MASARYKOVA UNIVERZITA Prírodovedecká fakulta POMŮCKA PRO SEMINAR Z OBECNE CHEMIE Jiří PŘÍHODA, Jiří TOUŽÍN Brno 2012 Recenze: Prof. RNDr. Jiří Kameníček, CSc. Skripta vznikla v rámci realizace projektu OP VK CZ.1.07/2.2.00/07.0436 „Inovace vzdělávání v chemii na PřF MU", který je spolufinancován z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky. © 2012 Jiří Příhoda, Jiří Toužín ©2012 Masarykova univerzita ISBN 978-80-210-5813-2 Předmluva 3 Skripta, která držíte v ruce, budou nepochybně užitečnou studijní pomůckou pro ty chemiky, kteří mají ze střední školy jen základní informace o provádění chemických výpočtů a o názvosloví anorganických sloučenin. Toto vydání skript vychází ze zkušeností s dříve vydanými učebními texty, které byly v seminářích z obecné chemie využívány. Skripta obsahují vedle příkladů sloužících k procvičení běžných chemických výpočtů také všechny základní typy problémů a příkladů vhodných k aktivnímu pochopení látky z obecné chemie v rozsahu, v jakém je přednášena v současné době na Přírodovědecké fakultě MU v prvním semestru studia. Poslední kapitola je věnována názvosloví anorganických sloučenin. Jednotlivé kapitoly skript jsou rozděleny do čtyř částí: Části A zahrnují pojmy, které musí student pochopit dříve, než přikročí k řešení vlastních příkladů. V částech B j sou vyřešeny všechny typy příkladů, které se vztahují k dané oblasti procvičovaného učiva. Pro větší přehlednost zápisů výpočtů v těchto částech nejsou uváděny jednotky veličin v příslušných výrazech u všech příkladů. Části C obsahují příklady a problémy, které mohou studenti samostatně řešit na základě znalosti pojmů a definic z části A a pochopení postupů řešení příkladů z části B příslušné kapitoly. Posouzení správnosti výroků uvedených v částech D spolu s patřičným zdůvodněním odpovědí může sloužit jako kontrola znalostí a hloubky pochopení látky příslušných kapitol. Do kapitoly 8 jsou shrnuta základní pravidla názvosloví anorganických sloučenin, doplněná vždy řadou příkladů usnadňujících jejich pochopení. Výsledky příkladů z oddílu C a správné hodnocení výroků z částí D jsou uvedeny v kapitole 9. Skripta jsou určena posluchačům nejen prvního ročníku studia odborné chemie, ale i posluchačům učitelských kombinací s chemií a částečně i posluchačům studia geologie, geochemie a biologie. Snahou autorů bylo podat problematiku základních chemických výpočtů a anorganického názvosloví tak, aby se chemické myšlení a uvažování studentů mohlo i nadále úspěšně rozvíjet. Předpokládá to samozřejmě aktivní přístup k probírané problematice a mnoho a mnoho času stráveného nad řešením jednotlivých příkladů. Uživatelům skript budeme vděčni za kritické připomínky, včetně upozornění na nedostatky a chyby. Poděkování: Autoři děkují Mgr. Michalu Babiakovi za celkovou revizi skript a za mnohé podnětné připomínky k jej ich textu. Brno 2012 Autoři 4 OBSAH 1. Úvodní část ........................................................................6 1.1. Základní slučovací zákony .........................................................6 1.2. Relativní atomová a molekulová hmotnost, mol ........................................8 1.3. Stechiometrický vzorec a výpočty podle něho......................................... 11 1.4. Sestavování chemických rovnic a výpočty podle nich................................... 14 2. Stavba atomu......................................................................23 2.1. Atomové jádro, elementární částice.................................................23 2.2. Přirozená a umělá radioaktivita, jaderné reakce .......................................24 2.3. Elektronový obal atomu ..........................................................26 2.4. Periodický zákon a periodicita vlastností prvků........................................29 3. Chemická vazba ...................................................................32 4. Skupenské stavy látek...............................................................41 4.1. Plyny.........................................................................41 4.2. Kapaliny a pevné látky...........................................................48 4.3. Skupenské změny a Gibbsův zákon fází..............................................51 5. Roztoky ..........................................................................55 5.1. Koncentrace roztoků.............................................................55 5.2. Vlastnosti zředěných roztoků ......................................................65 6. Chemické reakce, chemická rovnováha ................................................68 6.1. Elementární termodynamika.......................................................68 6.2. Rovnováhy chemických reakcí.....................................................74 6.3. Iontové rovnováhy v roztocích.....................................................78 6.4. Hydrolýza solí..................................................................85 6.5. Tlumivé roztoky................................................................88 6.6. Součin rozpustnosti..............................................................90 7. Základy elektrochemie 95 7.1. Elektrolýza ....................................................................95 7.2. Elektrodové potenciály, galvanické články............................................97 8. Názvosloví anorganických sloučenin.................................................. 101 8.1. Obecné principy názvosloví ...................................................... 101 8.2. Názvy prvků a jejich skupin...................................................... 103 8.3. Chemické vzorce a názvy sloučenin................................................ 104 8.4. Názvy iontů a atomových skupin .................................................. 108 8.5. Izo-a heteropolyanionty......................................................... 110 8.6. Názvy kyselin a jejich derivátů....................................................111 8.7. Názvy solí.................................................................... 114 8.8. Solváty, adiční sloučeniny, klathráty ............................................... 116 8.9. Koordinační sloučeniny ......................................................... 117 9. Výsledky......................................................................... 124 Kapitola 1.1.C .................................................................... 124 Kapitola 1.2.C .................................................................... 124 5 Kapitola 1.3.C .................................................................... 124 Kapitola 1.4.C .................................................................... 125 Kapitola l.D...................................................................... 126 Kapitola 2.1.C .................................................................... 126 Kapitola 2.2.C .................................................................... 126 Kapitola2.3.C .................................................................... 126 Kapitola 2.4.C .................................................................... 127 Kapitola 2.D...................................................................... 127 Kapitola 3. C...................................................................... 127 Kapitola 3.D...................................................................... 128 Kapitola 4.1.C .................................................................... 128 Kapitola 4.2.C .................................................................... 129 Kapitola4.3.C .................................................................... 130 Kapitola 4.D...................................................................... 130 Kapitola 5.1.C .................................................................... 130 Kapitola 5.2.C .................................................................... 131 Kapitola 5.D...................................................................... 131 Kapitola 6.1.C .................................................................... 132 Kapitola 6.2.C .................................................................... 132 Kapitola6.3.C ....................................................................133 Kapitola 6.4.C .................................................................... 134 Kapitola6.5.C ....................................................................134 Kapitola 6.6.C .................................................................... 134 Kapitola 6.D...................................................................... 135 Kapitola 7.1.C .................................................................... 135 Kapitola 7.2.C .................................................................... 135 Kapitola 7.D...................................................................... 136 Kapitola 8.1.C .................................................................... 136 Kapitola 8.2.C .................................................................... 137 Kapitola 8.3.C .................................................................... 137 Kapitola 8.4.C .................................................................... 138 Kapitola 8.5.C .................................................................... 139 Kapitola 8.6.C .................................................................... 139 Kapitola 8.7.C .................................................................... 140 Kapitola 8.8.C .................................................................... 142 Kapitola 8.9.C .................................................................... 142 10. Přílohy ......................................................................... 144 10.1. Názvy, symboly a atomové hmotnosti prvků........................................ I44 10.2. Seznam veličin, jejich značek a jednotek ..........................................I47 10.3. Důležité konstanty ............................................................ 148 11. Použitá a doporučená literatura I49 Kapitola 1.1. 1. Úvodní část 6 1.1. Základní slučovací zákony A 1. Formulujte základní slučovací zákony a jejich platnost doložte na konkrétních příkladech. 2. Vysvětlete na základě jakých úvah a experimentálních údajů byly objeveny základní slučovací zákony. 3. Co j sou to daltonidy a bertholidy? B 1. Oxid siřičitý byl připraven jednak přímou syntézou z prvků a jednak reakcí Na2S03 sH2S04. V prvním případě zreagovalo 48,09 g síry s kyslíkem za vzniku 96,09 g S02, ve druhém případě bylo analýzou zjištěno, že připravený S02 obsahuje 50,05 % síry. Ověřte, zda pro oxid siřičitý platí zákon stálých poměrů slučovacích. Řešení: Hmotnostní poměr S : O v S02 připraveném oběma uvedenými způsoby 48,09 50,05 --1-: = 1,002 a--'-- = 1,002 (96,09-48,09) (100 - 50,05) je stejný a pro S02 platí zákon stálých poměrů slučovací ch. 2. Na příkladu reálně existujících oxidů uhlíku CO a C02 ověřte platnost zákona násobných poměrů slučovací ch. A f (O) = 15,9994; Af(C) = 12,011. Řešení: CO co2 hmotnostní poměr C : O 12,011 : 15,9994 12,011 : 2 . 15,9994 1 : 1,332 1 : 2,664 Poměr hmotností kyslíku 1,332 : 2,664 připadajících na stejné hmotnostní množství uhlíku (1) je v souladu se zákonem násobných poměrů slučovacích 1 : 2. 3. Vodík reaguje s dusíkem podle rovnice 3H2 + N2 -> 2NH3. Za předpokladu, že výtěžek reakce j e stoprocentní a všechny objemy byly měřeny při téže teplotě a tlaku, vypočítejte: a) objemy plynů ve směsi po reakci, jestliže před reakcí bylo ve směsi 15 dm3 H2 a 10 dm3 N2, b) poměr počtu molekul všech plynů před a po reakci 15 dm3 H2 s 10 dm3 N2, c) rozdíl hmotností výchozích látek a reakčních produktů, jestliže se při syntéze určitého množství NH3 uvolnila energie 1,0.105 J. Řešení: a) Při reakci dusíku s vodíkem za vzniku amoniaku zreagují tři objemy vodíku s jedním objemem dusíku za vzniku dvou objemů amoniaku. Poměr objemů H2: N2: NH3 je 3 : 1 : 2. S 15 dm3 H2 může zreagovat Kapitola 1.1. 5 dm3 N2 za vzniku 10 dm3 NH3. Po reakci bude ve směsi 10 dm3 NH3 a 5 dm3 N2. b) Podle Avogadrova zákona j e poměr počtu molekul libovolných plynů roven poměru obj emů těchto plynů měřených za téže teploty a tlaku. Poměr počtu molekul H2: N2 před reakcí je roven 3 : 2, poměr počtu molekul N2: NH3 po reakci je roven 1 : 2. c) Rozdíl hmotností výchozích látek a reakčních produktů vypočítáme z Einsteinova vztahu E = Amc2 E 1,0. 105 J l,0.105kgm2s"2 Am =— = --—;-— = —-rĚ—— = l,1.10"12kg c2 (3,0.108 m s"1)2 aO.lO^s-1)2 5 Rozdíl hmotností reaktantů a reakčních produktů činí 1,1.10"12 kg. C 1. Hmotnostní poměr vodíku ke kyslíku ve vodě je 1 : 7,94. Zreaguje beze zbytku 5,0 g H2 s 30,0 g 02? 2. 1 dm3 chloru zreaguje beze zbytku s 1 dm3 vodíku. Zreaguje kvantitativně také 1 kg chloru s 1 kg vodíku? 3. Různými způsoby byly připraveny tři vzorky sloučeniny prvku X s prvkem Y. První vzorek obsahoval 35,9 % X a 64,1 % Y, druhý 4,20 g X a 7,50 g Y a 2,00 g třetího vzorku vzniklo reakcí 0,718 g X s prvkem Y. Dokažte platnost zákona stálých poměrů slučovacích pro tuto sloučeninu. 4. Na příkladu oxidů C120, C102, C1206 a C1207 ukažte platnost zákona násobných poměrů slučovacích. 5. Jaký je při stejné teplotě a tlaku poměr počtu molekul v 1 dm3 02, 0,5 1 H2, 4 1 S02, 3 dm3 HCN a 1 dm3 C2H6? 6. Při vysoké teplotě a za přítomnosti platinového katalyzátoru reaguje amoniak s kyslíkem za vzniku oxidu dusnatého a vody. Poměr objemů NH3 : 02 : NO : H20 je 4 : 5 : 4 : 6. Kolik dm3 kyslíku zreaguje za uvedených podmínek s 1 dm3 amoniaku a kolik dm3 oxidu dusnatého a vodní páry vznikne? 7. Dva plynné prvky A a B spolu mohou reagovat podle rovnic 1 objem A + 1 objem B-> 2 objemy C 1 objem A + 3 objemy B-> 2 objemy D za vzniku sloučenin C a D, které j sou při reakčních podmínkách rovněž plynné. Jaké j sou molekulové vzorce všech čtyř uvedených látek? 8. Při určité chemické reakci se uvolní energie 4,2.105 J. S jakou přesností bychom museli být schopni vážit, abychom zjistili, zda součet hmotností výchozích látek pro tuto reakci je roven součtu hmotností reakčních produktů? Kapitola 1.2. 8 1.2. Relativní atomová a molekulová hmotnost, mol 1. Definujte následující pojmy: atomová hmotnostní konstanta, relativní a střední relativní atomová hmotnost, relativní molekulová hmotnost, molární objem, Avogadrova konstanta, mol. 2. Jakými metodami lze stanovit relativní atomové a molekulové hmotnosti? B 1. Vypočítejte relativní atomovou hmotnost nuklidu 40Ca, víte-li, že hmotnost jednoho atomu tohoto nuklidu je 6,635.10"26 kg. Řešení: Relativní atomová hmotnost nuklidu se rovná poměru jeho hmotnosti k jedné dvanáctině hmotnosti nuklidu U6C nazývané atomová hmotnostní jednotka mu (mu = 1,66053.10"27 kg) m(40Ca) _ 6,635.10"26 kg ~mu 1,66053.10"27 kg ^r(4°Ca) = = /^Vo"-.^?"?.- = 39>96 Relativní atomová hmotnost nuklidu 40Ca je 39,96. 2. Přírodní bor obsahuje 19,8% nuklidu 10B(^r(10B) = 10,0129) a 80,2 % nuklidu UB (A£nB) = 11,0093). Vypočítejte střední relativní atomovou hmotnost boru^fXB). Řešení: Ar°B) . 19,8 Ar(nB) . 80,2 10,0129 . 19,8 + 11,0093 . 80,2 Af(B) = ——--— + ——--— = —-----— = 10,81 rW 100 100 100 Střední relativní atomová hmotnost boru j e 10,81. 3. Kolik molů představuje 100 g benzenu (M^(C6H6) = 78,113)? Kolik molekul a kolik atomů obsahuje 1 g benzenu? Řešení: Látkové množství n je rovno podílu hmotnosti m určité látky a její molární hmotnosti Mm m 100 g n = - =---r = 1,28 mol Mm(C6H6) 78,113 g moľ1 V 1 g (0,0128 mol) C6H6 je obsaženo 0,0128 . 6,022.1023 = 7,71.1021 molekul. V jedné molekule C6H6 je celkem 12 atomů (6 at. H a 6 at. C), v 7,71.1021 molekulách je 7,71.1021 . 12 = 9,25.1022 atomů. 100 g benzenu představuje 1,28 molu benzenu, v 1 g benzenu je 7,71.1021 molekul a 9,25.1022 atomů. 4. Vypočítejte hmotnost a objem (za normálních podmínek) 3,0.1024 molekul vodíku (Af(R) = 1,00797). Řešení: Relativní molekulová hmotnost H2 je 2 .1,00797 = 2,0159,jehomolárníhmotnost2,0159gmoľ1.Podle Avogadrova zákona obsahuj ej eden mol j akéhokoliv plynu 6,022.1023 základních j ednotek (molekul, atomů) 9 Kapitola 1.2. a zaujímá za normálních podmínek objem 22,414 dm3 2,0159 g H2... 6,022.1023 molekul H2... 22,414 dm3 x g H2 ....... 3,0.1024 molekul II,........... y dnť x = 10,041 g y = 111,64 dm3 Hmotnost 3,0.1024 molekul H2 je 10,041 g ajejich objem je za normálních podmínek 111,64 dm3. C 1. Hmotnost jednoho atomu nuklidu 12,Cje 1,99.10"26 kg a jednoho atomu nuklidu 19,F je 3,15.10"26 kg. Vypočítejte relativní atomovou hmotnost 19,F. 2. Relativní atomová hmotnost nuklidu 23,2U je 238,051. Kolikrát je hmotnost jednoho atomu 23,2U větší než hmotnost jednoho atomu 12,C? 3. Hmotnost jednoho atomu prvku X se rovná hmotnosti patnácti atomů nuklidu n6C. Vypočítejte relativní atomovou hmotnost prvku X. 4. Kolikrát těžší je atom hořčíku než atom nuklidu uhlíku 12,C? 5. Předpokládejme, že by relativní atomová hmotnost U6C byla změněna z nynější hodnoty 12,0000na 10,0000. Vysvětlete, proč by taková zrněna^ (12,C) nebyla vhodná a vypočítejte: a) jaká by byla relativní atomová hmotnost kyslíku, b) kolik molekul kyslíku by bylo v jednom molu kyslíku, c) jak by se lišila hmotnost jednoho atomu železa od nynější hodnoty, d) jaký objem by zaujímal 1 mol plynu za normálních podmínek, e) jak by se změnila hmotnost 1 dm3 vodíku. 6. Hmotnosti atomů nuklidu 17CI a "Cl jsou 5,806.10"26 kg a 6,138.10"26 kg. Vypočítejte střední relativní atomovou hmotnost přírodního chloru, víte-li, že obsahuje 75,4 % nuklidu ^Cl a 24,6 % nuklidu "Cl. 7. Přírodní argon představuje směs tří nuklidu-36 Ar (0,337%, AT = 35,968),38Ar (0,063 %, AT = 37,963) a 40Ar (99,60 %, Ar = 39,962). Vypočítejte střední relativní atomovou hmotnost argonu. 8. Stříbro je směsí dvou stálých izotopů tohoto prvku a obsahuje 51,35 % nuklidu 107Ag, jehož relativní atomová hmotnost j e 106,905. Vypočítejte střední relativní atomovou hmotnost stříbra, j estliže druhý nuklid 109Ag, má relativní atomovou hmotnost 108,905. 9. Gallium je směsí nuklidu ^Ga a ^[Ga o relativních atomových hmotnostech 68,9257 a 70,9248. Určete procentuální zastoupení těchto nuklidu v galliu, je-li Af(Ga) = 69,72. 10. 19,665 g prvku X se slučuje s 3,0.1023 atomy prvku Y za vzniku sloučeniny XY2. Vypočítejte Af(X). 11. Zroztoku 12,5843 g ZrBr4 byl reakcí s AgN03 vysrážen veškerý brom ve formě AgBr, jehož hmotnost činila 23,0063 g. Vypočítejte Af(Zr)(Af(Ag) = 107,868; Af(Br) = 79,904). 12. Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost chloroformu CHC13 (4f(C) = 12,011, Af(H) = 1,00797 a Af (Cl) = 35,453). 13. Poměr hmotností 1 dm3 chlorua 1 dm3 kyslíku j e za stejných podmínek 2,216. Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost chloru, je-li Af (O) = 15,9994. Kapitola 1.2. 10 14. Hemoglobin má relativní molekulovou hmotnost 6,8.104 a obsahuje asi 0,33 % železa (Af(Fé) = 55,847). Kolik atomů Fe obsahuje jedna molekula hemoglobinu? 15. Vypočítejte hmotnosti jednoho atomu vodíku (Af(H) = 1,00794), kyslíku (4f (O) = 15,9994) a uranu (Af(U) =238,0289). 16. Relativní atomová hmotnost beryllia je 9,012182. Vypočítejte hmotnost jednoho atomu beryllia. 17. Nej citlivějšími vahami lze zjistit změnu hmotnosti o 1.10"8 g. Kolika atomům zlata (Af(Au) = 196,96654) to odpovídá? 18. Vypočítejte kolik atomů uhlíku obsahuje 32 g acetylidu vápenatého CaC2 (Mf(CaC2) = 64,1). 19. Na 1 m2 měsíčního povrchu dopadá z meziplanetárního prostoru asi 1,0.1011 vodíkových atomů za sekundu. Kolik gramů vodíku (Af(H) = 1,00794) dopadne na tuto plochu za 100 roků? 20. Za jakou dobu by se vypařila kapka vody o hmotnosti 0,05 g, jestliže by se z ní za 1 sekundu odpařila 1 miliarda molekul H20 (7Wf(H20) = 18,015)? 21. Vypočítejte hmotnost a za normálních podmínek měřený objem 3,0.1024 molekul H2 (Mf(H2) = 2,01588). 22. Za normálních podmínek vypočítejte hmotnost 1 dm3 C02 (M*(C02) = 44,01) a 1 dm3 směsi obsahující 78 obj. % dusíku (7Wf(N2) = 28,0134) a 22 obj. % kyslíku (Mf(02) =31,9988). 23. Atomový poloměr železa je 0,126 nm, hustota 7,86 g cm"3 aAf(Fe) = 55,847. Vypočítejte jak dlouhý by byl řetězec vzájemně se dotýkajících atomů Fe, obsažených v 1 mm3 Fe (tj. přibližně ve špendlíkové hlavičce). Kolikanásobku vzdálenosti Země - Měsíc (asi 3,84.105 km) by odpovídala délka vzniklého řetězce? 24. Deoxyribonukleová kyselina (DNK) má hustotu 1,10 g cm"3 a relativní molekulovou hmotnost 6,0.108. Vypočítejte objem jedné molekuly DNK. 25. Hustota kovového hliníku j e 2,70 g cm"3 aAf(M) = 26,9815. Za předpokladu, že atom hliníku má tvar koule vypočítejte poloměr atomu hliníku a objem jednoho atomu a jednoho kilomolu AI. 26. Vypočítejte látkové množství 27. Vypočítejte molární hmotnost P4 (Af(P) = 30,97376), Sg (Af(S) = 32,066) a F2(4f(F) = 18,9984). 28. Kolik molekul 02 je za normálních podmínek v 161,4 dm3 této látky, chová-li se jako ideální plyn? 29. Kolik atomů je obsaženo ve 20 g mědi (A?(Cu) = 63,546)? 30. Kolik atomů, molekul a molů představuje 5,0 g kyslíku (Af(0) = 15,9994). 31. Vypočítejte hmotnost 0,25 molu CH4 (A/f(CH4) = 16,04076) a počet molekul v tomto látkovém množství. 32. Kolik "molekul" a kolik molů H2S04 zůstane nezreagováno, použijeme-li na neutralizaci jednoho molu H2S04 1,0.1024 "molekul" NaOH? V roztoku se ve skutečnosti žádné molekuly silné kyseliny ani silné zásady nevyskytují, protože jsou disociované na ionty. a) P4 v 10 g fosforu (Af(P) = 30,97376) b) S8 v 10 g síry (Af(S) = 32,066) c) F2 v 10 g fluoru (Af(F) = 18,9984) d) P v 10 g fosforu (A?(P) = 30,97376) 11 Kapitola 1.3. 1.3. Stechiometrický vzorec a výpočty podle něho 1. Definujte stechiometrický (empirický), molekulový, funkční, stmkturní, elektronový strukturní a geometrický vzorec. B 1. Určete stechiometrický vzorec látky, která obsahuje 14,27 % Na, 9,95 % S, 19,86 % O a 55,91 % H20. Řešení: Pro sloučeninu NaxSyOz.uH20 je poměr hmotností prvků a vody: Na : S : 0 : H20 = x . (Na) : y . Af(S) : z . Af(0): u . Mf (H20) Na : S : 0 : H20 14,27 : 9,95 19,86 55,91 14,27 9,95 19,86 55,91 x : y : : u z. ^f(Na) • Af(S) ' Af(0) ^tf(H20) 14,27 9,95 19,86 55,91 x : y : : z : u 22,989 32,06 15,999 18,015 x : y : : z : u 2 1 4 10 Stechiometrický vzorec sloučeniny je Na2S04.10H2O. 2. Určete stechiometrický vzorec kaolinitu, kterého složení je možno zjednodušeně vyjádřit jako směs 39,50 % A1203, 46,55 % Si02 a 13,96 % H20. Řešení: A1203 : Si02 : H20 = x. Mf(Al203) : ^.Mrtf(Si02) : z.Mrtf(H20) 39,50 46,55 13,96 y Mrtr(Al203) ' Mrtr(Si02) ' Mrtr(H20) 39,50 46,55 13,96 x ■ y ■ z ~ 101,9613 60,085 18,0152 x : y : z = 1 : 2 : 2 Stechiometrický vzorec kaolinitu je H4Al2Si209 (A1203 . 2Si02. 2H20). 3. Kolik procent krystalové vody obsahujeNa2C03.10H2O? Jaký bude hmotnostní úbytek při dehydrataci 25,0 g Na2CO3.10H2O nabezvodou sůl? Řešení: Vtabulkách vyhledáme relativní molekulové hmotnosti H20 (18,0152) aNa2C03.10H2O (286,141). Pro obsah vody v Na2C03.10H2O dostaneme 10 . 18,0152 100 = 62,96% 286,141 Hmotnostní úbytek při dehydrataci 25,0 g Na2CO3.10H2O na bezvodou sůl činí 62,96 % z 25,0 g, tj. 25,0 . 0,6296 = 15,74 g. Na2CO3.10H2O obsahuje 62,96% krystalové vody a hmotnostní úbytek při úplné dehydrataci 25,0 g této látky bude činit 15,74 g. Kapitola 1.3. 12 4. Látka XC14 obsahuje 54,44 % Cl (^4srtr(Cl) = 35,453). Vypočítejte relativní atomovou hmotnost prvku X. Řešení: Sloučenina XC14 obsahuje 100 - 54,44 = 45,56 % X. Poměr počtu molů Cl k počtu molů X, který vypočítáme dělením procentuálního obsahu těchto prvků jejich relativními atomovými hmotnostmi, je pro XC14 roven 4 : 1 54,44 45,56 54,44 45,56 4 • 1 = -Z- • -T- = -'- • -Z- Af(Cl) ' Af(X) 35,453 ' Af(X) 4 . 35,453 . 45,56 ASI(X) = ---— = 118,68 r w 1 . 54,44 Relativní atomová hmotnost prvku X je 118,68; tedy prvek X je cín. 5. Na shoření 7 cm3 plynného uhlovodíku bylo spotřebováno 14 cm3 02, přičemž vedle vodní páry vzniklo 7 cm3 C02 (objemy byly měřeny za stejných podmínek). Zjistěte stechiometrický vzorec uhlovodíku. Řešení: Ze zákona stálých poměrů slučovacích vyplývá, že uhlovodík a kyslík reagují v poměru 7 : 14, tj. 1 : 2. Z jednoho molu uhlovodíku vzniká 1 mol C02 a uhlovodík tedy obsahuje pouze 1 atom C. Jeden ze dvou molů 02 je spotřebován na vznik C02, z druhého vznikají 2 moly vody a uhlovodík proto musí obsahovat 4 atomy vodíku. Je to tedy methan a spaluje se podle rovnice: CH4 + 202 -> C02 + 2H20. 6. Ve vzorku bronzu bylo analyticky zjištěno 91 % Cu (Af(Cu) = 63,546) a 9 % Sn (Af (Sn) = 118,69). Vyjádřete jeho složení v atomových procentech. Řešení: Ve 100 g bronzuje obsaženo 91 g mědi a 9,0 g cínu. To představuje následující počty (rí) atomů 91 „ „ 9 n, 6,022.1023 = 8,625.1023 atomů Cu ; wQn =-. 6,022.1023 = 4,576.1022 atomů Sn Cu 63,546 • ' • ' ' Sn H8,96 Celkový počet atomů Cu a Sn ve 100 g bronzu j e roven 8,625.1023 + 4,567.1022 = 9,082.1023. 8,625.1023 4,567.1022 obsah Cu = —-T. . 100 = 94,97 atom. % ; obsah Sn =--=r . 100 = 5,03 atom. % 9,082.1023 9,082.1023 Vzorek bronzu obsahuje 94,97 atom. % mědi a 5,03 atom. % cínu. 1. Určete stechiometrický vzorec chalkopyritu, který obsahuje 34,63 % Cu, 30,43 % Fe a 34,94 % S. 2. Vypočítejte stechiometrický vzorec nikotinu, který se skládá z 74,04 % C, 8,70 % H a 17,26 % N. 3. Určete vzorec minerálu, kterého složení je vyjádřeno obsahem oxidů: 16,92 % K20, 64,76 % Si02 a 18,32% A1203. 4. Kolik hmotnostních procent hliníku obsahuje orthoklas KAlSi3Og? 5. Kolik hmotnostních procent tvoří síranové ionty v síranu barnatém? 6. Vypočítejte procentuální obsah fluoru v polytetrafluorethylenu (C2F4)n (teflonu). 7. Arsen tvoří dva oxidy, z nichž jeden obsahuje 65,2 % a druhý 75,8 % arsenu. Určete jejich vzorce. 8. Na2FIP04.12H20 přechází větráním na vzduchu při laboratorní teplotě na dihydrát Na2FIP04.2H20. Kolik 13 Kapitola 1.3. gramů vody ztratí 100 gramů Na2HP04.12H20 při přechodu na Na2HP04.2H20? 9. 12,00 g hydrátu síranu nikelnatého obsahuje 5,39 g vody. Určete jeho stechiometrický vzorec. 10. Kolik gramů oxidu vápenatého lze získat termickým rozkladem 140 g CaC03? 11. Železná ruda obsahuje 50 % Fe203. Kolik kg železa lze získat z 1 tuny rudy? 12. Vzorek znečištěného Cu20 obsahuje 66,62 % Cu. Kolik procent nečistot neobsahujících Cu je ve vzorku? 13. Při analýze vzorku skla bylo zjištěno, že vedle Si02 obsahuje 12,9 % B203,2,2 % A1203, 3,8 % Na20 a 0,4 % K20. Jaký je poměr počtu molů a poměr počtu atomů křemíku a boru v tomto skle? 14. Vzorek měsíční horniny obsahuje 58 atom. % O, 18 atom. % Si, 9 atom. % AI a 15 atom. % jiných prvků, jejichž průměrná atomová hmotnost je 30. Vypočítejte obsah O, Si a AI v hmotnostních procentech. 15. 1,314 g síry zreagovalo s nadbytkem chloru za vzniku 4,220 g sloučeniny, která obsahovala pouze síru a chlor. Určete její empirický vzorec. 16. 0,5000 g sloučeniny india s chlorem poskytne reakcí s AgN03 0,9721 g chloridu stříbrného. Kolik procent chloru sloučenina obsahuje a jaký je její stechiometrický vzorec? 17. Sloučenina X2S3 obsahuje 28,31 % síry. Vypočítejte střední relativní atomovou hmotnost prvku X. 18. Spálením 2,66 g vzorku vzniklo 1,54 g C02 a 4,48 g S02. Určete empirický vzorec spálené látky. 19. Dokonalým spálením 5,00 g sloučeniny obsahující uhlík, vodík a kyslík vzniklo 4,78 g oxidu uhličitého a 1,96 g vody. Jaký je empirický vzorec této sloučeniny? 20. 5 cm3 plynného uhlovodíku bylo smícháno se 30 cm3 kyslíku a směs byla přivedena k explozi. Po kondenzaci vodní páry činil objem plynné směsi 20 cm3 a po pohlcení C02 v roztoku KOH 5 cm3 (objemy plynů byly měřeny za stejných podmínek). Určete stechiometrický vzorec uhlovodíku. 21. Sloučenina uhlíku s vodíkem obsahuje 85,63 % C. Určete: a) kolik molů uhlíku a kolik molů vodíku je obsaženo ve 100 g této látky, b) její molekulový vzorec, je-li hmotnost 0,25 molu této látky rovna 7,01 g, c) v jakém objemu (měřeném za normálních podmínek) látky je obsaženo 10 g uhlíku, d) kolik gramů uhlíku je v této sloučenině sloučeno s jedním molem atomů vodíku. Kapitola 1.4. 14 1.4. Sestavování chemických rovnic a výpočty podle nich B 1. Vypočítejte koeficienty a, b, c, d v rovnici a NaF + b A12(S04)3-> c Na2S04 + d Na3[AlF6] Řešení: Rovnice nepopisuj e oxidačně-redukční děj, a proto príslušné koeficienty vypočítáme ze vztahů, které platí pro počty jednotlivých atomů nebo atomových skupin na obou stranách rovnice: počet atomů Na: a = 2c + 3d počet atomů F: a = 6d počet atomů AI: 2b = d počet skupin S04: 3b = c Koeficienty v chemické rovnici nelze určit jednoznačně, protože algebraické rovnice v takto získaném souboru nejsou nezávislé (celý soubor koeficientů v rovnici můžeme násobit libovolným faktorem, aniž by se změnil smysl rovnice; obvyklým požadavkem je, aby hodnoty koeficientů byly celočíselné a co nejmenší). Můžeme proto položit např. b = 1 a pro ostatní koeficienty dostaneme d = 2, c = 3, a = 12. Jejich dosazením do původní rovnice dostaneme 12NaF + A12(S04)3-> 3Na2S04 + 2Na3[AlF6] Při sestavování rovnic oxidačně-redukčních reakcí je takový přístup sice možný, ale často velmi pracný a v některých případech může vést k nereálnému výsledku. Při nevhodné volbě hodnoty prvního koeficientu, mohou některé další nabýt neceločíselných hodnot a celý soubor koeficientů pak musíme upravit vynásobením vhodným faktorem. Použij eme-li tento postup k řešení rovnice v iontovém tvaru, získáme jednu z potřebných rovnic z podmínky, že součet nábojů iontů musí být na obou stranách rovnice shodný. 2. Doplňte koeficienty v oxidačně-redukční rovnici: HN03 + H2S > NO + S + H20. Řešení: Na levé straně rovnice vyhledáme oxidační (HN03) a redukční (H2S) činidlo. Zjistíme o kolik jednotek se mění oxidační stupeň příslušných atomů oxidačního i redukčního činidla při reakci (porovnáním oxidačních stupňů těchto atomů na levé a na pravé straně rovnice) HNv03 > NnO H2Sn -> S° Sestavme dílčí rovnice vystihující redukci a oxidaci příslušných atomů oxidačního činidla a redukčního činidla. Nv -> Nn - 3e 2 S"n -> S° + 2e 3 Počet částic oxidačního a redukčního činidla můžeme zjistit vynásobením dílčí rovnice takovými koeficienty, aby se po sečtení upravených dílčích rovnic v jejich součtu elektrony nevyskytovaly 15 Kapitola 1.4. Nv -> N11 - 3e 1*2 S"11 -> S° + 2e / *3 2Nv + 3S"n -> 2Nn + 3S° Nalezené koeficienty v součtu dílčích rovnic odpovídají počtu částic na levé i pravé straně sestavené rovnice, v nichž mají atomy vyznačené oxidační stupně. Zjištěné koeficienty napíšeme k příslušným vzorcům reagujících látek v levé části rovnice a pak teprve upravíme pravou stranu tak, aby počet jednotlivých atomů na obou stranách rovnice byl stejný 2HN03 + 3H2S > 2NO + 3 S + 4H20 3. Doplňte koeficienty rovnice psané v iontovém tvaru Cr20?- + Cľ + H+ > Cr3+ + Cl2 + H20 Řešení: 2 CrVI -> 2 Crm - 6e 1 Cľ1 -> Cl0 +le^^^6 Druhý způsob řešení 2CrVI -> 2Crm - 6e 1*1 Cľ1 -> Cl0 + le 1*6 2CrVI + 6CľI -> 2Crm + 3Cl2 Po úpravě Cr20?" + 6Cľ + 14H+ -> 2Cr3+ + 3C12 + 7H20 U iontově psaných rovnic zkontrolujeme, zda po doplnění koeficientů je součet nábojů iontů na obou stranách rovnice stejný. Spolu tedy reaguje jeden anion Cr20\ (který obsahuje dva atomy Cr^ ) s šesti anionty Cľ. 4. Doplňte koeficienty v oxidačně-redukční rovnici As2S3 + HNO3 + H20 > H3As04 + H2S04 + NO Řešení: 2Asm -> 2Asv + 4ei 3 S_n -> 3 S^ + 24e - Nv -> Nn - 3e " ^28 Jde tedy o případ, kdy oxidační číslo mění více prvků. Na levé straně rovnic tohoto typu se mohou vyskytnout složky, které nejsou ani oxidačními ani redukčními činidly (voda, kyselina, hydroxid ap.). Koeficienty u nich určíme až po výpočtu koeficientů na pravé straně rovnice. Po úpravě dostaneme: 3As2S3 + 28HNO3 + 4H20 > 6H3As04 + 9H2S04 + 28NO 28 5. Doplňte koeficienty v následující rovnici aNa2S203 + b H202 > cNa2S306 + dNa2S04 + eH20 Řešení: Kapitola 1.4. 16 V oxidačně-redukčních rovnicích, v nichž se oxidační stupeň určitého prvku mění dvěma nebo více způsoby, je obvykle jednodušší vypočítat hledané koefiecienty z rovnic, které platí pro počty atomů počet atomů Na: 2a=2c + 2d (1) počet atomů S : 2a = 3c + d (2) počet atomů O : 3a + 2b = 6c + 4d + e (3) počet atomů H : 2b = 2e (4) Odečtením rovnice (1) od rovnice (2) vynásobené dvěma získáme 2a = 4c. Položíme-li např. a = 2, pak bude c = 1 a d = 1. Odečtením rovnice (4) od rovnice (3) vynásobené dvěma získáme 2b = 12c + 8d - 6a, tj. b = 4. Z rovnice (4) pak vyplývá, že také e = 4. 2Na2S203 + 4H202 > Na2S306 + Na2S04 + 4H20 6. Kolik cm3 20% HC1 (p = 1,098 g cm"3) a kolik gramů NaOH je zapotřebí na přípravu 100 g NaCl? Řešení: HC1 + NaOH > NaCl + H20 36,461 39,9971 58,443 (g moľ1) z 36,461 g 100% HC1 a 39,9971 g NaOH vznikne 58,443 g NaCl z x gl00%HCla y g NaOH vznikne 100,0 g NaCl x = 62,39 g 100% HC1 .y = 68,44 g NaOH Vypočítané množství 100% HC1 přepočítáme na objem 20% HC1 1 cm3 20% HC1 obsahuje................. 1,098 . 0,20 = 0,2196 g HC1 x cm3 20% HC1 obsahuje....................................... 62,39 gHCl x = 284,ll cm3 20%HC1 Na přípravu 100 g chloridu sodného je třeba 284,11 cm3 20% HC1 a 68,44 g NaOH. 7. Při přípravě KHS04 zreagovalo 50,0 g K2C03 s potřebným množstvím 20% roztoku H2S04. Po zahuštění vzniklého roztoku ke krystalizaci vykrystaloval KHS04, jehož hmotnost po odfiltrování a vysušení činila 48,5 g. Vypočítejte procentuální výtěžek KHS04. Řešení: K2C03 + 2H2S04 > 2KHS04 + H20 + C02 138,21 2.136,16 (g moľ1) z 138,21 g K2C03 vznikne 2 . 136,16 g KHS04 z 50,0 g -------"------- x g KHS04 x = 98,52 g KHS04 98,52 g KHS04 představuj e 100% výtěžek 48,5 g ------"------ y% výtěžek y = 49,23 % KHS04 byl krystalizaci získán ve výtěžku 49,23 %. 8. Kolik kg 100% H2S04(Mr(H2S04) = 98,07) by mohlo být připraveno z 1 kg FeS2 (Mr(FeS2) = 119,97), probíhá-li výroba H2S04 podle rovnic: 17 Kapitola 1.4. 4FeS2 +1102 > 2Fe203 + 8 S02 2S02 + 02 > 2S03 S03 + H2S04 > H2S207 H2S207 + H20 > 2H2S04 Řešení: Z 1 kilomolu FeS2 mohou vzniknout 2 kilomoly H2S04 z 119,97 kg FeS2 vznikne..... 2 . 98,07 kg H2S04 z 1,0 kg -— " -— ..............x kgH2S04 x = 1,63 kgH2S04 Z 1 kg FeS2 může být připraveno 1,63 kg 100% H2S04. C 1. Vypočítejte koeficienty v následujících rovnicích: a) K4[Fe(CN)6] + H2S04 > HCN + K2Fe[Fe(CN)6] + K2S04 b) Na3[AlF6] + Al2(S04)3 -> AlF3+Na2S04 c) Ca3P2 + H20 > Ca(OH)2 + PH3 d) HC104 + P4O10 > H3P04 + C1207 e) H3B03+PCl5 > POCl3 + HC1 + B203 f) Na3SbS4 + H2S04 -> Sb2S5 + Na2S04 + H2S g) KAlSi3Og + Na2C03 > Na2Si03 + KA102 + C02 h) Fe3Ig + K2C03 > Fe304 + KI + C02 i) KOH + CS2 > K2C03 + K2CS3 + H20 j) KHF2 + S03 + H2S04 > HS03F + K2S04 k) KCN + H2S04 + H20 > K2S04 + (NH4)2S04 + CO 1) B203 + CaF2 + H2S04 > BF3 + CaS04 + H20 m)Na3[AlF6] + CaC03 -> Na3A103 + CaF2 + C02 n) K2Cr207 + NaCl + H2S04 > Cr02Cl2 + K2S04 + Na2S04 + H20 o)NH3+P4S10 —> P3N5 + (NH4)2S p) Na2W04 + Si02.aq + HC1-> Na4[Si(W3O10)4].aq + NaCl + H20 q)Mn3C + H20 > Mn(OH)2 + CH4 + H2 r)Al4C3+H20 > Al(OH)3 + CH4 2. Doplňte koeficienty v následujících rovnicích: a) FeCl2 + H202 + HC1 > FeCl3 + H20 b) Cr203 + KN03 + KOH > K2Cr04 + KN02 + H20 c) Na2S203 + I2 -> Na2S406 + NaI d) Cu + HN03 > Cu(N03)2 + NO + H20 e) Sb203 + Br2 + KOH > K3Sb04 + KBr + H20 Kapitola 1.4. 18 f) Ca(OCl)2 + KI + HC1 > I2 + CaCl2 + KC1 + H20 g) K2Cr207 + KBr + H2S04 > Cr2(S04)3 + Br2 + K2S04 + H20 h) Ag3As04 + Zn + H2S04 > AsH3 + Ag + ZnS04 + H20 i) K4[Fe(CN)6] + KMn04 + H2S04 > K3[Fe(CN)6] + K2S04 + MnS04 + H20 j)FeS04 + KMn04 + H2S04 > Fe2(S04)3 + MnS04 + K2S04 + H20 k) KMn04 + H202 + H2S04 > MnS04 + 02 + K2S04 + H20 1) C2H204 + KMn04 + H2S04 > K2S04 + MnS04 + C02 + H20 m) MoS2 + Pb02 + HN03 > H2Mo04 + H2S04 + Pb(N03)2 + H20 n)KI + H2S04 > I2 + K2S04 + H2S + H20 0) F2 + Cl20 > C1F30 + C1F3 p) NaN02 + KI + H2S04 > NO +12 + K2S04 + Na2S04 + H20 q) Au + KCN + 02 + H20 > K[Au(CN)2] + KOH r) Os04 + HC1 + KC1 > K2[OsCl402] + Cl2 + H20 s) NH4[UF5] + F2 > UF6 + N2 + HF t) CoCl2 + NH4C1 + NH3 + 02 > [Co(NH3)6]Cl3 + H20 u)KC103 + BrF3 > K[BrF4] + Br2 + 02 + C102F v) [Xe2F3]+[AsF6]-+ HC1 -> HF + Cl2 + Xe + AsF5 x)K2SiF6 + Al -> Si + K[A1F4] + K2[A1F5] y)CuS + HN03 > Cu(N03)2 + S + NO + H20 z) Crl3 + Cl2 + KOH > K2Cr04 + KI04 + KC1 + H20 3. Doplňte koeficienty v iontových rovnicích: a) Mn2+ + Mn04" + H20 > Mn02 + H+ b) I03" + I" + H+ > I2 + H20 c) S203" + I2 + OH" > S02" + I" + H20 d) Cu2+ + r > Cul + I2 e) P4 + OH" + H20 > PH3 + H2P02 f) S2Og" + Mn2+ + OH" > Mn02 + SO2" + H20 g) Fe02" + H30+ > Fe3+ + 02 + H20 h) [Fe(CN)6]3" + Re + OH" > [Fe(CN)6]4" + Re04 + H20 1) SeO2" + SO2" + H+ > Se+S02" + H20 j) SO2" + Cr202" + H+ > SO2" + Cr3+ + H20 k) C2H5OH + Cr202" + H+ > CH3COH + Cr3+ + H20 1) [AuBr4]" + Hg -> Au + Hg2Br2 + Br" m) AsH3 + Ag++ H20 > H3As03 + Ag + H+ n)HXe04 + OH" > XeO4" + Xe + 02 + H20 19 Kapitola 1.4. 4. Doplňte koeficienty u následujících rovnic: a) Na2S203 -> Na2S04 + Na2S5 b) KN03 + S + C -> K2S+N2 + C02 c) NaN3+NaN03 -> Na20+N2 d) S + NH3 -> S4N4 + NH4HS e) P2I4 + P4 + H20 > PH4I + H3P04 f) S02 + C > CS2+S + CO g) P4 + NaOH + H20 > NaH2P04 + PH3 h) RuF5 + H20 > Ru02 + Ru04 + HF 5. Doplňte a upravte rovnice: a) Al + NaOH + H20 > H2 + b) KMn04 + HCl > MnCl2 + c) KI03 + Cl2+ > K5I06 + d) Cr202i + Fe2+ + H+ > e) Cl2 + OH" > C103 + f) Fe2++ Mn04 + H+ > g) NO + Mn04 + H+ > h) P + HN03 + > i) Mg3N2 + D20 > 6. Společnou krystalizací roztoku 10,0 g (NH4)2S04 a FeS04.7H20 lze připravit (NH4)2Fe(S04)2.6H20 (Mohrovu sůl). Vypočítejte kolik FeS04.7H20 je třeba na přípravu použít aj aký j e procentuální výtěžek krys-talizace, jestliže bylo získáno 26,0 g Mohrovy soli. 7. Na přípravu vývojky je třeba 95,0 g Na2S03, k dispozici je však pouze Na2S03.7H20. Kolik gramů hydrátu je nutné použít na prípravu vývojky? 8. Přípravu nitrobenzenu vystihuje rovnice C6H6 + HN03 -> C6H5N02 + H20. Vypočítejte kolik gramů C6H5N02 může vzniknout z 5,0 g C6H6 a jaký je procentuální výtěžek reakce, jestliže z 50,0 g C6H6 bylo připraveno 40,0 g C6H5N02. 9. V kosmické lodi j e zapotřebí průběžně odstraňovat oxid uhličitý. Který z hydroxidů - Li OH, NaOH, CsOH, Mg(OH)2, Al(OH)3 - navrhuj ete pro tento účel použít, j e-li j ediným požadavkem to, aby j eho hmotnost potřebná pro odstranění 1 molu C02 byla co nej menší? 10. Rozpuštěním 48,61 g znečištěného hořčíku ve zředěné kyselině sírové bylo získáno 490,0 g MgS04.7H20. Kolik procent nečistot obsahoval hořčík? 11. Jisté množství Ag20 bylo zahřátím rozloženo na stříbro a kyslík. Úbytek hmotnosti vzorku po zahřátí činil 4,00 g. Kolik gramů Ag vzniklo? Kapitola 1.4. 20 12. Vypočítejte, kolik molů P4 zreaguje s Cl2 za vzniku 95,0 g PC13 Jaká musí být navážka fosforu pro tuto reakci, jestliže zreaguje pouze 93 % použitého množství fosforu? 13. Upravte rovnici Ca3(P04)2 + Si02 + C -> CaSi03 + CO + P4 a vypočítejte, kolik kilogramů uhlíku a Ca3(P04)2 je třeba na přípravu 100 kg fosforu, je-li čistota Ca3(P04)2 97 % a výtěžek reakce 95 %. 14. Jeden ze způsobů, jak zabraňovat znečišťování ovzduší oxidem siřičitým, j e využití jeho reakce se sulfanem 2H2S + S02 -> 3S + 2H20. Vznikající síru lze použít pro výrobu kyseliny sírové. Vypočítejte, kolik kilogramů 96% H2S04 by bylo možné vyrobit ze síry získané touto reakcí z oxidu siřičitého, který vznikl spálením 10 tun uhlí. Předpokládejte, že uhlí obsahuje 1,5 % S a se sulfanem zreaguje 98 % vzniklého S02. 15. Acetylid vápenatý vzniká reakcí CaO s C v elektrické peci podle rovnice CaO + 3C -> CaC2 + CO. Surový produkt obsahuje 85 % CaC2 a 15 % nezreagovaného CaO. Vypočítejte kolik tun CaO je zapotřebí na výrobu 50 tun CaC2, resp. 50 tun surového produktu. 16. Sulfid železnatý lze připravit tavením železa se sírou. Napište rovnici této reakce a vypočítejte, kolik gramů železa a kolik gramů síry se spolu sloučí na 150 gramů sulfidu. 17. Kolik gramů práškového železa a kolik gramů síry je nutno použít, aby se oba prvky po zahřátí sloučily na 100 gramů FeS? 18. Kyselina azidovodíková se získává reakcí N2H4 + HN02 -> HN3 + 2H20. Přípravu N2H4 a HN02 vystihují rovnice: N2 +3H2 -> 2NH3 4NH3 + Cl2 -> N2H4 + 2NH4C1 4NH3 + 502 > 4NO + 6H20 2NO + 02 > 2N02 2N02 + 2KOH > KN02 + KN03 + H20 2KN02 + H2S04 > K2S04 + 2HN02 Vypočítejte kolik gramů vodíku, dusíku, kyslíku a chloruje potřeba k přípravě 100 g HN3. 19. Peroxid vodíku se vyrábí reakcí kyseliny peroxodisírové, která se připraví elektrolýzou roztoku kyseliny sírové, s vodou HS04 > H2S2Og + 2e H2S2Og + 2H20 > 2H2S04 + H202 Za předpokladu, že výtěžky obou reakcí jsou kvantitativní vypočítejte, kolik gramů H2S04 a kolik gramů vody je třeba na přípravu 100 g 30% vodného roztoku H202. 20. Teflon se vyrábí fluorací polyethylenu fluoridem kobaltitým (C2H4)n + 8n CoF3 -> (C2F4)n + 4n HF + 8n CoF2 CoF2 lze elementárním fluorem převést zpět na CoF3 (2CoF2 + F2 -> 2CoF3). Vypočítejte, kolik kg fluoru je třeba na přípravu 1 kg teflonu, není-li fluor ze vznikajícího HF využit k regeneraci CoF3. Jak se toto množství změní, je-li fluor připravený anodickou oxidací vzniklého HF použit k fluoraci CoF2? 21 Kapitola 1.4. 21. Reakcí 10,0 gNa2C03 s 20% H2S04 bylo získáno 25,2 gramů Na2S04.10H2O. Kolik cm3 96% H2S04 o hustote 1,8355 g cm"3 je třeba k príprave potřebného množství 20% H2S04 a jaký je procentuální výtěžek? 22. Krozkladu0,25 gNa2CO3.10H2O bylo spotřebováno 15,20 cm3 zředěné H2S04 o hustotě 1,003 gem"3. Vypočítej tej ej í procentuální koncentraci. 23. Kolik gramů 64% HN03 je třeba na přípravu Pb(N03)2 z 50,0 g olova? 24. Z roztoku AgN03 bylo přidáním 17,05 g 14% roztoku NaCl vysráženo veškeré stříbro jako AgCl, jehož hmotnost byla 5,0622 g. Kolik gramů AgN03 bylo v roztoku a kolik gramů NaCl zůstalo nezreagováno? 25. 1,0000 g směsi NaCl a KC1 bylo rozpuštěno ve vodě a přidáním nadbytku roztoku AgN03 byly ionty Cl" vysráženy jako AgCl. Jeho hmotnost činila 2,3200 g. Vypočítejte procentuální obsah NaCl ve směsi. 26. MgC03 a CaC03 se termicky rozkládají za uvolnění C02. Kolik procent MgC03 obsahuje směs CaC03 a MgC03, činí-li hmotnostní úbytek po jejím vyžíhání 50 %? 27. Kolik dm3 C02 (měřeno za normálních podmínek) vznikne rozkladem 500 g uhličitanu vápenatého obsahujícího 10% nečistot? 28. Termickým rozkladem KC103 vzniklo 5,5 dm3 02 (měřeno za normálních podmínek). Kolik gramů KC103 bylo rozloženo? 29. Vypočítejte, kolik dm3 N02 lze připravit ze směsi 30 g 02 a 25 1 NO (všechny objemy byly měřeny za normálních podmínek). 30. Kolik molů H2S04 a kolik gramů zinku je třeba na přípravu 100 dm3 vodíku (měřeno za normálních podmínek)? Kolik cm3 24% H2S04 (p = 1,1704 g cm"3) odpovídá vypočítanému množství H2S04? 31. Kolik molů a kolik dm3 vodíku vznikne reakcí 50 gramů zinku s kyselinou sírovou, měří-li se obj em vzniklého H2 za normálních podmínek? 32. Za předpokladu, že objemy plynů byly měřeny za normálních podmínek, vypočítejte kolik: a) dm3 N20 vznikne rozkladem 100 g NH4N03, b) dm3 N2 vznikne rozkladem 100 g NH4N02, c) gramů H202 se rozloží za vzniku 50 dm3 02. 33. Kolik dm3 kyslíku (měřeno za normálních podmínek) se spotřebuje na spálení 1,0 g ethanu? 34. Kolik dm3 třaskavého plynu (měřeno za normálních podmínek) vznikne rozkladem 1 molu H20 elektrickým proudem? 35. Chlorovodík rozkládá sulfid železnatý podle rovnice FeS + 2HC1 -> FeCl2 + H2S. Kolik molů sulfanu vznikne ze 150 gramů FeS? Jaký je za normálních podmínek objem vzniklého sulfanu? 36. Při výrobě generátorového plynu dochází ke konverzi C02 podle rovnice C + C02 -> 2CO. Vypočítejte, kolik dm3 CO lze vyrobit zim3 C02 (měřeno za normálních podmínek), probíhá-li reakce z 80 %. 37. Zdrojem kyslíku v speciálních dýchacích přístrojích j e peroxid sodný, který reaguj e s oxidem uhličitým podle rovnice Na202 + C02 -> Na2C03 + V2O2. Kolikrát lze přístroj použít, obsahuje-li 2,5 kg Na202 a spotřebuje-li se při jednom použití asi 72 dm3 kyslíku (měřeno za normálních podmínek)? Kapitola 1.4. 22 D Posuďte, které z následujících výroku jsou správné a které nesprávné. Odpovědi zdůvodněte. 1. Tvoří-li spolu dva prvky několik různých sloučenin, j e hmotnostní poměr těchto prvků v různých sloučeninách v poměru malých celých čísel a je vždy stejný. 2. Existují sloučeniny, v nichž hmotnostní poměr prvků není konstantní. 3. Obecně platí, že součet obj emů vznikaj í cích plynných produktů j e roven součtu obj emů reaguj í cích plynných látek, měříme-li objemy při stejné teplotě a tlaku. 4. Stejné objemy libovolných látek obsahují při stejné teplotě a tlaku stejný počet molekul. 5. Jeden mol je takové množství látky, které obsahuje 6,022.1023 základních jednotek. 6. Atomováhmotnostníjednotkamujeveličina,jejížhodnotanemůžebýtzměněna, podobně j ako nemůže být změněna rychlost světla ve vakuu. 7. Poměr relativních atomových hmotností dvou nuklidů je stejný jako poměr jejich absolutních hmotností. 8. Relativní molekulová hmotnost vyj adřuj e kolikrát j e hmotnost příslušné molekuly větší než hmotnost atomu nuklidu 12C. 9. 1 mol jakékoliv látky obsahuje vždy 6,022.1023 atomů. 10. Za téže teploty a tlaku mají 2 moly argonu stejný objem jako 2 moly didusíku. 11. Pro sloučeniny složené z atomů dvou různých prvků jsou stechiometrický a molekulový vzorec shodné. 2. Stavba atomu 23 Kapitola 2.1. 2.1. Atomové jádro, elementární částice A 1. Vysvětlete význam těchto pojmů: atomové číslo, hmotnostní číslo, protonové číslo, nukleonové číslo, neutronové číslo, izotopy, izobary, nuklid, nukleon, elementární částice. 2. Jaké modely atomu znáte? 3. Jaké jsou důkazy pro existenci elektronů a protonů v atomech? 4. Který prvek má různé názvy a symboly pro své izotopy? 5. Stanovte počet protonů, neutronů a elektronů v nuklidech, resp. j ej ich iontech - \H, ^O, \lSi, ^Pb, igS2", ^Br". 6. Vysvětlete proč součet hmotností jednotlivých nukleonů určitého atomového jádra je větší než hmotnost tohoto atomového jádra. 7. Schematicky naznačte průběh závislosti j aderné vazebné energie, vztažené na j eden nukleon, na hmotnostním čísle. Co jsou to magická čísla? 8. Nakreslete schéma hmotnostního spektrometru a vysvětlete jaký význam má měření hmotnostních spekter. C 1. Které z následujících tvrzení o nuklidu zMje nesprávné? a) Z j e nukleonové číslo d) Z j e rovno počtu protonů b) A j e nukleonové číslo e) Z j e rovno počtu neutronů c) Z j e atomové číslo f) A j e rovno součtu protonů a neutronů 2. Které z uvedených párů nuklidů jsou izotopy a které izobary? a) 2H,3H c)3H,3He e) 12C, 14N b) 3He,4He d) 136C, 13N f) 48Ca, 48Ti 3. Vypočítejte vazebnou energii 1 molu nuklidu 12C a energii připadající najeden nukleon v ^C. Hmotnosti protonu, neutronu a elektronu jsou mp = 1,67252.10"24 g, ma = 1,67482.10"24 g a A£C) = 12,0107. 4. Z hmotnosti protonu (mp = 1,67252.10"24 g) a elektronu (me = 9,1091.10"28 g) vypočítejte relativní molekulovou hmotnost lH2. Proč nebude přesně rovna dvojnásobku skutečné hodnoty AT(lH) = 1,007825? 5. Poloměr zeměkoule je cca 6378 km, hmotnost Země j e přibližně 6,6.1021 tun. Vypočítejte, jaký poloměr by měla koule o stejné hmotnosti jako má Země, kdyby tato koule byla složená z hmoty o hustotě, jakou mají atomová jádra (cca 1.108 tun cm"3). 6. Předpokládejme, že atomy i atomová jádra mají tvar koule. Průměr atomu olova je 3,5.10"10 m, průměr jádra atomu olova 1,6.10"14 m a hustota olova činí 11,4 g cm"3. Vypočítejte: a) jaký bude průměr modelu atomu olova, jestliže jádro bude představovat kulička o průměru 1,0 mm, b) kolik jader atomů olova je v 1 m3 Pb, c) hmotnost jader atomů olova obsažených v 1 m3 Pb, je-li 99,9 % jeho hmoty soustředěno v jádře, d) objem jader atomů olova obsažených v 1 m3 tohoto kovu, e) hustotu atomových j ader olova. Kapitola 2.2. 24 2.2. Přirozená a umělá radioaktivita, jaderné reakce A 1. Vysvětlete význam následujících pojmů: a, P a y - záření, přirozená a umělá radioaktivita, jaderné reakce, zákony posunu, rozpadové řady, poločas přeměny, přeměnová konstanta. 2. Popište chování a, P a y - paprsků v elektrickém a magnetickém poli. 3. Uveďte příklady praktického využití radioaktivních nuklidů. B 1. Vypočítejte energii uvolněnou při radioaktivní přeměně 1 molu 2ggRa (AT( 2ggRa) = 226,0254) probíhající podle rovnice 2^Ra -> 222Rn + *He (Aľ(2HRn) = 222,0175, ^He) = 4,0026). Řešení: Hmotnostní úbytek při přeměně 1 molu 2|fRa je Am = 226,0254 g - (222,175 + 4,0026) g = 0,0053 g a energie uvolněná při tomto procesu E = Amc2 = 5,3.10"6kg . (3,0.108m s"1)2 = 4,77.10" J Při radioaktivní přeměně 1 molu 2ggRa se uvolní energie 4,77.1011 J. 2. Určete poločas přeměny radioaktivního nuklidu pí, víte-li, že po 40 minutách zůstalo nerozloženo 3,125 % původního množství nuklidu. Řešení: PlatíVZtahy N Xt In 2 log¥0 = ■ a T* = ~T kde iV0 je množství nuklidu při t = 0, Nmnožství nuklidu při t = 2400 s, X přeměnová konstanta (s"1), t čas (s) a Tl/2 (s) poločas přeměny. N 2,30 , 3,125 2,30 , , X = -log — . ^— = -log-- . —-= 1,4424.10"3 s"1 s N0 t s 100 2400 s ln 2 0,693 Tm = — =---— = 480,4 s 1/2 X 1,4424.10"3 s Poločas radioaktivního přeměny nuklidu pí je 480,4 sekundy. 1. Doplňte rovnice j aderných reakcí a) 2H + —> 3H + lp d) > ( , pÝlO b) 22^Ac -> + \a e) ^Mo(d, n) c) ?ÍP —>??S+ f)2-Cf( ,3» 25 Kapitola 2.2. 2. Určete, které z následujících jaderných reakcí povedou ke vzniku nuklidu ^gCm a) 2^Cm(d,p) b) 2492Pu(a,3n) c) 2^Cf(n,a) d) 249°Am(p,a) 3. Zjistěte, které nuklidy vzniknou emisí a) a-částice z 23,2U b) elektronu z 2^U c) pozitronu z 4. Vypočítejte energii uvolněnou při syntéze (fuzi) *He z 1,0 g 2H (A^H) = 2,0141, A^e) = 4,0026). 5. Při jaderném štěpení 1 g 235U se uvolní energie 5,14.1023 MeV. Energie uvolněná při výbuchu 1 kg trinitrotoluénu (TNT) je 4,25.106 J (1 eV = 1,6021.10"19J). Vypočítejte: a) hmotnost produktů štěpení 235U po výbuchu atomové bomby s obsahem 10 kg 235U za předpokladu, že jadernému štěpení podlehlo 10 % 235U, b) kolikrát větší energie se uvolní při jaderném štěpení 1 kg235U než při výbuchu 1 kg TNT, c) hmotnost reakčních produktů po výbuchu 1 kg TNT, d) hmotnost TNT, při jehož výbuchu se uvolní tolik energie jako při jaderném štěpení 1 kg 235U. 6. Ve vzorku dřeva zjištěný poměr počtu atomů nuklidů U6C k n6C byl 0,785 krát nižší, než je tento poměr ve dřevě současně rostoucích stromů. Poločas přeměny je 5730 roků, množství nuklidu U6C se s časem nemění. Vypočítejte stáří vzorku dřeva. Kapitola 2.3. 26 2.3. Elektronový obal atomu 1. Definujte a vysvětlete tyto pojmy: Bohrův model atomu, energetická hladina, kvantová dráha, excitovaný stav atomu, kvantová čísla, vrstva, orbit, orbital, degenerované a nedegenerované orbitaly, výstavbový princip, Pauliho princip, Hundovo pravidlo, foton, vlnová délka, frekvence, energie a vlnočet záření, spektrální serie, hrana spektrální serie, de Broglieho hypotéza o dualistickém charakteru hmoty a záření, Heisenbergův princip neurčitosti, pojem vlnové funkce \\i a význam její druhé mocniny. 2. Na příkladu atomu vodíku ukažte, v čem se liší Bohrova teorie od teorie kvantově mechanické. 3. Seřaďte orbitaly s, p, d a f ve vrstvách s hlavními kvantovými čísly 1 až 6 v pořadí, ve kterém j sou postupně zaplňovány elektrony. 4. Jak zapisujeme elektronové konfigurace atomů a iontů? 5. Na příkladu elektronových konfigurací atomů prvků druhé periody periodického systému prvků ukažte platnost Pauliho vylučovacího principu a pravidla maximální multiplicity. 6. Nakreslete radiální rozložení elektronové hustoty orbitalů ls, 2s, 2p, 3s, 3p a 3d. 7. Znázorněte prostorovou symetrii orbitalů ls, 2p, 3dxy, 3dx2-y2 a 3dz2. 8. Co charakterizuj e Planckova konstanta a j aký má rozměr? 9. Vysvětlete podstatu fotoelektrického j evu. 10. Jaké druhy rtg. záření znáte? Formulujte Moseleyho zákon a vysvětlete jeho význam. 11. Vysvětlete, j ak vznikaj í atomová spektra. Proč j sou vlnové délky záření absorbovaného a emitovaného parami určitého prvku stejné? 12. Jak se nazývají série emisního spektra vodíku? Jaké vztahy platí pro vlnočty spektrálních čar v těchto sériích? Vysvětlete, proč rozdíly vlnočtů hran dvou sousedních sérií ve spektru vodíku nejsou stejné. B 1. Vypočítejte frekvenci a energii záření s X = 670,8 nm vznikajícího při zahřívání solí Li+ v plameni. Řešení: Pro vlnovou délku X, frekvenci v a energii E záření platí vztahy c S^.lO^s"1 v = -= —-3— = 4,47.1014Hz X 670,8.10"9 m E = hv = 6,6256.10"34 J s. 4,47.1014 s"1 = 2,96.10"19J v nichž c je rychlost šíření světla a h Planckova konstanta. Frekvence karmínové červeného záření vynikajícího zahříváním lithných solí v plameni je 4,47.1014 Hz, energie jednoho fotonu tohoto záření je 2,96.10"19 J. 2. Vypočítejte vlnočet v a vlnovou délku X první linie Lymanovy série a druhé linie Balmerovy série vodíkového spektra. 27 Kapitola 2.3. Řešení: Vlnočet v linie určité série vodíkového spektra je roven rozdílu dvou příslušných termů násobenému Rydbergovou konstantou. Pro první linii Lymanovy série dostaneme v = RJ-^ - A) = 1,0973731.107 m"1 . (-^ - = 8,2303.106 nť1 v n2 m2' ' v l2 22' 1 1 X =— =--—r = 1,215.10"7 m = 121,5 nm v 8,2303.106 m"1 a podobně pro druhou čáru Balmerovy serie 11 7,11 , , v = RJ^--,) = 1,0973731.107 nť1 . (-^ - -^-) = 2,0576.106 nť1 v n2 m2' ' v 22 42 ' 1 1 X = — =-7—r = 4,860.10"7 m = 486,0 nm v 2,0576.106 m"1 První linie Lymanovy série má vlnočet 8,2303.106 m"1 a vlnovou délku 121,5 nm, odpovídající hodnoty pro druhou linii Balmerovy série jsou 2,0576.106 m"1 a 486,0 nm. 3. Vypočítejte rychlost pohybu elektronu, jestliže jeho de Broglieho vlnová délkaje 0,333 nm. Hmotnost elektronu me= 9,11.10"31kg. Řešení: Rychlost pohybu elektronu vypočítáme z de Broglieho vztahu, v němž m je hmotnost, X vlnová délka a h Planckova konstanta h h 6,6256.10"34kgm2 s"1 X=- v=—- = -1-------= 2,18.106 m s"1 mv mX 9,11.10"31kg . 0,333.10"9 m Rychlost pohybu elektronu s vlnovou délkou 0,333 nm je 2,18.106 m s"1. C 1. Jaký nejvyšší počet elektronů může být v orbitalech 4f, 5d, 6s a 6p? 2. Kolik orbitalů je ve vrstvě N? Kolik elektronů může být v této vrstvě a jaká jsou jejich kvantová čísla? 3. Které z orbitalů 6h, 4g, 2s, 7j nemohou existovat ve vodíkovém atomu? 4. Zjistěte, zda mohou existovat orbitaly s následujícími kombinacemi kvantových čísel a) n = 5,1 = 2, mt = 3 b) n = 3,1 = 3, ml = 2 c) n = 4,1 = 0, ml = 0 5. V každé trojici označte orbital s nejvyšší energií a) ls, 2s, 2p c)3p, 3d, 4s e) 6s, 4f, 3d b) 2s, 2p, 3d d) 4s, 3d, 4p f) 5d, 5f, 6p 6) Které atomy mají zaplněny vnější orbitaly elektrony následujícím způsobem a)3p5 b)3d24s2 c)3d74s2 d) 4p3 e)4d105s2 7. V atomu prvku j sou dva elektrony ve vrstvě K (hlavní kvantové číslo n = 1), po osmi eletronech ve vrstvách L (n = 2) a M (n = 3) a jeden elektron ve vrstvě N (n = 4). Zjistěte atomové číslo prvku, počty elektronů v orbitalech s, p a d i počet protonů a neutronů v jádře prvku. Kapitola 2.3. 28 8. Vypočítejte multiplicitu šesti elektronů v orbitalech 3d (schémata a) až d)) a 4f (schémata e) až h)) a rozhodněte, která schémata jsou správná, je-li příslušný atom v základním stavu a) c) e) g) T l l 1 1 l T l T 1 T T T l T l l t Tlí 1 í T b) d) f) h) T l l T l 1 TI TI T l T l T l T l T 1 T T í T T 9. Jaký je počet kulových uzlových ploch radiálních částí vlnových funkcí orbitalů 4s a 3p? 10. Určete, která z následujících tvrzení o atomech A (ls22s22p63s1) a B (ls22s22p66s1) jsou nesprávná: a) k přeměně A na B je třeba dodat energii, b) A představuje atom sodíku, c) A a B j sou atomy různých prvků, d) odtržení jednoho elektronu vyžaduje méně energie u atomu A než u atomu B. 11. Na základě elektronové konfigurace atomů lanthanoidů odhadněte, které z nich budou vytvářet stabilní ka-tionty s oxidačním číslem +JJ. 12. Které z následujících atomů a iontů - Ag, Na, Sr, Cu+, Ba2+ - jsou paramagnetické? 13. Vypočítejte přírůstek energie vodíkového atomu po absorpci fotonu záření o vlnové délce 121,6 nm. 14. Vypočítejte vlnočet a vlnovou délku první linie Balmerovy série a hrany Lymanovy série vodíkového spektra. Jak velká j e ionizační energie atomu vodíku vypočítaná z Lymanovy série? (1 eV = 1,6021.10"19 J) 15. Energetický rozdíl mezi excitovaným a základním stavem jednoho molu atomů prvku činí 1,93.105 J. Jaká bude vlnová délka záření emitovaného při přechodu atomu tohoto prvku z excitovaného do základního stavu? 16. Vypočítejte délku de Broglieho vln sdružených s následujícími pohybujícími se objekty: objekt hmotnost rychlost a) b) c) d) e) elektron a - částice kulička míč střela 9,11.10"31 kg 6,69.10"27 kg 1,0 g 100 g 10 g 5,9.106m s l,5.107m s 10 cm s" 25 m s" 250 m s" 29 Kapitola 2.4. 2.4. Periodický zákon a periodicita vlastností prvků 1. Formulujte periodický zákon a vysvětlete pojem periodicity vlastností prvků. 2. Nakreslete schema dlouhé formy periodické tabulky prvků a umístěte do něho prvních 18 prvků. Jak se nazývají jednotlivé periody v tabulce a skupiny 1, 2, 16, 17 a 18? 3. V dlouhé formě periodické tabulky vyhledejte nepřechodné prvky, 3d-, 4d- a 5d-přechodné prvky, vnitřně přechodné prvky, kovy, nekovy a polokovy. 4. Jaká elektronová konfigurace j e charakteristická pro alkalické kovy, kovy alkalických zemin, přechodné prvky, chalkogeny, halogeny a vzácné plyny? 5. U kterých 3d-přechodných prvků je možné pozorovat jistou abnormalitu v elektronových konfiguracích v porovnání s prvky, které s nimi v periodě sousedí? Čím je tato abnormalita způsobena? 6. Vysvětlete následující pojmy: ionizační energie, elektronová afinita a elektronegativita. Jak se mění hodnoty těchto veličin v periodách a skupinách periodického systému? 7. Fluor má menší elektronovou afinitu než chlor. Proč je tomu naopak s jejich elektronegativitami? 8. Proč jsou první ionizační energie boru, hliníku, kyslíku a síry nižší než první ionizační energie prvků, které mají atomové číslo o jednotku nižší? Proč je ionizační energie atomu kteréhokoliv prvku do 2. stupně vyšší než ionizační energie atomu téhož prvku do 1. stupně? Odhadněte, zda ionizační energie sodíku do 2. stupně je vyšší nebo nižší než ionizační energie neonu do 1. stupně. 9. Ve které skupině periodického systému budou mít prvky nízké hodnoty ionizační energie do 1. a 2. stupně a vysoké hodnoty do 3. stupně? 10. Jak se mění velikost kovalentních poloměrů prvků a iontových poloměrů izoelektronových iontů v periodách a skupinách periodického systému? B 1. Frekvence charakteristického rentgenová záření Ka(Cu) je 1,95.1018 Hz. Vypočítejte frekvenci záření Ka technecia s atomovým číslem 43. Řešení: Z Moseleyho zákona v = A(Z - b)2, v němž v je frekvence charakteristického rentgenová záření prvku o atomovém čísle Z a A, b jsou konstanty (pro záření Kaje b = 1) plyne pro Ka(Cu,Z = 29): l,95.1018Hz = A(29 -\f Ka(Tc,Z = 43): vTc = ^(43 - l)2 vTc ,4(43 - l)2 422 Tc - v ' vT=-=- . l,95.1018Hz = 4,39.1018Hz 1,95.1018 Hz A(29-\f Tc 282 Frekvence charakteristického záření Ka(Tc), vypočítaná z Moseleyho zákona j e 4,39.1018 Hz (experimentálně zjištěná hodnota je 4,452.1018 Hz). Kapitola 2.4. 30 C 1. Proč je ve 3. periodě pouze 8 prvků, když ve vrstvě M existuje celkem 9 orbitalů? 2. Bez použití tabelovaných hodnot seřaďte prvky a ionty ve skupinách podle vzrůstající velikosti jejich kovalentních (iontových) poloměrů a) B, C, AI, Na, K c) K+, Rb+, Be2+, Mg2+, Ca2+ b) O, F, Li, Be, Cs d) O, O2", F, S2" 3. Seřaďte prvky - As, Ba, Ca, Cs, F, O, S, Se - podle vzrůstající elektronegativity. Který z nich j e " nej kovověj ší"? 4. Pro prvky A ([Ar] 4s2) a B ([Ar] 3d104s24p5) určete, aniž byste zjišťovali, o které prvky se jedná a) zda j sou kovy nebo nekovy c) který oxidační stupeň bude u nich nej stálej ší b) zda jsou přechodnými prvky d) který z nich má větší atomový poloměr e) zda mají vysoké nebo nízké hodnoty ionizační energie, elektronové afinity a elektronegativity 5. Bez použití tabelovaných hodnot seřaďte prvky v následujících skupinách podle vzrůstaj ící hodnoty ionizační energie a) Li, Na, K, C, F b) P, As, Sb, Sn c) F, Cs, S, Ca 6. K ionizaci 1 molu sodíku je potřebná energie 4,96.105 J. Vypočítejte, jakou maximální vlnovou délku může mít záření schopné ionizovat tento prvek. 7. Frekvence záření Ka(Ni)je 1,8.1018 Hz. Kterému prvku přísluší charakteristické rentgenové záření Ka s firek-vencí 8,9.1017Hz?_ D Posuďte, které z následujících výroků jsou správné a které nesprávné. Odpovědi zdůvodněte. 1. Prvek je látka tvořená souborem atomů, které mají shodný počet protonů, elektronů a neutronů. 2. Většina prvků j e tvořena více než j edním nuklidem. 3. Význam pojmů izotop a nuklid je shodný. 4. Izobary jsou nuklidy, které mají stejné nukleonové číslo. 5. Izotopy téhož prvku mají stejné chemické i fyzikální vlastnosti. 6. Prvky se sudým protonovým číslem mívají větší počet izotopů. 7. Jaderná vazebná energie, vztažená najeden nukleon, je nej větší u jader s nej vyššími počty nukleonů. 8. V přírodě se nevyskytují sloučeniny radioaktivních nuklidů. 9. Za čas rovný trojnásobku poločasu přeměny radioaktivního nuklidu zůstane nepřeměněna 1/2 : 3 = 1/6 původního množství nuklidu. 10. Vyzářením pozitronu vznikne jádro, které má protonové číslo o jednotku menší než původní jádro. 11. Nuklidy, u nichž j e poměr počtu neutronů a protonů menší než j edna, se mohou stabilizovat emisí pozitronu. 12. Atomy vydávají nebo přijímají energii jen v celistvých násobcích určitého energetického kvanta. 13. Energie elementárního kvanta záření nezávisí na frekvenci záření. 31 Kapitola 2.4. 14. Podle kvantové mechaniky j e maximální pravděpodobnost výskytu elektronu v orbitalu 1 s atomu vodíku ve vzdálenosti totožné s Bohrovým poloměrem. 15. Podle kvantové mechaniky mají elektrony pouze vlnový charakter. 16. V základním stavu atomu se mohou elektrony nacházet pouze na povolených energetických hladinách, kdežto v excitovaném stavu setrvávají na zakázaných energetických hladinách. 17. Pravděpodobnost výskytu elektronu v daném místě prostoru kolem atomového jádra je úměrná \j/2. 18. Vlnovou funkci \\i každého atomového orbitalu je možné vyjádřit jako součin radiální a polární části této funkce, přičemž radiální část obsahuje kvantová čísla n, 1 a polární část kvantová čísla m! a s. 19. Pravděpodobnost výskytu elektronu v kulově symetrickém orbitalu 3s není stejná v každém jeho bodě. 20. Tvar a vnitřní struktura orbitalu 2pz a 3pz jsou stejné, liší se pouze velikost těchto orbitalu. 21. 3d - orbitaly se zaplňují elektrony až po zaplnění orbitalu 4s dvěma elektrony. Při vzniku kationtu Fe2+ se proto odštěpí dva elektrony z orbitalu 3d a ne z orbitalu 4s. 22. Pořadí, v němž se atomové orbitaly zaplňují elektrony, můžeme zjistit pomocí pravidla "n + /". 23. Energie orbitalu s daným hlavním a vedlejším kvantovým číslem nezávisí na atomovém čísle prvku. 24. Zaplňování degenerovaných atomových orbitalu elektrony se uskutečňuje tak, aby součet spinu všech elektronů atomu měl maximální hodnotu. 25. Valenční sféru atomu tvoří orbitaly, které j sou částečně nebo úplně zaplněny elektrony a které nebyly ani částečně zaplněny v atomu předcházejícího vzácného plynu. 26. Charakteristické rtg. záření vzniká jen při přeskoku elektronu do vrstvy K. 27. Na základě Moseleyho zákona je možné jednoznačně určit atomové číslo prvku změřením vlnočtu jediné čáry charakteristického rentgenového záření, aniž bychom znali, které sérii tato linie náleží. 28. Periodický zákon zní: vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich relativních atomových hmotností. 29. Existuje více nekovových prvků než kovů. 30. Přechodné prvky nemají typické vlastnosti kovů, ale nejsou to nekovy. 31. Pravidlo, že maximální oxidační stupeň prvku je shodný s číslem skupiny, v níž se v krátké formě periodické tabulky nachází, platí zcela bez výjimky. 32. Z porovnání vlastností kovů alkalických zemin a prvků skupiny zinku vyplývá, že elektronová kofigurace (n - l)d10ns2 je stabilnější než elektronová konfigurace ns2. 33. Pořadí prvků uspořádaných podle vzrůstajících atomových čísel je v některých případech jiné, než pořadí prvků uspořádaných podle vzrůstajících relativních atomových hmotností. 34. Elektronegativitu prvku A lze vypočítat z energií vazeb v molekulách A2, AB a B2. Kapitola 3. 3. Chemická vazba 32 A 1. Jaké vlastnosti mají prvky, které tvoří sloučeniny s iontovou vazbou? 2. Na čem závisí mřížková energie iontových krystalů? Co je to Madelungova konstanta? 3. Které vlastnosti iontových sloučenin a atomů, z nichž ionty vznikly, lze přímo nebo nepřímo stanovovat nebo odhadovat na základě znalosti hodnoty mřížkových energií těchto sloučenin? 4. Vysvětlete, proč elektrická vodivost tavenin iontových sloučenin j e podstatně vyšší než vodivost těchto látek v krystalickém stavu. 5. Na čem závisí polarizovatelnost (deformovatelnost) aniontů a polarizační účinek kationtů? Jaký vliv má velká deformovatelnost iontů na charakter vazby mezi kationtem a aniontem? 6. Jaké typy vazeb existují v oxidu uhličitém, oxidu křemičitém, fluoridu rubidném, polyethylenu, cínu, fenolu, naftalenu, chloridu amonném a hydridu sodném? 7. Vysvětlete následující pojmy: teorie valenčních vazeb, teorie molekulových orbitalů, řád vazby, hraniční atomové orbitaly, vakantní orbitaly, vazebné, protivazebné a nevazebné molekulové orbitaly. 8. Nakreslete překryvy následujících dvojic atomových orbitalů a u kladných překryvů určete, zda vzniká o-nebo 7i-vazba a) kladný překryv: s + s; pz+s; pz + pz; dxz + pz b) negativní překryv: px + px; s + pz; dxz + px c) nulový překryv: s + py; s + d^; py + dx2y2 9. Nakreslete tvary následujících molekulových orbitalů biatomických molekul - os, o*, osz, o*z, oz, o*, nx, nx, Tty, Tty, T^xy, T^xy, &xy, 5^. 10. Nakreslete tvar hybridních orbitalů sp, sp2, sp3, dsp3, d2sp3 a dsp2. 11. Nakreslete diagramy molekulových orbitalů pro H2, He2, Be2, B2, C2, N2,02,02,02", F2 aF2. Zjistěte vazebné řády a určete, které z těchto částic jsou paramagnetické a které nejsou schopné existence. 12. Vysvětlete, proč molekula F2 s 18 elektrony, je nesrovnatelně reaktivnější než atom Ar se stejným počtem elektronů. 13. Čím se liší vazby C - C v diamantu a v grafitu? Proč křemík nevytváří modifikaci obdobnou grafitu? 14. Napište rezonanční struktury následujících částic - S03, CO2", N02, HN03, N204, SO2/, C6H6, N20, 03. 15. Proč velmi reaktivní cyklopropan často reaguje za současného rozštěpení kruhu? 16. Jsou známy tři sloučeniny o složení C2H2C12, alej en jedna o složení C2H3C1. Jaký mají molekuly těchto látek prostorový tvar? 17. Proč se teploty varu H2 (-253 °C) a Cl2 (-34 °C) tak výrazně liší? 18. Formulujte pravidla, na nichž je založena teorie vzájemného odpuzování elektronových párů valenční hladiny centrálního atomu - model VSEPR. 19. Zdůvodněte, proč úhel HCH v molekule C2H4 je větší než úhel FCF v C2F4. 20. Pomocí pásové teorie vysvětlete rozdíl v elektrické vodivosti mezi kovy, polovodiči a izolátory. 33 Kapitola 3. 21. Jaké typy vodíkových můstků existují v kyseliny šťavelové a o-hydroxybenzoové? 22. Co je podstatou van der Waalsových sil? 23. V čem spočívají rozdíly ve výkladu vazby v koordinačních sloučeninách mezi teoriemi valenčních vazeb, ligandového pole a molekulových orbitalů? 24. Jaký tvar má koordinační polyedr, v němž má centrální atom koordinační číslo 2, 3, 4, 5, 6, 7 nebo 8? 25. Jak se štěpí soubor d-orbitalů u 3d-přechodných prvků při vzniku oktaedrického komplexu MA6, tetragonál-ně bipyramidálního komplexu MA4B2 a čtvercového komplexu MA4? 26. Čím je charakterizována síla ligandového pole komplexů a jak je možněji experimentálně měřit? Co je to spektrochemická řada ligandů? 27. Co jsou to vysoko- a nízkospinové komplexy, zajakých podmínek vznikají ajak lze experimentálně zjistit, o který typ komplexu jde? B 1. Vypočítejte velikost elektrostatické energie j ednoho molu Na+Cľ (g), j e-li průměrná vzdálenost středů iontů Na+ a Cl" 0,236 nm. Řešení: Velikost elektrostatické energie jednoho molu iontové sloučeniny je dána vztahem E = 12 4ns0l kde Zje Avogadrova konstanta, zl a z2 počty nábojů kationtu a aniontu (v absolutní hodnotě), / vzdálenost středu iontů, e elementární náboj (1,6.10"19 C) a e0 permitivita vakua (8,854.10"12 F m"1) 6,022. lO^moľ1. 1.1. (1,6.10"19C)2 E =----r.-^-ér- = -587,1 kJmol"1 4 . 3,142 . 8,854.10"12 F m"1 . 2,36.10"10 m Elektrostatická energie jednoho molu Na+Cl" (g) je -587,1 kJ. 2. Pomocí Born-Haberova cyklu vypočítejte hodnotu mřížkové energie fluoridu lithného. Řešení: Mřížková energie ELS,'] e energie uvolněná při reakci Li+(g) + F"(g) -> LiF(s) a její hodnotu můžeme vypočítat pomocí Hessova zákona z Born-Haberova cyklu s použitím hodnot slučovacího tepla LiF (Ai^luč), disociačního tepla fluoru (AH°dis), sublimačního tepla lithia (AH°sM), ionizační energie lithia (E;) a elektronové afinity fluoru (EA). Vznik LiF (s) z Li (s) a F2(g) můžeme rozložit na tyto děje V2F2(g) ->F(g) V2AH°dis = 75,4 kJ mol"1 F (g) + e" -> F" (g) EA = -339,1 kJ moľ1 Li(s) -> Li(g) A^ubl = 154,9 kJ moľ1 Li(g) -> Li+(g) + e" Ei = 519,2 kJ moľ1 Li+(g) + F"(g) > LiF (s)_ELiF = Li (s) + V2F2(g)-> LiF (s) A/^luč = -611,3 kJ moľ1 Kapitola 3. 34 Slučovací teplo fluoridu lithného AH°sia& se podle Hessova zákona rovná součtu energií dílčích reakcí dis. £4 + Ei + ELiF. Mřížková energie LiF bude tedy rovna E LiF A^shič." ^A^dis. -EA- AH°Q1 subl. ■Ei atedy £LiF =-611,3 -75,4 + 339,1 - 154,9-519,2 = -1021,7kJmoľ Mřížková energie fluoridu lithného vypočítaná z Born-Haberova cykluje -1021,7 kJ moľ 3. Délka vazby H-F v molekule fluorovodíku je 0,0917 nm, dipólový moment této molekuly má hodnotu 6,08.10"30 C m. Vypočítejte velikost parciálních nábojů na atomech vodíku a fluoru. Řešení: Dipólový moment ju molekuly AB se za předpokladu, že atom A má parciální náboj Q+ a atom B Q", rovná součinu náboje Q a vzdálenosti / těžišť nábojů (ju = QT). Pro parciální náboj Q tedy platí 6,08.10-30 Cm 6,63.10"2UC 9,17.1041 m Parciální náboj e na atomech H a F v molekule fluorovodíku j sou ± 6,63.10"20 C. 4. Pomocí teorie molekulových orbitalů (MO) odhadněte, zda délka vazby je větší v molekule NO nebo CO. Která z obou molekul bude mít vyšší první ionizační energii? Řešení: Obsazení molekulových orbitalů v molekule NO je [KK(as)2(g*)2(7i^y)4(gz)2(7i*y)1] a v molekule CO [KK(as)2(g*)2(7i^y)4(az)2]. Rád vazby A-B (N^) je roven polovině rozdílu mezi počty elektronů ve vazebných a v protivazebných molekulových orbitalech - NN0 = V2(2 + 4 + 2 - (2 + 1)) = 2,5 a Nco = V2(2 + 4 + 2-2) = 3,0. Z vypočítaných řádů vazeb vyplývá, že vazba v molekule CO je kratší než v NO. Odtržení jednoho elektronu z vazebného molekulového orbitalů oz v CO by vyžadovalo velké množství energie a vedlo by ke vzniku málo stabilního kationtu CO+. Při vzniku kationtu NO+je elektron odtržen z energeticky bohatšího protivazebného molekulového orbitalů (7i^y) NO s vynaložením menší energie než při ionizaci molekuly CO. První ionizační energie je tedy menší u NO než u CO. 5. Pomocí teorie odpuzování elektronových párů valenční hladiny centrálního atomu (model VSEPR) určete geometrii XeF2 a SOCl2. Řešení: IF-Ä-FI F ~ *Xe ^----l Ľ-*-'-v-----" 0< Cil Cíl Z elektronového strukturního vzorce plyne, že molekula XeF2 náleží do typu AB2E3 (A = Xe, B = F, 35 Kapitola 3. E = nevazebný elektronový pár centrálního atomu). Elektronové páry centrálního atomu směřují do vrcholu trigonální bipyramidy, nevazebné elektronové páry leží v ekvatoriální rovině. Podobně molekula SOCl2 je typu AB3E a elektronové páry centrálního atomu směřují do vrcholu tetraedru. Odpudivá síla dvou elektronových párů vazby S=0 j e větší než odpudivá sila elektronových párů dvou vazeb S-Cl, a proto j e úhel OSC1 větší (114°) než úhel vazeb C1SC1 (106°). Molekula XeF2 j e lineární, molekula SOCl2 má tvar deformované trigonální pyramidy. 6. Určete tvar molekuly allenu H2C=C=CH2. Řešení: Každý z koncových atomů uhlíku v molekule allenu vytváří tři o-vazby (dvě C-H ajednu C-C), středový atom C vytváří dvě o-vazby (obě C-C). Hybridizace atomových orbitalů koncových atomů C je sp2, hybridi -zace orbitalů středového atomu C j e sp. Dva p-orbitaly středového atomu uhlíku, které nej sou hybridizovány, j sou navzáj em kolmé. Aby se s nimi mohly překrývat nehybridizované p-orbitaly koncových atomů C (každý z nich má jeden takový orbital) za vzniku dvou 7i-vazeb, musí být i tyto p-orbitaly vzájemně na sebe kolmé. V molekule allenu leží proto tři atomy uhlíku na přímce a dvojice atomů vodíku ve skupinách CH2 leží v rovinách, které jsou na sebe vzájemně kolmé a protínají se v přímce, na níž leží atomy uhlíku. 7. Z hlediska teorie valenčních vazeb udejte pro komplexní ionty [Co(en)3]3+ a [NiCl4]2": a) elektronovou konfiguraci kationtů Co3+ (d6) a Ni2+ (d8) ve volném i valenčním stavu, b) obsazení orbitalů centrálních atomů v těchto iontech, víte-li, že [Co(en)3]3+je diamagnetický a [NiCl4]2" paramagnetický, c) typ hybridizace valenčních orbitalů Co3+ a Ni2+ a tvar obou komplexních iontů. Řešení: Co3+: a) [Ar](3d)2(3d)1(3d)1(3d)1(3d)1; [Ar](3d)2(3d)2(3d)2(3d)°(3d)° b) [Ar](3d)2(3d)2(3d)2(3d)2(3d)2(4s)2(4p)2(4p)2(4p)2 c) d2sp3; oktaedr Ni2+: a) [Ar](3d)2(3d)2(3d)2(3d)1(3d)1; [Ar](3d)2(3d)2(3d)2(3d)1(3d)1 b) [Ar] (3 d)2(3 d)2(3 d)2(3 d) l(3 d) 1(4s)2(4p)2(4p)2(4p)2 c) sp3; tetraedr 8. Na základě elektrostatické teorie ligandového pole zj istěte elektronové konfigurace kationtu Co3+ v komplexních iontech [Co(N02)6]3" a [Co(H20)6]3+. Kapitola 3. 36 Řešení: Ze spektrochemické řady ligandů, udávající jejich schopnost štěpit d-orbitaly centrálního iontu, zjistíme, že v komplexu [Co(N02)6]3" vytvářejí Ugandy N02 silné ligandové pole a šest 3d-valenčních elektronů kationtu Co3+ se proto umístí na hladině t2g (t2g). Komplexní anion [Co(N02)6]3" bude tedy nízkospinový a diamagnetický. V komplexu [Co(H20)6]3+vytvářejí Ugandy H20 slabé ligandové pole a kationCo3+v něm má konfiguraci t2geg. Komplexní kation [Co(H20)6]3+je proto vysokospinový a paramagnetický. 9. Jak jsou zaplněny elektrony atomové orbitaly centrálního atomu, skupinové orbitaly ligandů a molekulové orbitaly v kationtu [Co(NH3)6]3+, je-li A0 u tohoto komplexu větší než energie odpudivého působení mezi elektrony s opačnými spiny? Řešení: Kation Co3+ má šest elektronů v atomových orbitalech (AO), tj. konfiguraci [Ar](3d)6. Šest ligandů NH3 poskytuje na vytvoření koordinačních vazeb s centrálním atomem celkem 12 elektronů, kterými jsou obsazeny tzv. skupinové orbitaly (SO) ligandů. Do molekulových orbitalů (MO) je tedy nutné umístit celkem 18 elektronů, přičemž pro obsazování molekulových orbitalů platí stejná pravidla jako pro obsazování atomových orbitalů elektrony (výstavbový princip, Hundovo pravidlo, Pauliho princip). Zaplnění příslušných orbitalů je patrné z následujícího energetického diagramu ť Llu 4p (tlu ) 4s (alg) 3d(e +t2g) Ti T T T T t '2g Ti Ti Ti 1 -\ VCe. TI Ti i v Ti Ti / / • ' > ' ' i ' ' , ' ' i t ' t A Ti Ti TJ, tlu - a,„ /Ai Ti Ti 'f AOMn g-MO komplexu SO Ugandu 1. Průměrná vzdálenost středů iontů v LiF (g) j e 0,151 nm. Vypočítejte velikost elektrostatické energie j ednoho molu LiF (g). 37 Kapitola 3. 2. Předpokládej me, že iontové sloučeniny M+X" j sou krystalické látky se stej nou krystalovou strukturou a j ej ich mřížková energie je rovna A J moľ1. Jak se tato energie změní: a) zdvojnásobí-li se poloměr M+, b) zmenší-li se poloměry M+ a X" na polovinu, c) zvětší-li se náboje kationtu i aniontu na dvojnásobek. 3. Z Born-Haberova cyklu vypočítejte hodnotu elektronové afinity chloru, víte-li, že slučovací teplo NaCl AH°sia& je -410,5 kJ moľ1, disociační teplo chloru V2AH°dis 122,1 kJ moľ1, sublimační teplo sodíku AH°subl 108,3 kJ moľ1, ionizační energie sodíku Ei 495,3 kJ moľ1 a mřížková energie NaCl ENaCl -788,0 kJ moľ1. 4. Délka vazby v molekule bromovodíku j e 0,141 nm, experimentálně zjištěná hodnota dipólového momentu je 2,64.10"30C m. Vypočítejte velikost dipólového momentu HBr pro případ, že by vazba v něm byla čistě iontová. Za předpokladu existence lineárního vztahu mezi dipólovým momentem molekuly a iontovým charakterem vazby, určete porovnáním vypočítané a naměřené hodnoty podíl iontové interakce na vazbě. 5. Seřaďte molekuly S02, H2S, SF2, OF2, C1F3 a H2Se podle vzrůstajícího iontového charakteru jejich vazeb. 6. Určete, ve kterých z následujících molekul převažuje iontový a ve kterých kovalentní charakter vazby a) CaO c)NO e)KCl g) SrO b) ClF d)CO f)HI h)PBr3 7. Bez použití tabelovaných hodnot elektronegativit vyhledejte v uvedených trojicích molekulu s nejvyšším iontovým charakterem vazby a) IC1, IBr, I2 b) HBr, HC1, HI c) LiCl, NaCl, SiCl4 8. Odhadněte, která látka v uvedených dvojicích má vyšší teplotu tání a) NaCl,NaBr b)ZnO,ZnS c)BaO,MgO d)KCl, CaO 9. a) Bez použití tabulek seřadte HF, HC1, HBr a HI podle vzrůstající délky vazby. b) Bez použití tabulek seřadte NaCl, He, Ne, Ar, Cl2 a C2H5OH podle hodnoty teploty varu. 10. Jsou vazby v PbCl4 (t. v. 105 °C) převážně iontové nebo kovalentní? Odhadněte velikost úhlu Cl-Pb-Cl. 11. Určete typ hybridizace orbitalů centrálního atomu a tvar následujících molekul a iontů: a) PF2C13 f) [Fe(CN)6]3" k) P(# b) S02 g) C103 1) [PC16]- c) SOf h) C1F5 m)[AuCl4]- d) HCOH i) NH3 n) IF7 e) HCN j) C2H2 o) H20 12. Určete typ hybridizace val en ční ch orbitalů atomu dusíku v aniontu N02 a tvar tohoto aniontu. Které atomové orbitaly se v něm podílejí na vzniku 7i-vazby? 13. Nakreslete diagram molekulových orbitalů NO a NO+, zjistěte vazebný řád v obou částicích a odhadněte, zda délka vazby v NO je větší než délka vazby v NO+. Znamená zvýšení počtu elektronů v molekulových orbitalech vždy i zvýšení energie vazby? Kapitola 3. 38 14. Seřaďte částice podle vzrůstající síly vazby: 02, 02, 02, 02+, 02" 15. Určete, zda j e delší vazba a) v N2 nebo v N2 b) v F2 nebo v F2 16. Pomocí energetických diagramů molekulových orbitalů zjistěte, zda ionizační energie H, resp. O, do 1. stupně je větší nebo menší než první ionizační energie molekuly H2, resp. 02. 17. Určete, která částice ve dvojici má větší tendenci přijmout elektron a) 02+, N2+ b) NO, CN 18. Které z molekul - F2, HF, H2S, BF3, CHC13, PC15, CC14, o-,w-,^-C6H4Br2 - mají dipólový moment? 19. Napište elektronový strukturní vzorec oxidu dusného a udejte typ hybridizace středového atomu v jeho molekule, víte-li, že je lineární a má dipólový moment. 20. Odhadněte (a odhad zdůvodněte), zdaje molekula vodíku H2 lépe polarizovatelná než molekula dusíku N2. 21. CH3COOH má teplotu tání 17 °C a teplotu varu 118 °C, její ethylester CH3COOC2H5 taje při -83,6 °Cavře při 77 °C. Zdůvodněte, proč jsou obě tyto konstanty u kyseliny octové vyšší než u jejího ethylesteru. 22. Která ze sloučenin - H20, FIF, NH3, CH4, HC1 - vytváří nej silnější vodíkové můstky? 23. Které ze sloučenin - N20, B2H6, 02, H202, A12C16, P4O10, (BeH2)x - obsahují elektronově deficitní vazby? 24. Pomocí modelu VSEPR určete tvar následujících molekul a iontů: a) HgCl2 g)PF5 m)I3 s) S02C12 b) BF3 h)SF4 n)[BF4]" t) POCl3 c) SnCl2 i)BrF3 o) [A1F6]3" u)NOCl d) SnCl4 j)C102 p)ICl2 v)S03F" e) PCl3 k)BrF5 q) 03 x) [SiF6f f) OF2 l)XeF4 r)C02" y)H30+ 25. Seřaďte částice - N02, N02, N02 a N03 - podle vzrůstající velikosti vazebných úhlů. 26. V každé z následujících dvojic vyhledejte molekulu s větším vazebným úhlem a) H20, H2S b) NH3, PH3 c) PH3, PF3 27. Odhadněte, zda molekula cyklopentanu je planární či nikoli. 28. Jak se změní úhel ZXZ v tetraedrické molekule Y2XZ2, vzroste-li ve vazbách XY obsah s-charakteru? 29. Určete elektronovou konfiguraci centrálních atomů v následujících komplexních iontech a udejte typ hybridizace orbitalů centrálního atomu a) [Cr(NH3)6]3+ c) [Fe(CN)6]4" e) [Pt(NH3)4]2+ b) [Fe(CN)6]3" d) [Fe(H20)6]2+ f) [Ag(NH3)2]+ 30. Anion [NiCl4]2" je paramagnetický, anion [Ni(CN)4]2" je diamagnetický. Na základě elektrostatické teorie ligandového pole určete, jaká je jejich geometrie. 31. Pomocí elektrostatické teorie ligandového pole udejte zaplnění d-orbitalů centrálních atomů elektrony v těchto komplexech: a) [Ti(H20)6]3+ c) [CoCl4]2" e) [Cr(H20)6]2+ (nízký spin) b) [Cr(CN)6]3- d) [Fe(CN)6]4" (nízký spin) f) trans-[Ni(NH3)4Cl2] (vysoký spin) 39 Kapitola 3. 32. Střední energie odpudivého působení mezi elektrony s opačnými spiny v iontu Fe2+ je cca 210 kJ moľ1. Síla ligandového pole (A0) je pro [FeL6]2+ 147 kJ moľ1 a pro [FeR6]4" 395 kJ moľ1. Určete, zda tyto komplexy jsou vysoko- nebo nízkospinové. 33. Nakreslete energetický diagram molekulových orbitalů pro komplex [CoF6]3" víte-li, že A0 je pro [CoF6]3" menší než energie odpudivého působení mezi elektrony s opačnými spiny. 34. [Ti(H20)6]Cl3 absorbuje viditelné záření v souvislosti s přechodem 3d-elektronu z hladiny t2g na hladinu eg. Jakou má [Ti(H20)6]Cl3 barvu, je-li vlnočetmaxima absorbčního pásu, který odpovídá síle ligandového pole (A0) v tomto komplexu, 20300 cm"1. přibližná vlnová délka absorbovaného záření (nm) barva absorbovaného záření barva procházejícího záření 680 červená zelená 610 oranžová modrá 560 žlutá fialová 500 modrozelená červená 430 indigová žlutá 35. Kati on [TiL6]3+je zelený, [TiR6]3+ žlutý. Ve kterém z těchto iontů je síla ligandového pole vyšší? D Posuďte, které z následujících výroků jsou správné a které nesprávné. Odpovědi zdůvodněte. 1. Při vzniku kovalentní vazby se musí atomy k sobě přiblížit na takovou vzdálenost, aby se mohly překrývat valenční orbitaly, které jsou obsazeny elektrony se souhlasnými spiny. 2. Vazba v molekulách typu A2 je vždy kovalentní bez významnejšího podílu iontovosti. 3. Na rozdíl od iontových vazeb maj í kovalentní vazby směrový charakter, který j e důsledkem prostorové orientace vazebných orbitalů. 4. Mezi dvěma atomy nemůže vznikat 7i-vazba, pokud tyto atomy nejsou již vázány o-vazbou. 5. Trojná vazba mezi dvěma atomy uhlíku je tvořena dvěma o-vazbami a jednou 7i-vazbou. 6. Z atomových orbitalů se hybridizují pouze ty , které vytvářejí o-vazby a nehybridizují se ani orbitaly, které vytvářejí 7i-vazby, ani orbitaly, jejichž elektrony zůstanou vazebně nevyužity. 7. Prostorová orientace hybridních orbitalů je jiná než orientace původních atomových orbitalů. 8. Energie atomových a hybridních valenčních orbitalů atomu uhlíku vzrůstá v pořadí 2s, sp, sp2, sp3, 2p. 9. Z valenčních orbitalů centrálních atomů se v molekulách PF2C13, IC13, H20, NH3, C2H2 a CC14 vytvářejí neekvivalentní hybridní orbitaly. 10. Hybridizace dsp2, dsp3, resp. d2sp3 vede ke vzniku 4, 5, resp. 6 geometricky i energeticky zcela ekvivalentních hybridních orbitalů. Kapitola 3. 40 11. Rozdíl mezi vazbou kovalentní a koordinačně kovalentní je pouze ve způsobu jejich vzniku. 12. V oktaedrickém ligandovém poli mají nižší energii ty d-orbitaly, které mají vysokou elektronovou hustotu podél kartézských souřadných os. 13. Energie vazebných molekulových orbitalů je vždy nižší než energie protivazebných molekulových orbitalů a taj e nižší než energie výchozích atomových orbitalů. Energeticky shodné s původními atomovými orbitaly jsou nevazebné molekulové orbitaly. 14. Pravidla, podle nichž se MO postupně zaplňují elektrony, jsou stejná, jako pro obsazování AO. 15. Oblast maximální pravděpodobnosti výskytu elektronů v o-molekulových orbitalech obsahuj e spoj nici j ader vázaných atomů, kdežto v 7t-molekulových orbitalech leží spojnice jader mimo tuto oblast. 16. Energetický diagram molekulových orbitalů dvouatomových molekul typu AB j e asymetrický vůči původním atomovým orbitalům v důsledku rozdílných energií atomových orbitalů atomů A a B. 17. Rád vazby může nabývat pouze celočíselných hodnot. 18. Elektronová konfigurace j ednoduchých kationtů není vždy izoelektronová s konfigurací elektronového obalu nejbližšího vzácného plynu. 19. Na základě teorie MO-LCAO nelze vysvětlit vznik iontové vazby. 20. Jedna molekula vody se může podílet na tvorbě maximálně čtyř vodíkových můstků. 21. /?-nitrofenol tvoří intermolekulární, o-nitrofenol intramolekulární vodíkové můstky. Teplota varu p-mtvo-fenolu je proto nižší než teplota varu o-nitrofenolu. 22. Energie koval entní vazby činí řádově stovky kJ moľ1, energie van der Waalsových sil jsou jednotky až desítky kJ moľ1, energie vodíkových můstků je obvykle menší než 40 kJ moľ1. 4. Skupenské stavy látek 41 Kapitola 4.1. 4.1. Plyny 1. Definujte ideální plyn a formulujte zákony, které pro něj platí. V j akých jednotkách se vyjadřuje teplota, tlak a objem plynu? 2. Vysvětlete následující pojmy: stavová veličina, normální podmínky, plynová konstanta, střední kinetická energie molekuly plynu. 3. Proč mají stejné objemy H2, HC1 a NH3 (měřeno za stejné teploty a tlaku) různé hmotnosti? 4. Pro ideální plyn nakreslete závislost: a) tlaku na objemu při konstantní teplotě (např. propV= 12 J), b) tlaku na teplotě při konstantním objemu, c) objemu na teplotě při konstantním tlaku. 5. Která z látek - CH4, H2, CH3C1, CH3OH - bude v plynném stavu vykazovat nej větší odchylky od chování ideálního plynu? 6. Co je to kritická teplota a kritický tlak? Jaký význam má znalost těchto hodnot při zkapalňování plynů? 7. Napište van der Waalsovu rovnici pro reálné plyny a vysvětlete význam konstant v ní použitých. B 1. Určité množství H2 zaujímá při tlaku 200 kPa objem 500 cm3. Za předpokladu, že se jeho teplota nezmění, vypočítejte objem tohoto množství H2 při normálním tlaku a jeho tlak při změně objemu na 125 cm3. Řešení: Podle Boylova-Mariottova zákona je součin tlaku a objemu pVurčitého množství ideálního plynu při stálé teplotě konstantní ip^Vx = P2V2) a normální tlak je 101,325 kPa p7V7 200 kPa . 500 cm3 V, = = -:-= 986,9 cm3 ,t 101,325 kPa i Při změně objemu na 125 cm3 bude tlak plynu _ p2V2 _ 200 kPa . 500 cm3 Vl 125 cm3 800 kPa ,3 Objem uvažovaného množství vodíku je při normálním tlaku 986,9 cm3, jeho tlak při zmenšení objemu na 125 cm3 vzroste na 800 kPa. 2. Tlak helia v ocelové lahvi při teplotě 20 °C je 2,5 MPa. Určete tlak plynu v lahvi při 100 °C. Řešení: Podle Charlesova zákona je poměrp/Tpň stálém objemu pro ideální plyn konstantní p2 2,5 MPa p = -ĽLt = -:- (273,15 + 100) K = 3,18 MPa yi T2 1 (273,15 + 20) K v ' Tlak helia v tlakové lahvi při teplotě 100 °C je 3,18 MPa. Kapitola 4.1. 42 3. Jak se zmení objem 1 m3 vodíku po ochlazení z 25 °C na -80 °C, zůstal-li jeho tlak konstantní? Řešení: Při stálém tlaku je pro ideální plyn podle Gay-Lussacova zákona poměr V/T konstantní V2 1 m3 V, =—T, = - . (273,15 - 80) K = 0,6478 m3 1 T2 1 (273,15 + 25) K v ' Má-li tlak vodíku zůstat nezměněn po ochlazení z teploty 25 °C na teplotu -80 °C, musí se jeho objem zmenšit z 1 m3 na 0,6478 m3. 4. Vypočítejtejakájepřinormálníchpodmínkáchhmotnost 1 dm3 kyslíku a počet molekul kyslíku obsažených v 1 cm3 tohoto plynu. Řešení: Podle Avogadrova zákona je objem jednoho molu plynné látky za normálních podmínek (normální molární objem FJ pro všechny plyny stejný a činí 22,414 dm3 moľ1. Jeden mol jakékoliv látky obsahuje 6,022.1023 základních jednotek (molekul, atomů, iontů) 2. 15,9994 g 02 zaujímá při normálních podmínkách 22,414 dm3 x g02 --------"-------- 1,0 dm3 x = 1,428 g 22,414 dm3 02 obsahuje............ 6,022.1023 molekul 02 0,001 dm3 02 obsahuje.........................y molekul 02 19 y = 2,69.1019 molekul O 2 Hmotnost 1 dm3 dikyslíkuje 1,428 gal cm3 dikyslíku obsahuje 2,69.1019 molekul O 2- 5. Určité množství plynu zaujímá při teplotě 30 °C a tlaku 109,3 kPa objem 270 cm3. Jaký bude jeho objem za normálních podmínek? Řešení: Ze spojeného Boyleova-Mariottova a Gay-Lussacova zákona (p0V0/T0 = pVIT) plyne V = _£i—-JL = -' • " "" .-= 262,4 cm3 0 T p0 (273,15 + 30) K 101,325 kPa pV T0 _ 109,3 kPa . 270 cm3 273,15 K P Objem daného množství plynu při normálních podmínkách je 262,4 cm3. 6. Při teplotě 18 °C atlaku 102,0 kPaje hmotnost 1290 cm3 plynu 2,71 g. Vypočítejte jeho relativní molekulovou hmotnost. Řešení: Stavovou rovnici můžeme psát ve tvaru pV= nRT= mRT/MT, kde i? j e plynová konstanta, n počet molů, Mr molární hmotnost a m hmotnost plynu. Pro Mr dostaneme mRT 2,71.10"3 kg . 8,3143 J moľ1 K"1 . 291,15 K M =-= —--—-=—=-■- = 0,0498565 kg moľ1 = 49,86 g moľ1 pV l,02.105Pa. l,29.10"3m3 5 5 Relativní molekulová hmotnost plynuje 49,86. 43 Kapitola 4.1. 7. Vypočítejte hustotu oxidu uhličitého při teplotě 20 °C a tlaku 100 kPa. Řešení: Stavovou rovnici můžeme, s využitím vztahu m = Vp, kde p je hustota, psát ve tvaru M r, 0,04401 kg moľ1 . 1,0.105 Pa p =-= -:—:- = 1,806 kg m F RT 8,3143 J moľ1 K"1 .293,15 K 5 Hustota oxidu uhličitého při teplotě 20 °C a tlaku 100 kPa je 1,806 kg m"3. 8. Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost plynu, jehož relativní hustota vztažená na vzduch j e rovna 1,519 (průměrná relativní molekulová hmotnost vzduchuje 28,97). Řešení: Pro hustoty dvou plynů A a B za stejného tlaku a teploty platí _ Mf(K) Pb A*f(B) Dosazením dostaneme (pB = l)A4f- = 1,519.28,97 = 44,00. Relativní molekulová hmotnost plynuje 44,00. 9. Směs plynů obsahuje 60 obj. % 02, 15 obj. % C02 a 25 obj. % N2. Celkový tlak směsi je 200 kPa. Vypočítejte parciální tlaky plynů ve směsi. Řešení: Podle Daltonova zákona je celkový tlak směsi plynů roven součtu parciálních tlaků jednotlivých plynů ve směsi. Tyto parciální tlaky jsou přímo úměrné jejich koncentraci vyjádřené v objemových procentech -p(02) = 200kPa. 0,60 = 120kPa,^(N2) = 200kPa. 0,25 = 50kPaa/?(CO) = 200kPa. 0,15 = 30kPa. Parciální tlaky 02, N2 a C02 ve směsi jsou 120 kPa, 50 kPa a 30 kPa. 10. Směs plynů obsahuje 8,064 g H2, 8,802 g C02 a 22,408 g CO. Celkový tlak směsi při 20 °C je 150 kPa. Vypočítejte parciální tlaky a parciální objemy všech plynů ve směsi. Řešení: Parciální tlak (objem) plynu ve směsi je roven součinu jeho molárního zlomku x; a celkového tlaku p (celkového objemu V) plynné směsi, tj. p{ = xp (F; = x;F). Nejdříve vypočítáme počet molů jednotlivých složek ve směsi a koncentraci těchto složek v molárních zlomcích m(U2) _ 8,064 g 7Wf(H2) ~ 2,0158 g mol" m(CQ2) _ 8,802 g Mf (C02) ~ 44,01 gmol" m(CO) _ 22,408 g Mrtf(CO) ~ 28,01 g mol" Počet molů všech složek směsi je roven In = n(H2) + n(C02) + n(CO) = 4,00 + 0,20 + 0,80 = 5,00 mol. Molární zlomky složek jsou KH2) = = = 4>00 mo1 "(CO) = ,2t.^L = L - ľ.-li = °,80 mol Kapitola 4.1. 44 n(H7) 4,00 mol x(H2) = -±-2- = —- = 0,80 v 2' In 5,00 mol írm n(CQ2) 0,20 mol x(C02) = - = - = 0,04 v 2J In 5,00 mol , N w(CO) 0,80 mol x(CO) = —-- =-- = 0,16 v ' In 5,00 mol Parciálni tlaky plynů ve směsi budoup(R2) = x(H2) .p = 0,80 . 150 kPa = 120 lďa,/?(C02) = x(C02) .p = = 0,04. 150 kPa = 6kPaa^(CO) = x(CO).p = 0,16. 150 kPa = 24 kPa. Ze stavové rovnice vypočítáme objem směsi při uvedených podmínkách nRT 5,0 mol . 8,3143 J moľ1 K"1. 293,15 K V = -=--1---1-= 81,245 dm3 p l,5.105Pa Parciálni objemy jednotlivých plynů ve směsi jsou V(H2) = Vx(R2) = 0,80 . 81,245 dm3 = 65,00 dm3, V(C02) = Vx(C02) = 0,04 . 81,245 dm3 = 3,25 dm3 a V(CO) = Vx(CO) = 0,16 . 81,245 dm3 = 13,00 dm3. 11. Při teplotě 75 ° C zaujímá 3 00 g NH3 objem 28,5 dm3. S použitím van der Waalsovy rovnice vypočítejte jeho tlak. Pro amoniak j sou van der Waalsovy konstanty a = 423,54 kPa moľ2 dm6, b = 0,0373 dm3 moľ1. Řešení: Z van der Waalsovy rovnice on1 (P+—)(V-nb) = nRT vyjádříme tlak (300 g amoniaku odpovídá 17,62 molu) nRT an2 17,62 . 8,3143 . 348,15 423,54 . 17,622 1669,9 kPa ľ V-nb V2 28,5 - 17,62.0,0373 28,52 Tlak 300 g NH3 při uvedených podmínkách je 1,67 MPa. 12. Vypočítejte, kolikrát rychleji probíhá difúze vodíku H2 než difúze kyslíku 02. Řešení: Poměr rychlostí pronikání plynů pórovitou stěnou (difúze) je určen Grahamovým zákonem, v němž w(i) jsou rychlosti difúze aMf (i) relativní molekulové hmotnosti plynů «(1) _ Af-(2) a(FÍ2)_ Mf(Q2) _ 31,9988 _ u(2) \m?(\) u(02) |M^tř(H2) V 2,0158 Rychlost difúze H2 je 3,98 x větší než rychlost difúze 02. 1. Stej ná hmotnostní množství 02 a N2 j sou při téže teplotě uzavřena v oddělených nádobách o stej ném obj emu. Která z následujících tvrzení jsou pravdivá? a) obě nádoby obsahují stejný počet molekul b) tlak v nádobě s dusíkem je větší než tlak v nádobě s kyslíkem c) více molekul je v nádobě s kyslíkem než v nádobě s dusíkem 45 Kapitola 4.1. d) střední rychlost pohybu molekul je větší v nádobě s kyslíkem e) 1 mol dusíku má větší střední kinetickou energii než 1 mol kyslíku 2. Při expanzi ideálního plynu nedochází k jeho ochlazování, protože molekuly ideálního plynu a) mají zanedbatelný objem b) nepůsobí na sebe žádnými přitažlivými silami c) vykonávají při expanzi práci odpovídající úbytku kinetické energie d) nepředávají si při vzájemných srážkách energii 3. Seřaďte plyny - 02, N2, He, H2, CO, C02, S02 - podle vzrůstající hmotnosti jejich stejných objemů. 4. Vzduch obsahuje přibližně 21 obj. % 02, 78 obj. % N2 a 1 obj. % Ar. Vypočítejte průměrnou molekulovou hmotnost vzduchu. 5. Jak se změní objem ideálního plynu, sníží-li se jeho tlak za stálé teploty 10 x? 6. Jak se sníží tlak ideálního plynu, zvětší-li se za stálé teploty jeho objem 4 x? 7. Tlak ideálního plynu, který zaujímá objem 25 dm3, je 115,0kPa. Jak se jeho tlak změní po expanzi na objem 30 dm3, zůstane-li teplota nezměněna? 8. Z nádoby s pohyblivým pístem o objemu 10 dm3, ve které je vodík při 20 °C pod tlakem 2 MPa bylo proti atmosferickému tlaku 95 kPa odebráno za konstantní teploty 150 dm3 vodíku. Jak se musí zmenšit objem nádoby, aby při nezměněné teplotě zůstal tlak v nádobě stejný? 9. Helium v tlakové lahvi o objemu 20 dm3 má při 20 °C tlak 14,7 MPa. Vypočítejte, jak velký průměr může mít pružný balón naplněný heliem z této lahve, má-li být tlak helia v balónu při téže teplotě 133,3 kPa. 10. Dusík v ocelové lahvi o objemu 40 dm3 má při 18 °C tlak 15,0 MPa. Kolik m3 dusíku je možné z lahve odebrat při 18 °C a normálním tlaku? 11. V tlakové lahvi s kyslíkem je při 20 °C tlak 15,0 MPa. Vypočítejte tlak kyslíku v lahvi po jejím ochlazení na -15 °C a po ohřevu na 200 °C. 12. Vzduch v pneumatice automobilu má při 17 °C tlak 0,21 MPa. Jak se tlak změní, zvýší-li se při jízdě teplota vzduchu v pneumatice na 45 °C? 13. Na jakou teplotu musíme izobaricky ohřát určité množství dusíku, aby jeho objem byl 2x větší než při původní teplotě 15 °C? 14. 500 cm3 vodíku má při teplotě 20 °C tlak 98,0 kPa. Na jakou teplotu je nutné ho ochladit, aby objem při nezměněném tlaku poklesl na 450 cm3? 15. 1 g vzduchu má za normálních podmínek objem 774,2 cm3. Jaký objem bude mít při 100 °C a 101,325 kPa? 16. Při -16 °C a tlaku 98,5 kPaje objem kyslíku 0,125 dm3. Vypočítejte jeho objem za normálních podmínek. 17. Vypočítejte o kolik procent poklesne tlak 5 dm3 plynu, jehož teplota je 100 °C a tlak 300 kPa, bude-li po expanzi na 10 dm3 jeho teplota 27 °C. 18. Určete rozdíl v objemech Va molu ideálního plynu při 80 °C a 98,0 kPa a při normálních podmínkách. 19. Kolikrát je větší hmotnost 1 dm3 dusíku při normálních podmínkách než při 100 °C a tlaku 100 kPa? 20. Tlak atmosféry na Měsíci je přibližně 1,3.10"8 Pa. Vypočítejte, jaký objem měsíční atmosféry obsahuje 1,0.106 molekul plynů, resp. 1,0.10"3 molu plynů, je-li teplota na Měsíci 100 K. 21. Vypočítejte hodnotu a určete rozměr plynové konstanty R. Kapitola 4.1. 46 22. 1 g radia emituj e za rok 1,16.1018 částic a, které se vzápětí přemění na atomy He. Obj em tohoto počtu atomů helia při 20 °C a tlaku 98,66 kPa je 0,0476 cm3. Vypočítejte z těchto údajů Avogadrovu konstantu. 23. 0,9024 gramů kyslíku zaujímá při teplotě 15,2 °Catlaku 100,0 kPa objem 0,6761 dm3. Vypočítejte hodnotu plynové konstanty R. 24. Za jakých podmínek bude mít ideálně se chovající plyn tlak 101,325 kPa a koncentraci 1 mol dm"3? 25. 27 g vody bylo v nádobě o objemu 10 dm3 zahřáto na 150 °C. Vypočítejte tlak vodní páry v nádobě. 26. Kolik molů kyslíku je v nádobě o obsahu 25 dm3 za tlaku 1,519.107 Pa a teploty 18 °C? 27. Kolik kg vodíku je v tlakové lahvi o objemu 40 dm3, má-li při 20 °C tlak 15,0 MPa? Kolik kg vzduchu o složení 78 obj. % N2, 21 obj. % 02 a 1 obj. % Ar je v téže lahvi za stejných podmínek? 28. 2,582 g plynu zaujímá při tlaku 99,32 kPa a teplotě 22 °Cobjem 1,5 dm3. Vypočítejte jeho relativní molekulovou hmotnost. 29. Při 20 °C a tlaku 100,5 kPaj e hmotnost 2 dm3 plynné sloučeniny dusíku s kyslíkem 3,63 g. Jaký je její molekulový vzorec? 30. 0,4289 g plynného uhlovodíku zaujímá za normálních podmínek objem 0,3427 dm3. Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost uhlovodíku a odhadněte jeho molekulový vzorec. 31. Kolik vody obsahuj e 1 m3 vzduchu při teplotě 25 ° C, j e-li relativní vlhkost vzduchu 70 %? Tlak nasycených par vody při 25 °Cje3,17kPa. 32. Vypočítejte hustotu oxidu uhelnatého při normálních podmínkách. 33. Jaká je hustota oxidu uhličitého při teplotě 20 °C a tlaku 98,0 kPa? 34. Při -19 °C a 110,2 kPa je hustota plynu 2,12 kg m"3. Jaká bude jeho hustota za normálních podmínek? 35. Relativní hustota uhlovodíku vztažená nahustotu vzduchuje 0,8988. Určete molekulový vzorec uhlovodíku, je-li průměrná relativní molekulová hmotnost vzduchu 28,97. 36. Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost plynu, je-li jeho relativní hustota vztažená na C02 0,6365. 37. Spálením 0,2940 g uhlovodíku vzniklo 0,020 molu C02. Určete molekulový vzorec uhlovodíku, je-li jeho relativní hustota vůči vzduchu 1,522. 38. Kolik molekul 02 je v nádobce o objemu 1 cm3, která byla naplněna vzduchem a potom při 20 °C evakuovaná na tlak 1,0.10"7 kPa? 39. Zemní plyn obsahuje 75 obj. % methanu, 15 obj. % ethanu, 7 obj. % vodíku a 3 obj. % oxidu uhličitého. Vyjádřete jeho složení v hmotnostních procentech a vypočítejte hustotu při 20 °C a normálním tlaku. 40. Nádoba o objemu 2 dm3 naplněná N2 o tlaku 70,66 kPaj e připojena přes uzavřený ventil k nádobě o objemu 3 dm3, která obsahuje 02 pod tlakem 26,00 kPa. Vypočítejte tlak v nádobách po jejich propojení, zůstane-li teplota konstantní. 41. 0,5 molu plynu A2 a 1,2046.1024 molekul plynu B je při teplotě 0 °C uzavřeno v nádobě o objemu 22,414 dm3. Vypočítejte parciální tlaky obou plynů. 42. V plynné směsi je parciální tlak helia 0,2 MPa a parciální tlak argonu 12,3 MPa. Vypočítejte složení směsi v objemových procentech. 43. O kolik procent se zmenší parciální tlak kyslíku ve vzduchu v nadmořské výšce 8000 m oproti normálním podmínkám, jestliže tlak vzduchu ve výšce 8000 m je 35,58 kPa. 47 Kapitola 4.1. 44. Vzduch obsahuje přibližně 21 obj. % kyslíku. Parciální tlak 02 ve vydechovaném vzduchuje 15,33 kPa. Vypočítejte objem kyslíku, který se absorbuje v plicích z 1 dm3 vdechnutého vzduchu, za předpokladu, že vdechovaný i vydechovaný vzduch má teplotu 37 °C a tlak 101,325 kPa. 45. Směs 0,150 g H2,0,700 g N2 a 0,340 g NH3 má při teplotě 27 °C celkový tlak 100,0 kPa. Vypočítejte molární zlomky všech plynů ve směsi, parciální tlaky a objemy plynů i celkový objem směsi. 46. Vedením vodní páry přes rozžhavený koks vzniká vodní plyn. Kolik m3 vodního plynu (měřeno při 20 °C a tlaku 101,325 kPa) lze získat z 5 kg koksu, obsahuje-li koks pouze uhlík a výtěžek reakce je 96 %? 47. Kolik gramů hliníku je nutné rozpustit v roztoku NaOH, aby objem vzniklého vodíku (měřeno při 20 °C a tlaku 101,325 kPa) byl 40,0 cm3? 48. Vodík se laboratorně připravuje reakcí zinku se zředěnou kyselinou sírovou. Napište rovnici této reakce a za předpokladu ideálního chování plynného vodíku vypočítejte objem plynu vzniklý při reakci 40,8 g zinku s H2S04 při teplotě 30 °C a tlaku 1,0.105 Pa. 49. 0,0290 g Mg bylo rozpuštěno ve zředěné H2S04 a 30,30 cm3 vzniklého H2 bylo při teplotě 22 °C a tlaku 98,52 kPa zachyceno nad vodním uzávěrem. Tlak nasycené vodní páry při této teplotě je 2,64 kPa. Vypočítejte molární hmotnost hořčíku. 50. Hydrogenuhličitan sodný byl v evakuované nádobě o objemu 500 cm3 zahřát na teplotu 100 °C. Celkový tlak vzniklého C02 a vodní páry za těchto podmínek byl 97,33 kPa. Kolik gramů Na2C03 vzniklo? 51. V roce 1962 byla připravena první sloučenina xenónu s fluorem. Niklový autokláv byl při 25 ° C naplněn xe-nonem a fluorem s parciálními tlaky p(72) = 810,6 kPa ap(Xe) = 172,3 kPa a reakční směs pak byla jednu hodinu zahřívána na 400 ° C. Po ochlazení na 25 ° C obsahoval autokláv tuhý reakční produkt a nezreagovaný fluor, jehož parciální tlak byl 466,1 kPa. Vypočítejte empirický vzorec vzniklého fluoridu xenónu. 52. 4,641 g Cl2 a 4,193 g S02 bylo v nádobě o objemu 2 dm3 zahřáto na 190 °C. Částečně spolu zreagovaly za vzniku dichloridu sulfurylu S02C12, tlak směsi po reakci byl 202,65 kPa. Vypočítejte parciální tlaky a koncentrace (v mol dm"3) všech látek v reakční směsi. 53. Kolik dm3 C02 (měřeno při 18 °C a tlaku 106,0 kPa) se uvolní působením 50 cm3 roztoku H2S04 (koncentrace 1 mol dm"3) na Na2C03, vznikne-li Na2S04? 54. Ocelová láhev o objemu 20 dm3 obsahuje 4,0 kg 02. Při jaké teplotě dosáhne tlak kyslíku v lahvi maximální přípustné hodnoty 20 MPa? Výpočet proveďte jak za předpokladu ideálního, tak i reálného chování plynu (van der Waalsovy konstanty pro 02 j sou a = 136,79 kPa.l2.moľ2, b = 0,0318 dm3 moľ1). 55. 210 g ethylenu zaujímá při 27 °C objem 4 dm3. Vypočítejte tlak plynu, jsou-li van der Waal sovy konstanty proC2H4a = 452,92 kPa.l2.moľ2, b = 0,057 dm3 moľ1. 56. Kolik m3 kapalného S02 (p = 1,46 g cm"3) získáme zkapalněním 500 m3 plynného S02 (měřeno při teplotě 15 °C a tlaku 116,52 kPa)? 57. V přírodě se nacházející uran je směsí tří nuklidů - 235U (obsah 0,7 %, Af = 235,044,238U (obsah 99,3 %, Af = 238,05) a 234U (který můžeme pro nepatrný obsah zanedbat). Reakcí uranu s fluorem vzniká těkavý UF6.235UF6 od 238UF6 j e možné separovat průchodem přes membránu. Vypočítejte, kolikrát vyšší bude obsah 235UF6 po jedné separaci oproti obsahu této látky ve směsi získané fluorací přírodního uranu. Pro výpočet použijte Grahamův zákon. Kapitola 4.2. 48 4.2. Kapaliny a pevné látky A 1. Srovnejte vnitřní stavbu kapalin a pevných látek. Které vlastnosti j sou pro kapaliny charakteristické? 2. Jaké experimentální důkazy existují o neustálém pohybu částice plynů a kapalin? 3. Co j e to tlak nasycené páry nad kapalinou? Definujte teplotu varu kapaliny. 4. Vysvětlete, proč se potraviny uvaří za kratší dobu v přetlakové nádobě než za normálního tlaku. 5. Máte za úkol porovnat velikost přitažlivých sil působících mezi molekulami v kapalinách A a B. Kterých vlastností obou kapalin k tomu můžete využít? 6. Definujte a vysvětlete následující pojmy: krystalová mřížka, Bravaisovy mřížky, Millerovy indexy, základní buňka, primitivní, bazálně centrovaná, prostorově centrovaná a plošně centrovaná mřížka, mřížkové parametry, prostorová grupa symetrie, koordinační číslo. 7. Charakterizujte jednotlivé krystalografické soustavy. 8. Označte Millerovými indexy stěny krychle a zakreslete do souřadného systému roviny s indexy (1 1 1), (1 1 1), (1 2 0), (0 1 0) a (0 0 1). 9. Rozdělte následující látky na izotropní a anizotropní: diamant, grafit, sklo, led, chlorid sodný, parafin, plastická síra, kaučuk. 10. Na konkrétních příkladech vysvětlete pojmy: polymorfie, allotropie, izotypie, izodimorfie, směsné krystaly. Jaké podmínky musí splňovat dvě látky, aby mohly vytvářet směsné krystaly? 11. Jaké druhy krystalových struktur rozlišujeme v závislosti na druhu částic, které ji tvoří a na charakteru soudržných sil mezi jejími stavebními částicemi. Popište základní typy krystalových struktur. 12. Zdůvodněte rozdíly ve fyzikálních vlastnostech grafitu a diamantu. 13. Navrhněte jednoduché pokusy, které by umožnily odhadnout, zda soudržné síly mezi stavebními částicemi v krystalu mají povahu kovalentní vazby, iontové vazby nebo van der Waalsových sil. 14. Jaký j e rozdíl mezi Laueho aDebye-Scherrerovou (práškovou) metodou rentgenografického studia krystalové struktury látek? B 1. Kolik uzlových bodů obsahuje základní buňka krystalu, jde-li o mřížku: a) jednoduchou kubickou c) kubickou prostorově centrovanou b) kubickou plošně centrovanou d) rhomboedrickou Řešení: a) 8 . 1/8 = 1; z každého uzlového bodu ležícího v rohu krychle přísluší každé základní buňce 1/8 b) 8.1/8 + 6.1/2 = 4; z každého uzlového bodu ležícího ve středu stěny krychle přísluší každé buňce 1/2 c) 8.1/8+1=2; uzlový bod ve středu základní buňky jí plně náleží d) 8.1/8=1 49 Kapitola 4.2. 2. Lithium krystaluje v kubické soustavě s mřížkovým parametrem 0,3509 nm a má hustotu 0,534 g cm"3. Určete typ jeho Bravaisovy mřížky Řešení: Objem základní buňky Vb je (0,3509.10"7 cm)3 = 4,321.10"23 cm3 a pro molární objem Vm platí MJLi) 6,941 g moľ1 Vm = mV ' =----r = 12,998 cm3 moľ1 p 0,534 g moľ3 12,998 cm3 Li obsahuje............ 6,022.1023 atomů Li 4,321.10"23 cm3 Li ob sahuj e...................... x atomů Li x = 2 atomy Li Lithium krystaluje v kubické prostorově centrované mřížce, jejíž základní buňka obsahuje dva atomy. 3. Difrakce rentgenová záření o vlnové délce 0,229 nm na osnově krystalografických rovin krystalu barya nastává při úhlu dopadu 6 = 27° 8'. Vypočítejte vzdálenost mezi difraktujícími rovinami v krystalech tohoto prvku. Řešení: Mezirovinnou vzdálenost d určíme z Braggovy rovnice 2dsm 6 = nX (řád difrakce n = 1) 1 . X 0,229 nm d =- = —- = 0,251 nm 2sin 0 2 . 0,456 Vzdálenost difraktujících rovín je 0,251 nm. 1. Teplota varu je teplota, při které se tlak nasycených par kapaliny rovná a) normálnímu tlaku c) tlaku nad kapalinou b) atmosferickému tlaku d) kritickému tlaku 2. Chlorid uhličitý má při teplotě 50 °C větší tenzi nasycených par než voda, protože a) mezi molekulami vody existují vodíkové můstky c) CC14 je organická sloučenina b) CC14 má větší molekulovou hmotnost než voda d) voda má větší viskozitu 3. Nakreslete základní buňku NaCl a zjistěte koordinační čísla Na+ a Cľ. Jaká struktura by vznikla, kdyby ze struktury NaCl byly vyjmuty všechny kationty Na+? 4. Základní buňka kosočtverečné modifikace síry obsahuje 128 atomů, její rozměry jsou a = 1,047 nm, b = 1,287 nm , c = 2,449 nm a hustota 2,065 g cm"3. Vypočítejte z těchto hodnot Avogadrovu konstantu. 5. Zjistěte koordinační čísla kationtu (•) a aniontu (O) v látkách, jejichž krystalové struktury j sou na následujících obrázcích a)............_ _ b) _" _ "X" C^i_______________ < • -ww/i Q-'-'-ŕv/v-P" Kapitola 4.2. 50 6. Wolfram, jehož hustota při 25 °C je 19,3 g cm"3, krystaluje v kubické prostorově centrované mřížce. Zjistěte e) poloměr atomu wolframu za předpokladu, že se atomy na úhlopříčce krychlové základní buňky dotýkají 7. CsCl krystaluje v kubické struktuře s mřížkovým parametrem a = 0,4123 nm a má hustotu 3,99 g cm"3. 8. Titan krystaluje při teplotě nižší než 885 °C v hexagonální soustavě, nad touto teplotou přechází v kubickou modifikaci. Délka hrany základní prostorově centrované buňky kubické modifikace je 0,32 nm. Vypočítejte její hustotu. 9. Markasit (FeS2) krystaluje v orthorombické soustavě. Rozměry jeho základní buňky jsou a = 0,4436 nm, b = 0,5414 nm, c = 0,3381 nm, hustota je 4,87 g cm"3. Určete počet atomů Fe a S v jeho základní buňce. 10. Argon krystaluj e po ochlazení na teplotu -189 ° C v plošně centrované kubické mřížce. Hustota krystalického argonu je 1,7 g cm"3, délka hrany jeho základní buňky 0,54 nm. Vypočítejte Avogadrovu konstantu. 11. Na vzájemně rovnoběžné roviny krystalu, vzdálené od sebe 0,2 nm, dopadá svazek monochromatického rentgenová záření o vlnové délce 0,14 nm pod úhlem a) 17,3° b)20,5° c)44,5° d)55,3°. Při kterém z těchto úhlu dopadu dojde k difrakci rentgenová záření? 12. Vypočítejte vzdálenost rovin v krystalu, na kterých doj de k difrakci záření Ka(Mo) (Á = 0,071 nm), dopadá-li na tyto roviny pod úhlem 26,42 °. 13. K difrakci záření Ka(Fe) (Á = 0,1936 nm) na krystalu a-křemene dochází, dopadá-li toto záření na osnovu krystalografických rovin pod úhlem 44,75 °. Vypočítejte vzdálenost rovin v krystalu a-křemene difraktuj ících záření Kal(Fe) a vlnovou délku záření Ka2(Fe), je-li Braggův úhel pro difrakci tohoto záření na stejném systému rovin a-křemene 44,86°. a) počet atomů wolframu v základní buňce b) koordinační číslo wolframu c) molární objem wolframu d) objem základní buňky wolframu Zjistěte a) typ Bravaisovy mřížky CsCl b) koordinační čísla Cs+ a Cl" c) typ struktury vzniklé vyjmutím všech kationtů Cs+ d) typ struktury vzniklé nahrazením Cs+ i Cl" stejnou částicí Kapitola 4.3. 51 4.3. Skupenské změny a Gibbsův zákon fází A 1. Formulujte Le Chatelierův princip (princip akce a reakce). 2. Jak se nazývají jednotlivé skupenské změny látek? Při kterých chemických operacích se využívá skupenských změn pro izolaci čistých složek ze směsí? 3. Nakreslete průběh závislosti tlaku nasycené vodní páry na teplotě. Na grafu vyznačte teplotu varu vody za normálního tlaku. Jak lze na základě této závislosti určovat teplotu varu vody při různých tlacích? 4. Schematicky nakreslete závislost tlaku nasycené páry diethyletheru a ethylalkoholu na teplotě, víte-li, že: a) tlak nasycené páry (C2H5)20 je při teplotě 0 °C vyšší než tlak nasycené páry C2H5OH při téže teplotě, b) teplota varu ethylalkoholu je vyšší než teplota varu diethyletheru. 5. Zinková a skleněná tyč byly zahřátý na teplotu tání zinku (420 °C). Ze zinkové tyče začal odkapávat roztavený zinek, skleněná tyčinka změkla, ale sklo netálo. Vysvětlete rozdíl v chování obou látek. 6. Určité množství ledu o teplotě -10 °C bylo v uzavřené nádobě rovnoměrně zahříváno tak dlouho, až teplota vodní páry dosáhla 110 °C. Schematicky nakreslete závislost teploty H20 na délce zahřívání a udejte, co představují jednotlivé části křivky. 7. Nakreslete fázový diagram vody, pojmenujtejednoťlivé křivky, vyznačte oblasti existence jednotlivých fází, kritický a trojný bod. Proč souřadnice trojného bodu vody nejsou 0 °C a 101,325 kPa? Z diagramu zjistěte, jak závisí teplota tání ledu na tlaku. V oblasti existence plynné fáze zvolte libovolný bod a popište, jakými způsoby je možné uskutečnit přechod z plynné fáze charakterizované souřadnicemi zvoleného bodu do oblasti existence tuhé, resp. kapalné fáze. 8. Tuhý oxid uhličitý (suchý led) se běžně používá k chlazení. Rozhodněte, zda oxid uhličitý může být za normálního tlaku kapalný. Trojný bod ve fázovém diagramu oxidu uhličitého leží při -57 °C a tlaku 527 kPa. 9. Určitá látka má teplotu tání 46 °C, teplotu varu 156 °C, kritickou teplotu 457 °C a kritický tlak 29 MPa. Její trojný bod leží při teplotě 48 °C a tlaku 2,4 kPa. Nakreslete fázový diagram této látky, zjistěte, jak se mění její objem při přechodu z kapalné do tuhé fáze, jaký vliv na její teplotu tání bude mít zvýšení tlaku a odhadněte, zda v ní existují slabé nebo silné intermolekulární interakce. 10. Mezimolekulární přitažlivé síly jsou větší v kapalném methanu než v kapalném argonu. Která z obou látek má vyšší hodnotu kritické teploty? 11. Kapalný kyslík je uchováván v nádobách, které nejsou neprodyšně uzavřeny, kdežto kapalný oxid uhličitý j e expedován v uzavřených tlakových lahvích. Z j akého důvodu j sou tyto dvě kapaliny uchovávány různým způsobem? Kritická teplota 02 je 155 K a C02 305 K. 12. Proč změna vnějšího tlaku má větší vliv na změnu teploty varu než na změnu teploty tání látek? 13. Rozhodněte, zdaje nebo není možné, aby látka existovala: a) v kapalném stavu za teploty vyšší, než je její kritická teplota, b) v kapalném stavu pod teplotou svého trojného bodu, c) v tuhém stavu nad teplotou svého trojného bodu. 52 Kapitola 4.3. 14. Určité množství plynné látky je uzavřeno ve válcové nádobě. Popište, k jakým skupenským přeměnám dochází, stlačujeme-li plyn v nádobě aje-li teplota plynu nižší, resp. vyšší, než jeho kritická teplota. Schematicky nakreslete závislost tlaku plynu na jeho objemu pro oba případy. 15. Definujte fázi, složku, nezávislou složku a stupeň volnosti soustavy. Formulujte Gibbsův fázový zákon. 16. Nakreslete fázový diagram síry. Jak se nazývají jednotlivé křivky tohoto diagramu a jaké oblasti vymezují? Pomocí Gibbsova zákona vypočítejte, kolik stupňů volnosti má soustava, ve které je v rovnováze kapalná síra se svou parou. B 1. Kolik složek a stupňů volnosti má soustava Na2S04.10H2O (s) - Na2S04 (s) - nasycený roztok Na2S04? Řešení: V soustavě jsou tři fáze (dvě tuhé látky a kapalný vodný roztok) a dvě složky (síran sodný a voda). Podle fázového zákona je počet stupňů volnosti v = s-/+2 = 2- 3 + 2 = 1. Soustava je univariantní. 2. Určete počet fází, nezávislých složek a stupňů volnosti v rovnovážné soustavě tvořené chloridem amonným a produkty jeho termického rozkladu. Řešení: Termickou disociaci NH4C1 popisuje rovnice NH4C1 NH3 + HC1. V soustavě jsou tedy dvě fáze (tuhá a plynná) a tři složky (NH4C1, NH3 a HC1). Mezi těmito složkami však existuj e stechiometrická závislost vyj ádřená rovnicí a dále závislost mezi parciálními tlaky NH3 a HC1 (tyto tlaky j sou si rovny). Počet nezávislých složekje tedy v této soustavě roven jedné (tři složky minus dvě závislosti) a počet stupňů volnosti v = 5-/+2=l-2 + 2 = 1. Soustava je univariantní (např. volbou teploty jsou určeny parciální tlaky plynů a naopak). C 1. Jaký objem zaujímá jeden mol vody za následujících podmínek a) led, 0 °C, p = 0,9168 g cm"3 c) kapalná voda, 100 °C, p = 0,9584 g cm"3 b) kapalná voda, 0 °C, p = 0,9999 g cm"3 d) vodní pára, 100 °C,p = 101,325 kPa 2. Při teplotě -3 °C se ustavila rovnováha H20 (s) H20 (g), při níž byl tlak vodní páry nad ledem 0,476 kPa a hustota ledu 0,917 g cm"3. Jaký důsledek na ustavenou rovnováhu bude mít snížení tlaku v soustavě pod hodnotu 0,476 kPa při nezměněné teplotě? 3. Jaký důsledek na rovnováhu H20 (s) H20 (1) ustavenou při teplotě 0 °C a tlaku 101,325 kPa (za těchto podmínek je hustota ledu menší než hustota kapalné vody), bude mít zvýšení tlaku v soustavě nad hodnotu 101,325 kPa při nezměněné teplotě? 4. Při teplotě tání (5,5 °C) je hustota pevného benzenu 1,014 g cm"3 a hustota kapalného benzenu 0,895 g cm"3. Bylo by možné bruslit na tuhém benzenu? 5. Určete maximální počet stupňů volnosti dvousložkové soustavy. Kapitola 4.3. 53 7. 6. Která z následujících soustav je univariantní? a) vodný roztok NaCl b) C2H5OH(l)-C2H5OH(g) Která z následujících soustav je bivariantní? a) tavenina olova b) vodný roztok CH3COOH c) nasycený roztok nad NaCl(s) d) NH4Cl(s)-NH3(g)-HCl(g) 8. Kolik stupňů volnosti má soustava, v níž je voda v rovnováze s ledem a vodní parou? 9. Jaký musí být tlak, aby se při teplotě 100 °C nacházela v rovnováze kapalná voda a vodní pára? Která fáze zůstane v soustavě, jestliže se sníží tlak v soustavě při nezměněné teplotě? 11. Určete počet fází, nezávislých složek a stupňů volnosti v rovnovážné soustavě, která je tvořena uhličitanem vápenatým a produkty jeho termického rozkladu. Posuďte, které z následujících výroků jsou správné a které nesprávné. Odpovědi zdůvodněte. 1. Při nízkém tlaku je rychlost pohybu molekul plynu menší než při vysokém tlaku. 2. Divodík má při dané teplotě a tlaku nejvyšší střední kinetickou energii ze všech plynů. 3. Střední kinetická energie molekul j ednoho molu ideálního plynu j e \RT. 4. Součin tlaku a obj emu určitého množství ideálního plynu j e přímo úměrný j eho teplotě. 5. Objem jakéhokoliv množství ideálního plynu při teplotě 0 K je nulový. 6. Normální molární objem H2, 02 a He je stejný. 7. V jednom molu plynuje při 100 °C stejný počet molekul, jako při 0 °C. 8. Stejná hmotnostní množství různých plynů obsahují za normálních podmínek stejný počet molekul. 9. VýrazpV/Tpro určité množství ideálního plynu nezávisí na tlaku. 10. Stavová rovnice platí přesně pouze pro 1 mol reálného plynu. 11. Relativní molekulovou hmotnost plynu můžeme spočítat z jeho hustoty změřené při určité teplotě a tlaku. 12. Při teplotě 100 °C a tlaku 100 kPa má oxid dusný větší hustotu než oxid dusitý. 13. Při konstantním objemu je celkový tlak určitého množství směsi plynů přímo závislý na teplotě směsi. 14. Při kritické teplotě dosahuje střední kinetická energie molekul (atomů) plynu maximální hodnoty. 15. Látky, které mají vysokou hodnotu kritického tlaku, mají zpravidla nízkou hodnotu kritické teploty. 16. Rychlost difúze plynuje nepřímo úměrná druhé odmocnině z jeho hustoty. 17. Chování reálného plynu se nejvíce podobá chování ideálního plynu při vysokém tlaku a nízké teplotě. 18. Konstanta a ve van der Waalsově rovnici charakterizuje vlastní objem molekul (atomů) reálného plynu. 19. Ke vzájemným srážkám mezi molekulami dochází častěji v plynech než v kapalinách. 20. Kapaliny jsou zcela nestlačitelné. 21. Voda ponechaná v otevřené nádobě na vzduchu při teplotě 20 °C se po určité době odpaří. 10 Určete počet nezávislých složek v rovnovážné soustavě H2 + 1/202 ± H20. D 54 Kapitola 4.3. 22. Při 100 °C a tlaku 101,325 kPa je molární objem H20 (1) menší než molární objem H20 (g). 23. Molární objem vody je při 80 °C a 90 °C stejný. 24. Za normálního vněj šího tlaku j e tlak nasycených par chloroformu CHC13 při teplotě jeho varu (61,2° C) větší než tlak nasycených par H20 při 100 °C. 25. V kapalině při teplotě varu mají všechny molekuly stejnou kinetickou energii. 26. Teplota varu vody j e vždy 100 °C. 27. Tlak nasycených par libovolné kapaliny se při kritické teplotě rovná kritickému tlaku. 28. Látky, které vytvářej í molekulové krystaly, maj í nízké teploty tání a varu. Látky, j ej ichž struktura j e atomová, jsou tvrdé, nerozpustné ve vodě a mají vysoké teploty tání a varu. 29. V molekulových krystalech jsou atomy v molekulách vázány van der Waalsovými silami. 30. Iontové krystaly jsou dobrými vodiči elektrického proudu. 31. Dobrá tepelná vodivost kovů je způsobena vysokou pohyblivostí jejich kationtů v krystalové mřížce. 32. Jsou-li v krystalové struktuře kovu středy atomů každé třetí (čtvrté) vrstvy j sou nad středy atomů vrstvy první, vzniká nejtěsněji uspořádaná šesterečná (plošně centrovaná krychlová) struktura. 33. Ochlazujeme-li čistou kapalnou látku, dojde při určité teplotě k tuhnutí kapaliny a teplota směsi kapaliny s tuhou látkou zůstává při nepřerušovaném chlazení po určitou dobu konstantní. 34. Křivky ve fázovém diagramu udávají podmínky, za nichž jsou dvě fáze v rovnováze. 35. H20 (s), H20 (1) a H20 (g) jsou v rovnováze pouze v trojném bodě (0,01 °C, 101,325 kPa) fázového diagramu vody. 36. Nachází-li se soustava tuhá látka - kapalina v rovnováze, způsobí dodání tepla této soustavě úbytek množství tuhé látky. 37. Zvýšení vnějšího tlaku má u většiny tuhých látek za následek snížení teploty tání. 3 8. Gibbsův zákon fází udává, j ak j e možné měnit teplotu, tlak nebo koncentraci ve vícesložkovém systému, aniž se poruší jeho fázové složení. 39. V univariantní soustavě H20 (1) - H20 (g) můžeme neomezeně měnit teplotu, aniž by jedna z fází zanikla. 5. Roztoky 55 Kapitola 5.1. 5.1. Koncentrace roztoku A 1. Definujte a vysvětlete následující pojmy: roztok, rozpouštědlo, koncentrace roztoku, rozpustnost látky, křivky rozpustnosti, nasycený, nenasycený a přesycený roztok, směšovací rovnice, křížové pravidlo. 2. Uveďte nejběžnější způsoby vyjadřování koncentrace roztoků. 3. Kvalitativně odhadněte rozpustnost: a) diethyletheru ve vodě, v ethylalkoholu a v benzenu, b) chlorovodíku ve vodě a v benzinu, c) ledu v kapalném fluorovodíku a v benzinu (při teplotě 0 °C), d) síranu sodného ve vodě, v diethyletheru a v chloridu uhličitém, e) jodoformu ve vodě a v chloridu uhličitém, f) pentanu ve vodě a v oktanu. 4. Navrhnětejednoduchý pokus, pomocí něhož můžete zjistit, zda rozpustnost látky vzrůstá či klesá se zvyšující se teplotou rozpouštědla. 5. O roztoku látky A není známo, zdaj e nasycený, nenasycený nebo přesycený. Navrhněte j ednoduché zkoušky, pomocí nichž zjistíte, která z uvedených možností přichází v úvahu. Poznámka: Zápis, jako např. "2,5 M roztok" (čti dva a půl molární roztok), se v praxi často používá jako méně správná alternativa k "roztok o koncentraci 2,5 mol.dm"3". B 1. Vypočítejte, kolik gramů NaN03 a kolik cm3 H20 je třeba na přípravu 2,5 kg a 2,5 dm3 10% roztoku NaN03 o hustotě 1,0674 g cm"3. Řešení: Součet hmotností vody a rozpuštěné látky (NaN03) je 2,5 kg; hmotnost NaN03 je 10 % z 2,5 kg, hmotnost vody 90 % z 2,5 kg 2,5 kg.........100% 2,5 kg.........100% xkg......... 10% ľ kg......... 90% x = 250 g y = 2250 g (cm3) Na přípravu 2,5 kg 10% roztoku je třeba 250 g NaN03 a 2250 cm3 vody. Hmotnost 2,5 dm3 10% roztoku NaN03 vypočítáme ze vztahu m = Vp = 2500 cm3. 1,0674 g cm"3 = 2668,5 g 2668,5 g........ 100 % 2668,5 g........ 100 % x g........ 10% y g........ 90% x = 266,9 g y = 2401,6 g (cm3) Množství jedné složky v roztoku můžeme samozřejmě vypočítat také z rozdílu hmotnosti celého roztoku Kapitola 5.1. 56 a hmotnosti druhé složky. Například hmotnost vody, která je potřebná na přípravu 2,5 dm3 10% roztoku NaNC-3, je 2668,5 g - 266,9 g = 2401,6 g. Na prípravu 2,5 dm3 10% roztoku NaN03 je třeba použít 266,9 g NaN03 a 2401,6 cm3 H20. 2. 200 cm3 vodného roztoku obsahuje 120 cm3 ethylalkoholu. Vypočítejte jeho koncentraci v obj. %. Řešení: 200 cm3......... 100 obj. % 120 cm3............x obj. % x = 60 obj. % Roztok obsahuje 60 obj. % ethylalkoholu. 3. Kolik gramů modré skalice CuS04.5H20 (A4f (CuS04.5H20) = 249,68) lze získat z 1,5 kg 15% roztoku CuS04(7Wf(CuS04) = 159,60) po odpaření vody? Řešení: 1,5 kg 15% roztoku CuS04 obsahuje 1,5 kg . 0,15 = 0,225 kg CuS04 159,6 g CuS04 ........ 249,68 g CuS04.5H20 225,0 gCuS04...............x gCuS04.5H20 x = 351,99 g CuS04.5H20 Z 1,5 kg 15%) roztoku síranu meďnatého lze po úplném odpaření vody získat 352 g CuS04.5H20. 4. Kolik dm3 30% roztoku H2S04 (p = 1,2185 g cm"3, Mf (H2S04) = 98,07) je třeba k neutralizaci 0,5 dm3 30%) roztoku KOH (p = 1,2879 g cm"3, Mf (KOH) = 56,105) za předpokladu, že vzniká K2S04? Řešení: Hmotnost 0,5 dm3 30% KOH vypočítáme ze vztahu m=Vp = 500 cm3. 1,2879 g cm"3 = 643,95 g. Obsah KOH v 500 cm3 30% roztoku KOH je 643,95 g . 0,30 = 193,2 g. Neutralizaci popisuje rovnice 2KOH + H2S04 > K2S04 + 2H20 2 . 56,105 g KOH........ 98,07 g 100% H2S04 193,2 g KOH............x gl00%H2SO4 x= 168,9 g 100%H2SO4 Hmotnost 1 cm3 30% roztoku H2S04 je 1,2185 g a obsah H2S04 v 1 cm3 tohoto roztoku je 1,2185 g . 0,30 = 0,3656 g. Obsah H2S04 a KOH v 1 cm3 roztoku o príslušné procentové koncentraci můžeme zjistit z tabulek. 1 cm3 30% roztoku H2S04 obsahuje .... 0,3656 g H2S04 x cm3 30% roztoku H2S04 obsahuje...... 168,9 gH2S04 x = 462,0 cm3 K neutralizaci 0,5 dm3 30% roztoku KOH je třeba 0,462 dm3 30% H2S04. 5. Kolik cm3 vody musíme přidat ke 150 cm3 26% roztoku kyseliny chlorovodíkové o hustotě 1,129 g cm"3, abychom připravili 10% roztok? 57 Kapitola 5.1. Řešení: Vypočítáme hmotnost 150 cm3 26% roztoku HC1: m = Vp= 150 cm3 . 1,129 g cm"3 = 169,35 g. Toto množství 26%) roztoku HC1 obsahuje 169,35 g . 0,26 = 44,031 g HC1. Stejné množství HC1 bude obsahovat i připravený 10% roztok 44,031 g........... 10% x g........... 100 % x = 440,31 g K původním 150 cm3 (169,35 g) 26% roztoku HC1 je nutno přidat 440,31 g - 169,35 g = 270,96 g (cm3) vody, aby vznikl 10% roztok HC1. Príklad můžeme vyřešit také pomocí směšovacího pravidla mxcx + m2c2 + ...... + mncn = {mx + m2 + ..... + wjc kde mi je hmotnost roztoku o procentové koncentraci c; a c je procentová koncentrace výsledného roztoku. Dosazením dostaneme ml.O + 150 cm3 . 1,129 g cm"3 . 26 = (ml + 150 cm3 . 1,129 g cm"3) .10 ml = 270,96 g H20 (H20) (26% roztok HC1) (výsledný roztok) 6. Vypočítejte procentovou koncentraci roztoku, který vznikne smícháním 1 dm3 14% roztoku NaCl o hustotě 1,10 g cm"3 s 2 kg 5%> roztoku NaCl a s 1 kg vody. Řešení: Koncentraci výsledného roztoku vypočítáme ze směšovací rovnice 1 dm3 . 1,10 kg dm"3 . 14 + 2 kg . 5 + 1 kg . 0 = (1,1 + 2,0 + 1,0) .c c = 6,195 % Koncentrace vzniklého roztoku je 6,2 %. 7. Pomocí křížového pravidla vypočítejte, kolik cm3 80% kyseliny fosforečné o hustotě 1,633 g cm"3 a kolik cm3 vody je nutné smíchat, aby vzniklo 500 cm3 4% roztoku H3P04 s hustotou 1,020 g cm"3. Rešení: 80% roztok H20 (tj. 0% H3P04 roztok H3P04) 80% \^ ^/0% 4 76 Smícháním 80% roztoku H3P04 a H20 v hmotnostním poměru 4 : 76 pripravíme 4% roztok H3P04. Např. smícháním 4 g 80% roztoku H3P04 se 76 g (cm3) H20 získáme 80 g 4% roztoku H3P04. 500 cm3 4% roztoku H3P04, které máme připravit, má hmotnost 500 cm3 . 1,020 g cm"3 = 510 g na 80 g 4% roztoku H3P04 potřebujeme 4,0 g 80% roztoku H3P04 na 510 g --------"-------- x g ------"------ x = 25,5 g 80% roztoku H3PO 4 25,5 g 5 - 15,62 cm3 80% roztoku H,PCv 1,633 g cm"j ' 3 4 Kapitola 5.1. 58 na 80 g 4% roztoku H3P04 potřebujeme......76 cm3 H20 na 510 g ----------"---------- ................... ^cm3H20 y = 484,5 cm3 H20 K přípravě 500 cm3 4% roztoku H3P04 použijeme 15,62 cm3 80% H3P04 a 484,5 cm3 H20. 8. 180 cm3 roztoku obsahuje 11,476 g KOH (A^f (KOH) = 56,105). Vypočítejte jeho molaritu. Řešení: Molarita (M) roztoku je rovna počtu molů rozpuštěné látky v 1 dm3 roztoku 180 cm3 roztoku obsahuje 11,476 g KOH 1000 cm3 ------"------ x g KOH x = 63,756 g KOH 1 M roztok KOH obsahuje 56,105 g KOH v 1 dm3 j, M -------"------- 63,756 g KOH v 1 dm3 y = 1,1364 M Koncentrace roztoku je 1,1364 mol dm"3. 9. Vypočítejte procentovou koncentraci 13,57 M HF (A/f-(HF) = 20,006), jehož hustota je 1,086 g cm"3. Řešení: Hmotnost 1 dm3 13,57 M roztoku HF je m=Vp= 1000 cm3 . 1,086 g cm"3 = 1086 g. V 1086 g tohoto roztoku je obsaženo 13,57 molů HF, tj. 13,57 mol . 20,006 g moľ1 = 271,48 g HF 271,48 g........... x % 1086,0 g......... 100% x = 25,0 % 13,57 M roztok kyseliny fluorovodíkové je 25%. 10. Kolik gramů Ba(OH)2.8H20 (Mf (Ba(OH)2.8H20) = 315,48) je třeba na přípravu 2 dm3 0,125 M roztoku Ba(OH)2 (Mf (Ba(OH)2) = 171,35)? Řešení: 1 dm3 1 M roztoku Ba(OH)2 obsahuje 171,35 g Ba(OH)2, 2 dm3 0,125 M roztoku Ba(OH)2 obsahují 171,35 . 0,125 . 2 = 42,8375 g Ba(OH)2 171,35 g moľ1 Ba(OH)2 ............ 315,48 g moľ1 Ba(OH)2.8H20 42,8375 g Ba(OH)2 ......................... x g Ba(OH)2.8H20 x = 78,87gBa(OH)2.8H20 Na prípravu 2 dm3 0,125 M roztoku Ba(OH)2 je třeba 78,87 g Ba(OH)2.8H20. 11. Kolik cm3 3 6% roztoku HC1 (A#rtf (HC1) = 3 6,461, p = 1,1789 g cm"3) j e třeba na přípravu 2 dm31 M roztoku kyseliny chlorovodíkové? Řešení: 2 dm3 1 M roztoku HC1 obsahují 2 . 36,461 g = 72,922 g HC1 59 Kapitola 5.1. 1 cm3 36% roztoku HC1 obsahuje....... 1,1789 g . 0,36 = 0,4244 g HC1 x cm3 -----------"----------- .................................... 72,922 g HC1 x = 171,82 cm3 36% roztoku HC1 Na přípravu 2 dm3 1 M roztoku HC1 je třeba 171,82 cm3 36% HC1. 12. Kolik gramů AgN03 (TWf (AgN03) = 169,873) obsahuje 0,5 dm3 0,625 M roztoku AgN03? Řešení: 1 dm3 1 M roztoku AgN03 obsahuje............. 169,873 g AgN03 0,5 dm3 1 M --------"-------- ..... 0,5 . 169,873 g AgNO 0,5 dm3 0,625 M --------"-------- ........... x g AgNO x= 53,085 gAgNO3 0,5 dm3 0,625 M roztoku AgN03 obsahuje 53,085 g AgN03. 13. Vypočítejte molalitu 30% roztoku H2S04 (o = 1,2185 g cm"3, Mf(H2S04) = 98,07). Řešení: Vypočítáme množství H2S04 a H20 v 1 dm3 30% roztoku H2S04, jehož hmotnost je 1000 cm3 . 1,2185 g cm"3 = 1218,5 g. 1 dm3 30% H2S04 obsahuje 1218,5 g . 0,30 = 365,55 g H2S04 a 1218,5 g . 0,70 = 852,95 g H20. Molalita roztoku (m) udává počet molů rozpuštěné látky v 1 kg rozpouštědla. Pro 30% roztok H2S04 platí 365,55 g H2S04 je rozpuštěno v 852,95 g H20 y gH2S04 -—"-— 1000,00 g H20 y = 428,57 g H2S04 = 4,37 mol H2S04 30% roztok H2S04 je 4,37 molální. 14. Vyjádřete v molárních zlomcích koncentrace KI (Mf(KI) = 166,002) a vody (Mrtf(H20) = 18,0152) v 50% vodném roztoku KI. Řešení: Molární zlomek (x(i)) i-té složky roztoku udává poměr počtu molů této složky (n(í)) k celkovému počtu molů všech složek v roztoku (součet molárních zlomků všech složek roztoku se musí rovnat 1,0000). 100 g 50 % roztoku KI obsahuje 50gKIa50g H20 ot(KI) _ 50,0 g Mf(KI) ~ 166,002 g moľ m(U20) _ 50,0 g Mrtf(H20) ~ 18,0152 g moľ n(KI) = —= -—-- = 0,3012 mol «(H20) = t JJt ^ = innJn --f = 2,7754 mol w(KT) 0,3012 mol x(KI) = -—-=--- = 0,0979 v ' «(KI) + «(H20) 0,3012 mol+ 2,7754 mol w(H,0) 2,7754 mol x(H20) = -K—L-L- = -!- = 0,9021 v 2 ' «(KI) + «(H20) 0,3012 mol+ 2,7754 mol Koncentrace obou složek roztoku vyjádřené v molárních zlomcích j sou x(KI) = 0,0979 a x(H20) = 0,9021. 15. Kolik gramů KMn04 j e nutné navážit na přípravu 1 dm3 roztoku KMn04 pro titraci v kyselém prostředí tak, aby 1 cm3 tohoto roztoku zoxidoval veškeré Fe2+, které je obsaženo v 1 cm3 1 M roztoku FeS04? Kapitola 5.1. 60 Řešení: V kyselém prostředí se Mn04 redukuj e na Mn2+ a Fe2+ se oxiduj e na Fe3+. 1 mol KMn04 zoxiduj e 5 molů FeS04 1 dm3 1 M roztoku KMn04 j e ekvivalentní 5 dm3 1 M roztoku FeS04 1 dm3 0,2 M ---------"--------- 1 dm3 1 M roztoku FeS04 1 cm3 0,2 M ---------"--------- 1 cm3 1 M roztoku FeSO ,3 Na titraci je nutno použít 0,2 M roztok KMn04. Na přípravu 1 dm takového roztoku KMn04 je třeba 0,2 molu KMn04 tj. 158,034 g moľ1 . 0,2 mol = 31,6067 g KMn04. 16. Na vysrážení Ag+ ve formě AgCl z 15 cm3 roztoku AgN03 bylo spotřebováno 24,0 cm3 1 M roztoku NaCl. Vypočítejte molaritu roztoku AgN03 a jeho množství, které je třeba na přípravu 200 cm3 0,25 M roztoku. Řešení: AgN03 reaguje s NaCl v molárním poměru 1 : 1 1 dm3 1 M roztoku NaCl zreaguje s 1 dm3 1 M roztoku AgN03 15 cm3 1 M ---------"--------- s 15 cm3 1 M roztoku AgN03 24 cm3 1 M ---------"--------- s 15 cm3 x M roztoku AgN03 x= 1,6 M Platí rovněž vztah VlMlvl = VryM2v2, kde V je objem roztoku o molaritěM, v je číslo, které udává počet atomů H (počet iontů H30+, OH" nebo počet elektronů) s nimiž reaguje (nebo ho nahrazuje) při určité reakci jeden atom (ion, molekula) uvažované látky. Molaritu roztoku AgN03 můžeme vypočítat i s jeho využitím VjMjVj 24,0 cm3 . 1 mol dm"3 . 1 M, =-* 2 2 = —'-:- = 1,6 mol dm"3 1 Vlvl 15,0cm3.l Využitím téhož vztahu vypočítáme i objem roztoku AgN03, který je potřebný na přípravu 200 cm3 0,25 M roztoku AgN03 VM2v2 200 cm3 . 0,25 mol dm"3 . 1 Vl =-—-=-—-——-—-- = 31,25 cm Mlvl 1,6 mol dm . 1 Na přípravu 200 cm3 0,25 M AgN03 je třeba 31,25 cm3 1,6 M roztoku AgN03. 17. 19,7658 g roztoku HBr(Mf(HBr) = 80,912) bylo zředěno v odměrné baňce na objem 100 cm3. Na neutralizaci 20,00 cm3 tohoto roztoku bylo spotřebováno 15,50 cm3 1 M roztoku NaOH. Vypočítejte procentuální koncentraci HBr v původním roztoku. Řešení: lem3 1M roztoku NaOH zneutralizuje lem3 1 M HBr lem3 1M --------"-------- 0,08091 g HBr 15,50 cm3 1M --------"-------- x g HBr x= 1,2541 g HBr Ve 20,00 cm3 připraveného roztoku HBr (na titraci bylo ze 100 cm3 roztoku v odměrné baňce použito jen 20,00 cm3) j e obsaženo 1,2541 g HBr. Ve 100 cm3 roztoku j e obsaženo 1,2541 g . 5 = 6,2705 g HBr. Stejné množství HBr je obsaženo v 19,7658 g analyzovaného roztoku HBr. 6,2705 g Procentuální koncentrace HBr v analyzovaném roztoku 1 e -. 100 = 31,72%. y J 19,7658 g 61 Kapitola 5.1. 18. Kolik gramů KC1 a kolik gramů vody obsahuje 400 g roztoku KC1 nasyceného při teplotě 0 °C? Řešení: V tabulkách si vyhledáme rozpustnost KC1 ve vodě při 0 °C - ve 100 g H20 se při teplotě 0 °C rozpustí 27,6 g KC1. 127,6 g při 0 °C nasyceného roztoku KC1 obsahuje 27,6 g KC1 400 g --------------"-------------- x g KC1 x = 86,52 g KC1 Obsah vody ve 400 g roztoku je 400 g - 86,52 g = 313,48 g. 400 g roztoku KC1 nasyceného při 0 °C obsahuje 86,5 g KC1 a 313,5 g H20. C 1. Jaká je procentová koncentrace roztoku, který vznikl rozpuštěním 525 g soli ve 2,5 kg rozpouštědla? 2. Kolik gramů cukruje nutno rozpustit ve 4,5 dm3 vody, abychom získali 15% roztok? 3. Vypočítejte, v kolika gramech 6% roztoku NaCl (p = 1,0413 g cm"3) je obsaženo 12,0 g NaCl a kolik cm3 tohoto roztoku obsahuje 12,0 g NaCl. 4. Roztok vznikl rozpuštěním 25,0 g fenolu ve 100 cm3 methanolu (p = 0,7917 g cm"3). Vypočítejte jeho koncentraci v hmotnostních procentech. 5. Ve 100 g vody se při 20 °C rozpustí 62,1 g FeS04.7H20. Vypočítejte procentuální koncentraci FeS04. 6. Kolik gramůNa2CO3.10H2O a kolik cm3 H20 použijeme k přípravě 0,5 dm312% roztoku uhličitanu sodného o hustotě 1,1244 g cm"3? 7. Kolik gramů H2S04 obsahuje 1 cm3 44% H2S04 (p = 1,3384 g cm"3)? 8. 180 g 23,5%) roztokuNaBr bylo odpařením vody zahuštěno na 40% roztok. Vypočítejte hmotnost zahuštěného roztoku a objem vody, který byl z původního roztoku odpařen. 9. 47,4 g roztoku HC104 zaujímá objem 40,0 cm3. Pomocí tabulek zjistěte koncentraci tohoto roztoku v hmotnostních procentech. 10. Na jaký objem musí být zředěno 5,0 cm3 6%> roztoku K2S04 o hustotě 1,0477 g cm"3, aby 1 cm3 vzniklého roztoku obsahoval 5,0 mg draslíku? 11. Kolik gramů NaN03 je třeba na přípravu 50 cm3 roztoku, který bude v 1 cm3 obsahovat 70,0 mg Na? 12. Reakcí 20,0 g K2C03 s 50% roztokem H2S04 byl připraven KHS04. Vypočítejte, kolik cm3 96% H2S04 (p = 1,8355 g cm"3) a kolik cm3 vody použijeme na přípravu potřebného množství 50% roztoku H2S04. 13. Vjakém objemu 50% roztoku FIN03 (p = 1,3100 g cm"3) je obsaženo takové množství FIN03, které zneutralizuje 100 cm3 20% NaOH (p = 1,2191 g cm"3)? 14. 200 g 14%) roztoku NaCl bylo připraveno neutralizací roztoku NaOH plynným chlorovodíkem. Vypočítejte procentovou koncentraci roztoku NaOH před neutralizací a množství HC1 v dm3 (měřeno za normálních podmínek), které bylo na neutralizaci použito. 15. Hustota bezvodého CH3OH je 0,796 g cm"3, hustota 68% vodného roztoku CH3OH je 0,880 g cm"3. Vypočítejte koncentraci tohoto roztoku v objemových procentech. 16. Vypočítejte, kolikem3 akolik gramů ethanolu (o = 0,7893 g cm"3) j e obsaženo v 1 dm3 jeho vodného roztoku o koncentraci 40 obj. %>. Kapitola 5.1. 62 17. Jaká bude koncentrace roztoku K2C03, který vznikl smícháním 1 dm3 10% roztoku (p = 1,09 g cm"3) s 2 kg 20% roztoku a 2 dm3 30% roztoku (p = 1,30 g cm"3)? 18. Kolikem3 vody musíme přidat ke 180 cm3 35% roztoku kyseliny mravenčí HCOOH(o = 1,0847 g cm"3), aby vznikl 20% roztok (p = 1,0488 g cm"3)? Jaký bude objem vzniklého roztoku? 19. Pomoci krížového pravidla vypočítejte, v jakém hmotnostním a v jakém objemovém poměru musíme smíchat 10% (p = 0,9575 g cm"3) a 26% (p = 0,9040 g cm"3) roztok amoniaku, aby vznikl 20% roztok. 20. Pomocí křížového pravidla vypočítejte, kolík cm3 96% roztoku H2S04 (p = 1,8355 g cm"3) a kolík cm3 vody potřebujeme na prípravu 1 dm3 20% roztoku H2S04 (p = 1,1394 g cm"3). 21. 160 g 40% roztoku HN03 (p = 1,0256 g cm"3) bylo přidáním 5% roztoku HN03 (p = 1,0256 g cm"3) zředěno na 15%) roztok HN03. Vypočítejte, kolik cm3 5% roztoku HN03 bylo na ředění použito. 22. Kolik gramů NaCl je nutno přidat k 1 dm3 10% roztoku NaCl o hustotě 1,0707 g cm"3, aby vznikl roztok 20% (p = 1,1478 g cm"3)? Jaký bude objem připraveného roztoku? 23. Kolik gramů BaCl2.2H20 je třeba přidat k 800 g 10% roztoku BaCl2, aby vznikl 30% roztok BaCl2? 24. Kolikem3 96% roztoku H2S04 (p = 1,8355 g cm"3) j e nutno přidat ke 150 g oxidu sírového, aby vzniklo 30% oleum (tj. 30% roztok S03 v H2S04)? 25. Jaká je molarita roztoku KOH, jestliže v 1 cm3 tohoto roztoku je obsaženo 5,61.10"5 g KOH? 26. Určete molaritu roztoku obsahujícího 16,021 g CH3OH ve 200 cm3 roztoku. 27. Kolik gramů CH3COOH obsahuje 100 cm3 jejího 0,25 M roztoku? 28. Kolik gramů BaCl2.2H20 je potřebí k přípravě 1 dm3 0,25 M a 0,5 dm3 1 M roztoku BaCl2. 29. V jakém objemu 0,365 M roztoku FeCl3 je obsažen 1 g Fe? 30. Kolík cm3 0,125 M roztoku lze připravit ze 3,5 g KOH? 31. Kolik dm3 plynného amoniaku (měřeno za normálních podmínek) se uvolní varem z 0,25 dm3 2 M vodného roztoku amoniaku? 32. 200 cm3 2 M roztoku bylo zředěno vodou na objem 0,8 dm3. Vypočítejte molaritu výsledného roztoku. 33. Kolík cm3 0,125 M roztoku H2S04 je možno připravit ředěním 25 cm3 4 M roztoku H2S04 vodou? 34. Za předpokladu, že objem výsledného roztoku je roven součtu objemů výchozích roztoků, vypočítejte molaritu roztoku, který vznikl smícháním 1 dm3 1 M roztoku se 2 dm3 2 M roztoku a 4 dm3 0,15 M roztoku téže sloučeniny. 35. Kolik cm3 1,5 M roztoku je nutné přidat ke 2 dm3 0,1 M roztoku téže látky, abychom získali 0,2 M roztok? Hustoty obou roztoků jsou přibližně 1,0 g cm"3. 36. 10 g 34,89% roztoku ZnCl2 bylo zředěno na objem 200 cm3. Vypočítejte molaritu vzniklého roztoku. 37. Na jaký objem musí být zředěn roztok, který vznikl rozpuštěním 50,0 g CuS04.5H20 ve 100 g vody, abychom získali 0,5 M roztok CuS04? 38. Kolik cm3 0,05 M roztoku (COOH)2 zneutralizuje 10,0 cm3 1% roztoku KOH (p = 1,0074 g cm"3)? 39. 10,0 gNaOHbylo zneutralizováno 5,15% roztokem HC1. Vypočítejte molaritu vzniklého roztoku NaCl, je-li jeho hustota 1,055 g cm"3. 40. Určete molaritu roztoku kyseliny sírové připraveného zředěním 12,963 g 96% roztoku H2S04 70 cm3 vody (použijte tabulku hustot a koncentrací H2S04). 41. Kolik cm3 1,1 M HC1 je třeba k neutralizaci 50 cm3 roztoku, který ve 100 cm3 obsahuje 5 g NaOH? 63 Kapitola 5.1. 42. Na neutralizaci 0,2251 g dvoj sytné kyseliny bylo spotřebováno 40,0 cm3 0,125 M roztoku KOH. Vypočítejte její střední relativní molekulovou hmotnost. 43. 25,7609 g azeotropní směsi HC1 s vodou (p= 1,0993 g cm"3) bylo zředěno na objem 100 cm3. Na neutralizaci 10,0 cm3 vzniklého roztoku bylo spotřebováno 14,30cm31 M roztoku NaOH. Vypočítejte procentuální koncentraci a molaritu azeotropní směsi HC1 s vodou. 44. Z 2,4275 g směsi kyseliny amidosírové a amidosíranu draselného bylo rozpuštěním ve vodě připraveno 250 cm3 roztoku. K neutralizaci 20,0 cm3 vzniklého roztoku bylo spotřebováno 19,75 cm3 0,1 M roztoku KOH. Vypočítejte procentuální obsah kyseliny amidosírové ve směsi. 45. Kolik cm3 0,25 M roztoku H2S04 je nutno přidat k 10 cm3 1 M roztoku BaCl2, aby se veškeré baryum vysrá-želo jako BaS04? 46. V 0,25 dm3 roztoku je obsaženo 5,023 g HC104. V jakém poměřuje nutné smíchat tento roztok s 10% roztokem KOH (p = 1,0904 g cm"3), aby vznikl neutrální roztok? 47. Kolik gramů Agl se vyloučí, přidáme-li k 15,0 cm3 0,95 M roztoku AgN03 nadbytek roztoku KI? 48. Kolik gramů K2Cr207 obsahuje 1 dm3 jeho roztoku, který j e ekvivalentní 1 dm3 0,5 M roztoku KI při reakci K2Cr207 s KI v kyselém prostředí? 49. Z navážky 0,6239 g znečištěného K2Cr04 bylo v odměrné baňce připraveno 100 cm3 roztoku. Z tohoto roztoku bylo odpipetováno 20,0 cm3, přidána destilovaná voda, KI, zředěná HC1 a roztok škrobu. Vyloučený jod byl titrován 0,1 M roztokem Na2S203, jehož spotřeba na titraci činila 18,90 cm3. Vypočítejte procentuální obsah K2Cr04 v navážce. 5 0. Roztoku KMn04 se b ěžně používá v odměrné analýze (mangánometrii) ke kvantitativnímu stanovení četných redukujících látek. Vypočítejte, jak koncentrovaný roztok KMn04 si připravíme pro manganometrické stanovení FeS04 titraci v kyselém prostředí a MnS04 titraci v neutrálním prostředí tak, aby spotřeba připravených roztoků KMn04 na titrace 10,0 cm3 přibližně 0,2 M roztoků FeS04, resp. MnS04, činila asi 20 cm3. 51. 0,1315 g monohydrátu šťavelanu vápenatého bylo titrováno v prostředí kyseliny sírové 0,02 M roztokem KMn04. Jeho spotřeba na titraci činila 17,90 cm3. Vypočítejte čistotu analyzované soli v procentech. 52. Doplňte koeficienty v rovnici As203 + KBr03 + HC1 -> As205 + HBr + KC1 a vypočítejte, kolik gramů As203 obsahoval roztok, na jehož titraci bylo spotřebováno 15,80 cm3 0,01 M roztoku KBr03. 53. Kolik gramů kyseliny HA (Mf (HA) = 136,2) obsahuje 1 cm3 jejího j edenáctimolálního roztoku, jehož husto-taje 1,1230 g cm"3? 54. Roztok obsahuje 116,16 g acetonu (CH3C(0)CH3), 138,21 g ethanolu (C2H5OH) a 126,11 g vody. Vyjádřete koncentrace jeho složek v molárních zlomcích. 55. Ve 100 g vody bylo rozpuštěno 12,1 g Na2S04.10H2O. Vyjádřete složení roztoku v molárních zlomcích. 56. Vypočítejte molaritu 12% roztoku H3P04 (p = 1,0647 g cm"3). 57. Vypočítejte procentovou koncentraci 3 M roztoku dusičnanu sodného o hustotě 1,1589 g cm"3. 58. Kolik molů, gramů a procent HN03 obsahuje 250 cm3 2,03 M roztoku HN03 o hustotě 1,0661 g cm"3? 59. Kolik cm3 96% H2S04 (p = 1,8355 g cm"3) potřebujeme k přípravě 1 dm3 0,5 M roztoku H2S04? 60. Kolik cm3 50% roztoku NaOH (p = 1,5253 g cm"3) je nutné použít na přípravu 0,5 dm3 0,5 M NaOH? 61. Vypočítejte procentovou koncentraci 1,33 M roztoku uhličitanu draselného o hustotě 1,1490 g cm"3. Kapitola 5.1. 64 62. V 10 molech kapalného amoniaku se při teplotě -33 °C rozpustí 4,63.10"2 molůNH4Cl. Vypočítejte procentuální koncentraci NH4C1 v nasyceném roztoku této soli v kapalném amoniaku při -3 3 ° C a rozpustnost chloridu amonného v g/100 cm3 kapalného NH3 (p = 0,6814 g cm"3) při téže teplotě. 63. Vypočítejte procentovou koncentraci a molalitu 2,7 M roztoku KC1 o hustotě 1,1185 g cm"3. 64. Dvanáctinásobek molární hmotnosti amoniaku byl rozpuštěn ve vodě za vzniku 1250 g roztoku. Vypočítejte jeho procentuální koncentraci. 65. Vypočítejte molaritu a molalitu roztoku, který ve 100 g obsahuje 10,0 g NaCl (p = 1,0707 g cm"3). 66. Vypočítejte molaritu a molalitu 36% roztoku HC1 (p = 1,1789 g cm"3). 67. Ochlazením 200 cm3 24% roztokuNa2S04 (p = 1,2336 g cm"3) vykrystalovalo 90,0 gNa2S04.10H2O. Vypočítejte molalitu zbylého roztoku. 68. Vypočítejte procentuální koncentraci 5 molálního roztoku KOH. 69. Hustota roztoku ethanolu ve vodě o koncentraci 50 hmot. % je 0,9138 g cm"3. Vypočítejte molární zlomek, molaritu a molalitu C2H5OH v tomto roztoku. 70. Vypočítejte procentovou koncentraci a molaritu 1,0989 m roztoku KN03 o hustotě 1,0627 g cm"3. 71. Molární zlomek CoS04 ve vodném roztoku této soli je roven 0,025. Vypočítejte molalitu a procentovou koncentraci tohoto roztoku. 72. Kolik gramů dichromanu draselného se rozpustí při teplotě 20 °C v 63,0 cm3 vody? Rozpustnost K2Cr04 je při této teplotě 61,7 g K2Cr04 ve 100 g H20. 73. Kolik gramů K2Cr207 se vyloučí ve formě krystalů po ochlazení 250 g jeho roztoku nasyceného při teplotě 60 °C, na teplotu 20 °C? Rozpustnost K2Cr207 ve 100 g H20 je při 20 °C 12 g a při 60 °C 43 g. 74. Odpařením veškeré vody z 15,245 g při teplotě 20 °C nasyceného roztoku látky A ve vodě bylo získáno 4,052 g bezvodé látky A. Vypočítejte její rozpustnost ve 100 g vody při teplotě 20 °C a procentuální koncentraci nasyceného vodného roztoku při téže teplotě. 75. Kolik gramů K2S04 a kolik cm3 vody je obsaženo ve 100 cm3 roztoku K2S04 nasyceného při teplotě 20 °C? Při 20 °C se ve 100 g H20 rozpustí 11,11 g K2S04 za vzniku roztoku o hustotě 1,0817 g cm"3. 76. Reakcí vodného roztoku obsahujícího 20,0 gNaOH s plynným S02 má být připraven Na2S03. Vjakém minimálním množství vody musí být potřebné množství NaOH rozpuštěno, aby vzniklý Na2S03 nevykry stal oval při 20 °C z roztoku? Ve 100 g vody se při 20 °C rozpustí 26,9 g Na2S03. 77. Kolik cm3 vody musíme použít na překrystal ování 100 g H3B03, jestliže je chceme rozpustit ve vodě na roztok nasycený při teplotě 60 ° C a ten pak ochladit na teplotu 20 ° C? Kolik procent H3B03 z původního množství se při takovém způsobu krystalizace vyloučí z roztoku? Rozpustnost H3B03 ve 100 g H20 je 5,04 g při 20 °C a 14,81 g při 60 °C. 78. KHS04 byl připraven neutralizací potřebného množství 50% roztoku H2S04 200 g 25% roztoku K2C03. Vzniklý roztok byl zahušťován při teplotě 100 °C tak dlouho, až se z něho vyloučily první krystaly KHS04. Zahuštěný roztok pak byl ochlazen na teplotu 20 ° C. Vypočítejte, kolik gramů KHS04 se vyloučilo z roztoku po ochlazení. Rozpustnost KHS04 ve 100gH2Oje 121,6 g při 100 °C a 51,4 g při 20 °C. 79. Kolik dm3 vody je nutno odpařit ze 2 kg 10% roztoku síranu draselnohlinitého, aby vznikl roztok této soli nasycený při teplotě 60 °C? Kolik gramů KA1(S04)2.12H20 vykrystaluje z tohoto roztoku po ochlazení na 20 °C? Rozpustnost KA1(S04)2.12H20 ve 100gH2Oje 11,4 g při 20 °C a 57,5 g při 60 °C. 65 Kapitola 5.2. 5.2. Vlastnosti zředěných roztoku 1. Definujte a vysvětlete následující pojmy: ideální roztok, tlak nasycené páry nad kapalinou, Raoultův zákon, negativní a pozitivní odchylky od Raoultova zákona, teplota varu kapaliny, zvýšení teploty varu a snížení teploty tuhnutí roztoku, ebulioskopie, kryoskopie, osmoza, osmotický tlak, van't Hoffův koeficient. B 1. Tlak nasycených par vody při 25 °C je 3,17 kPa. Vypočítejte tlak nasycených par H20 nad roztokem 15,014 g močoviny (Mrtf(CO(NH2)2) = 60,056) v 90,076 g vody (Mrtf(H20) = 18,0152) při 25 °C. Řešení: Podle Raoultova zákona je snížení tlaku par (Ap) rozpouštědla nad roztokem netěkavé a v roztoku neionizované sloučeniny úměrné molárnímu zlomku rozpuštěné látky nB AP = Po-— = Poxb nA + nB kdep0]t tlak nasycených par nad čistým rozpouštědlem, p tlak nasycených par rozpouštědla nad roztokem a xB molární zlomek rozpuštěné látky. Molární zlomek pro močovinu xur je 15,014 60,056 0,04762 15,014 90,076 —-- + —-- 60,056 18,0152 Ap = p0xw = 3,17 kPa. 0,04762 = 0,151 kPa a p = p0 - Ap = 3,17 kPa - 0,151 kPa = 3,019 kPa. Tlak nasycených par vody nad uvedeným roztokem je 3,019 kPa. 2. Ve 100 g vody bylo rozpuštěno 21,6192 g cukru. Teplota tuhnutí tohoto roztoku byla -2,232 ° C. Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost cukru, je-li kryoskopická konstanta vody K(R20) = 1,86 °C kg moľ1. Řešení: Snížení teploty tuhnutí (ATt) roztoku netěkavé a v roztoku neionizované sloučeniny je rovno součinu kryoskopické konstanty použitého rozpouštědla (K) a molality rozpuštěné látky (m) -ATt = K(tt20)m 2,232 °C = 1,86 ° C kg moľ1 .m m = 1,2 mol kg1 V 1 kg vody je rozpuštěno 216,192 g cukru a molalita roztoku je 1,2 216,192 g představuje......... 1,2 molární ch hmotností cukru x g představuje......... 1,0 molární ch hmotností cukru x = 180,16 g Relativní molekulová hmotnost cukru je 180,16. 3. Teplota varu benzenu je 80,1 °C. Vypočítejte teplotu varu roztoku, který obsahuje v 80 g benzenu 4,70 g antrachinonu (Mrtr(C14H10) = 178,234). Ebulioskopická konstanta benzenu £(C6H6) je 2,6 °C kg moľ1. Kapitola 5.2. 66 Řešení: Zvýšení teploty vani (A7V) roztoku netěkavé a v roztoku neionizované látky oproti teplotě varu čistého rozpouštědla je rovno součinu ebuliopické konstanty použitého rozpouštědla (E) a molality roztoku (m) - A7V = £(C6FL>7 = 2,6 °C kg moľ1 . 0,3296 mol kg1 = 0,86 °C Teplota varu uvedeného roztoku je 80,10 °C + 0,86 °C = 80,96 °C. 4. Vodný roztok, který obsahuj e 0,5 g hemoglobinu v 0,5 dm3 roztoku, j e oddělen semipermeabilní membránou od čisté vody a při teplotě 27 °C má osmotický tlak 38,66 Pa. Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost hemoglobinu. Řešení: Velikost osmotického tlaku je vyjádřena vztahem RT mRT p = icRT = in— = /'- F V MmV kde zje van't Hoffův koeficient (z = 1 pro neionizovanou látku), c molarita roztoku, n počet molů rozpuštěné látky, m hmotnost aMm molární hmotnost rozpuštěné látky RT 1 . 0,5.10"3 kg. 8,3143 J moľ1 K"1. 300,15 K Mm =im— = -:-:—:- = 6,46.10 g moľ pV 38,66 N m"2. 0,5.10"3 m3 5 Relativní molekulová hmotnost hemoglobinu je 6,46.104. 1. Tlak nasycených par vody při teplotě 28 °C je 3780 Pa. Vypočítejte tlak nasycených par vody při uvedené teplotě nad roztokem, který v 1000 g vody obsahuje 68,46 g sacharózy. 2. Přiteplotě30 °C je tlak nasycené páry benzenu 16,24 kPa. Tlak nasycených parbenzenu nad roztokem, který obsahuj e 15,0 g netěkavé látky ve 250 g benzenu, j e 16,03 kPa. Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost rozpuštěné látky. 3. Při teplotě 25 °Cje tlak nasycených par hexanu 20,40 kPa a heptanu 6,07 kPa. Vypočítejte při uvedené teplotě parciální tlaky hexanu a heptanu nad směsí, která obsahuje 30 % hexanu a 70 % heptanu (hmotnostní %). 4. Kafr má kryoskopickou konstantu 40,0 °C kg moľ1 a teplotu tání 178,4 °C. Roztok 1,50 g netěkavé látky v 35,0 g kafru taje při teplotě 164,7 °C. Vypočítejte relativní molekulovou hmotnost této látky. 5. Vodného roztoku ethylenglykolu (HO-CH2-CH2-OH) se používá v automobilech jako chladicí kapaliny s nízkou teplotou tuhnutí. Odhadněte, v jakém objemovém poměřuje nutné smíchat ethyl englykol s vodou, aby vznikla směs tuhnoucí při-10 °C. Kryoskopická konstanta vody j e 1,86 ° C kg moľ1, hustota ethyl englykolu 1,1 g cm"3. Předpokládejte, že i u koncentrovaných roztoků je snížení teploty tuhnutí úměrné koncentraci. 6. Vypočítejte teplotu tání a teplotu varu roztoku, který obsahuje 30,0 g sacharózy ve 200gvody. Rozhodněte, zda pro stanovení relativní molekulové hmotnosti je v daném případě vhodnější ebulioskopie nebo kryoskopie. Ebulioskopická a kryoskopická konstanta vody jsou Í!ľ(H20) = 0,52 °C kg moľ1 a Äľ(H20) = 1,86 "Ckgmoľ1. 67 Kapitola 5.2. 7. Vodný roztok obsahující v 1 dm3 1,00 g inzulínu má při teplotě 25 °C osmotický tlak 413,1 Pa. Vypočítejte teplotu tání tohoto roztoku (K(H20) = 1,86 °C kg moľ1), relativní molekulovou hmotnost inzulínu a rozhodněte, zda pro stanovení relativních molekulových hmotností vysokomolekulárni ch sloučenin je vhodnější kryoskopie nebo metoda založená na měření osmotického tlaku. 8. Jaký osmotický tlak bude mít roztok 4,0 g polyvinylchloridu v 1 dm3 dioxanu při teplotě 27 °C,je-li průměrná relativní molekulová hmotnost tohoto polymeru 1,5.105? 9. Lidská krevní plazma má teplotu tání -0,56 °C. Vypočítejte její osmotický tlak při teplotě 37 °C za předpokladu, že 1 cm3 krevní plazmy obsahuje 1 g vody. Jakou procentuální koncentraci musí mít roztok NaCl ve vodě (tzv. fyziologický roztok), aby byl při 37 °C izotonický (tj. měl shodný osmotický tlak) s lidskou krevní plazmou? Hodnota van't Hoffova koeficientu pro NaCl j e 2, hustota fyziologického roztoku cca 1,00 g cm"3 a kryoskopická konstanta vody K(R20) = 1,86 °C kg moľ1. D Posuďte, které z následujících výroků jsou správné a které nesprávné. Odpovědi zdůvodněte. 1. Rozpustnost iontových sloučenin je větší v polárních než v nepolárních rozpouštědlech. 2. Rozpustnost látek, při jejichž rozpouštění se uvolňuje teplo, vzrůstá se vzrůstající teplotou. 3. Rozpustnost slabých elektrolytů ve vodě je vždy malá. 4. Mol arita roztoku nemůže být větší než 10. 5. Protože hustota vody je přibližně 1,0 g cm"3, je ve vodných roztocích molarita číselně rovna molalitě. 6. Molární zlomek rozpuštěné látky nemůže být větší než 1,00. 7. Rozpustnost plynu v kapalině je přímo úměrná tlaku nad kapalinou. 8. Rozpustnost plynů ve vodě vzrůstá se vzrůstající teplotou. 9. Obecně platí, že z roztoku určité látky, který je při jisté teplotě nenasycen, nemůže po ochlazení rozpuštěná látka vykrystalovat. 10. Přesycený roztok připravíme rozpuštěním většího množství látky v určitém množství rozpouštědla než kolik činí rozpustnost této látky v tomto rozpouštědle při dané teplotě. 11. Rozpustnost různých krystalohydrátů určité látky je ve vodě při stejné teplotě stejná. 12. Roztok netěkavé látky v určitém rozpouštědle má vyšší tenzi nasycených par rozpouštědla než čisté rozpouštědlo při stejné teplotě. 13. Teplota tuhnutí roztoku vzrůstá se snižující se koncentrací roztoku. 14. Kryoskopická a ebulioskopická konstanta mají pro všechna rozpouštědla stejné hodnoty. 15. Osmotický tlak roztoku při určité teplotě j e roven tlaku, který by měla rozpuštěná látka, kdyby byla za stej né teploty v plynném stavu a zaujímala objem shodný s objemem roztoku. 16. Osmotický tlak roztoku při určité teplotě, snížení teploty tání a zvýšení teploty varu roztoku závisí pouze na koncentraci rozpuštěné látky a povaze rozpouštědla; nezávisí na tom, zda rozpuštěná látka j e či není elektro-lyt. Kapitola 6.1. 68 6. Chemické reakce, chemická rovnováha 6.1. Elementárni termodynamika A 1. Vysvětlete následující pojmy: soustava otevřená, uzavřená a izolovaná, vnitřní energie soustavy, 1. věta termodynamická, reakční teplo, enthalpie, standardní enthalpie, exotermické a endotermické reakce, 2. věta termodynamická, entropie, Gibbsova energie, uskutečnitelnost chemické reakce. 2. Formulujte základní zákony termochemie. 3. Definujte teplo slučovací, spalné, rozpouštěcí, disociační, neutralizační a srážecí. B 1. Při teplotě varu (80,1 °C) a atmosférickém tlaku je výparné teplo benzenu 394,15 J g"1. Vypočítejte objemovou práci A, absorbované teplo Q, změnu enthalpie AH a změnu vnitřní energie AU při vypaření 100 g benzenu (Mr(C6H6) = 78,113) uzavřeného v nádobě s pohyblivým pístem při teplotě 80,1 ° C za předpokladu, že se benzen v plynném skupenství chová jako ideální plyn a objem kapaliny je zanedbatelný vůči objemu páry. Řešení: Podle 1 .věty termodynamické platí při izobarickém ději AU= Q-A, kde AU je změna vnitřní energie, Q teplo systému dodané a A =pAV systémem vykonaná objemová práce. Je-li Vg > Vh pak mRT pAr="r- M, 100 g . 8,3143 J moľ1 K"1 . (273,15 + 80,1) K --—1---1-—-- 3759,97 J 78,113 g moľ1 Q = 394,15 J g1. lOOg = 39,415 kJ 100 g benzenu absorbuje při teplotě varu teplo 39,415 kJ a soustava vykoná objemovou práci 3,76 kJ. Protože za konstantního tlaku platí, že AH = Q,]e změna enthalpie 39,415 kJ. Pro změnu vnitřní energie můžeme psát AU = Q-A = 39,415 kJ - 3,760 kJ = 35,655 kJ Vnitřní energie soustavy se změní o 35,655 kJ. 2. Vypočítejte tepelné zabarvení reakce 2CO (g) + 4H2 (g) -> H20 (1) + C2H5OH (1), znáte-li spalovací tepla reakcí CO(g)+ V202(g) -> C02(g) AHl = -283,195 kJ mol"1 H2 (g) + V202 (g) -> H20 (1) AH°2 = -285,960 kJ mol"1 C2FLOH(l)+ 302(g) -> 2C02(g) + 3H20 (1) AH°3 =-1368,539 kJ mol"1 69 Kapitola 6.1. Řešení: Podle Hessova zákona nezávisí reakční teplo na tom, j akou cestou přechází soustava z počátečního stavu do konečného. Proto jednotlivé reakce a jim příslušející tepla kombinujeme tak, aby výsledkem byla žádaná reakce. Násobíme tedy první rovnici dvěma, přičteme čtyřnásobek druhé rovnice a odečteme rovnici třetí. Pro reakční teplo dostaneme AH°T = 2AH°l + 4AH02-AH03 = 2 . (-283,195) + 4 . (-285,960) - (-1368,539) = -341,691 kJ moľ1 Při reakci CO s H2 za vzniku C2H5OH se uvolní teplo 341,691 kJ moľ1. 3. Vypočítejte teplo reakce CH4 (g) + 4F2 (g) -> CF4 (g) + 4FIF (g), znáte-li velikost energie vazeb C-H (416,17 kJ moľ1), C-F (489,86 kJ moľ1), H-F (569,40 kJ moľ1) a F-F (158,26 kJ moľ1). Řešení: Reakci je možno rozložit do čtyř kroků: ca 4F2 C + 4F 4H + 4F > C + 4H > 8F > CF4 > 4HF AH= 4 . 416,17 kJ moľ1 AH= 4 . 158,26 kJ moľ1 AH=-4 . 489,86 kJ moľ1 AH=-4 . 569,40 kJ moľ1 (rozštěpení 4 vazeb C-H) (rozštěpení 4 vazeb F-F) (vznik 4 vazeb C-F ) (vznik 4 vazeb H-F ) AH = 4 . 416,17 + 4 . 158,26 + (-4 . 489,86) + (-4 . 569,40) = -1939,32 kJ mol"1 Při přípravě CF4 fluorací methanu se uvolní teplo 1939,32 kJ mol" 4. Vypočítejte množství tepla, které se uvolní spálením 1 m3 methanu (měřeno za normálních podmínek). Slučovací teplo CH4 je -76,37 kJ mol"1, C02 -393,97 kJ moľ1 a H20 -242,00 kJ mol"1. Řešení: Spalování probíhá podle rovnice: CH4(g) + 202(g) —> 2H20(g) + C02(g) Podle Hessova zákona je reakční teplo dáno rozdílem součtů standardních slučovací ch enthalpií reakční ch produktů a výchozích látek (slučovací tepla prvků se pokládají za nulová): AH = 2. (-242,00) + (-393,97) - (-76,37) = -801,60 kJ mol"1 Spálením 1 molu methanu se uvolní teplo 801,60 kJ. 1 m3 CH4 představuje 44,61 molu CH4 a teplo uvolněné spálením tohoto množství tedy bude 44,61 mol . 801,60 kJ mol"1 = 35,76 MJ. 5. Posuďte, zdaje reakce 2HI(g) + Cl2(g) -> 2HCl(g) + I2 (s) uskutečnitelná za standardních podmínek. Standardní Gibbsovy energie při nich jsou pro HC1 -95,46 kJ moľ1 a pro HI 1,30 kJ mol"1. Řešení: Reakce je za daných podmínek proveditelná v případě, že AG° < 0 AG° = 2 . (-95,46) - 2 . 1,30 = -193,52 kJ mol"1 Reakce jodovodíku s chlorem je za standardních podmínek uskutečnitelná. 6. Sublimační teplo suchého ledu Ař/subl za normálního tlaku a teploty -78 °C je 565,22 J g"1. Vypočítejte změnu entropie při sublimaci 500 g pevného oxidu uhličitého a uveďte, j aká j e změna Gibbsovy energie to- Kapitola 6.1. 70 hoto vratného procesu? Řešení: AHsM 500 g . 565,22 J g1 ASsM =-----— = 1448,17 J K"1 subl 195,15 K AGsubl. = A#subl. - TASsubl = 565,22 . 500 - 195,15 . 1448,17 = 0 Změna entropie při sublimaci 500 g suchého leduje 1448,17 J, změna Gibbsovy energie j e nulová v souladu s reverzibilitou děje. 1. Vypočítejte změnu vnitřní energie při reakci A (g) + B (s) -> AB (s), která probíhá při 100 °C a změna enthalpie při ní činí 1,0 kJ. 2. Jak se změní vnitřní energie plynu, přijme-li teplo 10 J a nevykoná přitom žádnou práci? 3. Plyn expanduj e za konstantního tlaku 60,8 kPa z obj emu 2 dm3 na obj em 7 dm3. Jakou práci přitom vykoná? 4. 7 g kovového hořčíku bylo rozpuštěno v nadbytku HC1 při 25 °C a normálním tlaku. Vypočítejte práci vykonanou při vzniku vodíku. 5. Parní stroj přichází v budoucnu v úvahu jako jedna z možností pohonu automobilů. Jaká práce se vykoná, jestliže se 1 mol kapalné vody vypaří při 100 °C a konstantním tlaku 101,325 kPa? Kolik procent tepla spotřebovaného na vypaření vody se přemění na užitečnou práci? Výparné teplo vody je 43,96 kJ moľ1. 6. Reakcí 2 molů vodíku s 1 molem kyslíku při 100 °C za normálního tlaku vznikají dva moly vodní páry a uvolní se teplo 484,83 kJ. Vypočítejte změnu enthalpie AH a vnitřní energie AU při této reakci. 7. Výparné teplo vody při 25 °Cje43,96kJmoľ1. Vypočítejte absorbované teplo, práci a změnu vnitřní energie při vypaření 1 molu vody. 8. Vypočítejte výparné teplo 1 gramu vody při 25 °C. Slučovací teplo kapalné vody je -285,96 kJ moľ1, plynné vody -242,0 kJ moľ1. 9. Výparné teplo vody při 100 °C je 2,2583 MJ kg"1. Vypočítejte změnu vnitřní energie při vypaření 1 kg vody při 100 °C za předpokladu, že se vodní pára chová jako ideální plyn a molární objem kapaliny je proti objemu páry zanedbatelný. 10. Na město o rozloze 280 km2 dopadne ročně průměrně 522 mm vodních srážek. Vypočítejte teplo, které se uvolní, vznikne-li toto množství vody kondenzací vodních par. Výparné teplo vody je 43,96 kJ mol"1. 11. Mechanizmus regulace teploty lidského těla j e zčásti založen na tom, že se teplo spotřebovává na vypařování potu. Jestliže atlet podává během závodu výkon odpoví daj ící 1400 wattům, kolik gramů vody se musí odpařit za minutu, aby se příslušné teplo spotřebovalo? Výparné teplo vody je 43,96 kJ mol"1. 12. Ve srovnání s teplem uvolněným při neutralizaci kyseliny chloristé hydroxidem draselným, bude teplo uvolněné při neutralizaci kyseliny octové hydroxidem sodným a) větší b) menší c) stejné d) nelze předem určit 71 Kapitola 6.1. 13. Ve vodných roztocích je neutralizace reakcí mezi oxoniovým kationtem a hydroxidovým aniontem, při níž vzniká voda, takže neutralizační teplo ve zředěných roztocích je stejné: a) u všech neutralizací, b) jen při neutralizaci silné kyseliny silnou zásadou, c) jen při neutralizaci slabé kyseliny slabou zásadou, d) jen při neutralizaci slabé kyseliny silnou zásadou nebo silné kyseliny slabou zásadou. 14. Do 25% roztoku HN03 byl při 20 °C zaváděn amoniak až do úplného ukončení reakce. Slučovací enthalpie při 20 °C činí pro NH3 (g) -46,05 kJ moľ1, HN03 (1) -144,03 kJ moľ1 a NH4N03 (s) -364,80 kJ moľ1. Rozpouštěcí teplo HN03 je -61,55 kJ moľ1 aNH4N03 +26,50 kJ moľ1. Vypočítejte neutralizační teplo. 15. Určete AH° reakce 2Na202 (s) + 2H20 (1) -> 4NaOH (s) + 02 (g). Slučovací teplo Na202 (s) je -504,93 kJ moľ1, H20 (1) -285,96 kJ moľ1 aNaOH (s) -427,05 kJ moľ1. Kolik tepla se uvolní rozkladem 25 g peroxidu sodného? 16. Vypočítejte standardní slučovací enthalpii plynného ethylenu, víte-li, že teplo uvolněné při hoření uhlíku na C02 (g) je 393,97 kJ moľ1, vodíku na H20 (1) 285,96 kJ moľ1 a plynného ethylenu 1412,2 kJ moľ1. 17. Při spalování benzenu podle rovnice C6H6 (1) + 7,502 (g) -> 3H20 (1) + 6C02 (g) je změna vnitřní energie AU= -3265,7 kJ. Vypočítejte změnu enthalpie, je-li teplota benzenu 25 °C. 18. 0,504 g vodíku reaguje s kyslíkem při konstantním tlaku za uvolnění tepla 71,51 kJ. Vypočítejte AHreakce H2(g) + y2o2(g) —> H20(1). 19. Pro vznik N20 reakcí 2N2 (g) + 02 (g) -> 2N20 (g) je AH = 163,3 kJ. Vypočítejte teplo absorbované při vzniku 6,5 g N20 a teplo uvolněné při rozkladu 3,0 g N20. 20. Vypočítejte teplo reakce, při níž by se diamant za teploty 298,15 K a tlaku 101,325 kPa měnil v grafit, víte-li, že za těchto podmínek jsou tepla reakcí Cgraa + 02 (g) -> C02 (g) AH = -393,77 kJ moľ1 C^ant + 02 (g) —> C02 (g) AH = -395,65 kJ moľ1 21. Vypočítejte AH reakce C (s) + V2O2 (g)-> CO (g), jsou-li známa tepelná zabarvení reakcí C(s) + 02(g) ->C02(g) AH= -393,97 kJ moľ1 CO (g) + V202 (g) -> C02 (g) AH = -283,19 kJ moľ1 22. Vypočítejte enthalpii reakce Cgiafit + 2H2(g) -> CH4 (g), jsou-li známy následující údaje CH4 (g) + 202 (g) -> C02 (g) + 2H20 (1) AH° = -890,95 kJ moľ1 Grafit + 02(g) -> C02(g) A^ =-393,97 kJ moľ1 H2(g) + V202(g) -> H20(1) AH° = -285,96 kJ moľ1 23. Vypočítejte reakční teplo reakce CaO (s) + C02 (g)-> CaC03 (s) z následujících rovnic C(s)+02(g) -> C02(g) AH= -393,97 kJ moľ1 Ca (s) + lÁ02 (g) -> CaO (s) AH = -635,97 kJ moľ1 Ca (s) + C (s) + ^02 (g)-> CaC03 (s) AH = -1207,89 kJ moľ1 24. Vypočítejte AH reakce FeO (s) + CO (g) -> Fe (s) + C02 (g) s využitím termochemických rovnic Fe203 (s) + 3CO (g) -> 2Fe(s) + 3C02(g) AH = -27,63 kJ moľ1 3Fe203 (s) + CO (g) -> 2Fe304 (s) + C02 (g) AH = -58,62 kJ moľ1 Fe304(s) +CO(g) -> 3FeO(s) + C02 (g) AH = 38,10 kJ moľ1 Kapitola 6.1. 72 25. Vypočítejte spalné teplo C2H2, jsou-li dána slučovací tepla reakcí 2C(s)+ H2(g) -> C2H2(g) AH = 226,92 kJ moľ1 C (s) + 02(g) -> C02(g) AH = -393,97 kJ moľ1 H2(g)+ V202(g) -> H20(1) AH = -285,96 kJ moľ1 26. Teplouvolněné při hoření acetylenuje 1300,82 kJmol"1. Vypočítejte slučovací enthalpii plynného acetylénu, víte-li, že slučovací enthalpie C02 (g) je -393,97 kJ moľ1 a H20 (1) -285,96 kJ moľ1. 27. Vypočítejte enthalpii redukce jednoho molu oxidu železitého hliníkem při 25 °C. Slučovací teplo Fe203 je -822,70 kJ moľ1 a A1203 -1670,95 kJ moľ1. 28. Kolik tepla je třeba k přípravě 1 kg CaC2 podle rovnice CaO (s) + 3 C (s) -> CaC2 (s) + CO (g)? Slučovací enthalpie jsou pro CaO (s) -635,97 kJ moľ1, CaC2 (s) -62,80 kJ moľ1 a CO (g) -110,53 kJ moľ1. 29. Pro samovolné reakce je typické, že a) j sou vždy exotermní b) pro ně je AG < 0 c) j sou velmi rychlé d) pro ně je AH < 0 30. Změna Gibbsovy energie AGje při reakci rovna nule, když a) je systém v rovnováze c) teplo není soustavou ani přijímáno ani vydáváno b) j sou všechny aktivity j ednotkové d) změna entropie j e nulová 31. Teplo absorbované při reakci plynného C02 s tuhým CaO za vzniku tuhého CaC03 bylo měřeno v kalorimetrické bombě. Kterou z následujících veličin přímo udává naměřená hodnota a) změnu vnitřní energie AU c) změnu enthalpie AH b) změnu Gibbsovy energie AG d) práci A 32. Vypočítejte standardní Gibbsovu energii AG° oxidace glukózy (C6H1206), která probíhá podle rovnice C6H1206 (s) + 602 (g) -> 6C02 (g) + 6H20 (1). Standardní Gibbsovy energie jsou pro C6H1206 (s) -912,72 kJ moľ1, pro C02 (g) -394,83 kJ moľ1 a pro H20 (1) -238,65 kJ moľ1. 33. Slučovací enthalpie reakce C (s) + 02(g) -> C02 (g)je-393,97 kJ moľ1. Vypočítejte změnu Gibbsovy energie, víte-li, že absolutní entropie při 25 °C za normálního tlaku je pro C02 (g) 213,78 J moľ1 K"1, pro C (s) 5,69 J moľ1 K"1 a pro 02 (g) 205,15 J moľ1 K"1. 34. Bude reakce 2N02 (g) -> N204 (g) probíhat za standardních podmínek samovolně, je-li AG°(N204) = 98,326 kJ moľ1 a AG°(N02) = 51,724 kJ moľ1? 35. Je reakce CO (g) + Cl2-> COCl2 (g) uskutečnitelná za standardních podmínek? Gibbsova energie CO (g) je -137,37 kJ moľ1 a COCl2 (g) -210,64 kJ moľ1. 36. Chemické reakce lze charakterizovat znaménky změn AH a AS tak, jak je uvedeno v následující tabulce reakce AH AS reakce AH AS a - + c - - b + - d + + Které z těchto procesů probíhaj í za konstantního tlaku a teploty určitě samovolně a které by mohly mít samovolný průběh? 37. Pro reakci H20 (s) -> H20 (1) je AH= 6012,2 J moľ1 a AS = 22,0 J moľ1 K"1. Vypočítejte AG tohoto procesu při -10 °C (která forma - led nebo voda - je stabilní při této teplotě?), AG při +10 °C (která forma vody bude stabilní při této teplotě?) a teplotu, při níž je AG = 0 (jaký je fyzikální význam této teploty?). 73 Kapitola 6.1. 38. Vypočítejte změnu entropie při reakci, jíž se hydrogenací CO získává CH4 (g). AS pro CH4 (g) je 186,27 J moľ1 K"1, pro H20 (1) 70,13 J moľ1 K"1, pro CO (g) 197,67 J moľ1 K"1 a pro H2(g) 130,66 J moľ1 K"1. 39. Pro reakci NO (g) + V202 (g) -> N02 (g) probíhající při 298,15 K je AG° = -34,88 kJ moľ1 a AH° = -56,56 kJ moľ1. Vypočítejte změnu entropie. 40. Vypočítejte energii vazby C-H na základě následujících údajů C(s) + 2H2(g) -> CH4(g) AH=- 74,94 kJ moľ1 C (g) -> C (s) AH = -717,20 kJ moľ1 2H(g) -> H2(g) AH = -436,26 kJ moľ1 41. Vypočítejte tepelné zabarvení reakce CH3Cl (g)-> C (g) + 3H (g) + Cl (g). Energie vazby C-H je 416,17 kJ moľ1 a vazby C-Cl 326,57 kJ moľ1. 42. CC14 se připravuje reakcí CS2 (g) + 3C12 (g)-> CC14 (g) + S2C12 (g). Vypočítejte její enthalpii, víte-li, že energie vazby C=S je 481,48 kJ moľ1, Cl-Cl 242,83 kJ moľ1, C-Cl 326,57 kJ moľ1, S-S 205,15 kJ moľ1 a S-Cl 255,39 kJ moľ1. 43. Z vazebných energií vypočítejte enthalpii reakce CH4 (g) + 3C12 (g) -> CHC13 (g) + 3HC1 (g), kterou se připravuje chloroform. Energie vazby C-H j e 416,17 kJ moľ1, Cl-Cl 242,83 kJ moľ1, C-Cl 326,57 kJ moľ1 aH-Cl 431,24 kJ moľ1. Kapitola 6.2. 74 6.2. Rovnováhy chemických reakcí 1. Vysvětlete následuj í cí poj my: dynamická rovnováha chemických reakcí, Guldbergův-Waageův zákon, rovnovážná konstanta aj ejí závislost na koncentraci (Kc), resp. tlaku (Kp) reagujících látek, změna počtu molů (An) při reakci, vztah mezi Kp a Kc. 2. Klasifikujte reakce z hlediska reakční kinetiky. 3. Vysvětlete pojmy rozsah chemické reakce a reakční rychlost. 4. Objasněte rozdíl mezi homogenními a heterogenními rovnováhami chemických reakcí. B 1. Při Deaconově procesu 4HC1 + 02 2C12 + 2H20, probíhajícího při tlaku 100 kPa a teplotě 870 K, získáme 23,8 obj. % chloru, vyjdeme-li ze stechiometrických množství chlorovodíku a kyslíku. Vypočítejte parciální tlaky plynů ve směsi a rovnovážné konstanty Kp a Kc za předpokladu ideálního chování plynů. Řešení: Parciální tlak Cl2 je úměrný jeho obsahu (23,8 obj. %) ve směsi , , N obj. % 23,8 »(C12) = —— . p = . 100 kPa = 23,8 kPa ^v 2J 100 ť 100 Protože množství vznikající vody se rovná množství chloru, musí být parciální tlakp(R20) = 23,8 kPa. Na zbývající dva plyny tedy připadá tlak 100 - 2.23,8 = 52,4 kPa. Oba plyny byly nasazeny do reakce ve ste- chiometrickém poměru, tj. HC1 : 02 = 4:1a tedy p(HCl) = 52,4 . 0,8 = 41,9 kPa ap(02) = 52,4 . 0,2 = 10,5 kPa. Pro rovnovážnou konstantu Kp platí = ^2(C12)^(H20) _ (23,8.103)2.(23,8.103)2_ p pXUC\)p(02) (49,1.103)4. 10,5.103 ' ' Mezi Kp aKc platí vztahy =Kp(RT)-A". Protože An = -1 jeKc = 5,26.10"6. (8,3143 . 870)-("1) = 3,8.10"2. Rovnovážná konstanta Kp má hodnotu 5,26.10"6 a Kc 3,8.10"2. 2. K redukci oxidu železnatého byla užita plynná směs, skládající se z 30 obj. % oxidu uhelnatého a 70 obj. % dusíku. Rovnovážná konstanta Kc reakce FeO (s) + CO (g) Fe(s) + C02(g)mápři 1000 ° C hodnotu 0,403. Kolik gramů železa můžeme získat při použití 1,5 m3 této plynné směsi za teploty 1000 °C a tlaku 100 kPa? Řešení: Směs obsahuje 30 obj. % CO, tj. 0,45 m3. Látkové množství CO je pV 1,0.105 Pa . 0,45 m3 n(CO) = — =--;-f- = 4,251 mol v ' RT 8,3143 J moľ1 K"1 . 1273,15 K Na začátku redukce j e tedy v systému 4,251 molu CO a žádný C02, v rovnováze (4,251 - x) molů CO a x molů C02. Do výrazu pro rovnovážnou konstantu (počet molů se při reakci nemění aKpje proto rovnoKc) dosa- 75 Kapitola 6.2. díme zjištěné rovnovážné koncentrace plynů [COJ x K=K=--- =- = 0,403 p [CO] 4,251-x Jetedyx = 1,713 - 0,403.xax = 1,221. Reakcí vznikne 1,221 molů C02 a stejné množství železa, protože obě látky vznikají v ekvimolárním poměru. Hmotnost Fe je tedy 1,221 mol . 55,847 g moľ1 = 68,19 g Fe. Za daných podmínek získáme 68,19 g železa. 3. Při 1300 K je rovnovážná konstanta reakce H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) Kc = 1,6.105. Jaká j e hodnota rovnovážné konstanty obráceně probíhající reakce, tj. rozkladu bromovodíku? Řešení: V systému H2 + Br2 2HBr jsou konstanty tvorby (Kc) a rozkladu HBr (KJ) dány vztahy: [HBr] _ [H2][Br2] Äc ~ rTT im n Äc-- [H2][Br2] [HBr] 1 1 Je zřejmé, žeK' = — =-- = 6,25.10"6. J Kc 1,6.105 Rovnovážná konstanta rozkladu HBr je za daných podmínek 6,25.10"6. 4. Tenze nasycené páry toluenu při 20°C je 2,97 kPa, při 100°C 74,29 kPa. Sestavte rovnici pro závislost tenze páry toluenu na teplotě. Řešení: Závislost tlaku nasycené páry na teplotě vyjadřují rovnice B L \ogp = A - — B mv T 2,303i? kde^4, B j sou konstanty,/* tlak nasycené páry, r teplota, Zmv molární skupenské teplo vypařovací aR plynová konstanta. K určení konstant A a B využijeme známých údajů o tlaku B B log 2,97 = A-- log 74,29 = A - 293,15 ° 373,15 Odečtením rovnic dostaneme log 74,29 - log 2,97 = B . (1/293,15 -1/373,15) a 1,3982 = 7,3134.10"4. B a tedy B = 1911,81. Dosazením do první rovnice^ = 0,4728 + 6,5216 = 6,99. 1911,81 Závislost tenze páry toluenu na teplotě má tvar log p = 6,99--—— . C 1. V systému tuhá látka kapalina, který je v rovnováze, způsobí dodání tepla a) snížení množství tuhé látky c) pokles teploty b) snížení množství kapaliny d) vzrůst teploty 2. Na kterou z následujících rovnováh nemá vliv změna tlaku a) 2HgO(s) 2Hg(l) + 02(g) d) H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) b) 2N02 (g) N204 (g) e) 2S02 (g) + 02 (g) 2S03 (g) c) C02 (g) + H20 (1) C02 (roztok) f) N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) Kapitola 6.2. 76 3. V reakčním systému nacházejícím se v rovnováze, způsobí vzrůst teploty a) vzrůst rychlosti j en exotermní ch reakcí c) vzrůst rychlosti reakcí exotermní ch i endotermní ch b) vzrůst rychlosti jen endotermní ch reakcí d) nemá vliv na jejich rychlost 4. Výtěžek amoniaku při exotermní reakci N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) bude nejvyšší při a) nízké teplotě, nízkém tlaku c) vysoké teplotě, nízkém tlaku b) nízké teplotě, vysokém tlaku d) vysoké teplotě, vysokém tlaku 5. V uzavřené nádobě se ustálila rovnováha CaC03 (s) CaO (s) + C02 (g) (AH = 180 kJ moľ1). Zvýšení výtěžku oxidu vápenatého může být dosaženo a) přidáním dalšího CaC03 c) snížením teploty b) snížením koncentrace C02 d) zmenšením objemu nádoby 6. Plynné I2 a H2 reagují za vzniku plynného Hl. V rovnováze bude hodnota konstanty Kp záviset na a) počáteční koncentraci vodíku c) celkovém tlaku systému b) teplotě d) objemu reakční nádoby 7. Při oxidaci S02 na S03 se ustavuje rovnováha 2S02 (g) + 02 (g) 2S03 (g) (AH = -190 kJ moľ1). Rovnovážnou koncentraci S03 lze zvýšit a) snížením teploty c) přidáním inertního plynu b) zvětšením objemu systému d) odstraňováním S03 ze systému 8. V systému AB (s) A (g) + B (g) byla zdvojnásobena rovnovážná koncentrace látky A. Jak se změní rovnovážná koncentrace látky B? 9. Ve 2 dm3 nádobě byl zahříváním částečně rozložen fosgén podle rovnice COCl2 (g) CO (g) + Cl2 (g). V okamžiku dosažení rovnováhy, byla koncentrace COCl2 0,40 mol dm"3. Do nádoby byl přidán další fosgén a po ustavení nové rovnováhy byla koncentrace COCl2 l,6mol dm"3. Jak se změnila koncentrace CO? 10. Hodnota rovnovážné konstanty reakce A (g) + 2B (1) 4C (g) je 0,123. Vypočítejte rovnovážnou konstantu opačné reakce. 11. Do j ednolitrové nádoby byly vpuštěny dva moly amoniaku a zvýšena teplota. Po ustavení rovnováhy v reakci 2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g) směs obsahovala 1 mol NH3. Vypočítejte rovnovážnou konstantu Kc. 12. Rovnovážná směs 2H2S (g) 2H2 (g) + S2 (g) o objemu dva dm3 obsahovala 1 mol H2S, 0,2 molu H2 a 0,8 molu S2. Vypočítejte rovnovážnou konstantu Kc. 13. Reakcí sulfidů se sírou v alkalickém prostředí vznikaj í polysulfidové ionty S2,". Rovnovážná konstanta reakce přípravy disulfidu S2" ze sulfidu a síry má hodnotu Kc = 1,7, při přípravě S3" ze sulfidu a síry je Kc = 5,3. Jakou hodnotu má konstanta Kc při reakci disulfidu se sírou, která vede ke vzniku trisulfidu? 14. Chlorid fosforečný byl v nádobě o obsahu 12 dm3 zahřát na 250 °C. Po ustavení rovnováhy plynná směs obsahovala 0,21 molů PC15, 0,32 molů PC13 a 0,32 molů Cl2. Vypočítejte konstantu Kc pro disociaci PC15 při této teplotě. 15. Vypočítejte rovnovážnou konstantu Kc reakce CO (g) + H20 (g) C02 (g) + H2 (g), jsou-li rovnovážné koncentrace [H2] = [CO] = 0,004 mol dm"3, [H20] = 0,064 mol dm"3 a [C02] = 0,016 mol dm"3. 77 Kapitola 6.2. 16. Při reakci C (s) + C02 (g) 2CO (g) byl po dosažení rovnováhy parciálni tlak oxidu uhelnatého 810,6 kPa a oxidu uhličitého 405,3 kPa. Vypočítejte rovnovážnou konstantu Kp. 17. Vypočítejte rovnovážnou konstantu Kp reakce CO (g) + 2H2(g) CH3OH (g), která probíhá za teploty 300 °C a tlaku 1,0.105 Pa. Při stechiometrických množstvích plynů zreaguje za daných podmínek 30 % H2. 18. Amoniak je při teplotě 400 °C a tlaku 1 MPa z 98 % disociován. Vypočítejte Kp aKc této reakce. 19. Jaké jsou hodnoty konstant Kp aKc pro reakci H20 (1) H20 (g) při 25 °C? Tenze vodní páry při této teplotě je 3,173 kPa. 20. Při kontaktním způsobu výroby kyseliny sírové bylo ve směsi před reakcí 10 obj. % oxidu siřičitého a 90 obj. % kyslíku a po reakci při 575 °C je 90 % S02 zoxidováno na S03. Vypočítejte rovnovážné konstanty Kp a Kc, probíhá-li reakce za tlaku 100 kPa. 21. Při teplotě 27 °C a tlaku 1,0.105 Pa je stupeň disociace N204 20 %. Vypočítejte rovnovážnou konstantu Kp a stupeň disociace N204, klesne-li při nezměněné teplotě tlak na 1,0.104 Pa. 22. Při 25 °C a tlaku 1,01.105 Paje stupeň disociace S02C12 na S02 a Cl2 20 %. Určete konstanty Kp a Kc. 23. Rovnovážná konstanta reakce 2HI(g) H2(g) + I2(g) má při 600 ° C hodnotu 1,44.10"2. Vypočítejte složení (v obj. %) a parciální tlaky složek směsi vzniklé zahřátím HI pod tlakem 500 kPa na tuto teplotu. 24. Desetilitrová nádoba, v níž se nachází 0,4 molu j odovodíku, byla zahřátá na 440 ° C. Jaké budou koncentrace H2,12 a HI, je-li rovnovážná konstanta reakce H2 (g) + I2 (g) 2HI(g) při této teplotě Kc = 49,5? 25. Hodnota rovnovážné konstanty Kc vratné reakce Br2 (g) 2Br (g) je 8.10"6. Jaká je rovnovážná koncentrace atomárního bromu, je-li koncentrace Br2 1 mol dm"3? 26. Kolik ethylesteru kyseliny octové je možno získat při teplotě 25 °C esterifikací 240 g kyseliny octové 138 g ethylalkoholu? Rovnovážná konstanta Kc této reakce při uvedené teplotě je 4. 27. Dva moly kyseliny octové byly esterifikovány šesti moly ethanolu. Jaká množství jednotlivých komponent jsou přítomna v rovnovážné směsi, je-li rovnovážná konstanta Kc = 4? 28. Vypočítejte molární skupenské teplo vypařovací vody, víte-li, že tenze nasycené vodní páry při 30°C je 4,2 kPa a teplota varu vody při tlaku 70,1 kPa je 90 °C. 29. Disociační tlak uhličitanu horečnatého při teplotě 450 °C je 906,6 Pa, při teplotě 490 °C 7866 Pa. Vypočítejte konstanty^ aBv rovnici log p = A - BIT popisující závislost tohoto tlaku na teplotě. Kapitola 6.3. 78 6.3. Iontové rovnováhy v roztocích A 1. Definujte následující pojmy: silné a slabé elektrolyty, disociační stupeň, disociační konstanta, konstanta tvorby a konstanta nestability komplexní částice, iontová síla roztoku, aktivita iontu v roztoku, aktivitní koeficient iontu, střední aktivitní koeficient elektrolytu. 2. Definujte kyseliny a zásady na základě teorie Arrheniovy, Brônstedovy a Lewisovy. Jak posuzuj eme sílu kyselin a zásad? Uveďte hlavní myšlenky Pearsonovy teorie kyselin a zásad. 3. Které reakce se nazývají protolytickými? 4. Definujte iontový součin rozpouštědla (konstantu autoprotolýzy) a vodíkový exponent pH. B 1. Vypočítejte aktivitu iontů Ba2+ a OH" v 0,01 M roztoku Ba(OH)2. Řešení: Aktivita (a) a koncentrace (c) iontu souvisí vztahem a =fc, v němž/je aktivitní koeficient, pro který podle limitního Debye-Hiickelova zákona při dostatečném zředění platí: log/ = -V2z2YJT kde z je absolutní hodnota náboje iontu a ju iontová síla roztoku. Taje definovaná vztahem ju = Ví 2c;z2, v němž ci je koncentrace uvažovaného iontu v mol dm"3 (ve zředěných vodných roztocích můžeme považovat koncentraci v mol kg"1 za rovnou koncentraci v mol dm"3) a z; jeho náboj. Iontová síla 0,01 M roztoku Ba(OH)2 je p = V2(0,0l. 22 + 2 . 0,01.12) = 0,03 mol dm"3. Pro aktivitní koeficienty iontů Ba2+ a OH" pak platí log/+ = -0,5 . 22.YÔÔ3" = -0,3464; /+ = 0,450 log/ = -0,5 . I2 ."V0,03 = -0,0866; / = 0,819 Aktivita Ba2+j e 0,01 . 0,450 = 0,0045, aktivita OH" 0,02 . 0,819 = 0,0164. 2. Vypočítejte střední aktivitní koeficient 0,005 M roztoku ZnCl2. Řešení: i Střední aktivitní koeficient silného elektrolytu je dán vztahem/^ = (f+ fľ) , v němž f+ a/jsou aktivitní koeficienty kationtu a aniontu, v+, v" j sou počty kladných a záporných iontů, vzniklých disociací j edné molekuly a v j e celkový počet iontů. Pro výpočet středního aktivitního koeficientu elektrolytu ve velmi zředěných roztocích (c < 0,01 mol dm"3) platí limitní Debye-Hiickelův zákon -log/± = Az^Jy, kde konstanta^ je při 25 °C a dostatečném zředění rovna Ví, z+ a z. jsou absolutní hodnoty nábojů kationtu a aniontu a //je iontová síla roztoku /j = /4(0,005 . 22 + 2.0,005 . I2) = 0,015 mol dm"3. Pro střední aktivitní koeficient 0,005 M ZnCl2 dostaneme log/± = -0,5 .2.1 ^0,015 = -0,1225 a/± = 0,754. Střední aktivitní koeficient 0,005 M roztoku ZnCl2 je 0,754. 79 Kapitola 6.3. 3. Jaké je pH 0,002 M roztoku kyseliny chlorovodíkové? Řešení: HC1 je silná kyselina a v uvedeném roztoku je [H+] = 0,002 mol dm"3 = 2.10"3 mol dm"3. Podle definice je pH = -log[H+] a tedy pH = -log2.10"3 = 3 - log 2 = 2,7. 0,002 M roztok HC1 má pH 2,7. 4. Jaká je koncentrace oxoniových a hydroxidových iontů v roztoku, jehož pH je 4,4? Řešení: Podle definice j e pH = -log [H30+] = 4,4 a tedy log [H30+] = -4,4 a [H30+] = 3,98.10"5 mol dm"3. Dále platí [H30+] . [OH"] = 1,0.10"14 a z toho 1,0.10"14 1,0.10"14 [OHI =--— =--t = 2,51.10"10 mol dm"3 [H30+] 3,98.10"5 V roztoku o pH = 4,4 je [H30+] = 3,98.10"5 a [OH"] = 2,51.10"10 mol dm"3. 5. Vypočítejte pH roztoku, který vznikne smísením 25 cm3 0,1 M HC1 a 10 cm3 0,1 M NaOH. Řešení: Počet molů H30+ obsažených ve 25 cm3 0,1 M roztoku HC1 je (0,1 . 25)/1000 cm3 = 2,5.10"3 mol. Přidáním hydroxidu vneseme do roztoku (0,1 . 10)/1000cm3 = 1,0.10"3 molu OH". Po neutralizaci zůstane 2,5 . 10"3 - 1,0 . 10"3 = 1,5.10"3 moluH30+. Koncentrace H30+ pak bude [H30+] = 1,5 10 = 4,29.10"2mol dm"3 a pH = -log 4,29.10"2 = 1,37 l 3 j 0q35 oj pH pripraveného roztoku je 1,37. 6. Vypočítejte pH 0,1 M roztoku amoniaku (Kb = 1,8.10"5). Řešení: NH3 je slabou zásadou a musíme tedy uvažovat rovnováhu NH3 + H20 NH4 + OH". Označíme-li koncentrace [NH4] = [OH"] = x, pak rovnovážná koncentrace [NH3] bude (0,1 - x) K. :NII;l:"": ' ,s.K b [NH3] 0,1-x Můžeme předpokládat, že x < 0,1 (tj. (0,1 - x) = 0,1) a dostáváme x2 = 1,8.10"5. 0,1 a x = 1,34.10"3 mol dm"3 1,0.10"14 1,0.10"14 [H30+] =—- =—-- = 7,46.10"12mol dm"3 L 3 J [OH"] 1,34.10"3 Dostáváme tedy pH = -log 7,46.10"12 = 12 - log 7,46 = 11,13. pH 0,1 M roztoku amoniaku je 11,13. 7. 0,1 M roztok kyseliny octové má pH = 2,88. Vypočítejte disociační konstantu Ka kyseliny octové a stupeň její disociace v tomto roztoku. Řešení: V roztoku CH3COOH se ustavuje rovnováha CH3COOH + H20 CH3COO" + H30+ Kapitola 6.3. 80 = [H3Q+][CH3COO] [CH3COOH] Z hodnoty pH vypočítáme [H30+], která se současně rovná [CH3COO"].pH = -log[H30+] = 2,88 a [H30+] = [CH3COO"] = 1,32.10"3 mol dm"3. Koncentrace nedisociované kyseliny octovej e za rovnováhy rovna původní koncentraci zmenšené o počet disociovaných molů [CH3COOH] = 0,1 - 0,00132 = 9,87.10"2. Po dosazení 1,32.10"3 . 1,32.10"3 K. =~-~- = 1,77.10"5 9,87.10"2 Stupeň disociace a pro CH3COOH j e dán poměrem počtu disociovaných molů k celkovému počtu molů rozpuštěné kyseliny 1,32.10"3 a = —- = 1,32.10"2, ti. 1,32% 0,1 ' ' J ' Disociační konstanta kyseliny octové je 1,77.10"5 a kyselina je disociována z 1,32 %. 8. V 0,01 M roztoku je amoniak disociován ze 4,2 %. Vypočítejte jeho disociační konstantu Kb. Řešení: DisociaciNH3 v H20 vystihuje rovnice NH3 + H20 NH4 + OH". Pro disociační konstantu platí _ [nh;][oh-] Au — - [nh3] Je-li amoniak v 0,01 M roztoku disociován ze 4,2 %, pak pro počet molů iontů přítomných v roztoku platí [MLt] = [OH"] = 0,01 . 0,042 = 4,2.10"4. Koncentrace nedisociovaného amoniaku je [NH3] = = 1.10"2 - 4,2.10"4 = 9,58.10"3 mol dm"3. Po dosazení 4,2.10"4. 4,2.10"4 Kb = —-~z-= 1,84.10"5 b 9,58.10"3 Disociační konstanta amoniaku je 1,84.10 ■5 9. Vypočítejte rovnovážné koncentrace iontů H30+, HS", S2" a molekul H2S přítomných v 0,01 M vodném roztoku sulfanu. Hodnota rovnovážné konstanty reakce H2S + H20 H30+ + HS"jeiCa' = 8,51.10"8 a pro HS" + H20 H30+ + S2" jeKa" = 6,31.10"13. Řešení: Protože Ka' j e mnohem větší než Äľa", j e možné předpokládat, že prakticky všechny ionty H30+ v roztoku vznikají disociací sulfanu do prvního stupně. Označíme-li rovnovážnou koncentraci [H30+] = [HS"] = x, pak [H2S] = 0,01 - x; x můžeme proti 0,01 zanedbat a dostáváme x2 8,51.10"8 x2 = 8,51.10"10 x = 2,92.10"5mol dm"3 0,01 Rovnovážné koncentrace při disociaci do prvního stupně jsou [H30+] = [HS"] = 2,92.10"5 mol dm"3 a [H2S] = 1.10"2 - 2,92.10"5 = 1.10"2 mol dm"3. Koncentraci S2" vypočítáme s využitím Ka" K„ = [H3Q+][S2-] [HS"] Označíme-li počet molů iontů HS"_y, pak počet molů H30+ a S2" vzniklých touto disociací je takéy. Celkové koncentrace po obou krocích disociace tedy j sou [H30+] = 2,95.10"5 +y, [S2"] = y a [HS"] = 2,95.10"5 -y. Pro 81 Kapitola 6.3. zjednodušení výpočtu je možno předpokládat, že koncentrace [H30+] a [HS"] jsou určeny prvním stupněm disociace a y proti těmto hodnotám zanedbat. Po dosazení dostáváme 2,95.10"5. v K" = —-r-= 6,31.10"13 v = 6,31.10"13 mol dm"3 2,95.10"5 J Koncentrace částic přítomných za rovnováhy v 0,01 M roztoku H2S j sou [H30+] = [HS"] = 2,95.10"5 mol dm" 3, [S2"] = 6,31.10"13 mol dm"3 a [H2S] = 1,0.10"2 mol dm"3. 10. Vypočítejte Kb octanového aniontu. Pro kyselinu octovou je Ka = 1,8.10"5. Řešení: Konjugovanou kyselinou k octanovému aniontu CH3COO" je CH3COOH. Mezi disociační konstantou kyseliny a konjugované zásady platí vztah Ka. Kb = Kv. V daném případě Kv 1,0.10"14 Kb = — = ~-- = 5,56.10"10 b K„ 1,8.10"5 Kb octanového aniontu je 5,56.10 ■10 1. Určete molární koncentraci roztoku FeCl3, v němž koncentrace iontů chloridových je 0,6 mol dm"3. 2. Aktivita iontu je číselně rovna molaritě při a) nízké teplotě c) nízké koncentraci b) vysokém tlaku d) vysoké koncentraci 3. Vypočítejte aktivity iontů a) K+ a OH" v 0,005 M roztoku KOH c) Al3+ a SO2" v 0,008 M roztoku A12(S04)3 b) Fe3+ a Cl" v 0,01 M roztoku FeCl3 4. Vypočítejte aktivity iontů v roztoku, který obsahuje MgCl2 o koncentraci 0,005 mol dm"3 a MgS04 o koncentraci 0,001 mol dm"3. 5. Vypočítejte iontovou sílu 0,02 M roztoku K2S04. 6. Vypočítejte iontovou sílu roztoku, který obsahuje 0,01 mol dm"3 NaCl a 0,02 mol dm"3 CaCl2. 7. Vypočítejte střední aktivitní koeficient A1C13 v 2,0.10"3 M roztoku. 8. Který z následujících elektrolytů - KC1, Na2S04, CaCl2, LaCl3, Fe2(S04)3 - bude mít v roztoku o iontové síle ju = 0,001 nej větší hodnotu středního aktivitního koeficientu? 9. Kyselina chlorovodíková má v určitém zředěném roztoku hodnotu středního aktivitního koeficientu 0,9. Jakou hodnotu by měl tento koeficient v roztoku o stejné iontové síle pro kyselinu sírovou? 10. Aktivitní koeficient síranu zinečnatého má v roztoku o určité koncentraci hodnotu 0,81. Jak se j eho hodnota změní, zvýší-li se koncentrace ZnS04 čtyřikrát? 11. Rozpouštědlo solvatující proton představuje Brónstedovu kyselinu nebo zásadu? 12. Která z následujících látek - sulfan, anilin, fenol, pyridin, kyanovodík, trimethylamin - se ve vodném prostředí chová jako kyselina? Kapitola 6.3. 82 13. Napište rovnice reakcí uvedených látek se zásadou B, z nichž vyplyne, že jde o Brónstedovy kyseliny a) [A1(H20)6]3+ b)H2S c)HC10 d) C6H5NH3+ e)NH4+ 14. Která z látek - H20, NH3, O2", HS" - není Brónstedovou kyselinou? 15. K následujícím kyselinám - H2S04, HS04, [Fe(H20)6]3+, NH3, PH3, FIN02 - určete konjugované baze. 16. Napište rovnice reakcí, které ukazují, že glycin +H3NCH2COO" může ve vodném roztoku reagovat s kationty H30+jako zásada a s anionty OH" jako kyselina. 17. Která z látek - HC104, NaOH, H20, Ba(OH)2 - je amfoterní? 18. Která z látek - NH3, Cl", H2As04, CH3OH - není ve smyslu Brónstedovy teorie amfoterní? 19. Odhadněte, která z řady následujících kyselin - H6X06, H2X04, HXO, HX04, HX02 - je nejsilnější. 20. Určete, která molekula či ion v uvedených dvojicích je silnější zásadou vůči H30+ a)Br",F" b)N02,N03" c)H20,NH3 d) HF, CH4 21. Seřaďte kyseliny AH+, BH+, CH+, DH+ podle vzrůstající síly, víte-li, že rovnováha reakcí a) až c) je silně posunuta vpravo a) A + BH+ AH+ + B c) C + DH+ CH+ + D b) BH+ + D DH+ + B d) AH+ + D nereaguje 22. Jsou dány následující reakce, jejichž rovnováha je posunuta doprava H30+ + H2P04 H3P04 + H20 H3P04 + CN" HCN + H2P04 HCN + OH" H20 + CN" Seřaďte všechny zásady i kyseliny podle jejich rostoucí síly a navrhněte reakci, která by prokázala, že NH2 je silnější bazí než kterákoliv jiná, v rovnicích uvedená. 23. Alkohol má slabší protofilní vlastnosti než voda. Budou kyseliny v roztocích alkoholu disociovány více než ve vodných roztocích? 24. Která z látek - OH", CH3COO", H20, Ba(OH)2 - je nejsilnější zásadou v bezvodé kyselině octové? 25. K neutralizaci kationtu NH4+ v kapalném amoniaku je třeba a) OH" b)NH2 c)NH3 d) H20 26. Reakcí hydridového iontu H" s vodou vzniká a)H+ + OH- b)H2 + OH" c)H2 + H+ d)H30+ 27. Ve vodném roztoku je kyselina octová slabou kyselinou. V kapalného amoniaku se bude chovat jako a) silná kyselina b) slabá zásada c) silná zásada 28. Ve vodných roztocích se kyselina octová chová jako slabá kyselina a anilin jako slabá zásada. V prostředí bezvodé kyseliny octové se bude anilin chovat jako a) slabá kyselina b) silná zásada c) silná kyselina 29. V protolytické reakci CH3COOH + HC1 Cl" + CH3COOH2 probíhající v ledové kyselině octové, je CH3COOH konjugovanou a) kyselinou zásady CH3COOH2 c) zásadou kyseliny HC1 b) zásadou kyseliny CH3COOH2 d) kyselinou zásady Cl" 83 Kapitola 6.3. 30. Ve smyslu Lewisovy teorie je kyselina a) donorem protonu c) donorem elektronového páru b) akceptorem protonu d) akceptorem elektronového páru 31. Určete, které z následujících látek - CO2", N02, HS", PH3, S03 - jsou Lewisovými kyselinami a které zásadami. 32. Určete Lewisovu kyselinu a zásadu v každé z následujících reakcí a) H+ + CN" >HCN d) S02 + C5H5N > C5H5N.S02 b) Ca2+ + 6H20 > [Ca(H20)6]2+ e) O2" + C02 > CO2" c) (H3C)20 + BC13 > (H3C)20.BC13 f) GaCl3 + N(CH3)3 > GaCl3.N(CH3)3 33. Malý kati on s konfigurací vzácného plynu a vysokým pozitivním nábojem obecně považujeme za a) silnou kyselinu c) silnou zásadou b) slabou kyselinu d) slabou zásadou 34. V obou následujících trojicích - Be2+, Ca2+, Ba2+; Na+, Ca2+, Al3+ - určete nejsilnější Lewisovu kyselinu. 35. Fosfan PH3 je v reakci PH3 + NaH > NaPH2 + H2 a) Lewi sovou zásadou c) Brónstedovou kyselinou b) Lewisovou kyselinou d) Brónstedovou zásadou 36. Disociační rovnováhy se uplatňují v roztocích elektrolytů a) pouze silných b) pouze slabých c) silných i slabých 37. Ve výrazu pro disociační konstantu elektrolytu můžeme nahradit aktivity koncentracemi a) u slabých elektrolytů b) při velkých zředěních c) nikdy 38. Určete, která z kyselin HCN (Ka = 4,8.10"10) a HN02 (Ka = 5,0.10"4) a při jaké koncentraci bude ve vodném roztoku nejvíce di soci ována a) 1M HCN b) 0,1 M HCN c)lMHN02 d)0,lMHNO2 39. Určete, která z následujících látek - NH3, HN03, CH3COOH, H20 - má ve vodném roztoku nejvyšší disociační konstantu. 40. Iontový součin vody má při 25 °C hodnotu 1,0.10"14 mol2 dm"6 a) v čisté vodě c) ve zředěných roztocích kyselin b) ve zředěných roztocích solí d) ve zředěných roztocích zásad 41. Iontový součin vody se vzrůstající teplotou a) vzrůstá b) klesá c) nemění se 42. Při 25 °C má neutrální vodný roztok pH = 7,00. Jaké pH má tento roztok při 37 °C, je-li iontový součin vody při této teplotě 2,42.10"14? 43. Jaké pH má 5,0.10"4 M roztok NaOH? 44. Vypočítejte pH 0,0025 M roztoku Ba(OH)2 (jedná se o silnou zásadu). 45. Jaká je koncentrace hydroxidových iontů v 0,001 M roztoku HC1? 46. Jaké bude pH výsledného roztoku, zředíme-li 25 cm3 0,1 M roztoku HC1 vodou na objem 400 cm3? 47. Jaké bude výsledné pH, jestliže k 200 cm3 roztoku HC1, jehož pH je 1,49, přidáme 50 cm3 vody? Kapitola 6.3. 84 48. Do 300 cm3 roztoku hydroxidu sodného, jehož pH =13, pridáme 200 cm3 0,3 M roztoku HC1. Vypočítejte pH výsledného roztoku. 49. 50,00 cm3 1 M roztoku HC1 je titrováno 1 M roztokem NaOH. Vypočítejte pH roztoku po pridaní a) 49,99 cm3 b) 50,00 cm3 c) 50,01 cm3 titračního činidla. 50. Jaké je pH 0,1 M roztoku HN02, jejíž disociační konstanta je 5,0.10"4? 51. Vypočítejte pH a pOH 0,01 M roztoku kyseliny octové (Ka = 1,8.10"5). 52. Vypočítejte Ka kyseliny octové, jejíž 0,1 M roztok má pH 2,87. 53. Jaká musí být koncentrace CH3COOH (Ka = 1,8.10"5), aby její pH bylo 3,5? 54. Kb amoniaku je 1,8.10"5. Jaká musí být molární koncentrace amoniaku, aby [OH"] byla 1,5.10"3 mol dm"3? 55. pH 0,15 molárního roztoku slabé jednosytné kyseliny je 2,35. Vypočítejte její disociační konstantu. 56. Určete rozpustnost (v g.dm"3) kyseliny benzoové (Ka = 6,46.10"5) ve vodě, víte-li, že její nasycený vodný roztok má pH 2,9. 57. Disociační konstanta kyseliny fluorovodíkové při 25 °C je 3,53.10"4. Vypočítejte pH 0,1 M roztoku HF a téhož roztoku po přidání 0,2 mol dm"3 fluoridu draselného. 58. Vypočítejte koncentraci iontů oxoniových, uhličitanových a hydrogenuhličitanových v roztoku obsahujícím 0,01 mol dm"3 oxidu uhličitého. Pro H2C03 je Ka' = 4,3.10"7 &Ka" = 5,61.10"11. 59. Vypočítejte [H30+], [H2PO;], [HPO f] a [PO 4"] v 0,01 M roztoku kyseliny trihydrogenfosforečné. Disociační konstanty této kyseliny mají hodnoty^' = 7,1.10"3, Ka" = 6,2.10"8&Ka"' = 4,4.10"13. 60. Vypočítejte pH 0,1 M roztoku sulfanu (Ka = 1,1.10"7, X," = 1,0.10"15). 61. Citrónová šťáva má obvykle pH = 2,1. Kdyby kyselost byla způsobena j en kyselinou citrónovou, j ej íž disociační konstanta (uvažujeme disociaci jen do 1. stupně) je 8,4.10"4, jaká by musela být její koncentrace? 62. Vypočítejte stupeň disociace HCN (Ka = 4,8.10"10) v 1 M roztoku. 63. Vypočítejte stupeň disociace kyseliny octové (Ka = 1,8.10"5) v 0,5 M roztoku a pH tohoto roztoku. 64. Stupeň disociace HCOOH v 0,2 M roztoku je 2,97 %. Vypočítejte disociační konstantu této kyseliny. 85 Kapitola 6.4. 6.4. Hydrolýza solí 1. Vysvětlete následující pojmy: hydrolýza solí, hydrolytická konstanta, stupeň hydrolýzy. 2. Jaký vztah existuj e mezi hydrolytickou konstantou, disociační konstantou kyseliny, resp. zásady, a iontovým součinem vody? B 1. Vypočítejte pH 0,1 M roztoku octanu sodného1. Pro kyselinu octovou je Ka = 1,8.10"5. Řešení: Octan sodný je sůl slabé kyseliny a silné zásady. Octanový anión podléhá hydrolýze ve smyslu rovnice CH3COO" + H20 CH3COOH + OH". Rovnováha j e dána hydrolytickou konstantou [CH3COOH][OH] [CH3COO-] pro niž platí Kh = —7 . Po dosazení K, 1,0.10"14 Kh =—-- = 5,56.10"10 h 1,8.10"5 Označíme-li x počet molů CH3COO", které podlehly hydrolýze, pak také [CH3COOH] = [OH"] = x a [CH3COO] = 0,1 - xí 0,1 a můžeme psát x2 Kh = -= 5,56.10"10 x2 = 5,56.10-" x = 7,45.10"6 mol dm"3 h 0,1 ' [OH"] = 7,45.10"6 mol dm"3 a pOH = 5,13. Z toho pH = 14 - pOH = 8,87. Roztok je alkalický a jeho pH je 8,87. 2. Jaké je pH 0,2 M roztoku sulfidu sodného? Hydrolytická konstanta sulfidového aniontu Kh je 1,58.10"2. Řešení: Pro výpočet pH je důležitý pouze první stupeň hydrolýzy S2" + H20 HS" + OH" [HS"][OH"] Kh = ---- = 1,58.10"2 h [S2--| Označíme-li počet molů S2", které podlehly hydrolýze x, bude [HS"] = [OH"] = x a [S2"] = 0,2-x. Po dosazení do vztahu pro hydrolytickou konstantu dostaneme x2. (0,2 - x)"1 = 1,58.10"2. Po úpravě dostaneme kvadratickou rovnici x2 + l,58.10"2x - 3,16.10"3 = Os řešením x = 4,89.10"2. Je tedy [OH"] =4,89.10"2, pOH = 1,31 a pH = 12,69. pH 0,2 M roztoku Na2S je 12,69. ^ro výpočet pH roztoku soli slabé zásady a silné kyseliny o koncentraci c platí vztah pH = V2 (14 - pKb - log c) a podobně pro sůl silné zásady a slabé kyseliny pH = V2 (14 + pKa + log c) a pro sůl slabé kyseliny i slabé zásady pH = V2 (14 + pKa - pKb). Kapitola 6.4. 86 3. Vypočítejte stupeň hydrolýzy NH4C1 v 0,1 M roztoku (Kb amoniaku je 1,8.10"5). Řešení: Hydrolýze podléhá katión amonný NH4 + H20 NH3 + H30+. Pro hydrolytickou konstantu platí Kv 1,0.10"14 Kh= — =--- = 5,6.10"10 h Kb 1,8.10"5 Označíme-li [NH3] = [H30+] = x, pak [NH£| = 0,1 - x = 0,1 a dosazením x2/0,l = 5,6.10"10. Hydrolýze tedy podlehlo x = 7,5.10"6 mol dm"3. Stupeň hydrolýzy /? je definován jako poměr počtu molů soli, které zhyd-rolyzovaly, k celkové koncentraci soli (obvykle se vyj adŕuj e v procentech vynásobením tohoto poměru stem) 7,5.10"6 B = —- = 0,75.10"4 ti. 0,0075 % 0,1 J K výpočtu můžeme využít i vztahu mezi stupněm hydrolýzy /?, disociační konstantou baze Kb a koncentrací soli c -. i- -. i--r.— \\KV 1 1,0.10"14 p = —— = —--- = 0,75.10"4 tj. 0,0075 % ' ] Kbc I 1,8.10"5 . 0,1 J ' Stupeň hydrolýzy chloridu amonného v 0,1 M roztoku je 0,0075 %. 1. Které z uvedených látek - HC1, NH3, CH3COOH, NH4C1 - ve vodném roztoku podléhají hydrolýze? 2. Z níže uvedených reakcí, probíhajících ve vodných roztocích, lze jako hydrolýzu označit a) H20 + HC1 H30+ + Cl" d) H20 + CH3COO" OH" + CH3COOH b) H20 + NH3 OH" + NH4+ e) H20 + CH3COOH CH3COO" + H30+ c) H20 + NH; NH3 + H30+ f) H20 + NaOH Na+ + OH" + H20 3. Hydrolýzou kationtu amonného vzniká a) NH3 + H20 c) NH3 + H30+ b) NH3 + OH" d) NH4OH + OH" 4. Hydrolýzou aniontu CH3COO" vzniká a) CH3COOH + H20 c) CH3COOH + OH" b) CH3COONa + OH" d) CH3COOH + H30+ 5. Hydrolýzou kationtu hexaaquachromitého [Cr(H20)6]3+ vzniká a) [Cr(H20)(OH)5]2+ c) [Cr(H20)5(OH)]2+ b) [Cr(H20)(OH)5]2" d) [Cr(H20)6(OH)]2+ 6. Hydrolýzou fiktivního kationtu S6+ by vznikl a)HS03" b)HS04 c) S02 d) SO2" 7. Stupeň hydrolýzy j e velký u iontu, který má a) velký náboj i poloměr c) velký náboj a malý poloměr b) malý náboj i poloměr d) malý náboj a velký poloměr 8. Jestliže vodný roztok octanu sodného zředíme vodou stokrát, stupeň hydrolýzy této soli a) klesne přibližně desetkrát c) vzroste přibližně desetkrát b) klesne přibližně stokrát d) vzroste přibližně stokrát 87 Kapitola 6.4. 9. Vodný roztok octanu amonného má pH = 7. Jestliže tento roztok zředíme, hodnota jeho pH a) klesne b) vzroste c) nezmění se 11 10 [H30+] bude nejnižší ve vodném roztoku, který obsahuje v 1 dm3 a) 0,2 molu HN03 c) 0,2 molu CH3COOH b) 0,2 molu HC1 d) 0,2 molu CH3COONa Nej vyšší pH bude mít roztok, který v 1 dm3 obsahuje a) 0,1 molu NaOH c) 0,1 molu NH3 b) 0,1 molu CH3COONa d) 0,1 molu C2H5OH 12. Vypočítejte hydrolytickou konstantu hydrogenuhličitanového aniontu. Disociační konstanta kyseliny uhličité do l.stupnějeiC/ = 4,3.10"7. 13. Vypočítejte pH 0,3 M roztoku NaF. Disociační konstanta kyseliny fluorovodíkové Ka je 3,53.10"4. 14. Vypočítejte pH 0,25 M roztoku Na2C03. Ka pro ion HC03 je 5,61.10"11. 15. Určete pH 0,1 M roztoku kyanidu sodného. Hydrolytická konstanta kyanidového iontu je 2,08.10"5. 16. Jaké pH má 0,01 M roztok chloridu amonného? Disociační konstanta amoniaku Kb je 1,8.10"5. 17. Vypočítejte pH 0,4 M roztoku dusičnanu amonného. Disociační konstanta amoniaku Kb je 1,8.10"5. 18. Vypočítejte pOH 1 M roztoku NaOCN. Pro HOCNje^ = 2,2.10"4. 19. Vypočítejte pH 0,1 M roztoku MLOCN. Pro amoniak je Kb = 1,8.10"5 a pro HOCNX,, = 2,2.10"4. 20. Ke 40 cm3 0,01 M kyseliny octové bylo přidáno 20 cm3 0,02 M NaOH. Vypočítejte pH vzniklého roztoku. Pro kyselinu octovou Ka je 1,8.10"5. 21. Vypočítejte stupeň hydrolýzy a pH 0,15 M roztoku chlornanu sodného. Disociační konstanta Ka pro HOCI je3,2.10"8. 22. Vypočítejte stupeň hydrolýzy K2Cr04 v 0,005 M roztoku. Disociační konstanty kyseliny chromové jsou Ka' = 0,18 &Ka" = 3,2.10"7. 23. Vypočítejte stupeň hydrolýzy a pH 0,01 M roztoku octanu amonného. Pro kyselinu octovou Ka je 1,8.10"5 a pro amoniak Kb = 1,8.10"5. 24. Stupeň hydrolýzy fenolátu sodného v 0,1 M roztoku je 3 % pri 25 °C. Vypočítejte pH tohoto roztoku, disociační konstantu fenolu a hydrolytickou konstantu fenolátového aniontu. Kapitola 6.5. 88 6.5. Tlumivé roztoky 1. Co j e to tlumivý roztok (pufr) a j ak definuj eme j eho kapacitu? 2. Uveďte a vysvětlete Henderson-Hasselbachovy vztahy pro výpočet pH tlumivých roztoku. B 1. Tlumivý roztok byl připraven smísením 200 cm3 0,6 M roztoku NH3 a 300 cm3 0,3 M roztoku NH4C1. Disociační konstanta amoniaku Kb je 1,8.10"5. Vypočítejte pH tlumivého roztoku a změnu pH, k níž dojde přidáním 0,02 molu H30+. Řešení: Počet molů amoniaku přidaného do roztoku je 0,6 mol dm"3. 0,2 dm3 = 0,12 mol. Počet molů kationtu NH4 je 0,3 . 0,3 = 0,09 mol. Koncentrace těchto částic ve výsledném roztoku jsou 0,12 , 0,09 [NH3] = -2— = 0,24 mol dm"3 -J—[NH4] = = 0,18 mol dm"3 L 3J 0,5 ' 0,5 L 4J Koncentraci [OH"] v tomto alkalickém tlumivém roztoku vypočítáme pomocí Kb amoniaku. V rovnováze NH3 + H20 NH; + OH" j e [Mí] [OH"] [NH3] , 0,24 K = i-^-í- [OH"] = Kb . L-^ = 1,8.10"5 . -2— = 2,4.10"5 mol dm"3 b [NH3] L J b [NH;] ' 0,18 Z toho pOH = -log 2,4.10"5 = 4,62 a pH = 14 - pOH = 9,38. Stejný výsledek dostaneme i pomocí Henderson- Hasselbachova vztahu1 [baze] , 0,24 pH = 14 - pKb + log1-— pH = 14 - log 1,8.10"5 + log -f- = 9,38 [sul] 0,18 pH tohoto tlumivého roztoku je 9,38. Tlumivý účinek roztoku spočívá v reakci H30+ + NH3 NH4 + H20 . Přidáme-li 0,02 molu H30+ k 500 cm3 roztoku (tj. 0,04 molu do 1 dm3) pak [H30+] = x, [NH3] = 0,24 - 0,04 = 0,20 mol dm"3 a [MLt] = 0,18 + 0,04 = 0,22 mol dm"3. Po dosazení [OH"] = 1,8.10"5. = l,6.10"5mol dm"3 pOH = 4,79 a pH = 9,21 Podobně z Henderson-Hasselbachovy rovnice dostaneme pH = 14 - log 1,8.10"5 + log ^ = 9,21 Přídavkem 0,02 molu H30+ se pH tlumivého roztoku změní jen o 0,17 jednotky. ^enderson-Hasselbachův vztah pro pH tlumivého roztoku vzniklého smísením slabé kyseliny a její soli má tvar pH = pKa + log ([sůl]/[kyselina]). 89 C Kapitola 6.5. 1. Značnou tlumicí schopnost mají roztoky, vzniklé smíšením roztoku a) silné kyseliny a silné zásady c) slabé kyseliny a silné zásady b) silné kyseliny a slabé zásady d) slabé kyseliny a slabé zásady 2. Roztok má tlumivé schopnosti, jestliže je v jeho 1 dm3 obsaženo a) 1 mol CH3COOH + 1 mol HC1 c) 1 mol NFLC1 + 1 mol HC1 b) 1 mol NH3 + 1 mol NaOH d) 1 mol CH3COOH + 0,5 molu NaOH 3. Přidáním hydroxidu sodného k roztoku kyseliny octové a) vzroste koncentrace CH3COO" c) vzroste koncentrace CH3COOH b) vzroste koncentrace H30+ d) klesne pH 4. Smísením 0,1 molu NaOH, 0,1 molu CH3COOH a 1 dm3 vody vznikne roztok, který je a) kyselý b) neutrálni c) alkalický 5. Jestliže tlumivý roztok zředíme desetkrát vodou, jeho pH a) vzroste b) klesne c) prakticky se nezmění 6. Jestliže tlumivý roztok zředíme desetkrát vodou, jeho kapacita a) vzroste b) klesne c) prakticky se nezmění 7. Vypočítejte pH roztoku, který vznikl rozpuštěním stejných molárních množství chlornanu sodného a kyseliny chlorné (Ka = 2,95.10"8) ve vodě. 8. Tlumivý roztok obsahuje v 1 dm3 0,5 molu kyseliny octové (Ka = 1,8.10"5) a 2,5 molu octanu sodného. Jaké je jeho pH? 9. Tlumivý roztok byl připraven smísením 6 objemových dílů 0,1 M roztoku NaH2P04 a 4 dílů 0,2 M roztoku Na2HP04. Určete pH roztoku, j sou-li disociační konstanty kyseliny fosforečné Ka = 7,1.10"3, Ka' = 6,2.10"8 a Ka'" = 4,4.10"13. 10. V j akém poměru musíme smísit kyselinu octovou a octan sodný, abychom získali tlumivý roztok o pH 5,70? Disociační konstanta kyseliny octové Äľa je 1,8.10"5. 11. V 0,1 M roztoku kyseliny mravenčí byl rozpuštěn mravenčan sodný tak, aby i j eho koncentrace byla 0,1 mol dm"3. Jaké j e pH vzniklého roztoku za předpokladu, že při rozpouštění nedošlo ke změně obj emu? Disociační konstanta kyseliny mravenčí Ka je 1,77.10"4. 12. Rozpustíme-li 0,1 molu HC1 v 1 dm3 čisté vody, bude roztok mít pH = 1. Jaké pH bude mít roztok, jestliže rozpustíme stejné množství plynného chlorovodíku v pufru, který obsahuje v 1 dm3 0,5 molu kyseliny octové (Ka = 1,8.10"5) a 2,5 molu octanu sodného? 13. Při titraci 20 cm31 M roztoku kyseliny propionové 0,5 M roztokem KOH byla k identifikaci ekvivalenčního bodu použita v jednom případě methyloranž, ve druhém fenolftalein. Disociační konstanta kyseliny propionové Ka j e 1,32.10"5. Vypočítejte pro oba případy spotřebu roztoku hydroxidu draselného, leží-li barevný přechod methyloranže při pH = 4 a fenolftaleinu při pH = 9. Kapitola 6.6. 90 6.6. Součin rozpustnosti A 1. Pro které látky je možné součin rozpustnosti definovat? 2. Jaký vliv při srážení nerozpustné látky může mít použití nadbytku srážedla? B 1. Rozpustnost síranu barnatého při 25 °Cje2,44.10"3 gdm"3. Vypočítejtejeho rozpustnost v mol dm"3 a součin rozpustnosti S. Mr(BaS04) = 233,4. Řešení: Z rozpustnosti vyjádřené v g dm"3 vypočítáme nejprve počet molů BaS04 obsažených v jednom dm3 nasyceného roztoku 233,4 g.................... 1 mol BaSO, 2,44.IQ"3 g................xmol BaSQ4 x = 1,05.10"5 mol dm"3 Disociací 1 moluBaS04 vzniká 1 mol Ba2+ a 1 mol S04", takže [Ba2+] = [S04"] = 1,05.10"5 mol dm"3. Po dosazení S= [Ba2+][S02"] = (1,05.10"5)2 = 1,09.10"10. Nasycený roztok obsahuje 1,05.10"5 mol dm"3 síranu barnatého, součin rozpustnosti ^(BaSOJ = 1,09.10"10. 2. Bude se srážet síran olovnatý, smísíme-li 100 cm3 0,003 M roztoku dusičnanu olovnatého se 400 cm3 0,04 M roztoku Na2S04? Součin rozpustnosti PbS04 je 1,51.10"8. Řešení: 100 cm3 0,003 M roztoku Pb(N03)2 obsahuje 0,1 . 0,003 = 3.10"4 molu Pb2+. 400 cm3 0,04 M roztoku Na2S04 obsahuje 0,4 . 0,004 = 1,6.10"2 molu S04". Smícháním vznikne 0,5 dm3 roztoku, takže bude [Pb2+] = 6.10"4 mol dm"3 a [SO2"] = 3,2.10"2 mol dm"3. Hodnota součinu [Pb2+][S04"] = 6.10"4. 3,2.10"2 = 1,92.10"5 je vyšší než součin rozpustnosti. PbS04 se za daných podmínek bude srážet. 3. Kolikrát j e menší rozpustnost síranu vápenatého v 0,1 M roztoku Na2S04 než v čisté vodě? Součin rozpustnosti CaSO4je9,12.10"6. Řešení: Rozpuštění m jednoho molu CaS04 ve vodě vznikne 1 mol Ca2+a 1 mol S04". Pro nasycený roztok CaS04 pak platí S(CaS04) = [Ca2+][S04"] = 9,12.10"6. Protože [Ca2+] = [S04"] = množství rozpuštěného síranu vápenatého v mol dm"3, je rozpustnost CaS04 =\j 9,12.10"6 = 3,02.10"3 mol dm"3. Označíme-li počet molů síranu vápenatého, které se rozpustí v 1 dm3 0,1 M roztoku Na2S04 jako x, pak i [Ca2+] = x a [S04"] = x + 0,1.1 v tomto roztoku platí S(CaS04) = x . (x + 0,1) = 9,12.10"6 a x = 9,11.10"5. Poměr rozpustnosti CaS04 vevoděav0,l MNa2S04 je tedy 3,02.10"3/9,11.10"5 = 33. Rozpustnost CaS04 v 0,1 M Na2S04 je 33x menší než ve vodě. 91 Kapitola 6.6. 4. Roztok obsahuje ionty Pb2+ a Zn2+ o koncentraci 0,001 mol dm-3. Vypočítejte, v jakém rozmezí koncentrace H30+probíhá selektivní srážení sulfidůPbS (S(PbS) = 2,51.10"27) aZnS (S(ZnS) = 2,51.10"22), je-li roztok sycen sulfanem. Roztok nasycený sulfanem obsahuje 0,1 molu H2S v 1 dm3, celková disociační konstanta sulfanuje 1,1.10"22. Řešení: Ze součinu rozpustnosti sulfidu olovnatého vypočítáme koncentraci iontů [S2"] potřebnou na srážení PbS při dané koncentraci [Pb2+]: S(PbS) = [Pb2+][S2"] = 2,51.10"27 2,51.10"27 [S2"] =--r= 2,51.10-24moldm-3 L J 1,0.10"3 Z disociační konstanty H2S vypočítáme [H30+], při níž [S2"] dosáhne hodnoty 2,51.10"24 mol dm"3 [H30+]2[S2"] [H30+]2. 2,51.10"24 K = ————— = L 3 J--- = 1,1.10"22 H30+ = 2,09 [H2S] 0,1 PbS se začne srážet při koncentraci [H30+] = 2,09 mol dm"3. Analogicky vypočítáme i [H30+], dovolující srážení ZnS: S(ZnS) = [Zn2+][S2"] = 2,51.10"22 2,51.10"22 [S2"] =--r= 2,51.10"19 mol dm"3 L J 1,0.10"3 [H30+]2[S2"] [H3O+]2.2,51.10"19 K = 1 3 J L J = L 3 J--- = 1,1.10"22 H30+ = 6,62.10"3 [H2S] 0,1 ZnS se bude srážet při koncentraci [H30+] < 6,62.10"3 mol dm"3. PbS se sulfanem selektivně sráží v koncentračním intervalu [H30+] 2,09 až 6,62.10"3 mol dm"3. Jakmile [H30+] klesne pod 6,62.10"3 mol dm"3, začne se srážet i ZnS. 5. Vypočítejte rozpustnost AgBr v 1 Mroztoku amoniaku. Konstanta nestability iontu [Ag(NH3)2]+je 6,8.10"8. S(AgBr) = 4,90.10"13. Řešení: Při rozpouštění AgBr v amoniaku se tvoří komplexní ionty [Ag(NH3)2]+. Pro amoniakální roztok AgBr musí platit současně [Ag+][NH3]2 L 5 JL-|±- = 6,68.10"8 a [Ag+][Br"l = 4,90.10"13 [Ag(NH3)2] Označíme-li [Ag+] = x, potom [Br] = [Ag+] + [Ag(NH3)2]. Dá se předpokládat, že ve vzniklém roztoku bude koncentrace [Ag+] mnohem menší než [Ag(NH3)2]. Můžeme ji proto zanedbat a označit [Br] = [Ag(NH3)2] = y. Po dosazení dostaneme x l2 — = 6,8.10"8 xy = 4,90.10"13 y Ztohox = 6,8.10"8 .y; 6,8.10"8. y2 = 4,90.10"13 a y = 2,68.10"3 mol dm"3. Koncentrace bromidových iontů a tím i rozpustnost AgBr v 1 M roztoku amoniaku je 2,68.10"3 mol dm"3. 1. Který ze sulfidů-Ni S (^(NiS) = 3,16.10"19), MnS (S(MnS) = 3,51.10"13) a FeS (S(FeS) = 6,31.10"18) - je nejméně rozpustný? Kapitola 6.6. 92 2. Rozpustné soli barnaté jsou silně toxické. Síran barnatý je ve vodě velmi málo rozpustný a jeho suspenze ve vodě se proto používaj ako kontrastní látky při rentgenografickém vyšetření zažívacího traktu. Navrhněte, j akým způsobem můžete snížit koncentraci Ba2+ v roztoku nad sraženinou BaS04, má-li být suspenze BaS04 použito na takové vyšetření 3. Koncentrace stříbrných iontů v nasyceném roztoku šťavelanu stříbrného je 2,72.10"4 mol dm"3. Vypočítejte součin rozpustnosti Ag2C204. 4. Rozpustnost j odidu měďného je 2,0.10"5 g/100cm3 vody. Vypočítejte součin rozpustnosti této látky. 5. Jaká j e koncentrace stříbrných iontů v nasyceném roztoku j odidu stříbrného (^(Agl) = 8,32.10"17)? 6. Součin rozpustnosti chloridu stříbrného je 1,78.10"10. Jaká je rozpustnost AgCl v mol dm"3? 7. Při teplotě 20 °C je rozpustnost TIBr (Mr(TlBr) = 284,27) 5,23.10"2 g/100 cm3 a Tli (Mr(TlI) = 331,27) 8,4.10"3 g/100 cm3. Vypočítejte koncentrace iontů [Tl+], [Br] a [I"] (v mol dm "3) v roztoku nasyceném současně oběma solemi. 8. Součin rozpustnosti hydroxidu vápenatého je 3,72.10"6. Vypočítejte pH jeho nasyceného roztoku. 9. Při čištění vody se využívá schopnosti voluminózní sraženiny Al(OH)3 vázat na sebe pevné nečistoty a látky zbarvující vodu, jde o tzv. čiření vody. Vypočítejte, kolik gramů hliníku zůstane v 1 dm3 takto čištěné vody po odfiltrování vysráženého Al(OH)3. Součin rozpustnosti Al(OH)3 je 3,72.10"33. 10. Součin rozpustnosti j odičnanu olovnatého je 2,63.10"13. Jaká je rozpustnost Pb(I03)2 (v mol dm"3)? 11. Kolik gramů monohydrátu šťavelanu vápenatého se rozpustí ve vodě za vzniku 1 dm3 nasyceného roztoku? S(CaC204.H20) = 2,63.10"9. 12. Součin rozpustnosti uhličitanu stříbrného je 8,13.10"12. Jaká j e rozpustnost této soli (v mol dm"3) za předpokladu, že anion CO2" nepodléhá hydrolýze? 13. Součin rozpustnosti chromanu barnatého j e 1,17.10"10. Vypočítejte rozpustnost BaCr04 v mol dm"3 a určete, kolik gramů chromanu barnatého se může rozpustit v 500 cm3 vody. 14. Součin rozpustnosti Mg(OH)2 j e 1,12.10"11. Jaká je rozpustnost Mg(OH)2 v 0,1 M roztoku NaOH? 15. Součin rozpustnosti síranu strontnatého je 3,47.10"7. Srovnejte rozpustnost SrS04 v čisté vodě a v roztoku, obsahujícím síran sodný o koncentraci 0,3 mol dm"3. 16. Kolikrát j e menší rozpustnost šťavelanu vápenatého v 0,05 M roztoku šťavelanu amonného než v čisté vodě? Stupeň disociace (NH4)2C204 je za těchto podmínek 70 % a S(CaC2Oi) je 2,63.10"9. 17. Vypočítejte rozpustnost kyanidu stříbrného v tlumivém roztoku o pH = 3. ^(AgCN) j e 1,20.10"16 a disociační konstanta kyseliny kyanovodíkové Ka = 4,8.10"10. 18. K 50 cm3 roztoku, který obsahoval 1 g chloridu horečnatého, bylo přidáno 50 cm3 0,2 M roztoku amoniaku. Kolik gramů chloridu amonného j e nutno přidat, aby se nevyloučil hydroxid horečnatý? Součin rozpustnosti Mg(OH)2je 1,12.10"11, disociační konstanta amoniaku 1,8.10"5. 19. Součin rozpustnosti fluoridu vápenatéhoje2,69.10"11 a malá rozpustnost této solijepříčinounízkéhoobsahu fluoridových iontů v mořské vodě. Vypočítejte kolik gramů CaF2 se rozpustí při 20 °C v 1 dm3 vody, jaká j e koncentrace fluoridových iontů v mořské vodě, j e-li v ní při 20 ° C [Ca2+] = 0,01 mol dm"3 a kolikrát větší je rozpustnost CaF2 v čisté vodě než v mořské vodě. a) zahříváním systému b) přidáním H2S04 (tak, aby [H30+] = 1 mol dm"3) c) přidáním BaS04 d) přidáním Na2S04 93 Kapitola 6.6. 20. Vysrážený chlorid olovnatý (Mr(PbCl2) = 278,1) byl na filtru promýván 100 cm3 destilované vody. Vypočítejte, kolik gramů PbCl2 přešlo promýváním do filtrátu, je-li součin rozpustnosti PbCl2 1,62.10"5. 21. K roztoku, v němž je koncentrace chromanových i šťavelanových iontů 0,01 mol dm"3, je přidáván roztok BaCl2. Bude se dříve vylučovat BaCr04 (S(BaCr04) = 1,17.10"10) nebo BaC204 (S(BaC204) = 1,17.10"7)? 22. Roztok obsahuje ionty Cl" (S(AgCl) = 1,78.10"10) v koncentraci 1,78.10"1 mol dm"3, Br" (S(AgBr) = 4,90.10"13) v koncentraci 4,90.10"4 mol dm"3 a Cr04" (,S'(Ag2Cr04) = 2,45.10"12) v koncentraci 2,45.10"2 mol dm"3. Budeme-li k roztoku přidávat roztok AgN03, která ze stříbrných solí se bude srážet jako první? 23. K 0,001 M roztoku dusičnanu stříbrného (^(AgCl) = 1,78.10"10) je pomalu přidávána HC1. Při jakém pH dojde ke srážení AgCl? 24. Vyloučí se po smísení stejných objemů 0,01 MMgCl2 a 0,02 MNa2C204 sraženina šťavelanu horečnatého? Součin rozpustnosti MgC204 je 8,57.10"5. 25. Jaká musí být minimální koncentrace iontů S2", aby se z 0,1 M roztoku kademnaté soli začal vylučovat CdS (S(CdS) = 7,94.10"27)? 26. K 0,1 M roztoku Ba(N03)2 j e postupně přidáván zředěný roztok K2Cr04. Jaká může být maximální koncentrace Cr04" ve vzniklém roztoku, aby nedošlo k vylučování BaCr04 (^(BaCrOJ = 1,17.10"10)? 27. Jestliže vodný roztok obsahuj e 1,0.10"3 molu Pb2+ na 1 dm3, j aká musí být koncentrace S2", aby se začal srážet PbS (^(PbS) = 2,51.10"27)? Při jaké koncentraci H30+ se v tomto roztoku začne srážet PbS, je-li roztok nasycen sulfanem. Koncentrace [H2S] v nasyceném roztoku je 0,1 mol dm"3 a celková disociační konstanta sulfanu 1,1.10"22. 28. Roztok obsahující v 1 dm3 0,1 molu Sn2+a0,l moluZn2+je sycen sulfanem. Jaká musí být koncentrace oxo-niových kationtů, aby se ve formě sulfidu vylučoval pouze jeden z přítomných iontů (^(SnS) = 1,0.10"25, ,S'(ZnS) = 2,51.10"22)? Nasycený roztok obsahuj e 0,1 molu sulfanuv 1 dm3, celková disociační konstantaH2S jel,1.10"22. 29. Roztok obsahuje ionty Pb2+ a Mn2+ ve stejné koncentraci 1,0.10"2 mol dm"3. Jaké bude rozmezí koncentrací H30+, v němž se bude PbS selektivně srážet nasyceným, tj. 0,1 M, roztokem sulfanu? Celková disociační konstanta H2S j e 1,1.10"22, S(Pb S) = 2,51.10"27 a S(MnS) = 2,51.10"13. 30. Roztok, který obsahuje v 1 dm3 po2,0.10"4moluMn2+aCu2+aO,003 moluHC104, je sycen sulfanem. Který z obou iontů se bude srážet jako sulfid? Rozpustnost H2S je 0,1 mol dm"3, jeho disociační konstanty Ka' = 1,1.10-7, Äľa" = l,0.10"15,S(MnS) = 2,51.10"13 a S(CuS) = 6,31.10"36. 31. Jaká je rozpustnost chloridu stříbrného v 1 dm3 1 M amoniaku? ^(AgCl) je 1,78.10"10, konstanta nestálosti iontu [Ag(NH3)2]+ 6,8.10"8. 32. Kolik pevného hydroxidu sodného j e třeba přidat k 1 dm3 vody, aby se rozpustilo 0,1 molu hydroxidu zineč-natého za vzniku tetrahydroxozinečnatanu? Součin rozpustnosti Zn(OH)2 je 4,5.10"17, konstanta nestálosti iontu [Zn(OH)4]2" 3,6.10"16. 33. Může se vylučovat sraženina jodidu stříbrného přidáním 0,001 molu iontů I" k 1 dm3 0,1 M roztoku [Ag(NH3)2]N03 obsahujícího 1 mol nadbytečného amoniaku? Konstanta nestálosti kationtu [Ag(NH3)2]+je 6,8.10"8;S(AgI) = 8,32.10"17. 34. Může se vylučovat sraženina j odidu stříbrného (^(Agl) = 8,32.10"17) přidáním 0,001 molu iontů I" k 1 dm3 0,1 M roztoku K[Ag(CN)2] obsahujícího 1 mol nadbytečného kyanidu draselného? Konstanta nestálosti aniontu [Ag(CN)2]"je 1,0.10"21. Kapitola 6.6. 94 35. Kolik amoniaku je třeba přidat k roztoku obsahujícímu 0,004 molu Ag+, aby nedošlo ke srážení AgCl (^(AgCl) = 1,78.10"10) v případě, že koncentrace [Cľ] dosáhne hodnoty 0,001 mol dm"3? Konstanta nestálosti kationtu [Ag(NH3)2]+je 6,8.10"8. D Posuďte, které z následujících výroku jsou správné a které nesprávné. Odpovědi zdůvodněte. 1. Entropie jako stavová veličina je mírou neuspořádanosti soustavy. 2. Enthalpie látky nemůže být nikdy nižší než její vnitřní energie. 3. Enthalpie látky s rostoucí teplotou roste. 4. Změna enthalpie u exotermických reakcí má kladnou hodnotu. 5. Podléhá-li látka spontánní přeměně, její entropie roste. 6. Roste-li teplota látky, roste i její entropie. 7. Jestliže podchlazená kapalina tuhne, její entropie roste. 8. Jestliže látka taje, její entropie roste. 9. Entropie aperitivu Martini je větší než součet entropií ginu a vermutu, z nichž se Martini připravuje. 10. V přírodě probíhají samovolně takové reakce, při nichž roste Gibbsova energie soustavy. 11. Jestliže podchlazená kapalina za konstantní teploty a tlaku ztuhne, volná energie (F) kapaliny klesne. 12. Reakce s vysokou aktivační energií jsou endotermické. 13. Rychlost katalyzované reakce je nezávislá na koncentraci katalyzátoru. 14. Jestliže hodnota rovnovážné konstanty roste s teplotou, musí být reakce endotermická. 15. Přidání inertního plynu k rovnovážné směsi plynů nemá vliv na rovnovážné koncentrace výchozích látek ani reakčních produktů, pokud se tlak směsi nezmění. 16. Zvyšování teploty při rovnovážné reakci posune rovnováhu ve směru reakcí, při nichž se teplo uvolňuje. 17. Tepelný rozklad uhličitanu vápenatého je příkladem reakce, při níž se ustavuje heterogenní rovnováha. 18. Stupeň disociace slabého elektrolytu v roztoku nezávisí na koncentraci tohoto elektrolytu. 19. Arrheniova teorie kyselin a zásad platí pouze pro vodné roztoky. 20. Lewisova kyselina je látka schopná poskytnout elektronový pár pro tvorbu dativní kovalentní vazby. 21. Kyselina a její konjugovaná zásada vzájemně reagují za vzniku soli a vody. 22. Kyselina selenová je silná dvojsytná kyselina. Ani on hydrogenselenanový HSeO^ je proto silná baze. 23. CH3OH je slabší baze než voda. Kyselina octová bude proto v methanolu disociována více než ve vodě. 24. Dá se předpokládat, že ion s vysokým nábojem a malým poloměrem bude snadno podléhat hydrolýze. 25. Čím slabší je kyselina, tím silněji jsou její soli hydrolyzovány. 26. Zředíme-li roztok slabé kyseliny, potom počet molů nedisociované kyseliny klesne. 27. Titrujeme-li roztok amoniaku kyselinou chlorovodíkovou, pak je pH ekvivalenčního bodu větší než 7. 28. Přídavkem amoniaku k vodnému roztoku slabé kyseliny klesne koncentrace hydroxidových iontů. 29. Vodný roztok dusičnanu draselného je prakticky neutrální. 30. Vodný roztok octanu sodného reaguje alkalicky. 31. Je možno předpokládat, že vodný roztok NaHS04 bude kyselý. 32. Součin rozpustnosti je definován pouze pro silně zředěné roztoky slabých elektrolytů. 33. Jestliže rozpustnost látky roste s teplotou, pak s rostoucí teplotou musí růst i její součin rozpustnosti. 34. Rozpustnost Ca(OH)2 ve vodě je možno snížit přidáním NaOH. 35. Rozpustnost chloridu stříbrného ve vodě je možno zvýšit přídavkem amoniaku k roztoku. 95 Kapitola 7.1. 7. Základy elektrochemie 7.1. Elektrolýza 1. Vysvětlete princip vedení elektrického proudu roztoky elektrolytů. 2. Formulujte Faradayovy zákony pro elektrolýzu. B 1. Kolik mědi se při elektrolýze vyloučí z roztoku síranu meďnatého, jestliže jím necháme procházet dvě hodiny proud o intenzitě 1,50 A? Řešení: Podle Faradayova zákona je množství látky m vyloučené při elektrolýze dáno vztahem MJt m = - zF v němžMmjemolární hmotnost, i7Faradayova konstanta (96487 C moľ1), t čas (s), z počet vyměňovaných elektronů a / intenzita proudu (A). Dosazením dostaneme 63,54 g moľ1 . 1,50 A . 7200 s 2 . 96487 A s moľ Elektrolýzou získáme 3,56 g Cu. m = ——n/: Aan A—~-= 3,56 g Cu 1. Náboj elektronu je 1,6021.10"19 C. Vypočítejte Avogadrovu konstantu. 2. Za šest minut bylo při elektrolýze roztoku AgN03 získáno 0,5634 g stříbra. Jaká byla intenzita proudu? 3. Roztokem měďnaté soli procházel dvě hodiny elektrický proud a na katodě se při tom vyloučilo 13,0 g mědi. Jaká byla intenzita použitého proudu? 4. Jaká proudová intenzita j e třeba, aby elektrolyzér dodával za normálních podmínek 2 dm3 vodíku za hodinu? 5. Jak dlouho musí procházet taveninou sodné soli proud o intenzitě 2 A, aby se na katodě vyloučilo 2,3 g Na? 6. Kolik časuje třeba k přípravě 2,5 dm3 vodíku při teplotě 18 °C a tlaku 100,0 kPa, jestliže elektrolyzujeme roztok síranu sodného proudem o intenzitě 2 A? 7. Kolik elektronů je potřeba k získání 1 gramu mědi při elektrolýze roztoku měďnaté soli? 8. Gadolinium (Af(Ga) = 157,25) bylo rozpuštěno v kyselině chlorovodíkové a roztok podroben elektrolýze. Nábojem 3208 C se na katodě vyloučilo 1,7427 g kovu. Vypočítejte náboj iontu gadolinia. 9. Proudem o určité intenzitě bylo pojistě době vyloučeno z roztoku stříbrné soli 3,500 g Ag. Stejný náboj vyloučil z roztoku obsahujícího kationty M2+ 1,031 g kovu M. Určete relativní atomovou hmotnost kovu. 10. Kolik dm3 třaskavého plynu vznikne za normálních podmínek elektrolýzou vody, jestliže elektrolyzérem projde náboj 1 F? 11. K demonstračním pokusům je třeba připravit 2,5 dm3 třaskavého plynu. Jak dlouho musí při teplotě 22 °C a tlaku 100,0 kPa procházet roztokem zředěné kyseliny sírové proud o intenzitě 2,5 A? Kapitola 7.1. 96 12. 250 cm3 0,8 molárního roztoku síranu nikelnatého bylo elektrolyzováno 1 hodinu proudem 5 A. Jakáje koncentrace Ni2+ v roztoku po skončení elektrolýzy? 13. 100 cm31 M roztoku síranu meďnatého prochází 10 minut proud 0,75 A. Za předpokladu, že při elektrolýze nedochází ke změně objemu a na anodě probíhá reakce 2H20 -> 4H+(aq) + 02(g) + 4e", vypočítejte objem vyloučeného kyslíku za normálních podmínek a pH roztoku po skončení elektrolýzy. 14. Do roztoku zinečnaté soli byl ponořen železný drát o průměru 5 mm, dlouhý 80 cm. Jak silnou vrstvou zinku se tento drát pokryje, necháme-li jím 40 minut protékat proud o intenzitě 2 A? Výtěžek elektrolýzy je 92 %, hustota zinku 7,1 g cm"3. 15. Kolik elektrické energie je zapotřebí k výrobě 100 kg elektrolytické mědi, jestliže napětí na svorkách elektrolyzéru je 1,5 V a proudový výtěžek 90 %. 16. Hořčík se vyrábí elektrolýzou taveniny MgCl2. Proudový výtěžek j e 88 %, použité napětí 6 V. Jak velké byly náklady na elektrickou energii k získání 1 tuny hořčíku, stála-li 1 kWh 5,00 Kč? 97 Kapitola 7.2. 7.2. Elektrodové potenciály, galvanické články 1. Vysvětlete následující pojmy: elektrodový potenciál (£), standardní elektrodový potenciál (E°), elektrochemická řada napětí, elektromotorické napětí článku (EMN a EMN°), redoxní potenciál, primární a sekundární zdroje elektrického proudu. 2. Formulujte Nernstovu a Nernstovu - Petersovu rovnici. 3. Jakj e možno využít měření elektromotorického napětí článku ke stanovení rovnovážné kostanty reakce, příp. součinu rozpustnosti? B 1. Vypočítejte elektrodový potenciál zinkové elektrody ponořené do 0,2 M roztoku ZnCl2. Standardní potenciál soustavy Zn27Zn je -0,76 V. Řešení: Závislost potenciálu kovové elektrody ponořené do roztoku soli daného kovu na koncentraci tohoto roztoku j e dána Nernstovou rovnicí . RT . 0,0592 E = E° + - lnc = £° +--log c nF n kde E0 je standardní redoxní potenciál dané soustavy, c je molární koncentrace roztoku soli a n počet vyměňovaných elektronů. V daném případě: . 0,0592 E = E° + —log 0,2 = -0,76 + 0,0296 . (-0,70) = -0,781 V Mezi zinkovou elektrodou a 0,2 M roztokem chloridu zinečnatého se ustaví potenciál -0,781 V. 2. Vypočítejte standardní elektromotorické napětí článku Mn/Mn2+||Zn2+/Zn. Jaké chemické reakce probíhají v tomto článku? Standardní potenciál soustavy Zn27Zn je -0,76 V, soustavy Mn2+/Mn -1,03 V. Řešení: EMN0 = -0,76 V-(-1,03 V) = 0,27 V Vzhledem k tomu, že Zn2+ má pozitívnej ší redoxní potenciál, bude mangan oxidován a v článku bude probíhat reakce Zn2+ + Mn(s) Zn(s) + Mn2+. 3. Vypočítejte EMN článku Zn/(0,4 M Zn2+)||(0,02 M Cu2+)/Cu. Standardní potenciály jsou Zn27Zn -0,76 V a Cu27Cu 0,34 V. Řešení: Dosazením do Nernstova vztahu vypočítáme potenciály elektrod: 0,0592 Eza = -0,76 + log 0,4 = -0,77 V Kapitola 7.2. 98 0,0592 Ecu = 0,34 + ^— log 0,02 = 0,29 V EMN článku je dána rozdílem potenciálů ECu - EZa = 0,29 - (-0,77) = 1,06 V. 4. Standardní potenciál Fe3+/Fe2+j e 0,771 V. Jaký potenciál vůči vodíkové elektrodě bude mít platinový drátek ponořený do roztoku, v němž [Fe3+] = 0,03 mol dm"3 a [Fe2+] = 0,1 mol dm"3? Řešení: Hledaný potenciál vypočítáme z Nernstovy - Petersovy rovnice: 0,0592 [ox] 0,0592 0,03 E = E+ —-log-1-^- = 0,771 + —-log^= 0,74 V n 5 [red] ' 1 5 0,1 Platinový drátek ponořený do uvedeného roztoku vykazuje vůči vodíkové elektrodě potenciál +0,74 V. 5. EMN0 článku, v němž probíhá reakce Cu2+ (aq) + Zn (s) Cu (s) + Zn2+(aq) je 1,1 V. Vypočítejte rovnovážnou konstantu Kc této reakce při 25 °C. Řešení: Pro EMN0 článku, v němž probíhá reakce, j ej íž rovnováhu charakterizuj e rovnovážná konstanta Kc platí při 25 °C: n 0,0592 n. EMN0 EMN0 = —-log Kc log Kc =- n & c & c 0,0592 V našem případě: 2.1,1 \ogK=-— = 37,16 Kc = 1,45.1037 & c 0 0592 Rovnovážná konstanta Kr má hodnotu 1,45.10 37 1. Elektrodový potenciál Mg2+/Mg nezávisí na a) teplotě c) koncentraci Mg2+ b) velikosti elektrody d) čistotě Mg elektrody 2. Které z dále uvedených kovů je nikl schopen vytěsnit z roztoků jejich solí? Standardní potenciály jsou: Ni2+/Ni -0,25 V, Mg27Mg -2,38 V, Ag7Ag 0,80 V, A137A1 -1,67 V, Cu27Cu 0,34 V, Zn27Zn -0,76 V a Sn27Sn -0,14 V. 3. Které z následujících kovů - Mn27Mn (-1,03 V), Cr37Cr (-0,74 V), Cd27Cd (-0,40 V), Hg27Hg (0,80 V) a Ag7Ag (0,80 V) - se budou rozpouštět ve zředěné kyselině chlorovodíkové? V závorkách jsou uvedeny jejich standardní potenciály. 4. Vypočítejte pro každý z následujících kovů potenciál, který se ustaví mezi kovovou elektrodou a 0,1 M roztokem soli tohoto kovu. Standardní potenciály soustav jsou a) Fe27Fe -0,44 V c) Ag7Ag 0,80 V e)Mn27Mn -1,03 V b) Cu27Cu 0,34 V d) Sn27Sn -0,14 V f) Cd27Cd -0,40 V 5. Může v roztoku o jednotkových koncentracích oxidovat Fe3+ bromidy na Br2? Standardní potenciály jsou Fe37Fe2+ 0,77 V a Br,/Br" 1,07 V. 99 Kapitola 7.2. 6. Bude za standardních podmínek probíhat reakce mezi kyselinou dusičnou a roztokem chloridu železnatého? Standardní potenciály jsou N03"/NO 0,96 V a Fe3+/Fe2+ 0,77 V. 7. Jak se bude měnit potenciál elektrody Pt/Fe3+,Fe2+ s rostoucí koncentrací železnatých iontů? 8. Jak se změní potenciál soustavy, ve které probíhá reakce Mn04 + 8H30+ + 5e" Mn2+ + 4H20 a v níž [Mn04] = [Mn2+], klesne-li koncentrace H30+ z původní 1 mol dm"3 na 1,0.10"4 mol dm"3? Standardní potenciál Mn04/Mn2+je 1,49 V. 9. Ponoříme-li platinový drátek do roztoku, obsahujícího chlorid železnatý a chlorid železitý v molárním poměru 10 : 1 a zoxidujeme-li tento roztok tak, aby se poměr koncentrací obou solí změnil na 1 : 10, jak se změní potenciál elektrody vůči roztoku? 10. Napište rovnici chemické reakce probíhající v galvanickém článku Cd/CdS04 (aq)||CuS04 (aq)/Cu. 11. Vypočítejte standardní elektromotorické napětí článku (EMN°) Cu/CuCl2 (aq)||Cl2 (g)/Pt, v němž probíhá reakce Cu + Cl2 Cu2+ + 2C1". Standardní potenciály jsou Cu27Cu 0,34 V a C12/C1" 1,36 V. 12. Vypočítejte EMN° článků, v nichž probíhají za normálního tlaku následující reakce a) Cl2 (g) + 21" (1 M) 2C1" (1 M) +12 (s) b) 2Ag+ (1 M) + Sn (s) 2Ag (s) + Sn2+ (1 M) c) Mn04 (1 M) + 8H+ (1 M) + 5C1" (1 M) Mn2+(1 M) + 4H20 + 5/2Cl2 Standardní potenciály: I2/I" 0,54V, C12/C1" 1,36 V, Mn04/Mn2+ 1,49 V, Ag7Ag 0,80 V a Sn27Sn -0,14 V. 13. Vypočítejte EMN článku, v němž probíhá reakce Cd (s) + 2 H30+ (aq) Cď+ (aq) + H2 (g), je-li koncentrace H30+ rovna 1,0.10"3 mol dm"3, [Cd2+] = 1,0 mol dm"3, tlak vodíku je 101325 Pa a standardní potenciál Cd27Cd činí -0,40 V. 14. EMN článku, v němž probíhá reakce Cu2+ + Zn (s) Zn2+ + Cu (s) je za standardních podmínek 1,10 V. Vypočítejte poměr koncentrací Zn2+ a Cu2+ v okamžiku, kdy EMN článku klesne na 1,0 V. 15. Aktivitní koeficienty CuCl2 v 0,1 M roztoku a NiCl2 v 0,01 M roztoku jsou 0,518, resp. 0,753. Standardní potenciály jsou - Cu27Cu 0,34 V, Ni27Ni -0,25 V. Vypočítejte standardní elektromotorické napětí článku Ni/(0,01M NiCl2)||(0,lM CuCl2)/Cu. 16. Jestliže v galvanickém článku Zn/ZnS04 (aq)||CuS04 (aq)/Cu zdvojnásobíme aktivity síranu zinečnatého i meďnatého, jak se změní jeho elektromotorické napětí? 17. Přepětí vodíku na zinkuje -0,72 V, standardní potenciály jsou pro H7H2 -0,41 V ([H+] = 1.10"7 mol dm"3) a pro Zn2+/Zn -0,76 V. Při jakém napětí můžeme získat elektrolyticky zinek z neutrálního roztoku, v němž [Zn2+] = 0,01 mol dm"3, aniž by se současně vylučoval vodík? Při jaké koncentraci [Zn2+] již nebude možné elektrolyticky získat zinek z roztoku? 18. Vypočítejte rovnovážnou konstantu reakce Sn(s) + Ni2+ Sn2+ + Ni (s). Bude reakce probíhat samovolně? Standardní potenciály j sou Ni27Ni -0,25 V a Sn27Sn -0,14 V. 19. Vypočítejte konstantu Kc reakce Cu2+(aq) + Sn(s) Cu(s) + Sn2+(aq). Standardní potenciály j sou Sn27Sn -0,14 V a Cu27Cu 0,34 V. 20. Bude za standardních podmínek roztok KMn04 v kyselém prostředí oxidovat zlato na Au+? Vypočítejte rovnovážnou konstantu této reakce. Standardní potenciály jsou Mn04/Mn2+ 1,49 V a Au7Au 1,68 V. Kapitola 7.2. 100 21. Popište chemické děje probíhající při nabíjení a vybíjení olověného akumulátoru. 22. Popište chemické děje, které probíhají při odběru proudu z nikl-kadmiového akumulátoru. 23. Jaký chemický děj umožňuje odebírat proud z Leclancheova (suchého) článku? D Posuďte, které výroky jsou správné a které jsou nesprávné. Odpovědi zdůvodněte. 1. Nejelektropozitivnější kovy mají nej negativnější standardní redoxní potenciály. 2. Kovy se zápornými standardními potenciály se rozpouštějí ve zředěných kyselinách za vývoje vodíku. 3. Dobré redukční činidlo je snadno oxidováno. 4. Měď bude redukovat kationty Ag+. 5. Elektroda, na níž při elektrolýze dochází k redukci, se nazývá katoda. 6. V galvanickém článku se proud elektronů pohybuje od katody k anodě. 7. Zvětšení kovových elektrod v galvanickém článku má za následek vzrůst jeho elektromotorického napětí. 8. Potenciál, který se ustaví mezi kovem elektrody a ionty tohoto kovu v roztoku, do něhož j e elektroda ponořena, nezávisí na koncentraci iontů kovu v roztoku. 9. Je-li elektrolyzován vodný roztok HC1, vylučuje se na anodě vodík. 10. Koroze železa se dá urychlit přidáním kyseliny. 11. Absolutní hodnotu standardního potenciálu kovu je možno přímo experimentálně určit. 12. Potenciál standardní vodíkové elektrody je podle konvence při libovolné teplotě nulový. 13. Ušlechtilé kovy mají nízkou elektropozitivitu a snadno tvoří kationty. 14. Čím větší j e rozdíl potenciálů dvou soustav, tím účinnej ší bude jej ich vzájemné oxidačně-redukční působení. 15. Pasivace kovů není elektrochemický děj. 101 Kapitola 8.1. 8. Názvosloví anorganických sloučenin 8.1. Obecné principy názvosloví A,B V chemii j sou základními informačními j ednotkami symboly, vzorce a názvy prvků a sloučenin. Musí proto existovat přesná pravidla pro j ej ich tvorbu, aby byly přesné a srozumitelné všem uživatelům. Formulací pravidel, podle nichž se zapisují chemické vzorce a tvoří názvy chemických sloučenin, se zabývá chemické názvosloví. Chemické názvosloví odráží současný stav poznání a rozvíjí se na základě nových poznatků všech odvětví chemie. S rozvojem chemického poznání je třeba zavádět nové pojmy a hledat pro ně odpovídající jazykové vyjádření. Proto i názvoslovná norma přijatá v roce 1972 je postupně rozvíjena a doplňována. Základním principem moderního názvosloví je jeho racionálnost. Názvoslovná pravidla musí umožnit vytvořit srozumitelný název kterékoliv chemické sloučeniny, přičemž podle potřeby musí být možno do názvu vložit i další informace, především strukturního charakteru. Je však třeba se vyhnout tomu, aby se nevhodnou aplikací názvoslovných pravidel vytvářely názvy málo srozumitelné nebo zbytečně přeurčené. Názvosloví anorganických sloučenin využívá při tvorbě názvů převážně adičního principu, i když nevylučuj e použití principu substitučního, charakteristického pro názvosloví organické chemie. Někdy je možno výhodně využít názvoslovná pravidla formulovaná pro koordinační sloučeniny i pro sloučeniny jednoduché. Základní veličinou, na níž j e názvosloví anorganické chemie vybudováno, je oxidační číslo prvků. Jde o pojem formální a oxidační číslo velmi často neodpovídá skutečné elektronové konfiguraci v molekule. Právě tato jeho vlastnost může někdy působit názvoslovné potíže. Pro názvoslovné účely j e oxidační číslo prvku definováno j ako elektrický náboj, který by byl na atomu prvku přítomen, kdyby elektrony každé vazby z prvku vycházej ící byly přiděleny elektronegativněj Šímu z obou vazebných partnerů. Vodík ve spojení s nekovy je konvenčně považován za složku elektropozitivnější. Atom prvku v základním stavu má oxidační číslo nula a vazba mezi atomy téhož druhu nepřispívá k oxidačnímu číslu. Existuje řada sloučenin, v nichž je určení oxidačního čísla sporné. Mají-li oba vzájemně vázané prvky přibližně stejnou elektronegativitu, je nutno přihlédnout k chemickému chování sloučeniny. Částice Oxidační čísla atomů Částice Oxidační čísla atomů cof crv q-ii p4 po CH4 CIV, H1 P2H4 P11, H1 nh; N"m, H1 02f2 O1, f1 nf; Nv, f"1 Ni(CO)4 Ni0, Cn, O"11 [Pt(nh3)2Cl2] Pť, Cľ1, N"m, H1 Oxidační číslo, uvedené římskými číslicemi v kulatých závorkách bezprostředně za názvem prvku ve sloučenině nebo ve vzorcích bez závorek jako pravý horní index u symbolu prvku, se nazývá Stockovým oxidačním číslem. K vyznačení nábojů složitěj ších iontů se používá Ewensovo-Bassettovo číslo psané bezprostředně za názvem iontu v kulatých závorkách arabskými číslicemi následovanými znaménkem náboje Kapitola 8.1. 102 U02S04 síran uranylu(2+) Na2[Fe(CO)4] tetrakarbonylferrid(-U) disodný nebo tetrakarbonylferrid(2-) disodný Pb2IPbIV04 tetraoxid diolovnato-olovičitý K označení kladných oxidačních čísel prvků se v českém názvosloví používá zakončení uvedených v následující tabulce Zakončení Oxidační číslo kationtu aniontu I -ný -nan II -natý -natan m -itý -itan IV -ičitý -ičitan v -ičný, -ečný -ičnan, -ečnan VI -ový -an VII -istý -i stan vni -ičelý -ičelan Pro záporné oxidační číslo se užívá koncovka -id, bez ohledu na jeho velikost. C 1. Určete oxidační čísla všech atomů v následujících sloučeninách: Ba02, Si02, CH3OH, LiBH4, HBr04, H2NCN, VOCl3, CO. 2. Vepište Stockova čísla k symbolům centrálních atomů: PuF2", BeF4", V3O3,", S^", CrF40", UO*", Ce6(OH)4042+, Si3Ot, XeO*". 3. Doplňte náboje u částic: [AumCl3(OH)], [Ag^Te^OJJ, [Mo^Cl8], [Ni2(CN)6], [Ni°(CO)2(PF3)2], [PlW^062], [Cr3in(CH3COO)60], [Be4n(CH3COO)60]. 4. Určete oxidační čísla centrálních atomů v následujících sloučeninách: K4[Fe(CN)6], K[Os03N], K4[Ru2Cl10O], Cs[Au(N03)4], K4[Ni(CN)4], CrO(02)2, Na2[Fe(CO)4], Na[Fe(CO)4], K^AgOPO^], K[CrH(CO)5], K4[U(SCN)8], [Ni(PF3)4], Na[BH(CH30)3]. 5. Jaká budou zakončení názvů kationtů v těchto sloučeninách a) M20, M04, MO, M207, M203, M205, M02, M03 b) M(OH)0, MCI3O, MO^O,), MPv04, MI^n09, MSiIV04, MH2(P^07) c) [M2(OH)2]4+, M3C12(0H)4, M3VT0O28, [M2(NH3)10OH]5+, [M6C18]4+ 6. Jaká budou zakončení názvů těchto aniontů a) M02, MO2", MOf, MO2", M03", MO$, M04", MO2", M04, MO4" b) MF4, MF2-, MFg, MF*", MF2" c) M202", M202", M207", M302ô, M303-, M303-, M30*-, M60l2- 7. Jaká budou zakončení názvů těchto kyselin a) HMO, HM02, HM03, HM04, H2M02, H2M03, H2M04, H3M03, H3M04, H3M05, H4M03, H4M04, H4M05, H4M06 b) H2M202, H2M204, H2M205, H2M207, H4M209, H4M207, HM308, HM508, H4M4012, H4M6Ou 103 Kapitola 8.2. 8.2. Názvy prvků a jejich skupin A,B Názvy a symboly (značky) prvků jsou uvedeny v příloze I. Izotopy prvků s výjimkou vodíku nemají samostatné názvy a značky. Pro izotopy vodíku je možno použít následujících názvů a symbolů protium (čti protium nebo procium) 'H deuterium 2H nebo D tritium (čti tritium nebo tricium) 3H nebo T Prvky je možno dělit na kovy, pol okovy a nekovy. Je i nadále povoleno používání skupinových názvů alkalické kovy Li, Na, K, Rb, Cs, Fr kovy alkalických zemin Ca, Sr, Ba, Ra chalkogeny O, S, Se, Te, Po halogeny F, Cl, Br, I, At prvky vzácných zemin Sc, Y, La, Ce až Lu lanthanoidy Ce až Lu aktinoidy Th až Lr uranoidy Np, Pu curoidy Bk až Lr transurany prvky následující za uranem přechodné prvky prvky s částečně zaplněnými d-orbitaly triely B, Al, Ga, In, TI tetrely C, Si, Ge, Sn, Pb pentely N, P, As, Sb, Bi Nukleonové číslo, atomové (protonové) číslo, počet atomů v molekule a náboj iontu se vyjadřují číselnými indexy umístěnými vlevo nahoře, vlevo dole, vpravo dole a vpravo nahoře u symbolu prvku. Symbol HSf tedy představuje disulfidový anion se dvěma zápornými náboji, který je tvořen dvěma atomy síry s protonovým číslem 16 a hmotnostním číslem 32. Jaderné rovnice lze psát buď podle vzoru Í^Mg + 2He -> l93A\ + }H nebo zkráceně 2^Mg(a,p)29Al kde symbol před závorkou značí výchozí nuklid, první symbol v závorce označuje ostřelující částici, druhý emitovanou částici a symbol za závorkou popisuje vznikající nuklid. Má-li se zdůraznit, že sloučenina obsahuje určitý izotop, píše se za názvem prvku pomlčka a v hranaté závorce se uvede jeho symbol s hmotnostním číslem 32PC13 chlorid fosforitý-[32P] 15N2H3 amoniak-[15N,2H] 2H235S04 kyselina-[2H] sírová-[35S] 1. Charakterizujte každý z uvedených prvků skupinovými názvy: Cs, Ba, In, Ge, Ce, Pu, Mo, Br, Sc, Tm. 2. Uveďte všechny informace, které jsou obsaženy v následujících symbolech: ^Cl", 2g3Fr+, 29oTh4+, \26SS, 31p n 15q tt 32o 3. Najděte chyby v následujících symbolech částic: ^At, 2H", 2D, [He, 2oCa2+, 4Li+. Kapitola 8.3. 104 8.3. Chemické vzorce a názvy sloučenin A,B Vzorce poskytují nejjednodušší a nejnázornčjší charakteristiku anorganických sloučenin. Používají se především v chemických rovnicích a preparační ch návodech. Použití v textu se obecně nedoporučuje, ale v řadě případů je i zde přehledný vzorec výhodnější než těžkopádný a někdy obtížně srozumitelný název. Vzorce je možno podle způsobu jejich použití psát několika způsoby. Stechiometrický (empirický) vzorec vyjadřuje stechiometrické složení sloučeniny. Počet sloučených atomů se vyznačuje číselným indexem vpravo dole za značkou prvku (číslice 1 se neuvádí) a vzorec se obvykle uzavírá do složených závorek - {NH2}, {A1C13}, {Si02}, {P205}, {K2S207}. Molekulový vzorec vyj adřuj e nej en stechiometrické složení látky, ale i j ej í relativní molekulovou hmotnost. Umožňuje odlišit polymerní formy sloučenin N02 oxid dusičitý monomerní N2H4 hydrazin N204 oxid dusičitý dimerní P4CV oxid fosforečný Funkční (racionální) vzorec umožňuje zdůraznit existenci charakteristických atomových seskupení (funkčních skupin) v dané sloučenině. Je zj ednodušenou formou strukturního vzorce. Funkční skupiny j e možno pro větší přehlednost uzavírat do kulatých závorek neboje oddělovat tečkou nebo vazebnou čárkou. Chceme-li zdůraznit, že funkční skupina, molekula nebo ion je komplexní, uvádí se v hranatých závorkách. Vzorec solvatující molekuly v krystalosolvátu se od vzorce základní sloučeniny odděluje tečkou, která se v názvu čte "plus". Počet molekul se vyjádří číslicí před vzorcem (obvykle se od něj neodděluje mezerou). Analogicky se píší i vzorce podvojných sloučenin. Vzorec stechiometrický funkční {H2NO} NH4N02 {NH} NH4N3 {CaH202} Ca(OH)2 {NH2} H2N.NH2, H2N-NH2, (NH2)2 {K2PtCl6} K2[PtCl6] {FeH14S05} FeS04.7H20 {KMgH12Cl306} KCl.MgCl2.6H20 105 Kapitola 8.3 Strukturní (konštituční) vzorec zobrazuje uspořádání navzájem sloučených atomů, zpravidla však neudává prostorové uspořádání molekuly O O \ / Cl-S-S-Cl H-O-H H-O-S-O-S-O-H / \ O o Jeho variantou j e elektronový strukturní vzorec graficky vyj adřující uspořádání valenčních elektronů, tedy i nevazebných, kolem všech atomů ve sloučenině. Parciální náboj e na atomech spoj ených kovaletní vazbou se vyznačují znaménky (+) nebo (-), případně 5+ a 5-, umístěnými nad symbolem prvku IC1 H—Cil IC=0| p_=C=0 IP—II H H H Geometrický vzorec znázorňuje v mezích daných technikou grafického zobrazení skutečné prostorové geometrické uspořádání atomů ve sloučenině F NH3 \ / - /\\ l/F cl—I--C\ B N P.--\---P F—Pr / Co / I /IV \y I^F -hCl F H H H p F NH3 Krystalochemický vzorec vyjadřuje koordinaci každého atomu, iontu či molekuly v krystalu, tj. počet atomů, iontů nebo molekul, které bezprostředně daný atom, ion či molekulu obklopují. Je to vlastně stechiomet-rický vzorec, k němuž ve tvaru zlomku přidáváme koordinační čísla {SÍO4} Si: 0=1:2 4 O obklopují Si, 2 Si obklopují O 2 Ve vzorcích se uvádí elektropozitivní součást sloučeniny vždy na prvním místě, přestože v názvu je pořadí opačné (RbCl - chlorid rubidný). U binárních, ternárních i složitěj ších sloučenin nekovů se prvky uvádějí v pořadí - Rn, Xe, Kr, B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F. U sloučenin tří a více prvků j e třeba dodržovat pořadí odpovídající tomu, j ak j sou prvky skutečně vázány. Nedodržení tohoto pravidla může vést k záměně některých sloučenin (na př. kyselina kyanatá, isokyanatá a ful-minová; viz str. 111). Je-li ve sloučenině vázáno několik atomů či skupin na tentýž atom, uvádí se nejprve centrální atom a za ním následují ostatní složky v abecedním pořadí. Názvy sloučenin se tvoří z názvů jejich součástí tak, aby co nejlépe vystihovaly stechiometrické poměry i strukturu dané sloučeniny. Ve většině případů je název sloučeniny složen z podstatného a přídavného jména. Podstatné jméno je odvozeno od elektronegativní části sloučeniny, přídavné jméno charakterizuje část elektropozitivní. V názvu se dodržuje pořadí podstatné jméno - přídavné jméno Ca(N03)2 dusičnan vápenatý FEVIn04 kyselina manganistá Název elektronegativní složky sestávající z atomů jednoho prvku, s výjimkou sloučenin vodíku s nekovy se tvoří koncovkou -id SF6 fluorid sírový ZnS sulfid zinečnatý Cr03 oxid chromový Ca3N2 nitrid vápenatý Kapitola 8.3. 106 Je-li elektronegativní složka tvořena více atomy, lze obvyklej eden atom označit j ako centrální. K základu názvu centrálního atomu se připojí zakončení -an, jemuž předchází zakončení oxidačního čísla centrálního atomu. V případě potřeby je možno název zpřesnit podle pravidel platných pro názvosloví koordinačních sloučenin Li2Se04 selenan lithný Sr(OCl)2 chlornan strontnatý Ve druhém pádu se název elektropozitivní složky uvádí v názvech nevalenčních sloučenin (Fe2P - fosfid diželeza), sloučenin s atomovými skupinami zakončenými na -yl (Ni(CO)4 - tetrakarbonyl niklu), složených kationtů (H30+C104 - chloristan oxonia), některých sloučenin kyslíku (H202 - peroxid vodíku, 02F2 - difluorid dikyslíku) a některých komplexů. Stechiometrické složení sloučenin se v názvu vyznačuje jednak zakončeními podle oxidačních čísel, jednak číslovkovými předponami. Při počtu vyšším než dvanáct se číslovkové předpony nahrazují arabskými číslicemi. Je-li počet atomů velký, užívá se předpony poly-. K vyznačení počtu větších atomových skupin nebo tam, kde by použití jednoduchých číslovkových předpon vedlo k nejasnostem, se používá násobných číslovkových předpon odvozených od základních číslovkových předpon příponou -kis. Je-li název sloučeniny jednoznačný, je možno číslovkové předpony vynechat Na2S2 disulfid disodný (sodný) Li2FíP04 hydrogenfosforečnan dilithný (lithný) Ca3(P04)2 bis(fosforečnan) trivápenatý (fosforečnan vápenatý) (S03)3 oxid sírový trimerní U některých vodíkatých sloučenin je možno použít jednoslovný název, v němž se na prvém místě uvede název prvku nebo atomové skupiny se zakončením -o a připojí se slovo vodík HF fluorovodík HCN kyanovodík Názvy vodíkatých sloučenin prvků 13. až 16. skupiny periodického systému i sloučenin odvozených se tvoří použitím koncovky -an A1H3 alan AsH3 arsan BH3 boran SbH3 stiban B2H6 diboran BiH3 bismutan SiH4 silan H2S sulfan Si2H6 disilan H2SX polysulfan PH3 fosfan H2Se selan P2H4 difosfan H2Te tellan C 1. Napište stechiometrický, molekulový a funkční vzorec a nakreslete strukturní vzorec následujících látek: hydrazin, kyselina sírová, dichlordisilan, peroxid vodíku, dusitan amonný, azid amonný, kyselina trihy-drogenfosforečná. 2. Knásledujícím stechiometrickým vzorcům najděte vždy alespoň dva různé molekulové a funkční vzorce: {S}, {CH2}, {S03}, {CH4N20}, {C2H60}, {PtCl2N2HJ. 3. Nakreslete elektronové strukturní a geometrické vzorce následujících molekul (iontů): H20, NH3, CN", CS2, S02, IF5, C102, PF5, S03, XeF4. 107 Kapitola 8.3 Napište krystalochemické vzorce sloučenin: CsCl, CaF2, ZnS, BN, Cu20, NFLF (typ wurtzit). Napište vzorce následujících látek: hexaborid vápníku, tetraborid thoria, karbid čtyřboru, disilicid vápníku, trisulfan, dimethyldiboran, tetramethylsilan, astatovodík, chloralan, difluordiselan, bismutan, dodeka-karbonyl triosmia, 16-karbonyl hexarhenia, tetrakis(trifluorofosfin) niklu Rozhodněte a zdůvodněte, kdy použij ete j ednoduchou a kdy násobnou číslovkovou předponu pro označení přítomnosti dvou stejných částic ve sloučenině : Cľ, HPO2/, CH3NH2, S2", (CH3)2NH, 02", OH". Kapitola 8.4. 108 8.4. Názvy iontů a atomových skupin A,B Jednoatomové kationty maj í názvy tvořené ze základu názvu prvku a koncovky určené oxidačním číslem atomu. Víceatomové ionty odvozené z jednoatomových aniontů adicí protonů a jejich deriváty mají zakončení -onium. Stejně se tvoří názvy kationtů vytvořených připojením protonu k molekule sloučeniny nemající charakter kyseliny. Připojí-li se proton k molekule kyseliny s víceatomovým aniontem, používá se koncovky -acidium Na+ kati on sodný Ce4+ kation ceričitý XH4 (X=P,As,Sb) fosfonium, arsonium, stibonium XH3 (X=0,S,Se,Te) oxonium, sulfonium, selenonium, telluronium XH2 (X=F,I) fluoronium, jodonium Sb(CH3)4 tetramethylstibonium C12F+ dichlorfluoronium H2N03 nitratacidium CH3COOH2 acetatacidium (acetacidium) IonNH4 se nazývá ion amonný. Zakončením -amonný se tvoří názvy všech kationtů odvozených substitucí od amoniaku nebo jiných zásad, jejichž pojmenování končí na -amin [(CH3)3NH]+ kation trimethylamonný HONH3 kation hydroxylamonný Názvy kationtů odvozených adicí protonu najiné dusíkaté zásady se tvoří použitím koncovky -ium. Lze-li od dusíkaté zásady vytvořit více než jeden kation, je účelné v názvu vyznačit jeho náboj C6H5NH3 anilinium N2H5 hydrazinium (1+) C5H5NFT pyridinium N2H2+ hydrazinium (2+) Je-li složený kation zakončen na -acidium nebo -ium, je v názvu solí uváděn ve 2.pádu (H3S04)C104 chloristan sulfatacidia N2H5C1 chlorid hydrazinia (H2N03)2S04 síran nitratacidia N2H6C12 dichlorid hydrazinia Jednoatomové a některé víceatomové anionty mají zakončení -id H" ion hydridový o2- ion oxidový N3- ion nitridový D" ion deuteridový s2- ion sulfidový p3- ion fosfidový F ion fluoridový Se2" ion selenidový Sb3" ion antimonidový B3- ion boridový C4- ion karbidový sí4- ion silicidový OFT ion hydroxidový o2- ion peroxidový o2 ion hyperoxidový sr ion disulfidový N3 ion azidový I3 ion trijodidový NH2 ion amidový NH2- ion imidový CN" ion kyanidový ion acetylidový O3 ion ozonidový N2H3 ion hydrazidový Názvy aniontů odvozených od oxokyselin mají zakončení podle oxidačního čísla centrálního atomu CIO- anion chlornanový N02 anion dusitanový Br04 anion bromistanový XeO4,- anion xenoničelanový Některé neutrální a elektropozitivní atomové skupiny obsahující kyslík či jiné chalkogeny mají nezávisle na svém náboji názvy se zakončením -yl 109 Kapitola 8.4. OH hydroxyl SeO seleninyl CO karbonyl Se02 selenonyl NO nitrosyl Cr02 chromyl N02 nitryl U02 uranyl PO fosforyl CIO chlorosyl VO vanadyl C102 chloryl SO thionyl C103 perchloryl S02 sulfuryl SA disulfuryl Takové názvy atomových skupin lze používat pouze pro sloučeniny, v nichž jsou tyto skupiny skutečně přítomny j ako diskrétní jednotky. Např. při pojmenování (SbO)2S04 nebo Bi(N03)(0) nelze použít názvů "anti-monyl", resp. "bismutyl", protože tyto sloučeniny neobsahují izolované skupiny SbO, resp. BiO. Je-li v atomové skupině kyslík nahrazen sírou nebo jiným chalkogenem, tvoří se jejich název přidáním předpon thio-, seleno-telluro- CS thiokarbonyl PSe selenofosforyl Mají-li atomové skupiny stejného složení různý náboj, lze při jejich specifikaci použít čísla Ewens-Bas-settova nebo Stockova U02 uranyl (1+) (uranyl(V)) U02+ uranyl (2+) (uranyl(VI)) Je-li atomová skupina pozitivní součástí sloučeniny, uvádí se její název ve druhém pádu COCl2 dichlorid karbonylu CS(NH2)2 diamid thiokarbonylu PSF3 trifluorid thiofosforylu I02F fluorid jodylu S205C1F chlorid-fluorid disulfurylu S02NH imid sulfurylu C 1. Napište názvy následujících kationtů a) Mg2+, V3+, Ce4+, I+, Cu2+, Cf3+, U4+, Ta5+, Pt2+ b) [P(CH3)4]+, [(CH3)2OH]+, H2F+, H3SO;, HCOOH^ c) CH3.NH.NH3, CgHj.NHj, NH2CH2.CH2.MT;, (H3N.CH2.CH2.NH3)2+ 2. Napište vzorce následujících sloučenin a) peroxid strontnatý, sulfid hlinitý, fosfid trisodný, hyperoxid česný, trij odid draselný, amid barnatý, kyanid zlatitý, acetylid stříbrný, azid olovnatý, tellurid thallný, thiokyanatan barnatý, j odid cíničitý b) fluorid chlorylu, dichlorid vanadylu, uhličitan plutonylu (2+), bromid vanadylu (3+), tri chlorid thiofosforylu, fluorid perchlorylu, dichlorid disulfurylu, diamid karbonylu 3. Zdůvodněte, proč j sou uvedené názvy nesprávné BiOCl chlorid bismutylu OF2 oxid fluorný [(CH3)3NH]F fluorid trimethylamonia SnOCl2 dichlorid stannylu VOCI3 chlorid vanadylu Tel2 tellurid j odný 4. Napište vzorce následují cích ani ontů a vytvořte jej ich názvy podle pravidel názvosloví koordinačních sloučenin: anionjodičnanový(3-), anion mangananový(2-), anion telluranový(ó-), anion křemičitanový(4-), anion křemičitanový(2-), anion železanový(2-), anion železičitanový(4-). Kapitola 8.5. 110 8.5. Izo- a heteropolyanionty A,B Izopolyanionty, tj. anionty obsahující více než jeden centrální atom téhož prvku a odvozené na základě kondenzace monomerních jednotek, je možno pojmenovat úplným stechiometrickým názvem bez ohledu na strukturu. Mají-li všechny centrální atomy stejné oxidační číslo, není nutno uvádět počet kyslíkových atomů, uvede-li se náboj aniontu nebo počet kationtů. Jsou-li v izopolyaniontu přítomny centrální atomy s různými oxidačními čísly, j e nutno to v názvu vyznačit patřičnými koncovkami. Cyklické a řetězovité struktury j e možno odlišit předponami cyklo- a katena-. Názvy solí a volných kyselin se tvoří analogicky Si207" ani on dikřemičitanový(ó-) (MojMo^O^)2" anion dimolybdeničnano-tetramolybdenanový(2-) K5P3O10 trifosforečnan pentadraselný (draselný) (P3O10)5" anion Ä:afó«a-trifosforečnanový(5-) Na2Mo6019 19-oxohexamolybdenan disodný Názvy řetězovitých heteropolyaniontů, tj. aniontů obsahujících nejméně dva různé druhy centrálních atomů, se tvoří tak, že se názvy složek oddělené pomlčkou uvádějí v abecedním pořadí. Je-li známa struktura, uvádějí se aniontové složky v pořadí, v němž jsou vázány. Začíná se názvem té krajní složky, jejíž symbol centrálního iontu je v abecedním pořadí dříve. Stejně se tvoří i názvy cyklických heteropolyaniontů. Výchozí bod v cyklu i směr, kterým pojmenování postupuje, je dán abecedním pořadím symbolů centrálních atomů. Násobnost opakujících se skupin se vyjadřuje pomocí předpon bis-, tris-, tetrakis-, atd. (03CrOS03)2" anion chromano-síranový(2-) (03CrOAs02OP03)4" anion chromano-arseničnano-fosforečnanový(4-) [P(W3O10)4]3" anion tetrakis(triwolframáto)-fosforečnanový(3-) (OAs02OCr02OS02OP02)2" anion cyÄ:/o-arseničnano-chromano-sírano-fosforečnanový(2-) (NH4)6(TeMo6024).7H20 heptahydrát hexamolybdenano-telluranu hexaamonného H4(SiW12O40) kyselina tetrahydrogenkřemičitano-dodekawolframová '26- 1. Napište názvy izopolyaniontu: S302č, Si304", Si60}2", P4042,1204", P204", Mo70^, W6062[, Ta60^, Mog04 2. Pojmenujte následující heteropolyanionty: (AsvMo12042)7", (PlWlg062)6", (ThIVW12O40)4", (MnIVMo90 32)6", (FemMo6024)9-, [TeVI(Mo04)6f, [CeIV(W3O10)4]4-, [NiIV(MoO4)3(Mo3O10)2]6-. 3. Nakreslete strukturní vzorce izopolyaniontu: anion trisíranový(2-), anion dichromanový(2-), anion cyklo-tet-rafosforečnanový(4-), anion cyM>triboritanový(3-), anion Aate«a-tetrafosforečnanový(6-), anion cyklo-hexa-křemičitanový( 12-). 4. Nakreslete strukturní vzorce heteropolyaniontů: anion chromano-fosforečnanový(3-), anion bis(borato)-di-oxokřemičitanový(ó-), anion cyA:/o-hlinitano-dikřemičitanový (5-), anion tris(borato)hlinitanový(6-). 5. Pojmenujte následující sloučeniny a) Ca2B6Ou.7H20, K2V40,,.7H20, K2Zr2vVT0O30.16H2O, Sc2Si207 b) K5[B(W3O10)4], (NH4)3[P(Mo3O10)4].6H2O, H8[Si(W207)6], H4(SiMo12O40) 111 Kapitola 8.6. 8.6. Názvy kyselin a jejich derivátů A,B Názvy bezkyslíkatých kyselin (binárních, resp. pseudobinárních) se tvoří přidáním koncovky -ová k názvu dané sloučeniny nekovu s vodíkem HF kyselina fluorovodíková H2S kyselina sirovodíková Hl kyselina j odovodíková HCN kyselina kyanovodíková Názvy oxokyselin j sou složeny z podstatného jména kyselina a prídavného jména charakterizujícího elektronegativní část molekuly, tj. centrální atom a jeho oxidační číslo HCIO kyselina chlorná HC103 kyselina chlorečná HC102 kyselina chloritá HC104 kyselina chloristá Tvoří-li prvek v temže oxidačním čísle několik kyselin lišících se počtem "kyselých" vodíkových atomů, j e nutno tento počet v názvu vyznačit číslovkovou předponou a předponou hydrogen- nebo využít zásady názvosloví koordinačních sloučenin HI04 kyselina hydrogenjodi stá HRe04 kyselina tetraoxorheni stá H3I05 kyselina trihydrogenjodi stá H3Re05 kyselina pentaoxorheni stá H5I06 kyselina pentahydrogenjodi stá H6Te06 kyselina hexahydrogentellurová Pro některé oxokyseliny boru, křemíku, fosforu, jodu a telluru je možno použít triviálních názvů tvořených pomocí předpon ortho- a meta- H3B03 kyselina orthoboritá (HB02)x kyselina metaboritá H4Si04 kyselina orthokřemičitá (H2Si03)x kyselina metakřemičitá H3P04 kyselina orthofosforečná (HP03)x kyselina metafosforečná H5I06 kyselina orthojodi stá HI04 kyselina metaj odi stá H6Te06 kyselina orthotellurová H2Te04 kyselina metatellurová K pojmenování některých kyslíkatých kyselin obsahující dusík nebo síru se používají triviální názvy HOCN kyselina kyanatá H2S204 kyselina dithioničitá HNCO kyselina isokyanatá H2S206 kyselina dithionová HONC kyselina fulminová H2Sn06 kyseliny polythionové H2S02 kyselina sulfoxylová H2N02 kyselina nitroxylová Pro některé oxidy s přesně nedefinovaným obsahem vody a stupněm polymerace j e možno používat zavedené názvy jako kyselina křemičitá, cíničitá, antimoničná, tantaličná, bismutičná, wolframová, tellurová a p. Předponou peroxo- před názvem kyseliny vyznačujeme záměnu atomu kyslíku za skupinu -0-0-. Počet peroxo-skupin v molekule se vyznačuje číslovkovou předponou HN04 kyselina peroxodusičná H2S2Og kyselina peroxodisírová H2C04 kyselina peroxouhličitá H2S06 kyselina diperoxosírová Kapitola 8.6. 112 Názvem thiokyseliny označujeme takové kyseliny, v nichž je jeden nebo více kyslíkových atomů nahrazeno atomy síry. Více než jeden takový atom síry v molekule se vyznačí číslovkovou předponou H2S203 kyselina thiosírová H2Mo02S2 kyselina dithiomolybdenová HSCN kyselina thiokyanatá H3AsS4 kyselina tetrathioarseničná Atom síry vázaný ve skupině -SH lze předponou thiol- odlišit od terminálne vázaného atomu =S, jehož přítomnost se vyznačí předponou thion- CO(OH)(SH) kyselina thioluhličitá CS(OH)2 kyselina thionuhličitá Podobně jako předpony thio-je možno v analogických případech používat předpony seleno- a telluro-HSeCN kyselina selenokyanatá HNCTe kyselina telluroisokyanatá Názvy halogeno-substituovaných derivátů kyselin vzniklých náhradou části skupin -OH halogenem se tvoří podle zásad platných pro názvosloví koordinačních sloučenin HSC103 kyselina chlorosírová HP02F2 kyselina difluorofosforečná (trioxochlorosírová) Substituované kyseliny, které v molekule obsahují skupiny -NH2, =NH, =N, -NH.NH2 nebo -NH20, se pojmenovávají pomocí předpon amido-, imido-, nitrido-, hydrazido- a hydroxylamido- NH2.S03H kyselina amidosírová NH(OH)(S03H) kyselina hydroxylamido-N-sírová NH(S03H)2 kyselina imido-bis(sírová) NH2.OS03H kyselina hydroxylamido-O-sírová N(S03H)3 kyselina nitrido-tris(sírová) NH2.NH.S03H kyselina hydrazidosírová Předponou hydrido- lze utvořit názvy kyselin, které obsahují vodík vázaný přímo na centrální atom H[PH202] kyselina dihydridodioxofosforečná (triviální název kyselina fosforná) H2[PH03] kyselina hydridotrioxofosforečná (triviální název kyselina fosforitá) Estery anorganických kyselin se pojmenovávají podle vzorů (CH30)S03H methylester kyseliny sírové B(OCH3)3 trimethylester kyseliny borité (C2H50)2S02 diethylester kyseliny sírové Jako funkční deriváty kyselin označujeme látky formálně vzniklé substitucí všech OH-skupin a někdy i dalších atomů kyslíku v molekule kyseliny jinými skupinami. Názvy halogenidů a amidů kyselin se tvoří v souhlase s názvy atomových skupin NOCI chlorid nitrosylu COBr2 dibromid karbonylu SOF4 tetrafluorid thionylu S02(NH2)2 diamid sulfurylu PSC13 trichlorid thiofosforylu NH(S02NH2)2 diamid kyseliny imido-bis(sírové) Tam, kde u halogenoderivátů není možno použít názvu atomové skupiny, označujeme tyto sloučeniny jako halogen-oxidy MoCl202 dichlorid-oxid molybdenový XeF20 difluorid-oxid xenoničitý Sloučeniny dusíku, kjejichž pojmenování se dříve používal název nitril, je třeba formulovat jako nitridy (PNC12)3 nitrido-dichlorid fosforečný trimerní Na[OsN(0)3] nitrido-trioxoosmičelan sodný 113 C Kapitola 8.6. 1. Napište vzorce následujících kyselinaformulujtejejich názvy podle zásad názvosloví koordinačních sloučenin: uhličitá, selenová, trihydrogenarsenitá, dihydrogentrisírová, tetrahydrogengermaničitá, dihydrogen-dichromová, hexahydrogentellurová, tetrahydrogenxenoničelá, hydrogenrhenistá 2. Uveďte, jak lze názvy rozlišit následující kyseliny 3. Pojmenujte následující sloučeniny a) H2MoS4, HCrS2, HBO(02), H3[V02(02)2].H20, H3Cr(02)4 b) HSeF03, H2PF03, NH2.PO(OH)2, NH.(C02H)2, NH2.NH.S02H c) COCl2, NOF, SeOCl2, VOCl2, Se02(NH2)2 d) MoCl40, BiCl(O), Zr(NH2)20, XeF40, (SiCl20)4 4. Napište vzorce následujících sloučenin: difluorid sulfurylu, kyselina hydroxylamido-O-seleničitá, dichlo-rid-oxid cíničitý, kyselina peroxouhličitá, kyselina imido-bis(selenová), kyselina trithiocíničitá. 5. Přiřaďte vzorcům odpovídající názvy kyselin HB02, H2Si03, H5I06, H3P04, H3B03, H4Si04, HI04, H3P309, H3B306, H6Si207, H3I05, H4P207 difosforečná, trihydrogentrifosforečná, metaboritá, metakřemičitá, jodistá, hexahydrogendikřemičitá, ortho-boritá, trihydrogentriboritá, orthokřemičitá, orthojodistá, orthofosforečná, trioxoboritá, tetraoxokřemičitá, hexaoxojodistá, tetraoxofosforečná, trihydrogenjodistá. a) HB02 a H3B03 b) HI03 a H3I04 c) HP03 a H3P04 d) H4P207 a H5P30 10 e) H2S03 a H2S205 f) HI04,H3I05aH5I06 g) H2Si03 a H4Si04 h) H2S05,H2S207aH2S20: 8 Kapitola 8.7. 114 8.7. Názvy solí A,B Názvy jednoduchých solí se tvoří z názvů iontů, z nichž se skládají Ba(SCN)2 thiokynatan barnatý Ca(C10)2 chlornan vápenatý Atomy vodíku, které lze nahradit kationty kovů, se obvykle označují jako "kyselé vodíky". Soli, které je obsahují, je možno označit skupinovým názvem kyselé soli. Přítomnost "kyselých" vodíků se v názvu soli vyjádří předponou hydrogen- v případě potřeby spojenou s číslovkovou předponou RbHC03 hydrogenuhličitan rubidný NaH2P04 dihydrogenfosforečnan sodný Cs2H4Te06 tetrahydrogentelluran česný KHF2 hydrogendifluorid draselný Ve vzorcích podvojných a smíšených solí se jednotlivé kationty uvádějí v pořadí rostoucích oxidačních čísel kationtů; při stejném oxidačním čísle v abecedním pořadí symbolů prvků. Víceatomové kationty (např. NH4, PH4, AsH4) se uvádějí jako poslední ve skupině kationtů téhož náboje. Anionty se uvádějí v abecedním pořadí symbolů prvků, resp. centrálních atomů. Názvy jednotlivých kationtů a aniontů se oddělují pomlčkou. Pořadí v názvu je určeno pořadím ve vzorci KMgBr3 bromid draselno-hořečnatý NH4MgP04.6H20 hexahydrát fosforečnanu amonno-hořečnatého NaNH4HP04 hydrogenfosforečnan sodno-amonný Ca5F(P04)3 fluorid-tris(fosforečnan) pentavápenatý Cu3(C03)2F2 bis(uhličitan)-difluorid triměďnatý Na6ClF(S04)2 chlorid-fluorid-bis(síran) hexasodný Soli, obsahující vedle jiných aniontů také anionty hydroxidové nebo oxidové, se mohou označovat skupinovým názvem zásadité soli. Jejich vzorce a názvy se tvoří v souhlase s pravidly pro podvojné a smíšené soli MgCl(OH) chlorid-hydroxid horečnatý BiCl(O) chlorid-oxid bismutitý ZrCl20.6H20 hexahydrát dichlorid-oxidu zirkoničitého AIO(OH) oxid-hydroxid hlinitý Pro látkyjakoNaNb03, CaTi03, YA103 a p. se používá označení podvojné oxidy. Obvykle je možno zařadit je k určitému strukturnímu typu - např. tři výše uvedené podvojné oxidy patří ke strukturnímu typu perowskitu (CaTi03). Názvy jako niobičnan sodný, titáni čitan vápenatý a hlinitan yttritý nelze použít, není-li prokázáno, že v struktuře existují diskrétní složené částice Nb03, Ti03" a A103". Za název podvojných oxiduje možno kurzívou v závorkách uvést strukturní typ MgTi03 trioxid hořečnato-titaničitý (typ ilmenit) NaNb03 trioxid sodno-niobičný (perowskit) LiAlMn204(OH)4 tetraoxid-tetrahydroxid lithno-hlinito-dimanganičitý 115 Kapitola 8.7. C 1. Pojmenujte následující sloučeniny a) Os04, Ba3N2, BrF3, AgF2, Li2NH, Ba02, FenS2 b) Hg(N03)2, Ce(S04)2, Mg2P207, Be2Si04, BaFe04, NaC102 c) KHF2, NaH4I06.H20, Na2HP04, NaHS, KHS03, CuHAs03 d) RbTi(S04)2.12H20, (NH4)2Fe(S04)2.6H20, (NH4)Ti3(S04)5.9H20, Mg3Al2(Si04)3, Be3Al2(Si6018), KNi^IOg, CaFe(C03)2 e) HgCl(NH2), CaCl(ClO), Sn3(C104)2(OH)4, Cu2(As02)3(CH3COO), Pb3(C03)2(OH)2, NinNi2n02(OH)4, WF4(S03F)2, Sn4Cl2(OH)6 2. Napište vzorce následujících látek: hydroxid-tris(fosforečnan) pentavápenatý, uhličitan-dihydroxid diměďna-tý, oxid-orthokřemičitan vápenato-titaničitý, dihydroxid-dikřemičitan tetrazinečnatý, dichlorid-pentaoxid tet-raantimonitý, hexaoctan-oxid tetraberyllnatý, dihydroxid-tetrakřemičitan(4-) trihořečnatý, dihydrát orthokře-mičitanu didraselno-divápenato-hořečnatého, trihydrát chlorid-síranu draselno-hořečnatého, dioxid-bis(ortho-křemičitan) diberyllnato-železnato-diyttritý, tetraoxid železnato-dichromitý, tetraoxid dizinečnato-titaničitý, tri oxid gallito-lanthanitý, tri oxid kobaltnato-titaničitý, trifluorid draselno-nikelnatý, tetraoxid beryllnato-dihli-nitý. 3. Napište vzorce těchto látek: tetrafluoroboritantrimethylsulfonia, chloristandifenyljodoniajodid tetramethyl-arsonia, hydrogendisíran nitrylu, hexafluoroantimoničnan nitrosylu, síran uranylu (2+), chlorid anilinia, dusičnan methylamonný, fluorid hydroxylamonný. 4. Přiřaďte vzorec odpovídajícímu názvu a) Ti(Si03)2, TiSi04, Ti2(Si03)3, Ti2Si207 dikřemičitan dititanitý, bis(metakřemičitan) titaničitý, orthokřemičitan titaničitý, tris(metakřemičitan) diti- b) Ca(I04)2, Ca3(I04)2, Ca(I03)2, Ca2I207, Ca2I209, Ca5(I06)2, Ca(I308)2 bis(metajodičnan) vápenatý, bis(trijodičnan) vápenatý, dijodičnan divápenatý, bis(metajodistan) vápenatý, dijodistan divápenatý, bis(orthojodičnan) trivápenatý, bis(orthojodistan) pentavápenatý 5. Najděte chyby v následujících názvech a uveďte správné názvy tanitý Mg3Al2(Si04)3 Al4(OH)8(Si4O10) Na3SbS4.9H20 kremičitan trihořečnato-dihlinitý oktahydroxid-tetrakis(křemičitan) tetrahlinitý nonahydrát tetrasulfidu trisodno-antimoničného titáni čitan vápenatý tetraoxid zinečnato-chromový orthotitaničitan dihořečnatý dihydrát bis(hydrogenuhličitanu) tri sodného dichroman železnatý CaTi03 ZnCr04 Mg2Ti04 Na3H(C03)2.2H20 FeCr204 Kapitola 8.8. 116 8.8. Solváty, adiční sloučeniny, klathráty A,B Počet molekul rozpouštědla v krystalosolvátech (vody v krystalohydrátech) se vyjádří číslovkovou předponou a název základní sloučeniny se uvede v 2. pádu BaCl2.2H20 dihydrát chloridubarnatého AlCl3.xNH3 amoniakát chloridu hlinitého NaB02.H202 peroxohydrátmetaboritanu sodného CaS04.1/2H20 hemihydrát síranu vápenatého Názvy a vzorce adičních (donor-akceptorických komplexů, DA-komplexů) a různých mřížkových sloučenin (klathrátů) se tvoří z názvů a vzorců jejich složek. K oddělování složek se v názvu užívá pomlček, ve vzorci teček. Počet molekul složek se v názvu uvádí arabskými číslicemi oddělenými dvojtečkami. Sloučeniny boru a voda se ve vzorci i názvu uvádějí vždy naposled, ostatní složky v pořadí podle jejich rostoucího počtu. Při stejném počtu více druhů složek jsou uváděny v abecedním pořadí svých názvů. Z hlediska racionálnosti názvosloví je účelné, aby název jasně rozlišil, zda jde o solvát nebo sůl s ionty solvatovanými molekulami rozpouštědla. Názvů hydrát, etherát, amoniakát a p. lze použít pouze tehdy, není-li znám způsob vazby molekul ve sloučenině. Takové názvy je třeba považovat za triviální 3CdS04.8H20 síran kademnatý-voda (3:8) (čti tři ku osmi) BaCl2.2H20 chlorid barnatý-voda (1:2) CaCl2.8NH3 chlorid vápenatý-amoniak (1:8) BF3.2H20 fluorid boritý-voda (1:2) 8Kr.46H20 krypton-voda (8:46) NH3.C6H6.Ni(CN)2 amoniak-benzen-kyanid nikelnatý (1:1:1) 8CHC13.16H2S. 136H20 chloroform-sulfan-voda (8:16:136) FeS04.7H20 síran železnatý-voda (1:7) [Fe(H20)6]S04.H20 síran hexaaquaželeznatý-voda (1:1) [(CH3)4N]C1.3AsCl3 chlorid tetramethylamonný-chlorid arsenitý (1:3) 1. Napište vzorce následujících hydrátů - pentahydrát síranu meďnatého, heptahydrát síranu železnatého, okta- hydrát chloridu barnatého, dihydrát dusičnanu dirtuťného, heptahydrát hexaboritanu divápenatého, dihydrát fluoridu boritého, hemihydrát síranu vápenatého, seskvihydrát uhličitanu sodného. 2.Napište názvy následujících adičních sloučenin: TiCl4.2(C2H5)20, NaI.4NH3, NbCl30.2(CH3)2SO, SiI4.4C5FLN, NaB02.H202.3H20, La2(S04)3.3Na2S04.12H20, Kr.4(p-C6H4(OH)2), 8S02.46H20. 3. Napište vzorce následujících adičních sloučenin dusičnan měďnatý-oxid dusičitý dimerní (1:1) alan-trimethylamin (1:2) chlorid chromnatý-amoniak (1:5) chlorid draselný-chlorid hořečnatý-voda (1:1:6) fluorid tributylsulfonia-voda (1:20) oxid nikličitý-oxid barnatý-oxid molybdenový-voda (1:3:9:12) dusičnan lanthanitý-dusičnan hořečnatý-voda (2:3:24) 117 Kapitola 8.9. 8.9. Koordinační sloučeniny A,B Koordinační sloučeninou (částicí) či komplexem se rozumí molekula nebo ion, v němž jsou k atomu M vázány další atomy nebo atomové skupiny L tak, že jejich počet převyšuje nejvyššší kladné oxidační číslo atomu M. Jestliže z této definice vypustíme omezení dané oxidačním číslem, lze podle pravidel názvosloví koordinačních sloučenin poj menovat každou sloučeninu vytvořenou adicí j ednoho nebo několika iontů (molekul) k jinému iontu (molekule), tedy i řadu j ednoduchých anorganických sloučenin. Tím lze zamezit rozmanitosti v názvech a zbytečným názvoslovným sporům. Není však účelné používat toto názvosloví v případech, kdy plně postačí jednodušší a jednoznačné názvy racionální. Při formulaci názvoslovných pravidel pro koordinační sloučeniny se používá několika základních pojmů s následujícím významem. Atom nebo ion ve smyslu výše uvedeném se nazývá centrálním (středovým) atomem. Atomy vázané k M jsou atomy donorové (koordinující). Částice L, obsahující jeden nebo několik donorových atomů nebo vázaná k M bez možnosti specifikace donorového centra, se nazývá ligand. Centrální atom je charakterizován koordinačním číslem, které udává počet donorových atomů vázaných na centrální atom. Částice s jedním donorovým atomem se nazývá jednovazný (jednodonorový, monodentátní) ligand. Obsahuj e-li ligand více donorových atomů, označuje sej ako vícevazný (vícedonorový, polydentátní). Chelátový ligand je ligand vázaný k jednomu centrálnímu atomu dvěma nebo více donorovými atomy. Koordinační sloučenina obsahující chelátový ligand se nazývá chelát. Můstkový ligand se váže k více než jednomu centrálnímu atomu. Koordinační sloučenina s větším počtem centrálních atomů se nazývá vícejaderným komplexem. Hovoříme pak o binukleárních, trinukleárních atd. komplexech. Celek tvořený jedním nebo několika centrálními atomy spolu s vázanými Ugandy se nazývá koordinační částice, jíž může být podlej ej ího celkového výsledného náboje komplexní kati on, komplexní ani on nebo komplexní molekula. V sumárním a funkčním vzorci koordinační sloučeniny se na prvním místě uvádí symbol centrálního atomu a za ním vzorce ligandů v abecedním pořadí podle počátečních písmen jejich psaných názvů. Poměr složek v komplexní částici se vyjadřuje jednak zakončením podle oxidačního čísla, jednak číslovkovými předponami. Celý vzorec koordinační částice se uzavírá do hranatých závorek. V názvu koordinační sloučeniny, který se, stejně jako v názvosloví jednoduchých sloučenin, skládá z podstatného a přídavného jména, se uvádí centrální atom až po názvech ligandů. Kladný oxidační stupeň centrálního atomu se v názvu vyznačí příslušným zakončením. Nulový oxidační stupeň nemá žádné zakončení a název centrálního atomu se uvádí v 1. nebo ve 2. pádu. Při záporném oxidačním stupni centrálního atomu se použije koncovky -id a Ewens-Bassettova čísla. Před nebo za názvem koordinační částice bez náboj e (komplexní molekula) se uvádí slovo komplex. Doplňující informace o struktuře koordinační částice se uvádějí v jejím vzorci a názvu pomocí strukturních předpon {cis-ltrans- a p). Strukturní předpony se oddělují od vzorce nebo názvu pomlčkou, píší se malými písmeny a k jejich tisku se používá kurzíva. Kapitola 8.9. K3[Fe(CN)6] Na3[CoI(CN)5] K4[Ni(CN)4] [Ni(CO)4] [Co(NH3)3Cl3] Na[Co(CO)4] [Cr(en)3]Cl3 [Pt(NH3)4][PtCl4] c/5-[Pt(NH3)2Cl2] ŕrara-[Co(NH3)4Cl2] 118 hexakyanoželezitan tridraselný (draselný) jodo-pentakyanokobaltitan sodný tetrakyanonikl(4-) tetradraselný tetrakarbonyl niklu (nebo nikl) komplex triammin-trichlorokobaltitý tetrakarbonylkobaltid(l-) sodný chlorid tris(ethylendiamin)chromitý tetrachl oropl atnatan tetraamminpl atnatý c/s-diammin-dichloroplatnatý komplex kompl ex /ram'-tetraammin-di chl orokob altnatý Pro pojmenování aniontových ligandů se používá názvu "aniono", tj. mají zakončení -o. Rada anion-tových ligandů má názvy vytvořeny ze zkráceného základu pojmenování aniontu (halogenid - halogeno, halogenido), v několika případech se pojmenování Ugandu tvoří nepravidelně (sulfid - thio). Vystupuj e-li jako aniontový ligand uhlovodíková skupina, použije se její název bez koncovky -o (fenyl, cyklopentadienyl a p.). Názvy ligandů odvozených od organické sloučeniny odštěpením protonu mají zakončení -ato a uvádějí se v závorkách - (benzoáto), (p-chlorfenoláto) a p. Voda a amoniak j ako elektroneutrální Ugandy se nazývají aqua a ammin. Skupiny NO a CO se nazývají nitrosyl a karbonyl a pro výpočet náboje koordinační částice se rovněž považují za elektroneutrální. Názvy ostatních neutrálních a kationtových ligandů se používají beze změny. Názvy některých ligandů vzorec ion ligand so2- síran sulfato- s2or thiosíran thiosulfato- POl" fosforečnan fosfato- H2P04 dihydrogenfosforečnan dihydrogefosfato- CH3COO" octan acetato- (CH3)2N- dimethylamid dimeťnylamido- F" fluorid fluoro-, fluorido- o2- oxid 0X0- OFf hydroxid hydroxo- o2- peroxid peroxo- H02 hydrogenperoxid hydrogenperoxo- FT hydrid hydrido- s2- sulfid thio- s2- di sulfid disulfido- HS" hydrogensulfid merkapto- SCN" thiokyanatan thiokyanato- Na3[Ag(S203)2] NH4[Cr(NH3)2(SCN)4] K[AgF4] Cs[ICl4] [Ru(NH3)4(HS03)2] K2[Fe2(NO)4(S)2] K[Au(S2)S] Li[B(C6H5)4] [Fe(C5H5)(CO)3]I [PtCl2(Et3P)2] [Ru(NH3)5(N2)]Cl2 [CoH(CO)4] Na2[Fe(CN)5NO] 119 Kapitola 8.9. bis(thiosulfato)stříbrnan sodný diammin-tetrathiokyanatochromitan(l-) amonný tetrafluorostříbřitan(l-) draselný tetrachlorojoditan(l-) česný tetraammin-bis(hydrogensulfito)ruthenatý komplex tetranitrosyl-dithiodiželeznan(2-) draselný di sulfido-thiozlatitan( 1 -) draselný tetrafenylboritan(l-) lithný j odid cyklopentadienyl-trikarbonylželeznatý dichloro-bis(triethylfosfan)platnatý komplex chlorid pentaammin-dinitrogenruthenatý(2+) komplex hydrido-tetrakarbonylkobaltný pentakyano-nitrosylželezitan(2-) sodný Pro lepší přehlednost vzorců se pro řadu běžných ligandů používá tzv. názvoslovných zkratek. Při jejich tvorbě je nutno dodržovat základní pravidla stanovená názvoslovnou normou. Některé běžně používané zkratky ligandů ur močovina CO(NH2)2 py pyridin C5H5N bpy 2,2'-bipyridin (C5H4N)2 H2ox kyselina šťavelová (COOH)2 H4edta kyselina ethylendiamintetraoctová (HOOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COOH)2 Hacac 2,4-pentadion (acetylaceton) CH3COCH2COCH3 en ethylendiamin H2NCH2CH2NH2 dien diethylentriamin H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2 pn propylendiamin H2NCH(CH3)CH2NH2 H2dmg 2,3-butandiondioxim (dimethylglyoxim) CH3C(=NOH)C(=NOH)CH3 Hbg biguanidin H2NC(NH)NHC(NH)NH2 phen 1,10-fenanthrolin C12HgN2 Odlišný způsob vazby ligandů se v některých případech vyznačuje odlišným názvem, např. thiokyanato (-SCN) a isothiokyanato (-NCS), nitro (-N02) a nitrito (-ONO) a p. V ostatních případech je nutno donorové atomy vyznačit za názvem Ugandu, v tisku kurzívou, v psaném textu podtrženým symbolem. Donorové atomy stejného druhu se rozlišují čárkami. Izomerie je jev v koordinační chemii velmi rozšířený, který může mít řadu příčin. Izoméry nazýváme takové sloučeniny, které mají stejné stechiometrické složení a shodnou molekulovou hmotnost, ale rozdílné fyzikálně chemické vlastnosti. Rozeznáváme strukturní a prostorovou izomerii. Za strukturní izoméry považujeme komplexní sloučeniny, které se zásadně liší vnitřní strukturou svých molekul, resp. iontů. Rozdělujeme je do několika skupin. Kapitola 8.9. 120 a) Ligand se koordinuje k centrálnímu atomu různými donorovými atomy. Jev se nazývá vazebná izo-merie a izoméry rozlišujeme rozdílnými názvy ligandů -N02 nitro -ONO nitrito b) Koordinují se izomerní Ugandy za vzniku polohových izomerů. I tento případ se vystihne rozdílným názvem ligandů H2NCH2CH(NH2)CH3 1,2-diaminopropan CH3NHCH2CH2NH2 N-methylethylendiamin c) Komplex má zaměněny ionty v koordinační a iontové sféře. Tuto situaci, nazývanou ionizační izome-rie, řeší název komplexu [Co(NH3)5S04]Br bromid pentaammin-sulfatokobaltitý [Co(NH3)5Br]S04 síran pentaammin-bromokobaltitý d) U koordinačních sloučenin s komplexním kationtem i aniontem se může měnit rozdělení ligandů mezi koordinačními sférami obou centrálních atomů (koordinační izomerie) [Pt(NH3)4][CuCl4] tetrachloroměďnatan tetramminplatnatý [Cu(NH3)4][PtCl4] tetrachloroplatnatan tetraamminměďnatý Prostorová izomerie j e podmíněna odlišným prostorovým uspořádáním ligandů v koordinační sféře centrálního iontu. Rozlišujeme izomerii geometrickou a optickou. a) Geometrická izomerie se nejčastěji vyskytuje u čtvercových a oktaedrických komplexů. K rozlišení izomerů v komplexech typu MA2B2 a MA2B4 se používá strukturních předpon cis- (Ugandy A vedle sebe, vazby k nim svírají úhel 90°) a trans- (Ugandy A proti sobě, vazby k nim svírají úhel 180°). A A BA B A BAB B ZV ZV ZV ZV BA B|B AB B|B B A cis trans U oktaedrických komplexů MA3B3 se rozlišuj e izomerfaciální (fac-, tři stejné Ugandy obsazují vrcholy jedné strany oktaedru) a meridionální (mer-, tři stejné Ugandy jsou umístěny na "poledníku", resp. "rovníku" oktaedru, tj. leží v rovině procházející středem tělesa) A A 2^7 A A B | A B | B B A fac mer Tam, kde strukturní předpony nedostačují, se používá polohových indexů, které se píší malými latinskými písmeny a tisknou kurzívou. Používají se i u ostatních strukturních typů (trigonální bipyra-mida, tetragonální pyramida, krychle) 121 Kapitola 8.9. a a d a b) Optická izomerie je způsobena buď chirálním (asymetrickým) uspořádáním ligandů vnitřní koordinační sféry komplexů (převážně u chelátů) nebo asymetrií některého atomu Ugandu. V názvosloví se využívá polohových indexů používaných na základě poměrně složité soustavy pravidel definovaných názvoslovnou normou. Velkou skupinu koordinačních sloučenin tvoří částice, v nichž j ako Ugandy vystupuj í molekuly nenasycených uhlovodíků. V takových případech často není možné přesně určit donorové atomy, protože nenasycený uhlovodík je k centrálnímu atomu vázán jako celek pomocí 7i-elektronů násobných vazeb. Takové koordinační sloučeniny se označují skupinovým názvem jr-komplexy. Vytvoření j ej ich názvu bez ohledu na strukturu se děj e podle již popsaných pravidel [Cr(C6H6)2] bis(benzen)chrom [Ni(C5H5)2] bis(cyklopentadienyl)nikelnatý komplex Pokud chceme jasně vyznačit, že nenasycený Ugand se váže k centrálnímu atomu všemi atomy řetězce nebo kruhu, uvedeme před jeho název symbol r\ (čti "éta" nebo "hapto") [Re(C5H5)2H] bis(r|-cyklopentadienyl)hydridorhenitý komplex K[PtCl3(C2H4)] trichloro-(r|-ethylen)platnatan(l-) draselný r|-cyklopentadienylové komplexy a jejich deriváty se označují skupinovým názvem metalloceny. Bis(r|-cyklopentadienyl)železnatý komplex se nazývá ferrocen. Je známo velké množství derivátů metallocenů odvozených od základních látek substitucí vodíkových atomů na cyklopentadienylových kruzích. Tyto deriváty se pojmenovávají v souhlase se zásadami názvosloví organické chemie. 1,1' -dichloroferrocen 1,3 -dimethylosmocen Skupinovým názvem vícejaderné komplexy označuj eme koordinační sloučeniny s můstkovými Ugandy a přímou vazbou kov-kov. Můstkový Ugand se vyznačí v názvu koordinační částice tak, že se před jeho název přidá symbol u.. Dva nebo více můstkových ligandů téhož druhu se vyznačí číslovkovou předponou oddělenou od symbolu [i pomlčkou. Můstkové Ugandy se uvádějí spolu s ostatními v abecedním pořadí. Je-li však komplex uspořádán vzhledem k můstku symetricky, tvoří se název s použitím číslovkových předpon. Je-li v částici přítomen Ugand jako můstkový i nemůstkový, uvádí se nejprve můstkový. Dva centrální atomy ví cejaderného komplexu mohou být vázány buď k témuž donorovému atomu nebo ke dvěma různým donorovým atomům téhož můstkového Ugandu. Tam, kde je to potřebné, uvedou se symboly donorových atomů velkou kurzívou za název Kapitola 8.9. 122 můstkového Ugandu. V případě, že počet centrálních atomů vázaných k jednomu můstkovému Ugandu je větší než dva, vyznačí se jejich počet číselným indexem vpravo dole u symbolu [i. Názvy složitějších struktur se tvoří pomocí polohových indexů chlorid u-hydroxo-bis(pentaamminchromitý) tri-u-karbonyl-bis(trikarbonylželezo) anion di-u-oxooktathiotrifosforečnanový ani on cyÄ:/o-trifosforečnanový(3 -) anion cyÄ:/o-[j,-imidotrifosforečnanový(3-) anion u-peroxo-1,2-dioxo-1,1,2,2-tetraperoxodichromanový(2-) Způsobuje-li tvorba můstků vznik polymerní struktury, pojmenuje se sloučenina podle opakující se jednotky s předponou katena- [(NH3)5Cr.OH.Cr(NH3)5]Cl5 [(CO)3Fe(CO)3Fe(CO)3] (S3POPS2OPS3)5" (P309)3" (OP02(NH)P02OP02)3" [(02)2OCr(02)CrO(02)2]2" Cl Cl -Cl-Cu -Cl -Cu- Cl- Cl Cl n . n- anion katena-u-chloro-dichloroměďnatanový Jsou-li koordinační sloučeniny obsahující vazbu kov-kov symetrické, tvoří sejejich názvy pomocí číslovkových předpon. Jsou-li nesymetrické, pak sej eden z centrálních atomů spolu s jeho Ugandy považují jako celek za ligand druhého centrálního atomu [Br4Re-ReBr4]2" anion bis(tetrabromorhenitanový)(2-) [(CO)5Mn-Mn(CO)5] bis(pentakarbonylmangan) [(CO)4Co-Re(CO)5] pentakarbonyl-(tetrakarbonylkobaltio)rhenium U koordinačních sloučenin obsahujících j ak můstkové Ugandy, tak i vazbu kov-kov mezi týmiž dvojicemi atomů, tvoří se název stejně jako u můstkových komplexů. Vazba kov-kov se vyznačí za názvem do závorky [(CO)3Co(CO)2Co(CO)3] di-u-karbonyl-bis(trikarbonylkobalt)(Co-Co) V některých koordinačních sloučeninách j sou kovové atomy vázány do kompaktního celku definovaného geometrického tvaru, na který jsou pak vázány Ugandy. Takové útvary označujeme jako clustery (čti klastr) a v jejich názvech se geometrický tvar centrální části vyznačuje předponami triangulo-, kvádro-, tetraedro-, oktaedro- a p. (CO)4Os- •Os(CO)4 •Os(CO)4 [Os3(CO)12] dodekakarbonyl-rrzangw/o-triosmium (cyÄ:/o-tris(tetrakarbonylosmium)) C1B BC1 B4C14 komplex tetrachlovo-tetraedro-tetvaborný 123 C Kapitola 8.9. 1. Napište názvy následujících ligandů a) NO3, CIO3, HCO3, HPO2", MoO2", W302ô, CH3OSO3, S202" b) OCN", NCS\ N3", Se2", 02, (SiH3)-, (Me3Ge)" 2. Napište názvy následujících komplexních iontů a) [Cu(NH3)4]2+, [Co(NH3)6]3+, [Pt(NH3)Clpy2]+, [Ag(NH3)2]+, [CoCl2en2]+, [Cr(NH3)4(H20)2]3+, [Pt(NH3)3Cl3]+, [AuCl2py2]+ b) [BH4]", [Cr(CN)6]3", [Mo(CN)8]4", [NbF60]3", [U(NCS)8]4", [Fe(NO)2S]", [Cr(NH3)2(SCN)4]-, [Pt(S03)4]6- 3. Napište názvy následujících komplexů: [PtCl4py2], [Co(NH3)3(N02)3], [Pt(NH3)2Cl2], [ZnCl2(NH2OH)2], [Pt(NH3)2Cl2(N02)2], [CuCl2(CH3NH2)2], [Crbpy3], [Co(NH3)6][Co(CN)6], [Cu(NH3)4][PtCl4], [CoCl2en2]3 [Co(N02)6], [PC14][PC16], [Pt(NH3)4][PtCl4], [Ni(PF3)4]. 4. Nakreslete strukturní vzorce následujících komplexních částic: c/5-[Pt(NH3)2Cl2],_,7ac-[Co(NH3)3(N02)3], c/s-[CoCl2en2]+, /rara-[Pt(NH3)2Cl2], mer-[CrCl3(CH30H)3], [Fe(CN)6]4". 5. Napište vzorce následujících komplexů - tetrahydrát tris(oxalato)iridičitanu draselného, bromid bis(bipyri-din)-chlororhodnatý, síran tris(bipyridin) osmnatý, (ethylendiamintetraacetato)měďnatan didraselný, bis-(2,3-butandiondioximato)nikelnatý komplex, bis(2,4-pentadionato)kobaltnatý komplex. 6. Napište funkční anakreslete strukturní vzorce následujících částic: dichloro-bis(r|-cyklopentadienyl)titaničitý komplex, ion (r|-benzen)trikarbonyl manganný, chloro-(l,2-r|-cyklooktatetraen)měďný komplex, bis(r|-cyk-lopentadienyl)dihydridomolybdeničitý komplex, chloro-(r|-l,5-cyklooktadien)rhodný komplex, (1,2:5,6--r|-cyklooktatetraen)-(r|-cyklopentadienyl)kobaltný komplex. 7. Pojmenujte vícejaderné komplexy: [(NH3)5Cr(OH)Cr(NH3)4(H20)]Cl5, [(NH3)5Ru-0-Ru(NH3)5]S04, [(NH3)4Co(OH)(NH2)Co(NH3)4]Br4, [(H20)4Fe(OH)2Fe(H20)4]Cl4, K2[(OH)4OMo-0-MoO(OH)4], [(NH3)3Co(OH)3Co(OH)3Co(NH3)3]Cl3. 8. Uveďte funkční a nakreslete strukturní vzorce následujících vícejaderných komplexů: ion u-dioxygeno-0,0'-bis(pentamminkobaltitý)(5+), di-u-chloro-bis[(r|-allyl)palladnatý] komplex, di-u-chloro-bis(tetra-chloroniobičný) komplex, (j,-oxo-bis(pentachlororutheničitan)(4-). 9. Napište funkční vzorce následujících komplexů a pojmenujte je Cl O Ph,P Cl Ph,P Fh Me3P fCl Cl OH CO Výsledky 9. Výsledky Kapitola 1.1.C 1. Zreaguje pouze 3,78 g H2 2. Ne 3. Ve všech vzorcích je X: Y = 0,56 4. Poměr hmotností atomů kyslíku připadajících na dva atomy chloruje 1:4:6:7 5. 1 : 0,5 : 4 : 3 : 1 6. 1,25 dm3 02; 1,0 dm3 NO; 1,5 dm3 H20 (g) 7. A2,B2,AB,AB3 8. S přesností na 1,0.10"9 g Kapitola 1.2.C 1. 18,99 2. 19,84x 3. 180,0 4. cca2x 5. a) 13,33; b) 5,02.1023; c) nezmění se; d) 18,678 1; e) nezmění se 6. 35,456 7. 39,947 8. 107,878 9. 60,27 % f?Ga; 39,73 % 73\Ga 10. 78,96 11. 91,23 12. 119,378 13. 70,909 14. 4 atomy Fe 15. l,67.10"24g; 2,66.10"23 g; 3,95.10"22 g 16. 1,496.10"23 g 17. 3,06.1013 atomů Au 18. 6,022.1023 atomů C 19. 5,28.10"4gH2 20. 53 000 roků 21. 10,041 g; 111,641 22. 1,96 g; 1,29 g 23 . 2,14.107 km; 55,6x 24. 9,06.10"16 cm3 25. 1,58.10"8 cm; 1,66.10"23 cm3; 9993 cm3 26. a) 0,0807 mol; b) 0,039 mol c) 0,263 mol; d) 0,323 mol 27. 123,895 g mol"1; 256,48 g mol"1;37,9968 g mol"1 28. 4,337.1024 molekul 02 29. 1,896.1023 atomů Cu 30. 1,88.1023 atomů O; 9,4.1022 molekul 02; 0,156 molu 02 31. 4,01 g; 1,506.1023 molekul 32. 1,023.1023 molekul; 0,1698 molu Kapitola 1.3.C 1. CuFeS2 2. C5H7N 3. K20.6Si02.Al203 4. 9,69% AI 5. 41,16% SO2" 6. 75,98 %F 7. As203; As205 8. 50,30 gH20 9. NiS04.7H20 10 78,44 gCaO 11. 349,7 kg Fe 12. 25,0 % 13. 3,62:1 v obou případech 14. 43,6 % O; 23,8 % Si; 11,4 % AI 15. SC12 16. 48,09 % Cl; InCl3 17. 121,78 18. CS2 19{C02H2} 20. C3Hg 21. a) po 7,13 molu C aH2; b) C2H4; c) 9,33 1; d) 6,005 g C 125 Kapitola 1.4.C 1. a)2 + 3 -> 6+1 + 3 b) 2 + 1 — -> 4 + 3 c) 1 + 6 — -> 3 + 2 d) 12 + 1 - -^►4 + 6 e) 2 + 3 — ^►3 + 6+1 f) 2 + 3 — > 1+3 +3 g) 1 + 3 -> 3 + 1 + 3 h) 1 + 4 — -> 1 + 8 + 4 i) 6 + 3 - >1+2+3 j)2 + 4+l -> 4+ 1 k) 2 + 2 + 2 -> 1 + 1+2 1) 1 + 3 + 3 ->2+3+3 m) 1 + 3 — -> 1+3 + 3 n) 1 + 4 + 3 -> 2+1+2+3 o) 80 + 3 - -^►4 + 30 p) 12 + 1 + 20-> 1+20+10 q) 1+6 -> 3 + 1 + 1 r) 1 + 12 - > 4 + 3 2. a) 2 + 1 + 2-> 2 + 2 b) 1 + 3 + 4-> 2 + 3 + 2 c) 2 + 1 -> 1 + 2 d) 3 + 8-> 3 + 2 + 4 e) 1 + 2+ 10-> 2 + 4 + 5 f) 1 +4 + 4-> 2+1+4 + 2 g) 1 + 6 + 7-> 1 + 3 + 4 + 7 h) 2 + 11 + 11 -> 2 + 6+11 + 8 i) 5 + 1 + 4-> 5 + 3 + 1+4 j) 10 + 2 + 8-> 5 + 2+1 + 8 k) 2 + 5 + 3 -> 2 + 5 + 1 + 8 1)5 + 2 + 3 -> 1+2+10 + 8 m) 1 + 9 + 18-> 1+2 + 9 + 6 n) 8 + 5 -> 4 + 4+1+4 o) 3 + 1 -> 1 + 1 p) 2 + 2 + 2-> 2+1 + 1 + 1 + 2 Výsledky q) 4 + 8 + 1 + 2-> 4 + 4 r) 1 + 4 + 2-> 1 + 1+2 s) 2 + 5 -> 2 + 1+8 t) 4 + 4 + 20 + 1 -> 4 + 2 u) 6 + 10-> 6 + 2 + 3 + 6 v) 1 + 4-> 4 + 2 + 2+1 x) 3 + 4-> 3+2 + 2 y) 3 + 8-> 3+3+2 + 4 z) 2 + 27 + 64 -> 2 + 6 + 54 + 32 3. a) 3+ 2 + 2-> 5 + 4 b) 1 + 5 + 6-> 3 + 3 c) 1 + 4+ 10-> 2 + 8 + 5 d) 2 + 4-> 2 + 1 e) 1 + 3 + 3 -> 1 + 3 f) 1 + 1 +4-> 1 +2 + 2 g) 4 + 20-> 4 + 3 + 30 h) 7 + 1 + 8-> 7+1+4 i) 1 + 2 + 2-> 1+2+1 j)3 + l + 8->3 + 2 + 4 k) 3 + 1 + 8-> 3 + 2 + 7 1)2 + 6-> 2 + 3 + 2 m) 1 + 6 + 3 -> 1 + 6 + 6 n) 2 + 2-> 1 + 1 + 1 + 2 4. a) 4-> 3 + 1 b) 2 + 1 + 3 -> 1 + 1+3 c) 5 + 1 -> 3 + 8 d) 10+ 10-> 1 + 6 e) 10+ 13 + 128-> 40 + 32 f) 3 + 7-> 1 + 1 + 6, 4 + 9-> 1 + 2 + 8 a d. g) 2 + 3 + 9-> 3 + 5 h) 4 + 10-> 3 + 1+ 20 5. a) 2 + 6 + 6-> 3 + 2Na3[Al(OH)6] b) 2 + 16-> 2 + 5C12 + 2KC1 + 8H20 c) 1 + 1 + 6KOH > 1 + 2KC1 + 3H20 d) 1 + 6 + 14-> 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H20 e) 3 + 6 > 1 + 5Cľ + 3H20 f) 5 + 1 + 8-> 5Fe3+ + Mn2+ + 4H20 Výsledky Kapitola 1.4.C g) 5 + 3 + 4-> 5NC-3 + 3Mn2+ + 2H20 h) 3 + 5 + 2H20 > 3H3P04 + 5NO i) 1 + 3 -> 2ND3 + 3MgO 6. 21,04 g FeS04.7H20; 87,6 % 7. 190,05 g Na2S03.7H20 8. 7,88 g C6FLN02; 50,76 % 9. LiOH 10. 0,60 % 11. 53,94 g Ag 12. 0,1729 moluP4; 23,04 g P4 13. 2+6+10-> 6+10+1; 102,05 kg C; 543,4 kg Ca3(P04)2 14. 1405,2 kg 96% H2S04 15. 51,46 t; 44,68 t 16. 95,30 g Fe; 54,70 g S 17. 63,53 g Fe; 36,47 g S 18. 42,2 g H2; 195,3 g N2; 260,3 g 02; 164,8 g Cl2 19. 0,0gH2SO4; 101,8 g H20 20. 1,52 kg F2; 0,76 kg F2 21. 5,25 cm3 96% H2S04; 82,89 % 22. 0,56% H2S04 23. 63,36 g 64% HN03 24. 6,0000 g AgN03; 0,3228 g NaCl 25. 75,03% NaCl 26. 73,29% MgC03 27. 100,77 dm3 C02 28. 20,05 gKC103 29. 25,0 dm3 N02 30. 4,46 molu H2S04; 291,7 g Zn; 1557,7 cm3 24% H2S04 31. 0,7648 moluH2; 17,14 dm3 H2 32. a) 28,0 dm3 N2; b) 35,0 dm3 N2; c) 151,76 g HA 33. 2,61 dm3 02 34. 33,621 35. 1,706 molu H2S; 38,24 dm3 H2S 36. 1600 dm3 CO 37. 5x Kapitola l.D 1. Nesprávné 2. Správné 3. Nesprávné 4. Nesprávné 5. Správné 6. Nesprávné 7. Správné 8. Nesprávné 9. Nesprávné 10. Správné 11. Nesprávné Kapitola 2.1.C 1. a) příp. e) 2. izotopy a), b); izobary c), d), f) 3. 8,84.1012 J; 1,22.10"12 J 4. 2,01581 5. 250,7 m 6. a) 21,9 m; b) 3,3.1028; c) 1,14.10* kg; d) 7,1.10-5 mm"3; e) 1,6.108 tun. cm"3 Kapitola 2.2.C 1. a) 2H; b) 223Fr; c)_°e; d) a; e) *Tc; f) '°B 2. a), b), c) 3. a) 23ŽTh; b) 23^Np; c) ^B 4. 5,72.10" J 5. a) 999,085 g; b) 1,94.107x; c) (1000-4,72.10"8)g; d) 1,94.1041 TNT 6. * 2000 roků Kapitola 2.3.C 1. 14; 10; 2; 6 2. 16 orbitalů; 32 elektronů 3. 4g;7j 4. a) ne; b) ne; c) ano 127 Výsledky Kapitola 2.3.C 13. Nesprávné 14. Správné 16. Nesprávné 17. Správné 15. Nesprávné 18. Nesprávné 5. a) 2p; b) 3d; c) 3d; d) 4p; e) 4f; f) 5f 19. Správné 20. Nesprávné 21. Nesprávné 6. a) Cl; b) Ti; c) Co; d) As; e) Sr 22. Správné 23. Nesprávné 24. Správné 7. 19; 7 s, 12 p, 0 d; 19; počet neutronů nelze zjistit 25. Správné 26. Nesprávné 27. Nesprávné 8. hodnoty multiplicit: a) 5; b) 1; c) 5; d) 1; e) 1; f) 28. Nesprávné 29. Nesprávné 30. Nesprávné l;g)5;h)7; správné a), c), h) 31. Nesprávné 32. Správné 33. Správné 9. 4s - tři; 3p - jedna 34. Nesprávné 10. c), d) 11. Eu, Yb Kapitola 3.C 12. Ag, Na 1. -917,8 kJ mol"1 13. 1,63.10"18 J 2. a) zmenší se; b) 2A; c) 4A 14. 1,5241.106 m"1; 656,1 nm; 3. -348,2 kJ mol"1 1,0974.107 m"1; 91,1 nm; 13,6 eV 4. 11,7% 15. 619,8 nm 5. H2Se, H2S, 0F2, C1F3, S02, SF2 16. a) 1,2.10"10 m; b) 6,6.10"15 m; c) 6,6.10"30 m; 6. iontový a), e), g); kovalentní b), c), d), f), h) d) 2,7.10"34 m; e) 2,7.10"34 m 7. a) IC1; b) HC1; c) NaCl Kapitola 2.4.C 8. a) NaCl; b) ZnO; c) MgO; d) CaO 9. a) HF, HC1, HBr, HI; 1. orbital 3d se zaplňuje až po 4s b) He, Ne, Ar, Cl2, C2FLOH, NaCl 2. a) C, B, Al, Na, K; b) F, 0, Be, Li, Cs; 10. kovalentní, 109°28' c) Be2+, Mg2+, Ca2+, K+, Rb+; d) F, 0, O2", S2" 11. a) dsp3, trigonální bipyramida 3. Cs,Ba, Ca, As, Se, S, 0, F; Cs b) sp2, nelineárni 4. a) A kov, B nekov; b) nejsou; c) AII, B -I; c) sp3, trigonální pyramída d) A; e) A nízké, B vysoké hodnoty d) sp2, trigonálné planární 5. a) K, Na, Li, C, F; b) Sn, Sb, As, P; e) sp, lineárni c) Cs, Ca, S, F 6. 241,2 nm 7. Ca f) d2sp3, oktaedr g) sp3, trigonální pyramída h) d2sp3, tetragonální pyramída i) sp3, trigonální pyramída Kapitola 2.D j) sp, lineárni k) sp3, tetraedr 1. Nesprávné 2. Správné 3. Nesprávné 1) d2sp3, oktaedr 4. Správné 5. Nesprávné 6. Správné m) dsp2, čtverec 7. Nesprávné 8. Nesprávné 9. Nesprávné n) d3sp3, pentagonální bipyramida 10. Správné 11. Správné 12. Správné 0) sp3, nelineárni Výsledky 128 Kapitola 3.C 12. X o; ;o;e sp2; nelineárni tvar; 2 p-orbitaly O, 1 p-orbital N 13. N(NO) = 2,5; N(NO+) = 3,0; r(NO) > r(NO+); ne 14. O2", Oj, 02, OJ, 02+ 15. a)N£ b)F2 16. E1(H2)>E1(H); E^O,) < E^O); 2+. 17. a)N2+; b) CN 18. HF, H2S, CHC13, o-,m-C6H4Br2 (-) (+) _ ^N=N=0 ; sp (+)_(-) 19. NNO; |N=N-0 20. N, 21. CH3COOC2H5 nemůže tvořit intermolekulární vodíkové můstky 22. HF 23B2H6;(BeH2)x 24. a) lineárni b) rovinná trojúhelníková c) nelineárni d) tetraedr e) trigonální pyramida f) nelineárni g) trigonální bipyramida h) deformovaný tetraedr i) tvar deformovaného T j) nelineárni k) deformovaná tetragonální pyramida 1) planární m) lineárni n) tetraedr o) oktaedr p) lineárni q) nelineárni r) rovinná trojúhelníková s) deformovaný tetraedr t) deformovaný tetraedr u) nelineárni v) deformovaný tetraedr x) oktaedr y) trigonální pyramida 25. N02, NO3, N02, NO^ 26. a) H20; b) NH3; c) PF3 27. neplanární, sp3 hybridizace C 28. zmenší se 29. a) [Ar^d^d^d^d0; d2sp3 b) [Ar^d^d^d0; d2sp3 c) [Ar]3d23d23d23d°3d°; d2sp3 d) [Ar^d^d^d^d^d1; d2sp3 e) [Xe]5d25d25d25d25d°; dsp2 f) [Kr]4d24d24d24d24d2; sp 30. [NiCl4]2- tetraedr; [Ni(CN)4]2" planární 31. a) (U1; b) (U3; c) (e)4(t2)3; d) (U6; e) (WW; f) (eg)4(alg)2(b2g)1(blg)1 32. [FeL6]2+ vysokospinový; [FeR6]4" nízkospinový 33. (alg)2(tlu)6(eg)4(t2g)4(eg)2 34. červenou 35. [Tiiy3* Kapitola 3.D 1. Nesprávné 2. Správné 3. Správné 4. Správné 5. Nesprávné 6. Nesprávné 7. Správné 8. Správné 9. Nesprávné 10. Nesprávné 11. Správné 12. Nesprávné 13. Nesprávné 14. Správné 15. Správné 16. Správné 17. Nesprávné 18. Správné 19. Nesprávné 20. Správné 21. Nesprávné 22. Správné Kapitola 4.1.C 1. b) 2. b) 3. H2,He,CO,N2,02,C02,S02 4. 28,97 129 Výsledky 39. 66,83 % CH4, 25,05 % C2H6, 0,78 % H2, Kapitola 4.1.C 7,33 % C02; 0,7485 kg m"3 5. zvětší se lOx 40. 43,86 kPa 6. sníží se na Vi 41. p(A2) = 50,66 kPa, p(B) = 202,65 kPa 7. 95,83 kPa 42. 1,6 obj. % He, 98,4 obj. % Ar 8. 2,875 1 43. zmenší se o 64,89 % 9. 1,615 m 44. 58,7 cm3 02 10. 5,88 m3N2 45. x(H2) = 0,6234, x(N2) = 0,2094, 11. 14,23 MPa; 21,21 MPa x(NH3) = 0,1672; p(H2) = 62,34, 12. 0,23 MPa p(N2) = 20,94; p(NH3) = 16,72 kPa; 13. 303,15 °C V(H2)= 1,857 1, V(N2) = 0,624 1, 14. -9,3 °C V(NH3)= 0,498 1; V = 2,979 1 15. 1057,6 cm3 46. 19,23 m3 16. 0,129 dm3 02 17. pokles o 59,78 % 47. 0,0294 g AI 18. 1,891 48. 15,73 dm3H2 19. l,38x 49. 24,50 g moľ1 20. 0,106 cm3; 6,4.10101 50. 0,8313 gNa2C03 21. 8,3145 J mol"1 K"1 51. XeF4 22 . 6,0205.1023 52. p(Cl2) = 76,63 kPa; p(S02) = 76,63 kPa; 23. 8,3143 J mol"1 K"1 p(S02Cl2) = 49,39 kPa; 24. 12,19 K c(Cl2)= 1,99.10"2 mol dm"3; 25. 527,3 kPa c(S02)= 1,99.10"2 mol dm"3; 26. 156,88 molů 02 c(S02Cl2) = 1,28.10"2 mol dm"3 27. 0,496 kg H2; 7,13 kg vzduchu 53. 1,142 dm3 C02 28. 42,53 111,7 °C; 117,6 °C 54. 29. N20 55. 3,642 MPa 30. 28,05; C2H4 56. 1,067 m3 S02 (1) 31. 16,13 gH20 57. l,004x 32. 1,25 g dm"3 (kg m"3) 33. 1,77 g dm"3 Kapitola 4.2.C 34. 1,8137 g dm"3 (kg m"3) 35. C2H2 1. c) 36. 28,01 2. a) 37. C3Hg 3. 6, 6; kubická plošně centrovaná 38. 5,19.109 molekul 02 4. 6,022.1023 Výsledky Kapitola 4.2.C 5. a) k.č. M+ = 4; k.č. A" = 8 b) k.č. M+ = 4; k.č. A" = 4 6. a) 2; b) 8; c) 9,53 cm3; d) 0,03163 nm3; e) 0,137 nm 7. a) primitivní kubická; b) 8,8; c) primitivní kubická d) kubická prostorově centrovaná 8. 4,85 g cm"3 9. 2 atomy F e, 4 atomy S 10. 6,0.1023 moľ1 11. 20,5° 12. 0,0798 nm 13. 0,1375 nm; 0,194 nm Kapitola 4.3.C 1. a) 19,65 cm3; b) 18,02 cm3; c) 18,80 cm3; d) 30,62 1 2. další sublimací ledu 3. tání ledu 4. nebylo 5. v = 3 při f = 1 a s = 2 6. b), c) 7. a), c) 8. v = 0 9. 101,325 kPa; pára 10. v = 1 při stechiometrickém poměru; v = 2 při libovolném poměru H2 : 02 11. f=3; s = 2; v= 1 Kapitola 4.D 1. Nesprávné 2. Nesprávné 3. Správné 4. Správné 5. Správné 6. Správné 7. Správné 8. Nesprávné 9. Správné 130 10. Nesprávné 11. Správné 12. Nesprávné 13. Správné 14. Nesprávné 15. Nesprávné 16. Správné 17. Nesprávné 18. Nesprávné 19. Nesprávné 20. Nesprávné 21. Správné 22. Správné 23. Nesprávné 24. Nesprávné 25. Nesprávné 26. Nesprávné 27. Správné 28. Správné 29. Nesprávné 30. Nesprávné 31. Nesprávné 32. Správné 33. Správné 34. Správné 35. Správné 36. Správné 37. Nesprávné 38. Nesprávné 39. Nesprávné Kapitola 5.1.C 1. 17,36% 2. 794,1 g 3. ve 200 g; ve 192,1 cm3 4. 24% 5. 20,93 % 6. 182,1 g; 380,1 cm3 7. 0,5889 g H2S04 8. 105,75 g; 74,25 cm3 H20 9. 28% 10. 28,21 cm3 11. 12,94gNaN03 12. 16,11 cm3 96% H2S04; 27,20 cm3 H20 13. 58,64 cm3 50% HN03 14. 10,50 %; 10,74 dm3 HC1 15. 75,18 obj. % 16. 400 cm3; 315,72 g 17. 22,65 % 18. 146,4 cm3H20; 325,8 cm3 19. 3:5; 1:1,7653 20. 129,3 cm3 96% H2S04, 902 cm3 H20 21. 390,0 cm3 5% HN03 22. 133,8 g NaCl; 1049,4 cm3 23. 289,6 g BaCl2.2H20 24. 119,7 cm3 96% H2S04 131 Výsledky Kapitola 5.1.C 25. 0,001 M 26. 2,5 M 27. 1,5013 g 28.61,07 g; 122,14 g 29. ve 49,06 cm3 30. 499,06 cm3 31. 11,207 dm3NH3 32. 0,5 M 33. 800 cm3 0,125 MH2SO4 34. 0,8 M 35. 153,8 cm3 36. 0,128 M 37. 400,5 cm3 38. 17,96 cm3 39. 1,41 M 40. 1,685 M 41. 56,82 cm3 42. 90,04 g moľ1 43. 20,24%; 6,10 M 44. 98,74 % 45. 40,0 cm3 46. 9,72 : 1 47. 3,3455 g Agl 48. 24,5153 g K2Cr207 49. 98,04 % 50. 0,02 M; 0,066 M 51. 99,45 % 52. 3 + 2 + 2-> 3 + 2 + 2; 0,0469 g As203 53. 0,6735 g HA 54. x(H20) = 0,5833; x(C2H5OH) = 0,2500; x((CH3)2CO) = 0,1667 55. x(Na2S04) = 0,0063; x(H20) = 0,9937 56. 1,304 M 57. 22,0 % 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75. 76. 77. 78. 79. 0,5075 mol; 31,9790 g; 12,0 % 27,83 cm3 96% H2S04 13,11 cm3 50%NaOH 16% 1,43 %; 0,991 gNH4Cl/100 cm3 NH3 18,0%; 2,94 m 16,35 % I, 83 M; 1,90 m II, 64 M; 15,43 m 1,002 m 21,91% x(C2H5OH) = 0,281; 9,92 M; 21,71 m 10,0%; 1,051 M 1,42 m; 18,07% 38.87 gK2Cr04 54,20 g K2Cr207 36,20 g/l00gH2O; 26,58 % 10,82 g K2S04; 97,35 cm3 H20 112,6 cm3H20 675,2 cm3 H20; 65,97 % 56.88 gKHS04 0,9935 dm3 H20; 294,6 g kamence Kapitola 5.2.C 1. 3766,4 Pa 2. 357,8 3- Phexan= 6,79 kPa; pheptan= 4,05 kPa 4. 125,13 5. 1:3 6. -0,815 °C; 100,23 °C 7. -3,1.10"4 °C; 6,0.103 8. 66,5 Pa 9. 776,4 kPa; 0,88 % Kapitola 5.D 1. Správné 2. Nesprávné 3. Nesprávné Výsledky Kapitola 5.D 4. Nesprávné 5. Nesprávné 6. Správné 7. Správné 8. Nesprávné 9. Nesprávné 10. Nesprávné 11. Nesprávné 12. Nesprávné 13. Správné 14. Nesprávné 15. Správné 16. Nesprávné Kapitola 6.1.C 1. 4,102 kJ 2. vzroste o 10 J 3. 304,0 J 4. 13,96 J 5. 3,101 kJ; 7,05 % 6. AH = -484,83 kJ; AU = -481,73 kJ 7. Q = 43,96 kJ moľ1; A = 2,477 kJ; AU = 41,483 kJ 8. 2,44 kJg1 9. AU = 2,086 MJ 10. 3,57.1014kJ 11. 34,42 g HjO.min1 12. b) 13. b) 14. AH= -86,67 kJ moľ1 15. AH° = -126,42 kJ; Q = 20,265 kJ 16. AH° = 52,34 kJ moľ1 17. AH= -3269,42 kJ moľ1 18. AH= -286,04 kJ moľ1 19. 12,058 kJ; -5,565 kJ 20. A#=-l,88 kJmol dm"3 21. AH= -110,78 kJmol"1 22. AH= -74,94 kJ moľ1 23. A# = -177,95 kJ moľ1 24. A#= -16,745 kJ moľ1 25. AH= -1300,82 kJ moľ1 26. AH= -226,92 kJ moľ1 27. AH= -848,25 kJ moľ1 28. 7217,2 kJ 29. b) 30. a) 31. a) 32. AG =-2888,16 kJ moľ1 33. AG =-394,85 kJ moľ1 34. AG° = -5,122kJ; bude, ale s malým výtěžkem 35. AG° = -73,27 kJ moľ1; ano 36. a) vždy; c),d) možno 37. AG = 222,9 kJ moľ1, led; AG =-217,1 kJmoľ1, voda; 0 °C, voda a led koexistují 38. AS = -333,25 J moľ1 K"1 39. AS = -72,715 J moľ1 K"1 40. 416,17 kJ moľ1 41. AH= 1575,08 kJ moľ1 42. AH = -330,76 kJ moľ1 43. AH =-296,43 kJ moľ1 Kapitola 6.2.C 1. a) 2. d) 3. c) 4. b) 5. b) 6. b) 7. a) 8. [B] klesne na polovinu 9. [CO] se zdvojnásobí 10. 8,13 11. Kc= 1,6875 mol2 12. Kc= 1,6.10"2 mol 13. Kc = 3,12 14. Kc = 4,06.10"2 mol 15. Kc = 0,25 16. Kp= 1621,2 kPa 17. Kp= 1,26.10"10 Pa"2 133 Výsledky Kapitola 6.2.C 18. Kp = 9,93.1014 Pa2; Kc = 3,17.107 ľ 19. Kp = 3173 Pa; Kc = 1,28 mol 20. Kp = 9,05.10"4 Pa"1; Kc = 6,38 moľ1 21. Kp= 1,66.104 Pa; 54,16% 22. Kp = 4,21.103 Pa; Kc = 1,698 mol 23. 9,68 obj. % H2, 9,68 obj. % I2, 80,65 obj. % Hl; p(H2) = p(I2) = 48,39 kPa, p(HI) = 403,23 kPa 24. [H2] = [I2] = 4,427.10"3 mol dm"3; [Hl] = 3,115.10"2 mol dm"3 25. 2,83.10"3 mol dm"3 26. 199,1 gCH3COOC2H5 27. po 1,8 molu CH3COOC2H5 a H20, 4,2 molu C2H5OH 0,2 molu CH3COOH 28. 42,95 kJ moľ1 29. A = 20,86; B = 12945,6 Kapitola 6.3.C 1. 0,2 mol dm"3 2. c) 3. a) a(K+) = a(OH") = 0,0046; b) a(Fe3+) = 0,00079, a(Cľ) = 0,0226; c) a(Aľ+) = 0,00044, a(S02") = 0,0049 4. a(Mg2+) = 0,0032, a(Cľ) = 0,0102, a(S02") = 0,00053 5. 0,06 6. 0,07 7. 0,685 8. KC1 9. 0,81 10. 0,656 11. jako zásada 12. H2S, C6H5OH, HCN 13. [A1(H20)6]3+ + B H2S + B -> BH + [Al(H20)5OH] > BH+ + HS", 2+ HCIO + B > BH+ + CIO". C6H5NH3 + B > BH+ + C6H5NH2 NH4+ + B O2" > BH + NH, 14 15. HS04, SO2", [Fe(H20)5OH]2+, NH2, PH2, NO 16 H3NCH2COO"+H30 >+H3NCH2COOH+H20 17. 18. 19. 20. 21. 22. +H3NCH2COO" + OH" H20 ^►H2NCH2COO" + H20 Cľ HX04 a)F"; b)N02; c)NH3; d)HF AH+ < CH+ < DH+ < BH+ zásady: H20 < H2P04 < CN" < OH"; kyseliny: H20 < HCN < H3P04 < H30+ H20 + NH2 > NH, + OH" 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. kyselina: S03; zásady: CO2", N02, HS",PH3 32. kyselina/zásada: ,2+A mene CH3COO" b) b) a) b) b) d) 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. a) H7CN"; b) Ca27H20; c) BC13/(CH3)20; S02/C5H5N; e) C( a) d) S02/C5H5N; e) C02/02"; f) GaCl3/(CH3)3N a) Be2+ (stejný náboj, nej menší) b) Al3+ (nejvyšší náboj, nejmenší) c) b) b) d) HN03 vždy a) Výsledky 134 Kapitola 6.3.C 42. 6,81 43. 10,7 44. 11,7 45. 1,0.10"11 mol dm"3 46. 2,20 47. 1,59 48. 1,22 49. a) 4,0; b) 7,0; c) 10,0 50. 2,15 51. 3,37; 10,63 52. 1,845.10"5 53. 5,87.10"3 mol dm"3 54. 0,1265 mol dm"3 55. 1,37.10"4 56. 3,15 g dm"3 57. 2,23; 3,75 58. [h+] = [hco3] = 6,56.10"5 mol dm"3; [co?:] = 5,61.10"11 mol dm"3 59. [h+] = [h2P04] = 8,43.10"3 mol dm"3, [hpo2] = 6,20.10"8 mol dm"3, [po3"] = 3,24.10"18 mol dm"3 60. 3,98 61. 6,7.10"2 mol dm"3 62. 2,2.10"3 % 63. 0,6%; 2,52 64. 1,82.10"4 Kapitola 6.4.C 1. NFLC1 2. c), d) 3. c) 4. c) 5. c) 6. hso: 7. c) 8. c) 9. c) 10. d) 11. a) 12. 2,33.10"8 13. 8,46 14. 11,82 15. 11,16 16. 5,63 17. 4,83 18. 5,17 19. 6,46 20. 8,28 21. 0,144%; 10,34 22. 0,25 % 23. 0,55 %; pH = 7 24. pH= 11,48, Ka= 1,08.10"10; Kh = 9,28.10"5 Kapitola 6.5.C 1. b), c), d) 2. d) 3. a) 4. c) 5. c) 6. b) 7. 7,53 8. 5,44 9. 7,33 10. 1:9 11. 3,75 12. klesne o 0,09 13. 4,66 cm3; 40,00 cm3 Kapitola 6.6.C 1. ms 135 Výsledky Kapitola 6.6.C Kapitola 6.D 2. d) (pacientovi nelze podat H2S04) 1. Správný 2. Správný 3. Správný 3. 1,01.ÍO"11 4. Nesprávný 5. Správný 6. Správný 4. 1,10.10"12 7. Nesprávný 8. Správný 9. Správný 5. 9,12.10"9 mol dm"3 10. Nesprávný 11. Správný 12. Nesprávný 6. 1,33.10"5 mol dm"3 13. Nesprávný 14. Správný 15. Správný 7. [ľ] = 3,46.10"5 mol dm"3, [Br] = 1,82.10"3 16. Nesprávný 17. Správný 18. Nesprávný mol dm"3, [Tl+]=1,85.10-3 mol dm"3 19. Správný 20. Nesprávný 21. Nesprávný 8. 12,29 22. Nesprávný 23. Nesprávný 24. Správný 9. 1,0.10"10 g 25. Správný 26. Správný 27. Nesprávný 10. 4,04.10"5 mol dm"3 28. Nesprávný 29. Správný 30. Správný 11. 7,49.10-3gdnť3 31. Správný 32. Nesprávný 33. Správný 12. 1,27.10"4 mol dm"3 34. Správný 35. Správný 13. 1,08.10"5 mol dm"3, l,37.10"3g 14. l,12.10-9mol dm"3 Kapitola 7.1.C 15. 509x menší 1. 6,0225.1023 16. 682x 2. 1,4 A 17. 1,58.10"5 mol dm"3 3. 5,48 A 18. 0,9253 g/100 cm3 4. 4,78 A 19. 0,015 g dm"3; 5,19.10"5 mol dm"3, 7,3x 5. 4826,5 s 20. 0,4433 g 6. 9964,5 s 21. BaCr04 7. 1,895.1022 22. AgCl a AgBr současně 8. Gd3+ 23. 6,75 9. 63,55 (Cu) 24. nevyloučí se 10. 16,81 1 25. 7,94.10"26 mol dm"3 11. 5242,5 s 26. 1,17.10"9 mol dm"3 12. 0,4269 mol dm"3 27. [S2"] = 2,51.10"24 mol dm"3; [H+] = 2,09 mol dm"3 13. 0,0261 1; pH = 1,33 28. selektiv. SnS: 0,066 mol dnť3<[H+]<3,3 mol dm"3 14. 1,67.10"3 cm 29. 6,62.10"7 až 6,62 mol dm"3 15. 140,6 kWh 30. Cu2+ 16. 75186 Kč 31. 5,12.10"2 mol dm"3 32. 1,09 molu Kapitola 7.2.C 33. ano 1. b) 34. ne 2. Ag, Cu, Sn 35. 0,0471 mol dm"3 Výsledky 136 Kapitola 7.2.C 3. Mn, Cr, Cd 4. a) -0,47; b) 0,31; c) 0,74; d)-0,17; e) -1,06 V 5. ne 6. ano 7. bude klesat 8. klesne o 0,38 V 9. vzroste o 0,1184 V 10. Cd + Cu2+-> Cd2+ + Cu 11. 1,02 V 12. a) 0,82 V; b) 0,94 V; c) 0,13 V 13. 0,22 V 14. [Zn2+]:[Cu2+] = 2390:1 15. 0,615 V 16. nezmění se 17. 0,82 V PbS04+2e anoda: Pb02+2e"+4H++S02" -> PbS04+2H20 22. anoda: Cd-> CdO katoda: Ni203.xH20 > NiO.yFLO 23. Zn+2NH4++2Mn02^Mn203.H20+ [Zn(NH3)2] Kapitola 7.D 2+ 1. Správný 4. Správný 7. Nesprávný 10. Správný 13. Nesprávný 2. Správný 5. Správný 8. Nesprávný 11. Nesprávný 14. Správný 3. Správný 6. Nesprávný 9. Nesprávný 12. Správný 15. Nesprávný Kapitola 8.1.C 1. Ba11, 201; SF, 20n; C11, 4H1, O"11;Li1,Bm, 4H1; H1,Br™, 40n; 2H1, Cw, 2Nin(H2NCN + 2H20 > 2NH3 + C02); Vv, O11, 3C11; Cn, O11 2. PuvF2-, BenF2-, VjO3/, S2V02", CrvF40", UVI04", Celv(OH)4042+, Si3IV04", Xe^1^4" 3. [AumCl3(OH)]-, [Agni(TeVI06)2]9-, [Mo^C^]^, [Ni2(CN)6]4", [Ni°(CO)2(PF3)2]°, [P^O^]6", [Crf(CH3COO)60]+, [Be^C^COO)^]0 4. K4[Fen(CN)6], KtOs^N], K4[Ru2vCl10O], Cs[Aum(N03)4], K4[Ni°(CN)4], CrVI0(02)2, Na2[Fe-n(CO)4], NafFe^CO),], K6H[Agm(Ivn06)2], K[Cr°H(CO)5], ^[U^SCN^], [Ni°(PF3)4], Na[BmH(CH30)3] 5. a) -ný, -ičelý, -natý, -istý, -itý, -ičný(ečný), -ičitý, -ový b) -itý, -ičný(ečný), -ičitý, -itý, -ičitý, -ičitý, -natý c) -itý, -natý, -natý, -itý, -natý 6. a) -itan, -natan, -itan, -ičitan, -ičnan(ečnan), -ičitan, -ičnan (ečnan), -an, -istan, -ičelan b) -itan, -itan, -ičnan(ečnan), -ičitan, -ičnan(ečnan) c) -ičitan, -an, -ičnan(ečnan), -an, -ičnan(ečnan), -itan, -ičitan, -ičitan 7. a) -ná, -itá, -ičná(ečná), -istá, -natá, -ičitá, -ová, -itá, -ičná (ečná), -istá, -natá, -ičitá, -ová, -ičelá b) -ná, -itá, -ičitá, -ová, -istá, -ičná(ečná), -ičná(ečná), -itá, -ičná(ečná), -itá 137 Výsledky Kapitola 8.2.C Cs - alkalický kov, 1. skupina Ba - kov alkalických zemin, 2. skupina 2. In - 13. skupina, triel Ge - 14. skupina, tetrel Ce - prvek vzácných zemin, lanthanoid, vnitřně přechodný prvek Pu - aktinoid, uranoid, transuran, vnitřně přechodný prvek Mo - 6. skupina, přechodný prvek Br - 17. skupina, halogen Sc - prvek vzácných zemin, přechodný prvek Tm - prvek vzácných zemin, lanthanoid, vnitřně přechodný prvek Cl" - ani on chloridový, tvořený izotopem chloru s hmotnostím číslem 35 a atomovým číslem 17 223 87- Fr+ - kation francný, izotop s hmotnostním číslem 223 a atomovým číslem 87 23,oTh4+ - kation thoričitý, izotop s hmotnostím číslem 232 a atomovým číslem 90 32 16^8 Sg - osmiatomová molekula síry s hmotnostním číslem 32 a atomovým číslem 16 P4 - čtyřatomová molekula fosforu s hmotnostním číslem 31a atomovým číslem 15 31 15x 4 D2150 - molekula "těžké" vody tvořená 2 atomy deuteria a izotopem kyslíku s hmotnostním číslem 15 H232S2 - molekula disulfanu se dvěma atomy síry s hmotnostním číslem 32 3. 2l55At nebo 2^Po; }H"; 2H nebo D; 4He nebo 3He; 4°Ca2+; *Li+ Kapitola 8.3.C 1. {NH2}, N2H4, H2N.NH2 {H2S04}, H2S04, S02.(OH)2 {SiH2Cl}, Si2H4Cl2, ClH2Si.SiH2Cl nebo H3Si.SiHCl2 {HO}, H202, HO.OH {H2NO}, H4N202, NH4N02 {HO}, H202, HO.OH {NH}, N4H4, NH4N3 {H3P04}, H3P04, PO.(OH)3 {S} s2, s8 {CH2} H2C=CH2, H2C=CH-CH3 {S03} so3, S309 {CH4N20} CO(NH2)2, (NH4)OCN {C2H60} CH3.O.CH3, CH3.CH2.OH {PtCl2N2HJ [Pt(NH3)2Cl2], [Pt(NH3)4][PtCl4] Výsledky 138 Kapitola 8.3.C H—O—H H—N—H (|C=NI)° S=C=S 0=S=0 H O N C—N S—C—S .S. H H H 0 0 _ IFI -IF^|/F| IF ^F| o=ci=o _ IFI IF^| _ _^P—F| IF^| - ~ IFI o=s: Xe —/— s— IF F| ..F... F^Pv^F vC1 o' vo F Frv,..l. F^| F O A F F \ / Xe ✓ \ F F 4. {CsCl8}, {CaF8}, {ZnS4}, {BN4}, {Cu40}, {(NH4)F4} š í í í 2 í 5. CaB6, ThB4, B4C, CaSi2, H2S3, B2H4(CH3)2, Si(CH3)4, HAt, A1FLC1, Se2F2, BiH3, Os3(CO)12, Re6(CO) [Ni(PF)3)4] 6. Jednoduchá: Cľ, S2", O2", OH"; řadová: HPO2", CH3NH2, (CH3)2NH] Kapitola 8.4.C 1. a) Horečnatý, vanaditý, ceričitý, jodný, meďnatý, kalifornitý, uraničitý, tantaličný, platnatý b) Tetramethylfosfonium, dimethyloxonium, fluoronium, sulfatacidium, formiatacidium c) Methylhydrazinium(l+), anilinium, ethylendiaminium(l+), ethylendiaminium(2+) 2. a) Sr02, A12S3, Na3P, Cs02, KI3, Ba(NH2)2, Au(CN)3, Ag2C2, Pb(N3)2, Tl2Te, Ba(SCN)2, Snl4 b) C102F, V0C12, PuOC03, VOBr3, PSC13, C103F, S205C12, CO(NH2)2 3. Chlorid-oxid bismutitý, fluorid trimethylamonný, tri chlorid vanadylu, difluorid kyslíku, dichlorid-oxid cíničitý, jodid tellurnatý 4. Tetraoxojodičnan, tetraoxomanganan, hexaoxotelluran, tetraoxokřemičitan, trioxokřemičitan, tetraoxo-železan, tetraoxoželezičitan 139 Výsledky Kapitola 8.5.C 1. Trisíran(2-), trikřemičitan(4-), hexakřemičitan(12-), tetrafosforečnan(4-), dijodistan(4-), difosforečnan(4-), heptamolybdenan(6-), hexawolframan(6-), hexatantaličnan(6-), oktamolybdenan(4-) 2. Arsenično-dodekamolybdenan(7-), difosforečnano-18-wolframan(6-), thoričitano-dodekawolframan(4-), manganičitano-nonamolybdenan(6-), hexamolybdenano-železitan(9-), hexakis(molybdáto)telluran(6-), tetrakis(triwolframáto)ceričitan(4-),tris(m 0 O O 1 I I o—s—o—s—o—s—o I I I o o o 0 1 o O—Cr-O—Cr-O I I O o 0 o 1 I o-p—o-p—o I I 0 o 1 I O-P—O-P—o I I o o O—B .o. *B—O O^ /O B I O 0 o 1 I o—p—o—p- I I o o 0 o 1 I -o—p—o—p—o I I o o 9 o o o I \ / I O—Si-O-Si—O—Si—O o o O—Si—O—Si-O—Si— 0 o 1 I O—Cr—O—P—O I I O o 0 o o 1 I I B—O—Si—O—B I I I O O O o. Al Si 0/B-Al-BN0 a) Heptahydrát hexaboritanu divápenatého, heptahydrát tetravanadičnanu didraselného, 16-hydrát dekavanadičnanu didraselno-dizirkoničitého, dikřemičitan diskanditý b) Tetrakis(triwolframáto)boritanpentadraselný, hexahydráttetrakis(trimolybdáto)fosforečnanutriamon-ného, kyselina oktahydrogen-hexakis(diwolframáto)křemi či tá, kyselina tetrahydrogendodekamolybde-nanokřemičitá Kapitola 8.6.C 1. Trioxouhličitá, tetraoxoselenová, trioxoarsenitá, di-u-oxo-oktaoxotrisírová, tetraoxogermaničitá, u-oxo--bis(trioxochromová), hexaoxotellurová, hexaoxoxenoničelá, tetraoxorhenistá Výsledky 140 Kapitola 8.6.C 2. a) Hydrogenboritá, metaboritá, dioxoboritá Trihydrogenboritá, orthoboritá, trioxoboritá b) Hydrogenjodičná, trioxojodičná Trihydrogenj odičná, tetraoxoj odičná c) Hydrogenfosforečná, metafosforečná, trioxofosforečná Trihydrogenfosforečná, orthofosforečná, tetraoxofosforečná d) Tetrahydrogendisfosforečná, u-oxo-bis(trioxofosforečná) Pentahydrogentrifosforečná, di-u-oxo-oktaoxotrifosforečná e) Dihydrogensiřičitá, trioxosiřičitá Dihydrogendisiřičitá, u-oxo-bis(dioxosiřičitá) f) Hydrogenj odi stá, metaj odi stá, tetraoxoj odi stá Trihydrogenj odi stá, pentaoxoj odi stá Pentahydrogenj odi stá, orthoj odi stá, hexaoxoj odi stá g) Dihydrogenkřemičitá, metakřemičitá, trioxokřemičitá Tetrahydrogenkřemičitá, orthokřemičitá, tetraoxokřemičitá h) Dihydrogenperoxosírová, trioxo-peroxosírová Dihydrogendi sírová, u-oxo-hexaoxodi sírová Dihydrogenperoxodisírová, u-peroxo-bis(trioxosírová) 3. a) Kyselina tetrathiomolybdenová, dithiochromitá, oxo-peroxoboritá, dioxo-diperoxovanadičná (mono- hydrát), tetraperoxochromičná b) Kyselina fluoroselenová, dihydrogenfluorofosforečná, amidofosforečná, imido-bis(uhličitá), hydrazi-dosiřičitá c) Dichlorid karbonylu, fluorid nitrosylu, dichlorid seleninylu, dichlorid vanadylu(IV), diamid selenonylu d) Tetrachlorid-oxid molybdenový, chlorid-oxid bismutitý, diamid-oxid zirkoničitý, tetrafluorid-oxid xenónový, di chlorid-oxid křemičitý, tetramerní 4. S02F2, H2NO. Se02H, SnCl20, H2C02(02), NH(Se03H)2, H2SnS3 5. Kyselina metaboritá, metakřemičitá, orthojodistá (hexaoxojodistá), tetraoxofosforečná(orthofosforečná), orthoboritá(trioxoboritá), orthokřemičitá(tetraoxokřemičitá), j odistá, trihydrogentrifosforečná, trihydro-gentriboritá, hexahydrogendikřemičitá, trihydrogenj odi stá, difosforečná Kapitola 8.7.C 1. a) Oxid osmičelý, nitrid barnatý, fluorid bromitý, fluorid stříbrnatý, imid lithný, peroxid barnatý, disulfid železnatý 141 Výsledky Kapitola 8.7.C b) Dusičnan rtuťnatý, síran ceričitý, difosforečnan horečnatý, orthokřemičitan beryllnatý, železan barnatý, chloritan sodný c) Hydrogendifluorid draselný, monohydrát tetrahydrogenjodistanu sodného, hydrogenfosforečnan disodný, hydrogensulfid sodný, hydrogensiřičitan draselný, hydrogenarsenitan meďnatý d) Dodekahydát síranu rubidno-titanitého, hexahydrát síranu diamonnoželeznatého, nonahydrát síranu amonno-trititanitého, orthokřemičitan trihořečnato-dihlinitý, hexakřemičitan triberyllnato-dihlinitý, orthojodistan draselno-nikličitý, uhličitan vápenato-železnatý e) Chlorid-amid ruťnatý, chlorid-chlornan vápenatý, bis(chloristan)-tetrahydroxid tricínatý, tris(arse-nitan)-octan diměďnatý, bis(uhličitan)-dihydroxid tri olovnatý, dioxid-tetrahydroxid nikelnato-diniklitý, tetrafluorid-bis(fluorosíran) wolframový, dichlorid-hexahydroxid tetracínatý 2. Ca5(OH)(P04)3, Cu2(C03)(OH)2, CaTiO(Si04), Zn4(OH)2(Si207), Sb4Cl205, Be4(CH3COO)60, Mg3(OH)2(Si4O10), K2Ca2Mg(Si04)2.2H20, KMgCl(S04).3H20, Be2FeY202(Si04)2, FeCr204, Zn2Ti04, GaLa03, CoTi03, KNiF3, BeAl204 3. [(CH3)3S]BF4, [(C6H5)2I]C104, [(CH3)4As]I,N02HS207,NO[SbF6],U02S04, (C6H5NH3)C1, (CH3NH3)N03, (NH3OH)F 4. a) Ti(Si03)2 bis(metakřemičitan) titáni čitý orthokřemičitan titáni čitý tris(metakřemičitan) dititanitý dikřemičitan dititanitý bis(metajodistan) vápenatý bis(orthojodičnan) trivápenatý bis(metajodičnan) vápenatý dijodičnan divápenatý dijodistan divápenatý bis(orthojodistan) pentavápenatý bis(trijodičnan) vápenatý TiSi04 Ti2(Si03): Ti2Si207 b) Ca(I04)2 Ca3(I04)2 Ca(I03)2 Ca2I207 Ca2I209 Ca5(I06)2 Ca(I308)2 5. Mg3Al2(Si04)3 Al4(OH)8(Si4O10) Na3SbS4.9H20 orthokřemičitan trihořečnato-dihlinitý oktahydroxid-tetrakřemičitan tetrahlinitý nonahydrát tetrathioantimoničnanu trisodného trioxid vápenato-titaničitý chroman zinečnatý tetraoxid dihořečnato-titaničitý dihydrát hydrogen-bis(uhličitanu) trisodného tetraoxid železnato-dichromitý CaTiO ZnCr04 Mg2Ti04 Na3H(C03)2.2H20 FeCr204 Výsledky 142 Kapitola 8.8.C 1. CuS04.5H20, FeS04.7H20, BaCl2.8H20, Hg2(N03)2.2H20, Ca2B6Ou.7H20, BF3.2H20, CaS04.1/2H20, Na2C03.^H20 2. Chlorid ti taničitý-di ethyl ether (1:2), Jodid sodný-amoniak(l :4), trichlorid-oxid niobičný-dimethylsulfoxid (1:2), jodid křemičitý-pyridin (1:4), metaboritan sodný-peroxid vodíku-voda(l: 1:3), síran lanthanitý-síran sodný-voda (1:3:12), krypton-(p-hydrochinon) (1:4), oxid sifičitý-voda (1:46) 3. Cu(N03)2.N204, A1H3.2N(CH3)3, CrCl2.5NH3,KCl.MgCl2.6H20, [(C4H9)3S]F.20H2O, Ni02.3Ba0.9Mo03. 12H20, 2La(N03)3.3Mg(N03)2.24H20 Kapitola 8.9.C 1. a) Nitrato, chlorato, hydrogenkarbonato, hydrogenfosfato, molybdato, triwolframato, methylsulfato, dithionato b) Kyanato (isokyanato), thiokyanato (isothiokyanato), nitrido, seleno, dioxygeno, silyl, trimethylgermyl 2. a) Kationtetraamminměďnatý, hexaamminkobaltitý, ammin-chloro-bis(pyridin)platnatý, diamminstříbr- ný, dichloro-bis(ethylendiamin)kobaltitý, tetraammindiaquachromitý, triammin-trichloroplatičitý, di-chloro-bis(pyridin)zlatitý b) Ani on tetrahydroboratový, hexakyanochromitanový, oktakyanomolybdeničitanový, hexafluoro-oxonio-bičnanový, oktaisothiokyanatouraničitanový, dinitrosyl-thioželeznanový, diammin-tetrathiokyanato-chromitanový, tetrakis(sulfito)platnatanový 3. Tetrachloro-bis(pyridin)platičitý komplex, triammin-trinitrokobaltitý komplex, diammin-dichloroplatnatý komplex, dichloro-bis(hydroxylamin) zinečnatý komplex, diammin-dichloro-dinitroplatičitý komplex, dichlorobis(methylamin)měd'natý komplex, tris(bipyridin)chrom(0), hexakyanokobaltitan hexaammin-kob altitý, tetrachl oropl atnatan tetraamminměďnatý, hexanitrokob altitan-tri s [dichl oro-bi s(ethyl endi amin)-kobaltitý], hexachlorofosforečnan tetrachlorofosforečný, tetrachl oropl atnatan tetraamminplatnatý, tetrakis-(trifluorfosfin)nikl(O) Cl CN 143 Výsledky Kapitola 8.9.C 5. K2[Ir(ox)3].4H20, [Rh(bpy)2Cl]Br, [Os(bpy)3]S04, K2[Cu(edta)], [Ni(Hdmg)2][Co(acac)2] [TiCl2(r|5-C5H5)2] [Mn(t!6-C6H6)(CO)2]+ Ti Cl a Cu I Cl N H Q? Rh Co I Cl Pentachlorid u-hydroxo-nonaammin-aquadichromitý, síran u-oxo-bis(pentaamminmthenatý)(2+) nebo u-oxo-dekaammindiruthenatý, tetrabromid u-amido-u-hydroxo-bis(tetraamminkobaltitý) nebo u-amido-u--hydroxo-oktaammindikobaltitý (4+), tetrachlorid di-u-hydroxo-bis(tetraaquaželezitý) nebo di-u-hyd-roxo-oktaaquadiželezitý, u-oxo-bis(tetrahydroxo-oxomolybdenan)(2-) draselný, tri chlorid hexa-u-hydro-xo-bis(triamminkobaltito)kobaltitý [(NH3)5Co-02-Co(NH3)5]5+ NH3 NH3 H3N H3N' ,NH3 H3N, 0-O ,NH3 NH3 NH3 [Cl4Nb-(Cl)2-NbCl4] NH3 [(n-C3H5)Pd-(Cl)2Pd(t1-C3H5)] CH2 CH2 / /\ \ HCt-Pd Pd—r CH \ \ / i/ \ Cl •' CH2 CH2 [Cl5Ru-0-RuCl5]4- Cl Cl Cl CL Cl CL Cl Cl Cl Cl T CL -.o ,ci 'Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl /rara-[IrICl2(PPh3)2]" [IrmCl3H(PPh3)2]- [RevCl2(OH)0(PMe3)2] [BeCl2]n [{(NbF4)F}4] [Fe(n-C5H5)(CO)3]+ anión /ra«5-dichloro-bis(trifenylfosfin)iridnanový anión aé/^trichloro-d-hydrido-ce-bis(trifenylfosfin) iriditanový af-dichloro-é-hydroxo-í/-oxo-ce-bis(trimethylfosfin) rheničný komplex katena-di- u-chloroberyllnatý komplex cykl o-tetra-u-fluoro-tetraki s(tetrafluoroni obi čný) kompl ex kati on r\ -cykl opentadi enyl -trikarb onylžel eznatý Prílohy 144 10. Přílohy 10.1. Názvy, symboly a atomové hmotnosti prvků Atomové Značka Název Relativní číslo prvku prvku atomová hmotnost 1 H Vodík 1,00794 2 He Helium 4,002602 3 Li Lithium 6,941 4 Be Beryllium 9,012182 5 B Bor 10,811 6 C Uhlík 12,0107 7 N Dusík 14,0067 8 O Kyslík 15,9994 9 F Fluor 18,9984032 10 Ne Neon 20,1797 11 Na Sodík 22,98976928 12 Mg Hořčík 24,3050 13 Al Hliník 26,9815386 14 Si Křemík 28,0855 15 P Fosfor 30,973762 16 S Síra 32,065 17 Cl Chlor 35,453 18 Ar Argon 39,948 19 K Draslík 39,0983 20 Ca Vápník 40,078 21 Sc Skandium 44,955912 22 Ti Titan 47,867 23 V Vanad 50,9415 24 Cr Chrom 51,9961 25 Mn Mangan 54,938045 26 Fe Železo 55,845 27 Co Kobalt 58,933195 28 Ni Nikl 58,6934 29 Cu Měď 63,546 30 Zn Zinek 65,409 31 Ga Gallium 69,723 32 Ge Germanium 72,64 33 As Arsen 74,92160 34 Se Selen 78,96 35 Br Brom 79,904 36 Kr Krypton 83,792 37 Rb Rubidium 85,4678 38 Sr Stroncium 87,62 39 Y Yttrium 88,90585 145 Přílohy Atomové Značka Název Relativní číslo prvku prvku atomová hmotnost 40 Zr Zirkonium 91,224 41 Y ku Mo Niob 92,90638 42 Molybden 95,94 43 Tc Technecium 97,9072* 44 Ru Ruthenium 101,07 45 Rh Rhodium 102,90550 46 Pd Palladium 106,42 47 Ag Stříbro 107,8682 48 Cd Kadmium 112,411 49 In Indium 114,818 50 Sn Cín 118,710 51 Sb Antimon 121,760 52 Te Tellur 127,60 53 I Jod 126,90447 54 Xe Xenon 131,293 55 Cs Cesium 132,9054519 56 Ba Baryum 137,327 57 La Lanthan 138,90547 58 Ce Cer 140,116 59 Pr Praseodym 140,90765 60 Nd Neodym 144,243 61 Pm Promethium 145* 62 Srn Samarium 150,36 63 Eu Europium 151,964 64 Gd Gadolinium 157,25 65 Tb Terbium 158,92535 66 Dy Dysprosium 162,500 67 Ho Holmium 164,93032 68 Er Erbium 167,259 69 Tm Thulium 168,93421 70 Yb Ytterbium 173,04 71 Lu Lutecium 174,967 72 Hf Hafnium 178,49 73 Ta Tantal 180,94788 74 W Wolfram 183,84 75 Re Rhenium 186,207 76 Os Osmium 190,23 77 Ir Iridium 192,217 78 Pt Piatina 195,084 79 Au Zlato 196,966569 80 Hg Rtuť 200,59 81 TI Thallium 204,3833 Přílohy 146 Atomové Značka Název Relativní číslo prvku prvku atomová hmotnost 82 Pb Olovo 207,2 83 Bi Bismut 208,98040 84 Po Polonium 208,9824* 85 At Astat 209,9871* 86 Rn Radon 222,0176 * 87 Fr Francium 223* 88 Ra Radium 226* 89 Ac Aktinium 227* 90 Th Thorium 232,03806 91 Pa Protaktinium 231,03588 92 U Uran 238,02891 93 Np Neptunium 237* 94 Pu Plutonium 244* 95 Am Americium 243* 96 Cm Curium 247* 97 Bk Berkelium 247* 98 Cf Kaliforium 251* 99 Es Einsteinium 252* 100 Fm Fermium 257* 101 Md Mendelevium 258* 102 No Nobelium 259* 103 Lr Lawrencium 262* 104 Rf Rutherfordium 261* 105 Db Dubnium 262* 106 Sg Seaborgium 266* 107 Bh Bohrium 264* 108 Hs Hassium 277* 109 Mt Meitnerium 268* 110 Ds Darmstadtium 271* 111 Rg Roentgenium 272* 112 Cn Kopernicium 285* Poznámka: Pro prvky, kterých syntéza nebyla dostatečně potvrzena, je zavedeno systematické značení. V současnosti se toto používá pro prvky 113Uut, 114Uuq, 115Uup, 116Uuh, 117Uus a llgUuo. nuklid s nej delším poločasem přeměny 147 10.2. Seznam veličin, jejich značek a jednotek Přílohy Veličina Značka Hlavní jednotka Vedlejší jednotka aktivitní koeficient / čas t s min, h, den dipólový moment Cm disociační konstanta kyseliny Ka disociační konstanta zásady Kb ebulioskopická konstanta E K kg moľ1 "Ckgmoľ1 elektrický náboj Q C (A s) elektronová afinita EA J eV energie elektromagnetického záření Ut J eV energie (leV = 1,6021.10"19J) E J (N m) eV enthalpie H J moľ1 entropie S J moľ1 K"1 Gibbsova volná energie G J moľ1 hmotnost m kg g hmotnostní defekt (úbytek) Am kg g hustota P kg m"3 g cm"3 ionizační energie Et J eV iontová síla roztoku iontový součin vody kmitočet (frekvence) v Hz k Hz konstanta hydrolýzy Kh kryoskopická konstanta K K kg moľ1 "Ckgmoľ1 látková množství n mol kmol molalita m mol kg"1 mol arita M kmol m"3 mol ľ1 molární zlomek (bezrozměrná veličina) molární objem vm m3 moľ1 dm3 moľ1 molární hmotnost kg moľ1 g moľ1 objem V m3 dm3, cm3 permitivita vakua So F m"1 poločas přeměny TW. s práce A J Ws přeměnová konstanta X s"1 min"1, h"1 relativní nuklidová hmotnost Aľ (bezrozměrná veličina) rovnovážná konstanta Kp, Kc síla F N (kg m s"2) součin rozpustnosti S stř. rel. molekulová hmotnost M* (bezrozměrná veličina) stř. rel. atomová hmotnost Af (bezrozměrná veličina) stupeň hydrolýzy fi % stupeň disociace a % Přílohy 148 Veličina Značka Hlavní jednotka Vedlejší jednotka teplo Q J teplota T K °C tlak (normální tlak 101325 Pa) P Pa (N m"2) kPa, MPa vlnočet v m"1 cm"1, nm"1 vlnová délka X m nm vnitřní energie U J moľ1 10.3. Důležité konstanty Konstanta Značka Velikost Planckova h 6,62606957.10"34 J s Avogadrova NA 6,02214129.1023 moľ1 Rydbergova Rm 10973731,568539 m"1 Faradayova F 96485,3365 C moľ1 plynová R 8,3144621 J moľ1 K"1 rychlost šíření světla ve vakuu c 299792458 m s"1 hmotnost elektronu (klidová) ms 9,10938291.10"31 kg hmotnost protonu (klidová) mp 1,672621777.10"27 kg hmotnost neutronu (klidová) mn 1,6749273 51.10"27 kg atomová hmotnostní jednotka mu 1,660538921.10"27 kg iontový součin vody (25 °C) 1,000.10"14 mol2 dm"6 normální molární objem (0 °C, 101,325 kPa) V f mn 22,4140.10"3 m3 moľ1 149 Literatura 11. Použitá a doporučená literatura 1. R. Brdička, J. Dvořák: Základy fyzikální chemie, Academia, Praha 1977 2. J. Gažo a kol.: Všeobecná a anorganická chémia, ALFA, Bratislava 1978 3. E. Erdôs a kol.: Fyzikální chemie v otázkách 1, 2 a 3, Academia, Praha 1976 4. J. Gažo a kol.: Laboratórne cvičenia a výpočty v anorganickej chémii, ALFA, Bratislava 1977 5. J. Čipera: Základy obecné chemie, SPN, Praha 1980 6. M. Šípek: Sbírka příkladů z chemie, SNTL, Praha 1974 7. A. Růžička, J. Toužín: Problémy a příklady z obecné chemie: názvosloví anorganických sloučenin, Brno, Masarykova univerzita, 2007 8. F. Seel: Struktura atomu a chemická vazba, Praha, Academia, 1976 9. J. Klikorka a kol.: Názvosloví anorganické chemie, SNTL, Praha 1975 10. B. Hájek: Obecná a anorganická chemie: úlohy z názvosloví a vyčíslování rovnic 11. H. Cídlová, E. Musilová: Chemické názvosloví anorganických sloučenin, Elportál, Brno: Masarykova univerzita, 2009, http://is.muni.cz/elportal/?id=861345 12. http://www.chemie.utb.cz/studpom/nazvoslovi.pdf 13. D. F. Greenwood, A. Earnshaw: Inorganic Chemistry, Volume I, II, Informatorium, Praha 1993 a pozdější vydání 14. R. B. Heslop, K. Jones: Anorganická chemie, SNTL, Praha 1982 15. J. Klikorka, B. Hájek, J. Votinský: Obecná a anorganická chemie, SNTL/ ALFA, Praha/Bratislava 1985 a pozdější vydání 16. Ľ. Zúrková a kol.: Všeobecná chémia, Slovenské pedagogické naklada-teľstvo, Bratislava 1985 17. D. F. Shriver, P. W. Atkins, C. H. Langford: Inorganic Chemistry, Oxford University Press, 1990 18. V. Sýkora, V. Zátka: Chemickoanalytické tabulky, SNTL, Praha 1976 19. D. Jakeš a kol.: Jaderně chemické tabulky, SNTL, Praha 1964 20. R. Jirkovský, J. Tržil: Chemické a laboratorní tabulky, Praha, Práce, 1973 21. F. Březina: Chemické tabulky anorganických sloučenin, SNTL, Praha 1986 22. J. Vohlídal, A. Julák, K. Stulík: Chemické a analytické tabulky, Grada Publishing, 1999 23. H. Strauss: Guide to Solutions for Inorganic Chemistry, Oxford University Press, 1990 Pomůcka pro seminář z obecné chemie Prof. RNDr. Jiří Příhoda, CSc, Doc. RNDr. Jiří Toužín, CSc. Vydala Masarykova univerzita roku 2012 1. vydání, 2012 náklad 300 výtisků Tisk Tiskárna Knopp-David Knopp, Černčice 24, 549 01 Nové Město nad Metují ISBN 978-80-210-5813-2