Základní chemické pojmy – maturitní otázka (3)

 

   Otázka: Základní chemické pojmy

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): zuzizu

 

Atom =  základní stavební částice látky dále již chemickým způsobem nedělitelná

• charakterizuje ho protonové číslo … Z
• udává počet protonů v jádře & elektronů v obalu u neutrálního atomu a udává též pořadí prvků v PSP
• charakterizuje ho také nukleonové číslo … A
• udává součet protonů + neutronů v jádře î počet jaderných částic (množství p⁺ a n⁰ nemusí být vždy stejný počet)

 

Molekula =  částice složená z 2 nebo více atomů/iontů, přičemž atomy/ionty můžou pocházet z jediného nebo více prvků

 

Makromolekula =  je rozsáhlá molekula s velkou molární hmotností, skládají se z většího množství strukturních jednotek

 

Látky dělíme podle:

Podle skupenství

• Pevné (s = solidus)
• Kapalné (l = liquidus)
• Plynné (g = galeus)
• Plazma = vysoce ionizovaný plyn (běžný ve vesmíru Õ hvězdy …)

 

Podle toho, z jakých částic jsou složeny

Chemicky čisté (chemické individua)

• tvořené stejnými částicemi – atomy/molekulami/ionty o stejném vzorci
• mají stálé (konstantní) charakteristické vlastnosti (teplota varu, teplota tání, hustota …)

 

• Prvek=  chemicky čistá látka složená z atomů o stejném protonovém čísle (Z)

• atomy mohou být nesloučené – jednoatomové molekuly (např. u vzácných plynů),
• mohou tvořit molekuly – sloučené (většina plynných prvků – např. O₂, I₂ …)
• vázány v krystalové struktuře (např. diamant, grafit…)
• nuklid = látka složená z atomů, se stejným protonovým a stejným nukleonovým číslem
• izotopy = soubory atomy téhož prvku lišící se od sebe pouze počtem neutronů v jádře tzn. různé nuklidy téhož prvku

 

• Sloučenina= chemicky čistá látka tvořená stejnými molekulami složenými ze dvou nebo více atomů různých prvků

 

Směs = soustavy složené z dvou nebo více různých chemicky čistých látek

• homogenní směs obsahuje pouze částice menší než 10-9m, např. pravé roztoky
• koloidní směs obsahuje pouze částice o velikosti v rozmezí 10-7 – -9 10 , např. aerosol, koloidní roztok, emulze
• heterogenní směs obsahuje rozptýlené částice větší než 10-7m, např. pěna, suspenze

 

Soustavy látek

Soustava je soubor všech látek v určitém vymezeném prostoru. Každá soustava je od okolí oddělena stěnami (skutečnými, napL sklo, nebo myšlenými, např. rovina.). Soustava může být:
• izolovaná – její stěny zabraňují výměně energie i částic s okolím, např. voda v termosce
• uzavřená – její stěny nepropouštějí částice, ale umožňují výměnu energie s okolím, např. voda v baňce uzavřené zátkou
• otevřená – její stěny umožňují výměnu částici energie s okolím, např. voda v kádince (může dojít k výměně částic mezi vzduchem a vodou)

 

Soustavy můžeme také dělit na:
• homogenní (stejnorodé) – mají v celém svém objemu jsou stejné vlastnosti, tvořeny homogenní Ci i jedinou fází, např. směs plynů
• heterogenní (různorodé) – nemají všude stejné vlastnosti, jsou tvořeny několika fázemi oddělenými hraniční oblastí, ve které se vlastnosti soustavy výrazně mění, např. v soustavě voda a vzduch (1. fáze je voda a 2. fáze je vzduch) se při přechodu z jedné fáze do dnihé mění 11LIstota, skupenství, index lomu aj.

 

HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL

• skutečné hmotnosti atomů a molekul se pohybují v rozmezí od 10^–27 do 10^–24 kg – jsou velmi malé – zavádí se vztažná jednotka, jejíž pomocí můžeme hmotnosti atomů porovnávat –

Atomová hmotnostní konstanta (AHK) … m_u

• definována jako jedna dvanáctina hmotnosti jednoho atomu nuklidu uhlíku v klidovém stavu

 = 1, 660 57 . 10^–27 kg  = 1 u (atomová hmotnostní jednotka) 

  

Relativní atomová hmotnost … A_r

• číslo udávající kolikrát je hmotnost jednoho atomu daného prvku větší než AHK (jedna dvanáctina hmotnosti atomu uhlíku ¹²₆C)

• je definována jako poměr skutečné klidové hmotnosti atomu daného prvku m(X) a AHK m_u
• bezrozměrný údaj uvedený pod prvkem v PSP
• např.: Ar (O) = 16 î atom kyslíku má přibližně 16x větší hmotnost než AHK (jedna dvanáctina hmotnosti atomu uhlíku ¹²₆C)

 

Relativní molekulová hmotnost … M_r

• číslo udávající kolikrát je hmotnost jedné molekuly dané látky větší než AHK

• je definována jako poměr skutečné klidové hmotnosti dané molekuly m(Y) a AHK m_u
• bezrozměrný údaj
• platí M_r = åA_r … relativní molekulovou hmotnost molekuly lze získat i součtem relativních atomových hmotností všech atomů tvořících danou molekulu

 

LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ … n

• umožňuje porovnávat množství různých látek na základě počtu jejich stavebních částic (atomů, iontů, molekul), protože ty spolu v určitém poměru reagují
• základní veličina SI

 N_A … Avogadrova konstanta

N … celkový počet částic

• jednotka: 1 mol
• 1 mol látky = takové množství látky, které obsahuje právě tolik částic (atomů, molekul, iontů …), kolik je atomů ve 12g nuklidu uhlíku ¹²₆C – tento počet udává Avogadrova konstanta … N_A

 

N_A = 6,023 . 10²³ mol^-1

(přesněji: 6,023 045.10²³ ± 0,000 031.10²³ částic připadlých na 1 mol)

 

• z definice 1 molu vyplívá, že 1 mol je zároveň takové množství částic látky, jehož hmotnost v gramech se číselně rovná relativní atomové/molekulové hmotnosti dané látky
• např. 1 mol vody obsahuje 6, 023 . 10²³ molekul H₂O

 

MOLÁRNÍ VELIČINY

• veličiny vztažené na jednotkové látkové množství

 

Molární hmotnost … M (M_m)

• definována jako podíl hmotnosti dané látky a jejího látkového množství

• jednotka: mol^–1 (g.mol^–1); převádíme-li z g na kg musíme vynásobit 10^–3
• vyjadřuje skutečnou hmotnost jednoho molu chemicky stejnorodé látky (î získáme hmotnost připadající na 1 mol látky)
• velký význam pro praktické určování látkového množství (n), neboť přímé určování látkového množství (stejně jako přímé určování počtu částic v tělese) není prakticky proveditelné

 

• jestliže je látka složená z atomů, pak se molární hmotnost spočítá jako číselná hodnota relativní atomové hmotnosti v jednotkách mol^–1
• M = A_r . g.mol^-1M = M_r . g.mol^-1
• jestliže je látka složená z molekul, pak se molární hmotnost spočítá jako číselná hodnota relativní molekulové hmotnosti v jednotkách mol^–1

 

Důkaz … vztažený na 1 atom/molekulu (tzn. N = 1)

  

Molární objem … V_m

• definován jako podíl objemu soustavy dané látky a jejího látkového množství

• jednotka: dm³.mol^–1 = 10^–3.m³.mol^–1 = 10⁶.cm³.mol^–1
• vyjadřuje skutečný objem jednoho molu chemicky stejnorodé látky (î získáme objem připadající na 1 mol látky)
• závisí ta teplotě a tlaku
• experimentálně zjištěn V_m ideálního plynu za standardních podmínek

V_{m IP} = 22,4 dm³.mol^-1

(přesněji: 22,4136 ± 0,003 dm³.mol^–1)

Nejmenší samostatně existující náboj v přírodě je elementární náboj

–    menší je parciální (částečný) náboj … d

–    vzniká v důsledku posunu vazby jako d ⁺ a d ^–

 

Proton …

• kladně nabitá částice
• náboj: Q_p = e = 1,6021.10^–19 C
• Hmotnost: m_p = 1,6725.10^–27 kg

 

Elektron …

• záporně nabitá částice
• náboj: Q_e = –e = –1,6021.10^–19 C
• hmotnost: m_e = 9,11.10^–31 kg

(v porovnání s jádrem zanedbatelná)

 

Neutron …

• částice bez náboje (neutrální)
• Q_n = 0
• hmotnost: m_n = 1,6748.10^–27 kg

(o něco menší než u protonu)

 

Základní chemické zákony

• Zákon zachování hmotnosti
• Zákon zachování energie
• Zákon stálých poměrů slučovacích
• Zákon násobných poměrů slučovacích
• Zákon stálých poměrů objemových při slučování plynů
• Avogadrův zákon
• Daltonova atomová teorie