PřF:C4010 Inorganic Chemistry III - Informace o předmětu

C4010 Inorganic Chemistry III

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.

Vyučující

prof. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D. (přednášející)

Garance

prof. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Předpoklady

C2062 Anorganická chemie II
Obecná chemie Anorganická chemie I, II Analytická chemie I

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Analytická chemie (program PřF, N-CH)
• Anorganická chemie (program PřF, N-CH)
• Fyzikální chemie (program PřF, N-CH)
• Chemie životního prostředí (program PřF, N-CH)
• Organická chemie (program PřF, N-CH)

Cíle předmětu

Přednáška představuje zajímavá témata moderní anorganické chemie a je rozdělena na 14 hlavních částí. Cílem je představit pokročilejší formou periodické atomové vlastnosti prvků a jejich vliv na strukturu a vlastnosti allotropů prvků hlavních podskupin, na tvorbu vazeb mezi prvky, na vazebné poměry v cyklických a klecovitých molekulách a klastrech, včetně hydridů boru a Zintlových iontů. Dále je přednáška zaměřena na koordinační chemii důležitých prvků periodického systému. Zabývá se zejména metodami komplexotvorných rovnováh, mechanismy tvorby komplexů ve vodné fázi a způsoby stanovení konstant stability. Zahrnuto je rovněž využití komplexotvorných reakcí pro praktické účely, studium magnetického chování komplexů a Moessbauerovská spektroskopie.

Výstupy z učení

- student získal dobrý přehled o základních atomových vlastnostech prvků a jejich vlivu na strukturu, vazebné možnosti a chemické chování sloučenin.

- student rozumí elektronické struktuře a vazebným poměrům koordinačních sloučenin, vlastnostem ligandů a jejich vlivu na reaktivitu, magnetické chování a roztokové rovnováhy.

- student porozuměl struktuře a vazbě jak v elektronově přesných, tak i v elektronově deficitních klastrech.

- student si osvojil Wadeho pravidla i Lipscombova pravidla styx, jakož i jejich využití k předpovědi molekulových struktur boranů, heteroboranů a Zintlových iontů.

Osnova

• Část I. Prof. Příhoda
  1. Koordinační chemie
  Pojem koordinační částice, centrální atom, ligandy, vlastnosti ligandů, koordinační číslo a koordinační polyedry, stabilita komplexu, mechanismy uplatňující se při tvorbě komplexích sloučenin, trans-efekt, izomerie komplexních sloučenin, struktura a elektronické vlastnosti komplexů, stabilita komplexů, cheláty, chelátový efekt.
  2. Typy chelátotvorných činidel
  Chelátotvorná činidla, činidla vhodná pro tvorbu iontových asociátů, organofosforová činidla, metody studia komplexních rovnováh, spektrofotometrické, extrakční, ionexové aj.
  3. Ionty v roztoku
  Rozpouštědla, solvatační vlastnosti rozpouštědel, solvatační číslo, reakce spojené s přítomností iontu v roztoku, hydratace iontů, stanovení hydratačního čísla, hydrolýza, polymerizace apod.
  4. Makroseparační metody kovů
  Metody založené na kapalinové extrakci, iontoměničích a iontové chromatografii. Procvičování příkladů - komplexy, extrakce, stanovení konstant stability komplexů.
  5. Transurany
  Nové poznatky v chemii transuranů, palivový cyklus, zpracování použitého jaderného paliva.
  Část II. Prof. Pinkas
  6. Periodická tabulka
  Periodická tabulka prvků dle IUPAC, výstavbový princip, výměnná energie, Hundova pravidla, stínění, penetrace, valenční elektronové konfigurace, atomové vlastnosti, ionizační energie, elektronové afinity, atomové, kovové a iontové poloměry, oxidační stavy, elektronegativita - Pauling, Allred-Rochow, Mulliken, Allen, Sanderson, princip vyrovnání elektronegativity, Mulliken-Jaffe, vliv hybridizace na elektronegativitu, elektronegativita a chemické vlastnosti. Allotropy a polymorfní formy prvků: bor, fosfor a síra. Chemická syntéza allotropů síry.
  7. Chemická vazba I
  Křivka potenciální energie pro dvouatomovou molekulu, Morseho potenciál, energie nulového bodu, vazebné vzdálenosti, disociační energie vazeb, teplotní a isotopový efekt, Paulingova pravidla, suma vazebných valencí, iontovost/kovalentnost, van Arkelův-Ketelaarův trojúhelník, normální a dativní vazba.
  8. Chemická vazba II
  Badgerovo pravidlo, řád vazby, násobné vazby u těžších prvků, dvojná, trojná, čtverná, pětinásobná a šestinásobná vazba, násobné vazby v prvcích hlavních skupin a v přechodných kovech.
  9. Chemická vazba III
  Invertovaná vazba, interakce přes sigma- a pi-mezeru, isomery s různou délkou vazby, relativistické efekty, Au, Hg, Po, auriofilicita, isolobální vztah LAu+ k H+, aurační reakce, pravá a nepravá H-vazba, dvouvodíková vazba.
  10. Chemie kyselin a bazí
  Super kyseliny, solvokyseliny, karboranové kyseliny, super báze – fosfatrány, protonové houby, frustrované Lewisovské páry, nízkokoordinované molekuly a kationty, silicium, nekoordinující anionty.
  11. Cykly a Polyedry I
  Struktura a vlastnosti allotropů uhlíku, diamant, grafit a fullereny, vazba v molekulách fullerenů a jejich chemická reaktivita, endohedrální sloučeniny fullerenů, nanotrubice, chemické vlastnosti grafitu, interkaláty grafitu, aromaticita, Wadeho pravidla, elektronově přesné klastry, klasifikace a názvosloví neutrálních boranů a hydridoborátových dianiontů, karborany a jiné heteroborany, halogenidy boru s uzavřeným deltaedrickým skeletem Bn, vazba v boranech, třístředové dvouelektronové vazby B-H-B a BBB, Lipscombova pravidla styx, teorie elektronových párů v polyedrických skeletech (PSEPT) a předpověď struktury boranového klastru, kloso-nido-arachno-hypho, AlN klastry, Smithova pravidla, BN, BP, AlP, GaP trimery, fosfazeny.
  12. Cykly a Polyedry II
  Organokovové klastry, kovové klastry, Aun(SR)x, magická čísla, nanočástice, Zintlovy fáze, PSEPT a struktura Zintlových iontů, hydráty methanu, molekulární led, POM, polyoxoanionty, Lindqvist, Anderson, Keggin, Wells–Dawson a Preyssler, klastry Ag490, Mo368, retikulární chemie, MOF, COF, zeolity, sodalitová jednotka.
  13. Magnetochemie
  Elektronový spin a úhlový moment, magnetický moment, magnetická susceptibilita, permeabilita, diamagnetismus a paramagnetismus, Curieho zákon, Curie-Weissův zákon, paramagnetismus v komplexech kovů, příspěvek orbitálního momentu hybnosti, spin-orbitální interakce, Landého vzorec, Van Vleckova rovnice, Brillouiniho funkce, kooperativní magnetismus, ferromagnetismus, antiferromagnetismus, ferrimagnetismus, Curieho a Neelova teplota, magnetická anisotropie, snadná osais, magnetické domény, hysterezní smyčka, jednomolekulové a jednoiontové magnety, anisotropické bariéra, superparamagnetismus v nanočásticích, blokovací teplota.
  14. Moessbauerovská spektroskopie
  Bezodrazová jaderná rezonanční absorpce, experimentální uspořádání, hyperjemná interakce, isomerní posuv, Dopplerův posuv druhého řádu, electrická kvadrupolová interakce, gradient electrického pole, kvadrupolové štěpení, magnetická dipolová interakce, 119Sn a 57Fe Moessbauerovská spektroskopie.

Literatura

povinná literatura
• HOUSECROFT, Catherine E. a A. G. SHARPE. Anorganická chemie. Vyd. 1. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2014, xxx, 1119. ISBN 9788070808726. info

doporučená literatura
• GREENWOOD, N. N. a Alan EARNSHAW. Chemistry of the elements. Second edition. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997, xxii, 1341. ISBN 0750633654. info
• HOLLEMAN, Arnold F. a Egon WIBERG. Lehrbuch der anorganischen Chemie. Edited by Nils Wiberg - Gerd Fischer. 102., stark umgearb. und ver. Berlin: Walter de Gruyter, 2007, xxxix, 214. ISBN 9783110177701. info

neurčeno
• HOUSECROFT, Catherine E. Cluster molecules of the p-block elements. 1st ed. Oxford: Oxford University Press, 1994, 91 s. ISBN 0198556985. info
• TAYLOR, Roger. Lecture notes on fullerene chemistry. London: Imperial College Press, 1999, 268 s. ISBN 1-86094-109-5. info
• STARÝ, Jiří. Separační metody v radiochemii. Praha: Academia, 1975, 400 s. info
• BURGESS, John. Metal ions in solution. John Wiley & Sons, 1978, 481 s. ISBN 0-470-26293-1. info
• STARÝ, Jiří. Ekstrakcija chelatov. Moskva: Mir, 1966, 392 s. info

Výukové metody

Přednáška

Metody hodnocení

Písemná zkouška

Navazující předměty

• C4015 Anorganická chemie III - seminář

Další komentáře

Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9888 Modern Trends in Inorganic Chemistry
  C4010  

• Statistika zápisu (nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2024/C4010