Osnova 1. Úvod do předmětu, vznik prvků, periodicita, periodická tabulka a její dělení 2. Chemie vodíku, rozdíly a podobnosti sloučenin vodíku, reaktivita a možnosti využití 3. Alkalické kovy, výskyt a vlastnosti, srovnání s vodíkem 4. Berylium, hořčík a kovy alkalických zemin, vzájemné srovnání reaktivity a vlastností 5. Chemie boru, základní trendy vlastnosti a reaktivity 6. Chemie hliníku, podobnosti a rozdíly s chemií boru, srovnání s Beryliem 7. Chemie uhlíku, výskyt, modifikace, reaktivita a srovnání s hliníkem a borem 8. Chemie křemíku, vlastnosti a využitelnost základních sloučenin, porovnání s uhlíkem 9. Chemie dusíku, rozdělení sloučenin podle vlastnosti, srovnání s uhlíkem a křemíkem 10. Chemie fosforu, sloučeniny a jejich vlastnosti, srovnání s chemií dusíku 11. Chemie kyslíku, vazebné typy, strukturní motivy ve sloučeninách, srovnání s dusíkem 12. Chemie síry, srovnání vlastností s kyslíkem a uhlíkem, využití sloučenin 13. Chemie halogenů, vazebné poměry, porovnání vlastností sloučenin s oxidy a sulfidy 1. Úvod do předmětu, vznik prvků, periodicita, periodická tabulka a její dělení Øpodmínky zápočtu Østruktura semináře Ødocházka Ø Začátek všeho Øpřed 13,7 ± 0,2 miliardami let vznik prostoru a času Ø0 – 10-35s normální rozpínání, poté rychlá inflace (enormní zvětšení a zchladnutí vesmíru) Øpoté opět klasické rozpínání díky počáteční hybnosti Øvesmír je ale stále horký, existuje pouze kvark-gluonové plazma Øs dalším chladnutí dochází k vázání kvarků do baryonů (proton, neutron) a vzniku jader H, D a He Øtoto vše proběhlo během 3 minut od Velkého třesku Øběhem dalších 379 000 ± 8 000 let se „nic“ nedělo Øpoté došlo k oddělení záření od hmoty (vznikly atomy) Øzáření vlivem rozpínání vesmíru chladlo (z 3 000 K na 2,726 K) – reliktní záření Øv současnosti vesmír tvoří 4 % baryonové hmoty (z toho 1 % svítící a 3 % nesvítící) 23 % temné hmoty a 73 % temné energie Vesmir.png Øpozorovatelná hmota (4 %) je tvořena 74 % H a 24 % 4He (zbytky D a 3He) Øtemná hmota (23 %) neskládá se z běžných částic, interaguje gravitačně ale ne elektromagneticky Øtemná energie (energie vakua) interaguje antigravitačně – obdoba Einsteinovy kosmologické konstanty relikt.png Obloha pohledem sondy WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) Další vývoj Øexpanze vesmíru vlivem antigravitačního působení energie vakua se bude zrychlovat, až dojde k Velkému roztržení Struktura vesmíru Østěny buněk (z nadkup galaxií) → nadkupy galaxií → kupy galaxií → galaxie → hvězdné soustavy Vznik ostatních prvků ve vesmíru Øv lehkých hvězdách dochází k „hoření“ H na He a dále poté co odejdou z hlavní posloupnosti k „hoření“ na těžší prvky až po C, N a O. Øu těžkých hvězd dochází postupně až k produkci Fe a prvků kolem Fe (záchyt neutronů, alfa částic atd.) Øu supertěžkých pak po kolapsu jádra hvězdy ke vzniku neutronové hvězdy či černé díry a k emisi neutronů, protonů a lehkých jader a k reakci těchto částic s předem vyvrženou hmotou a ke vzniku prvků těžších než Fe (až po U) universe.png H + H → D + e+ + νe D + H → 3He + γ 3He + 3He → 4He + 2 H CNO_Cycle.png CNO cyklus 12C je katalyzátor reakce Klasický H – H cyklus „vodíkové hoření“ „heliové hoření“ „uhlíkové hoření“ U těžších prvků: Záchyt neutronů Záchyt protonů Záchyt α-částic je5.png Slučování x štěpení Energie.png Øpozitrony anihilují Øvysoce energetické fotony „měknou“ Øfoton letí ven 1 Myr Øteplota v jádru cca 15 MK Øv našem těle, 7 . 1014 n/s Øza život 2 – 3 v těle zaniknou Øodnáší 4 % energie Øza dalších 5 miliard let dojde Slunci palivo a po krátkém rozepnutí a několika He záblescích (spalování He na C, N a O) se smrští na bílého trpaslíka a časem úplně vychladne (černý trpaslík). Ø Slunce Ømomentálně nejlepší termonukleární reaktor Øfunguje už 5 miliard let HR.gif Sunlife.png Život Slunce SolarSystemAbundances.png Zastoupení prvků ve sluneční soustavě - výskyt prvků exponenciálně klesá s rostoucí atomovou hmotností Země Průřez_Zemí.png Øvznikla z protoplanetární mlhoviny před 4,6 miliardami let Fe O Si Mg Ni Ca Al S Na Ti K 34,1 28,2 17,2 15,9 1,6 1,6 1,5 0,7 0,25 0,07 0,02 O Si Al Fe Ca Na K Mg 46,6 27,7 8,1 5,0 3,6 2,8 2,6 2,1 Øchemické složení zemské kůry: Øchemické složení celé Země: Zemské jádro (Fe25Ni2Co,.1S3), obal jádra (oxidy) (hlinito-)křemičitany 1s a 2s kovů, žilné nerosty (rudy) Periodická tabulka Fyzikální vlastnosti prvků: Øatomové objemy, ionizační energie, se periodicky opakují a závislosti uvedených veličin na atomovém čísle prvků se dají graficky vyjádřit Chemické vlastnosti prvků: Øsouvislosti se projevují a nazývají se chemická periodicita Chemická periodicita: a)periodicita oxidačních čísel Ømaximální oxidační číslo prvků odpovídá počtu elektronů ve valenční sféře a tím i číslu skupiny pro 1. až 8., a pro 12. – 18. skupinu číslu skupiny mínus 10 (výjimky) Øminimální oxidační číslo pro prvky 4. až 7. skupiny odpovídá číslu hlavní skupiny mínus 8 a u 14. až 18. odpovídá číslu hlavní skupiny mínus 18 b)odlišné vlastnosti prvků 2. periody Øprvky druhé periody nemají energeticky blízké volné d – orbitaly, které by se mohli podílet na chemických vazbách Periodická tabulka c)diagonální podobnost Øjedná se o chemickou podobnost prvků umístěných na diagonále shora vlevo – dolů vpravo Ødíky velice podobným iontovým poloměrům Periodická tabulka d)změna stabilního oxidačního stupně o 2 (p-prvky) Øv důsledku tvorby elektronového páru dochází často ke změně stabilního oxidačního čísla o 2 Ønapříklad ClO-, ClO-2, ClO-3, ClO-4 c)diagonální podobnost Øjedná se o chemickou podobnost prvků umístěných na diagonále shora vlevo – dolů vpravo Ødíky velice podobným iontovým poloměrům b)odlišné vlastnosti prvků 2. periody Øprvky druhé periody nemají energeticky blízké volné d – orbitaly, které by se mohli podílet na chemických vazbách e)vliv inertního elektronového páru Øu kovů 6. periody (p prvky) se projevuje výraznější stabilita oxidačního čísla o 2 jednotky nižšího, než je oxidační číslo dané skupiny Øtoto se vysvětluje větší energetickou výhodností spárovaných, než nespárovaných elektronů Periodická tabulka f)změny v elektropozitivním / elektronegativním charakteru prvků ve skupině a v periodě Øv každé skupině se stoupajícím protonovým číslem : •vzrůstá elektropozitivní charakter •klesá stabilita vyšších oxidačních čísel (výjimky d prvky a 2. perioda) •stoupá stálost nižších oxidačních čísel (výjimky d prvky a 2. perioda) Ø Øv každé periodě se stoupajícím protonovým číslem: •vzrůstá elektronegativní charakter prvků (výjimka 18. skupina) Vzrůst eletronegativního charakteru f)změny v elektropozitivním / elektronegativním charakteru prvků ve skupině a v periodě Øv každé skupině se stoupajícím protonovým číslem : •vzrůstá elektropozitivní charakter •klesá stabilita vyšších oxidačních čísel (výjimky d prvky a 2. perioda) •stoupá stálost nižších oxidačních čísel (výjimky d prvky a 2. perioda) Ø Øv každé periodě se stoupajícím protonovým číslem: •vzrůstá elektronegativní charakter prvků (výjimka 18. skupina) g)změny acido-bazického charakteru prvků a jejich oxidů Øúzce souvisí s jejich nekovovým či kovovým charakterem Øten zase úzce souvisí s elektrogativním či elektropozitivním charakterem Vzrůst NEkovového charakteru a KYSELOSTI prvků a oxidů alkalické kovy kovy alkalických zemin lanthanoidy aktinoidy chalkogeny halogeny vzácné plyny triáda železa lehké platinové kovy těžké platinové kovy kovy nekovy polokovy http://is.muni.cz/do/1499/el/estud/pedf/ps09/slouceniny/web/index.html