné v 1dm3 roztoku [mol / dm3]
      • ca = na / Vr
        • na = m / M ¾>
      • ředění roztoků
        • křížové pravidlo
        • směšovací rovnice
          • m1 * c1 + m2 * c2 = (m1 + m2) * c

 

  • pH
    • výpočet
      • pH = – log CH3O+
      • pOH = – log COH-
      • pH + pOH = 14
        • logaritmovaný tvar iontového součinu vody
      • silná jednosytná kyselina
        • HCl, HNO3, HClO4
        • je téměř úplně disociovaná
          • koncentrace kyseliny = koncentrace H3O+
        • silná dvojsytná kyselina
          • H2SO4
          • z 1 molu kyseliny ¾> 2 moly H3O+
            • koncentrace H3O+ = 2* koncentrace kyseliny
          • silná jednosytná zásada
            • NaOH, KOH
            • téměř úplně disociovaná
              • koncentrace zásady = koncentraci OH
              • pH = 14 – pOH
            • silná dvojsytná zásada
              • Ca(OH)2
              • z 1 molu hydroxidu ¾> 2 moly OH
                • koncentrace OH = 2* koncentrace hydroxidu
              • slabá jednosytná kyselina
                • CH3COOH, HCN, HNO2
                • je velmi málo disociovaná
                • Kdis << 1
                  • počet H3O+ závisí na Kdis
                • pK = – log Kdis
                • pH = ½ * (pKdis – log Ckyseliny)
              • slabá jednosytná zásada
                • NH3, AgOH
                • COH- << 1
                  • závisí na Kdis
                • pH = 14 – ½ * (pKdis – log COH-)






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: