Koordinační sloučeniny Stavová rovnice ideálního plynu FC 3806 Jaro 2021 1) Pro následující skupiny látek schematicky (bez konkrétních číselných hodnot) zakreslete závislost teploty varu na molární hmotnosti. Tvar závislosti odůvodněte. • Teplota tání a teplota varu obecně roste se zvyšující se molární hmotností. Výjimkou z pravidla jsou H20 a HF, což jsou molekuly látek, ve kterých vznikají vodíkové můstky. Ty u látek zvyšují tt i tv, proto obě vystupují z pravidelnosti grafu._ Závislost tt a tv na molární hmotnosti H20 -Z. Q£ < < h- h- O O _I _I Q_ CL LU LU MOLÁRNÍ HMOTNOST -H20- H2S- H2Se- H2Te -HF- HCI - HBr- Hl 2) Zakreslete elektronové strukturní vzorce následujících látek. Pokud mezi jejich molekulami vznikají vodíkové můstky, čárkovaně je do správných míst vyznačte, a) HCI, HCI b) HCI, OH- c) NH3, NH3 d) H20, H20 Ou) i \UL-V — 0 - H 10 - H — c 7 u-n " h "h í h 3) U každé s následujících molekul posuďte, zda vazby v ní mají převážně iontový, nebo převážně kovalentní charakter. Můžete použít tabulky. GcM 0-5vS AX -%S X U-A 0*»ty X (A- Ifl & X -43 ? mUtd aX = p NO lX ■(Vrtí N AOH Ort M CO b> x • 4 p C : 2,55 o ■ tyh P Hl 1* 1(2- 6, X • 0 M H 1 lil P S/0 0 =3,S A X *X- X ?By P - 2^ a X - 0,k P p - 4/7 Ktr^Mmf AaaW 4) Tabulka na konci tohoto příkladu poskytuje informace o látkách l-VII. Na základě těchto dat se pokuste odpovědět na následující otázky: a) Které z uvedených látek by mohly být kovy? Odůvodněte. b) Které látky by mohly být iontové sloučeniny? Odůvodněte. c) Dvě z uvedených látek obsahují pouze kovalentní vazby. Které? Odůvodněte. d) 0 které z látek byste očekávali, že bude extrémně tvrdá? 0^ O 7 Teplo Elektrická vodivost Látka WSm Pevná fáze Kapalná fáze 1 Rozpustnost 1 ve vodě 1 6,5 špatná špatná ne II 801 špatná dobrá ano III -53,5 špatná špatná ne IV 1 535 dobrá dobrá ne V 870 špatná dobrá ano VI 2 045 špatná — ne VII 321 dobrá dobrá ne 01 OQ^Mbiria a jtUfJ^a kol™ ^ 5) DVyjmenujte aspoň tři příklady: a) nfzkomolekulárních kovalentních látek -»H2, 02, H20 b) vysokomolekulárních kovalentních látek ->tuha, diamant, karbid křemíku, bor, karbid boru c) iontových látek ->NaCI, Kl, Si02, KCI, AgCI d) kovových látek ^Hg, Fe, W ll)K následujícím látkám Ha, NaCI, diamant, W, SÍ02, H2, tuha napište: a) v jakém skupenském stavu se nacházejí při pokojové teplotě ->Hg - kapalné ->NaCI - pevné ->diamant - pevné ->W - pevné ->Si02 - pevné ->H2 - plynné ->tuha - pevné b) zda jsou při pokojové teplotě elektricky vodivé ->Hg - ano ->NaCI-ano ->diamant - ano ->W - ano ->Si02 - ano ^H2-ne ->tuha - ano c) zda jsou jejich teploty tání a varu vysoké nebo nízké ve srovnání s vodou -> u všech uvedených prvků je bod tání a bod varu vysoké ve srovnání s vodou. 6) Nakreslete prostorové rozmístění skupin hybridních orbitalů sp, sp2, sp3, >3d, sp3d2 a sp2d, 7) Určete typ hybridizace orbitalů centrálního atomu, základní tvar VSEPR a skutečný tvar následujících molekul: H20, HCOH, PF5, CIFS a molekuly nakreslete. © © © I * A -A. i i / O H IM

A»*for*'*«' W""'*! Syp hy**ÍOU'M& > Sp V* tyj, hf bri'<3tt'faer : Sp*" 10) Určete typ hybridizace orbitalů centrálního atomu, základní tvar VSEPR a skutečný tvar následujících molekul PF2CI3, IF7, S02, XeF4a molekuly nakreslete. Jf [Wt] 3s<© Sp»|£b - 'C61 _ l li r PJ~ ~ -fcV-l cti Iři Ľ SO- V 3»s 1^0 i f e ebb 11) PbCI4 je kapalina s teplotou varu 105 °C. Jsou vazby v této sloučenině iontové nebo kovalentní? Jak jste to určili? Odhadněte velikost vazebného úhlu Cl-Pb-CI. ľloha 102: Doplňte na/vy koordinačních částic a) [Cr(H,OUu b)|Fc(CN)ftr c) |Ni(NH,)«,|:* d) |SiF6];- ci|CutNH,)4ľ* 0 ľloha 103: Doplňte vzorce a názvy koordinačních sloučenin VZOREC NAZEV CnH.OhCI,] hexafluorokřemičitan sodný (disodný) K-,[Fe(CO)(CN)5] chlorid diamminstříbrný 1 [CoíNH3)sI]Br, dihydrát chloridu tetraaqua-dichlorochromitého ||NiíH20)6]íCI04)2 1 triaqua-trihydroxochromitý komplex i Úloha 105: Phŕaďie ke vzorci komplexní sloučeniny její správný název: a) Na(Co(CN)4l A) hexakyanokobaltitan sodný b) (Zn(NH,)4)* A) komplex (ciraamminzincčnatý B) kalion tetraaminzinecnatý c) (PlCU)2- A) anion (etrachloroplalnaianový B) anion tctrachloroplatičitý B) tcirakyanokobaltnatan sodný C) tetrakyanokobaltilan sodný d) (Cu(H20)4)S04 i) síran aquameďnatý A) síran B) síran letraaquamcďnatý Úloha 106: Phŕaďte k názvu odpovídající vzorec a) tctrahydroxozlatitan draselný A) K[(OH)4Au] B) K(Au(OH)4] •»tetrachloroméďnatan (etraamminplatnatý A) fCuCl4J[Pt(NH,)4) B) tPt(NH;)4l [CuCI4] c) pentaaqua-hydroxohlinitý kalion A)[AI(H20),(OH)]2# d) jodo-pcniakyanokobaltiian draselný ) KdíCNJjCo) B)[AI(HjOWOH)]3 B) K,[Co KCN),] C) kalion iciraamminzinečnaiý C) komplex teirachloroplamalý C) síran tctraaquamčďný C) Kj[Au(OH)4] C) [Pl(NH,)4] [CuCI4] C) [AKHjOMOHh]* C) K>[Co(CN),í] Úloha 107: Uivořtc vzorce následujících koordinačních sloučenin železa. a) hexakyanoželeznatan draselný (žlulá krevní sůl) b) hexakyanoželezitan draselný (červená krevní sůl) c) pentakyano-nitrosylželczitan sodný dj hcxathiokyunatoZcIcziun železitý Řešení: k AI n>n ívxaaqu.Kftromiiy anton hctjk\jno/ricsiunott C) 1 Nu NM, úľ* katión hcixírnminnikclrutv d> |SiKr anmn hť».iflu<>rokfcniičiijno\\ U. [Cu'.jii he\aa^Udnikclnj:y [|C'nHOu«>H> j inaqua-tnhydroiochroinu;. komplc \ • Uvažujme katión [Co(en)2(N02)2]+. Odpovězte na následující otázky: • a) Který atom je centrální? • b) Co značí zkratka „en" uvedená ve vzorci? • c) Jaké je oxidační číslo centrálního atomu? • d) Vypište jednovazné ligandy, pokud se ve sloučenině vyskytují. • e) Vypište dvojvazné ligandy, pokud se ve sloučenině vyskytují. • f) Vypište vícevazné (tj. více než dvojvazné) ligandy, pokud se ve sloučenině vyskytují. • g) Jaké je koordinační číslo centrálního atomu? Řešení: •a) Centrální atom se zapisuje jako první doleva do hranaté závorky. V tomto případě to je kobalt. •b) Zkratka „en" znamená ethylendiamin, tj. NH2-CH2-CH2-NH2. Jedná se o tzv. názvoslovnou zkratku. •c) x + 20 + 2(-l) = 1 => x = 3. Oxidační číslo centrálního atomu je +III. •d) N02- •e) Ethylendiamin. • f) Ve sloučenině nejsou. •g) 2-2 + 21=6 • V následujících sloučeninách určete koordinační číslo centrálního atomu. •a) [Co(NH3)4Cl2]Cl •b) [Fe(CN)6]3- •c) [Cr(NH3)3Cl3] • d) [Co(en)2(H20)CN]2+ Řešení Koordinační číslo centrálního atomu udává počet donorových atomů navázaných na daný centrální atom. V zadaných příkladech jsou všechny Ugandy jednovazné, kromě ethylenaminu, který je dvojvazný. • a) 4-1+2-1 = 6 • b) 6-1 = 6 • c) 3-1 + 3-1 = 6 • d) 2-2+1+1 = 6 U všech uvedených sloučenin má koordinační číslo centrálního atomu hodnotu 6. • U následujících koordinačních sloučenin určete oxidační číslo centrálního atomu: •a) [Co(H20)6]I3 •b) [Ru(NH3)5Cl]2+ •c) [Fe(CN)6]4- •d) [Co(NH3)6]Cl2 • e) [Cr(H20)5Br]Br2 Řešení: Nejprve určíme náboj každého z ligandů a každého z kompenzujících iontů. Následně pak využijeme skutečnost, že celkový elektrický náboj uvažované molekuly či iontu je roven součtu elektrických nábojů (či oxidačních čísel) ligandů, centrálního atomu a kompenzujících iontů. • a) H20° I"1 Cox x + 6 • 0 + 3 • (- 1) = 0 => x = 3 Co111 • b) NH3° CH Rux x + 5 • 0 + 1 • (- 1) = 2 => x = 3 Ru111 • c) (CN)- Fex x + 6 • (-1) = - 4 => x = 2 Fe11 • d) NH3° CH Cox x + 6 • 0 + 2 • (- 1) = 2 => x = 2 Co11 •e) H20° Br"1 Crx x + 5 • 0 + 3- (-1) = 0 ^x = 3 Cr111 Ideální plyn • Neexistují mezimolekulární síly, srážky jsou dokonale pružné • Pohyb je chaotický, nezávislý na jiných částicích • Ideální plyn nelze zkapalnit • Molekuly mají hmotnost v jednom bodě (nulový objem) • Platí stavová rovnice ideálního plynu pV = nRT • p-tlak(Pa) • V - objem (m3) • n - látkové množství plynu (mol) • R - molární plynová konstanta (J K1 moľ1) • T-termodynamická teplota (K) • Normální podmínky: 273,15 K; 101,325 kPa • Standardní podmínky: 298,15 K; 101,325 kPa • R = 8,314 J K1 moľ1 • Izotermický děj - T je konstantní • Izochorický děj - V je konstantní • Izobarický děj - p je konstatní Vypočítejte • Určité množství vodíku zaujímá při tlaku 200 kPa objem 500 cm3. Za předpokladu, že teplota vodíku zůstane nezměněna, vypočítejte objem tohoto množství vodíku za normálního tlaku. • Použijeme stavovou rovnici ideálního plynu p-V = n-R-T. Podmínky zadání označíme indexem „1", normální podmínky indexem „2". Platí: p1-V1=n-R-T1, p2-V2=n-R-T2, Tx = T2 (viz zadání). • = — neboli ^^-^ = 1 p2-V2 t2 p2-v2 • odtud Pí'V-l = p2-V2. • Dosadíme číselně: • 200 kPa • 500 cm3 = 101,325 kPa-V2. Odtud: V2 = 986,9 cm3. • Vodík bude zaujímat objem 986,9 cm3. • Tlak He v ocelové láhvi při teplotě 20 °C je 2,5 MPa. Určete tlak v láhvi při teplotě 100 °C. Použijeme stavovou rovnici ideálního plynu p-V=n-R-T. Podmínky zadání označíme indexem „1", konečné podmínky indexem „2". Platí: p1-V1=n-R-T1, p2-V2=n-R-T2, Vľ = V2. Podělením: — = — T2 V , , 2,5 MPa 20+273,15 po dosazeni: - p2 100+273,15 odtud p2 = 3,18 MPa. Tlak He v láhvi při teplotě 100 °C je 3,18 MPa Vypočítejte • Jak musíme změnit objem 1 m3 vodíku, aby po jeho ochlazení z teploty 25 °C na teplotu -80 °C zůstal jeho tlak nezměněn? • Vypočítejte: • a) Hmotnost 1 litru kyslíku při normálních podmínkách • b) Počet molekul kyslíku, které jsou při normálních podmínkách obsaženy v 1 cm3 kyslíku. Použijeme stavovou rovnici ideálního plynu p-V=n-R-T. Podmínky zadání označíme indexem „1", konečné podmínky indexem „2". Platí: p1-V1=n-R-T1/ p2-V2=n-R-T2, p2 = p2. Podělením — = —, V2 T 2 j , lm3 (25+273,15)K po dosazeni:-=--— v V2 (-80+ 273,15)K i ,.lm3 298,15 K neboli-=- V2 193,15 K V2 = 0,648 m3 Má-li tlak vodíku zůstat nezměněn po ochlazení z teploty 25 °C na teplotu —80 °C, musí se jeho objem zim3 zmenšit na 0,6478 m3. a) Použije stavovou rovnici ideálního plynu p-V=n-RT a vztah n Spoienim pv = — • R • m = - M RT 101,325 • 103 Pa • 1 dm3- 2 • 15,9994 g mol-1 771 =--- 8,314 JK"1 mol"1 • (0+273,15)K m = 1427,7 g b) Použije stavovou rovnici ideálního plynu p-V=n-RT a vztah n Spoiemm pV =--R • T^>N =--- ^ } * NA RT ^ _ 101,325 kPa- 1- 10"3dm3-6,023 • 1023 mol-1 ~ 8,314 J K-imol"1 • (0+273,15)K N = 2,69 • 1019 Hmotnost 1 litru 02je při normálních podmínkách 1,428 g. Při normálních podmínkách obsahuje 1 cm3 02 2,69 • 1019 molekul O Vypočítejte • Při teplotě 18 °C a tlaku 102,0 kPa je hmotnost 1 290 cm3 plynu rovna 2,71 g. Vypočítejte molární hmotnost tohoto plynu. • Vypočítejte hustotu C02 při teplotě 20 °C a tlaku 100 kPa. Použijeme stavovou rovnici ideálního ply m p-V=n-R-T a vztah n = —. Spojením pV = — • R • T^>M = iv/r M = M p-V 2,71 g • 8,314 J mol-1 K-1 -(18+273,15)K 102 000 Pa • l,29-10_3m3 M = 49,85 g mol-1. Molami hmotnost plynu je 49,85 g mol-1 -4 2 A Z /l -2. . mi,******000?* "101 0*0 £y.i» * l/r fi*/*»3- % -i Použijeme stavovou rovnici ideálního plynu m m p-V=n-R-T a vztahy n = — a p = —. MV m Spojením p • V = — • R • T^> ml 1 p = —.— • /ť • 7 => p = p . — - R - T V M M Odtud p = ^—- K RT „ , , 100000 Pa(12+2 • 16)g mol-1 Po dosazeni: p =--———-— K 8,314 J K-1mol-1 • (20+273,15)K p = 1805 g nrr3 = 1,805 kg m-3. Hustota C02 při teplotě 20°C a tlaku 100 kPa je 1,805 kg m-3.