Anorganická chemie I • určeno pro: 1. ročník odborné studium chemie a biochemie • rozsah: podzimní semestr (14 týdnů), 2 hodiny týdně Prof. RNDr. Jiří Příhoda, CSc. Katedra anorganické chemie PřF MU, budova č. 8, 2. patro prihoda@chemi.muni.cz Zařazení chemie do systému přírodních věd Vznik prvků ve vesmíru • Velký třesk cca před 13 -14 miliardami let • Hmota byl soustředěna do tzv. prajádra o hustotě 1096 g.cm3 a teplotě 1032 K 88,6 at. % He, 11,3 at. % Hnyní 89 at. % He, 11 at. % H2 hodiny 25 % hmoty se přeměnilo na 4He a 10-3 % 2H 10-500 s vznik protonů, neutronů a elektronů1 s (1010 K) Čas po třesku Ostatní prvky ve vesmíru vznikly nukleogenezí Vodíkové hoření Heliové hoření Uhlíkové hoření Katalytický CNO cyklus Jde s cyklus jaderných reakcí, vedoucích k izotopům lehčích prvků Vznik těžších prvků je záležitostí následných jaderných reakcí, nejčastěji jde o záchyt neutronu Např. Přibližné relativní zastoupení nejrozšířenějších prvků ve vesmíru (počet atomů připadající na jeden atom křemíku) 0,6ŽELEZO9.3100HELIUM2. 0,04SODÍK14.1KŘEMÍK7. 0.05VÁPNÍK13.3,5UHLÍK6. 0,1HLINÍK12.7DUSÍK5. 0,15ARGON11.9NEON4. 0,4SÍRA10.22KYSLÍK3. 0,9HOŘČÍK8.40000VODÍK1. 2,12,0Mg8 2,62,4K7 2,82,6Na6 3,63,4Ca5 5,04,7Fe4 8,17,6Al3 27,725,8Si2 46,649,5O1 % v zemské kůře % v příroděPrvek Přibližné zastoupení nejrozšířenějších prvků v přírodě a v zemské kůře Dlouhá forma periodické tabulky Krátká forma periodické tabulky Prvky nepřechodné a přechodné • Prvky nepřechodné (prvky ”hlavních ” podskupin PS) s- a p-prvky Patří sem nekovy a kovy • Prvky přechodné (prvky ” vedlejších ” podskupin PS) d- a f- prvky Jde jen o kovy Mají ve volném nebo sloučeném stavu částečně zaplněné d-, resp. f- orbitaly Triviální názvy některých skupin prvků (Z > 92 ) transurany (Z = 92 – 95) uranoidy (Z= 96 – 103) curoidy Prvky 90 až 103 aktinoidy Prvky 57 až 71 lanthanoidy Vnitřně přechodné prvky těžké kovy platinové (Os, Ir, Pt) lehké kovy platinové (Ru, Rh, Pd) triáda železa (Fe, Co, Ni) Prvky skupiny 8 Prvky skupiny 0 He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn vzácné plyny Prvky skupiny 7a F, Cl, Br, I, At halogeny Prvky skupiny 6a O, S, Se, Te, Po chalkogeny Prvky skupiny 2a Ca, Sr, Ba kovy alkalických zemin*) Prvky skupiny 1a Li, Na, K, Rb, Cs, Fr alkalické kovy Pro prvky 3a, 4a, 5a skupiny se nevžil název triely, tetrely, pentely. Uměle připravené prvky • Pm • At • Transurany (Np ?) Struktura Země a výskyt prvků Struktura Země a složení jednotlivých vrstev • Atmosféra: N2 (cca 78 obj.%) a O2 (21 obj.%). Zbytek tvoří Ar (0,9 %), CO2, vzácné plyny, CH4, H2O a aerosolové částice. • Hydrosféra: sladká a mořská voda (asi 6 % hmotnosti zemské kůry). Kromě vodíku a kyslíku ve formě vody (téměř 97 %) obsahuje rozpuštěné soli, zejména NaCl (skoro 3 %), Mg (0,1 %) a menší množství S, Ca a K ve formě rozpustných solí. Hydrosféra je cenným zdrojem řady surovin. • Zemská kůra: povrchová vrstva naší planety do dosahu hlubinných vrtů (max. cca 20 km). Má rozhodující význam pro těžbu většiny surovin chemického průmyslu (kovové rudy, uhlí, ropa, zemní plyn). Je tvořena převážně křemičitanovými horninami, takže nejvíce zastoupenými prvky jsou kyslík a křemík. Biogenní prvky (vyskytují se v živých organismech) • Uhlík (18 %) – koloběh uhlíku • Kyslík (70 %) – koloběh vody • Vodík (10 %) - dtto • Dusík (0,3 %) Další prvky vyskytující se v živých organismech: Ca (0,5 %) K (0,3 %) Mg, P, S, Cl, Na, Fe (setiny %) Cu,V, aj. ve stopových množstvích pro správnou funkci enzymů Složení sloučenin •Sloučeniny se stálým složením (vyhovují zákonu o stálých a násobných poměrech slučovacích – daltonidy •Sloučeniny s proměnlivých složením – bertholidy “FeO” ≈ Fe0,95 – 0,84O •Intersticiální sloučeniny – klathráty 8 Kr.46 H2O •Interkalátové sloučeniny CxFY – fluorid grafitu Výklad chemie prvků • Zařazení prvku do PS, skupinové trendy • Historie objevu, jiné historické zajímavosti, výskyt prvku v přírodě • Důležité fyzikální a základní chemické vlastnosti • Vazebné schopnosti a reaktivita prvku • Příprava, výroba a použití • Chemie sloučenin probíraného prvku Týká se prvků Studijní literatura: J. Gažo a kol. všeobecná a anorganická chémie, ,SNTL 1974 a další vydání J. Klikorka, B. Hájek, J. Votinský: Obecná a anorganická chemie, SNTL 1985 F.A. Cotton, G. Wilkinson: Anorganická chemie , Academia Praha a další vydání Greenwood, NN, Earnshaw, A.: Chemistry of the elements, Butterworth Heinemann, 1997 české vydání, Chemie prvků I, II, Praha 1993 Toužín, Jiří - Stručný přehled chemie prvků, Skripta MU Brno 2006