Čísla v chemických vzorcích a rovnicích

Zákon zachování hmotnosti – Součet hmotností výchozích látek a produktů se během chemické reakce nemění. Tzn. počet atomů téhož prvku je na obou stranách rovnice stejný.

Relativní atomová hmotnost – udává, kolikrát je hmotnost atomu prvku větší než dvanáctina hmotnosti atomu uhlíku. V periodické soustavě nad značkou prvku.

Látkové množství – jednotka mol. 1 mol částic látky obsahuje takový počet atomů, kolik má atomů 12 g uhlíku.

Molární hmotnost – je rovna relativní atomové hmotnosti, jednotka g/mol, značka M.

Výpočet: Molární hmotnost H2O se vypočítá z molární hmotnosti prvků jako součet. Dá se vyhledat v matematicko fyzikálně chemických tabulkách.

M (H2O)=M (O)+2*M (H)=16g/mol+2*1,01 g/mol=18,02 g/mol

Hodnota 16 a 1,01 je zaokrouhlená relativní atomová hmotnost.

Bílkoviny

jsou součástí buněk všech živých organismů.

jsou to makromolekulární látky obsahující atomy C, H, O, N, popřípadě S, P

Aminokyseliny

– základní stavební látka bílkovin

– spojení aminokyselin mezi:

karboxylovou skupinou – COOH

aminoskupinou – NH2 druhé aminokyseliny

– vznikají velké molekuly (makromolekuly) obsahující peptidovou vazbu

Peptidová vazba

— CO — NH —

Bílkoviny jsou nepostradatelnou složkou potravy. Jejich vlastnosti závisí na počtu, druhu a uspořádání aminokyselin v jejich makromolekulách.

Živočichové nejsou schopny vytvořit bílkoviny z minerálních látek jako rostliny. Musí je proto přijímat v potravě.

Hlavní zdroje bílkovin

– maso, luštěniny (hrách, fazole, čočka, sója), vejce, mléko a mléčné výrobky (např. sýry)

Funkce bílkovin

  • stavební (kolagen), transportní (hemoglobin), ochranná (keratin), uplatňují se jako enzymy (specifické katalyzátory)

Vlastnosti bílkovin

Srážení bílkovin způsobují:

  • koncentrované kyseliny, hydroxidy, alkoholy, těžké kovy, vyšší teploty

Proto tyto vlivy jsou životu škodlivé, někdy i smrtelné.

Periodická soustava prvků

D.I. Mendělejev, J.L. Meyer – navrhli dosud platnou periodickou soustavu prvků. Prvky jsou v ní seřazeny podle stoupajícího protonového čísla. Jsou rozděleny na 7 period (řádků), 18 skupin (sloupců).

- Číslo periody – udává v kolika vrstvách jsou elektrony v atomu rozloženy

- Číslo skupiny – udává počet valenčních elektronů (viz. tabulka str. 74 – nakreslit!).

kovalentní chemická vazba – je vazba mezi atomy založená na společném sdílení elektronů, značí se čárkou mezi značkami atomů, př. H-H (tzv. valenční čárka).

atomová elektronegativita – je veličina, která vyjadřuje schopnost atomu přitahovat elektrony chemické vazby, nachází se v periodické soustavě pod značkou prvku.

Typy vyzeb:

1) nepolární vazba – vazba mezi atomy téhož prvku např. (N-N) tzn. stejná elektronegativita (rozdíl elektronegativit je 0 a menší jak 0,4) elektronegativita N= 3,1-3,1=0

2) polární vazba - vazba mezi atomy různých prvků např. (C-O) tzn. rozdílná elektronegativita, O-C=3,5-2,5=1, (elektronegativita 0,4 – 1,7).

3) iontová vazba – je založena na elektrických silách působících mezi ionty, rozdíl elektronegativit prvků je větší jak 1,7 (Na-Cl) Cl-Na=2,8-1=1,8.

periodický zákon:

vlastnosti prvků jsou periodicky závislé na protonovém čísle jejich atomů, tzn. že prvky, které jsou v periodické soustavě prvků pod sebou mají podobné vlastnosti.

Sacharidy

Jsou zdrojem energie.
Rozdělení podle složení:
1) Monosacharidy
glukosa: (C 6 H 12 O 6 , hroznový cukr)-bílá krystalická ve vodě rozpustná látka, produkt
fotosyntézy, nachází se v krvi, zdroj energie pro organismy, složka ovoce a medu,
použití: v lékařství umělá výživa (5%roztok), k přípravě sorbitu
fruktosa: (C 6 H 12 O 6 , ovocný cukr)-obsažena v ovoci a medu, nejsladší sacharid
2) Disacharidy
sacharosa: (C 12 H 22 O 11 , řepný cukr)-bílá krystalická látka, dobře rozpustná ve vodě, výrazná
sladká chuť, je obsažena v řepě cukrovce a cukrové třtině.
použití: sladidlo, konzervační prostředek, melasa (odpad cukrovarů-výroba kyseliny
citronové, krmivo)
maltosa: (C 12 H 22 O 11 , sladový cukr)-sladidlo, vznik ve sladu při výrobě piva→zkvašování na
CH 3 CH 2 OH a CO 2
laktosa: (C 12 H 22 O 11 , mléčný cukr), v mléku
použití: farmacie
3) Polysacharidy
škrob: (C 6 H 10 O 5 ) n -bílá, ve vodě velmi málo rozpustná látka, zásobní sacharid rostlin, složka
potravy (brambory, chléb,a ostatní výrobky z mouky, rýže).
použití: výroba lepidel, plastů, škrobového cukru.
glykogen: (C 6 H 10 O 5 ) n -zásobní sacharid živočichů, ukládá se v játrech a ve svalech, v případě
potřeby se štěpí na jednoduchý cukr→zdroj energie
celulosa: (C 6 H 10 O 5 ) n -bílá pevná látka, stavební sacharid rostlin, složka potravy býložravců a
všežravců
výskyt: velmi čistá v tobolkách bavlníku, stonky lnu a konopí, dřevo stromů asi 50%
celulosy→použití: výroba papíru, plastů, vláken, výbušnin.
Monosacharidy a disacharidy jsou sladké, polysacharidy sladké nejsou.

Přírodní látky

Tuky
Jsou to estery glycerolu a vyšších mastných kyselin (např. palmitová, stearová, olejová, aj.).
Jsou složkou potravy, v organismech vznikají esterifikací.
GLYCEROL+VYŠŠÍ MASTNÉ KYSELINY→TUK+VODA
Zdroj: rostliny – semena máku, slunečnice, řepky, lnu, sóji, aj. → rostlinné oleje.
živočichové – máslo, sádlo, lůj (z hovězího masa) → živočišné tuky.
Tuky a oleje se ve vodě nerozpouštějí, rozpouštějí se v organických rozpouštědlech (benzin,
toluen, líh aj.).
Ztužování tuků: účinkem vodíku a katalyzátoru (Ni) vznikají z dvojných vazeb vazby
jednoduché, kapalné oleje se mění v tuhé tuky
výhoda – vyšší trvanlivost, odolnost proti žluknutí (rozklad tuků na nepoživatelné páchnoucí
látky účinkem tepla, světla a mikroorganismů)
Výroba mýdel: tuky společně s NaOH nebo KOH se využívají k jejich výrobě.
Mýdla – jsou sodné nebo draselné soli vyšších mastných kyselin. Společně se saponáty patří
k tzv. detergentům, což jsou výrobky s čistícím a pracím účinkem. Saponáty jsou účinnější
než mýdla, ale jsou zdrojem znečištění životního prostředí.

Dvouprvkové sloučeniny

Dvouprvkové sloučeniny

Jsou složeny pouze z atomů dvou prvků.

1) Oxidy

Jsou dvouprvkové sloučeniny kyslíku a dalšího prvku. Atomy kyslíku mají v oxidech vždy oxidační číslo –II (N2IO-II)

oxid uhelnatý (CO): jedovatý plyn, vznik při nedokonalém spalování uhlíkatých látek (dřevo, uhlí, benzín)

oxid uhličitý (CO2): vznik při dokonalém spalování uhlíkatých látek, při dýchání, patří ke skleníkovým plynům

Použití: chlazení (suchý led), cukrovary, šumivé nápoje, k hašení, výroba sody

oxid siřičitý (SO2): vznik spalováním uhlí v elektrárnách, je to ostře zapáchající plyn, podporuje vznik kyselých dešťů.

Použití: při výrobě papíru, desinfekce (sklepy, úly)

oxid dusný (N2O): skleníkový plyn

Použití: narkóza, bombičky na přípravu šlehačky

oxid dusnatý (NO): vyrábí se z NH3, vzniká spalováním benzínu nebo nafty v motorech. V ovzduší samostatně reaguje s kyslíkem a vzniká:

oxid dusičitý (NO2): podporuje vznik kyselých dešťů, součást výfukových plynů

oxid křemičitý (SiO2): v přírodě jako nerost –křemen, využití má především křemenný písek-výroba skla, ve stavebnictví-součást betonu a vápenné malty

oxid hlinitý (Al2O3) nerost korund. Použití: vzácné kameny (rubíny, safíry).

oxid vápenatý (CaO): bílá pevná látka, výroba ve vápenkách tzv. pálené vápno

použití: výroba hašeného vápna, přísada při výrobě kovů a skla

2) Sulfidy

Jsou dvouprvkové sloučeniny síry a dalšího prvku. Atomy síry mají v sulfidech oxidační číslo -II např. (PbII2S-II). V přírodě tvoří nerosty – suroviny pro výrobu kovů

Galenit (sulfid olovnatý, PbS) – stříbřitě šedý a krystalický – výroba olova

Sfalerit (sulfid zinečnatý, ZnS) – hnědé, černé i žluté krystalky – výroba zinku

3) Halogenidy

Jsou dvouprvkové sloučeniny halogenů (F, Cl, Br, I) a dalšího prvku. Atomy halogenů mají v halogenidech oxidační číslo -I např. (NaICl-I).

chlorid sodný (NaCl) tzv. kuchyňská sůl. Výskyt v mořské vodě nebo v přírodě jako nerost – sůl kamenná.

Použití: konzervování masa, výroba Cl, NaOH, solení vozovek …

Zvýšené množství má za následek zvýšený krevní tlak, malé množství způsobuje svalové křeče, bezvědomí až smrt.

Deriváty uhlovodíků

Jsou to sloučeniny, které jsou odvozeny od uhlovodíků, nahrazením jednoho nebo více atomů vodíku jiným prvkem nebo skupinou prvků.

Halogenderiváty uhlovodíků

Obsahují kromě C, H, také halogeny (F, Cl, Br, I).

chlormethan (CH3Cl, tzv. methylchlorid)- bezbarvý plyn, použití: místní znecitlivění (anesteze), methylační činidlo

chloroform (CHCl3, trichlormethan) – bezbarvá kapalina, použití jako rozpouštědlo

chlorethen (CH2=CHCl, tzv. vinylchlorid), bezbarvý karcinogenní plyn

výchozí látka pro výrobu PVC (polyvinylchlorid)

tetrachlormethan (CCl4) – bezbarvá karcinogenní kapalina, použití jako rozpouštědlo

trichlorfluormethan (CCl3F)=Freony-zakázány, úbytek ozonu v ozonové vrstvě

DDT – krystalický bílý prášek, použití jako insekticid, ve většině zemí zakázán, ukládá se v tukové tkáni (dravci – špatná reprodukce)

tetrafluorethylen (CF2=CF2) – bezbarvý plyn, surovina pro výrobu teflonu

Kyslíkaté deriváty uhlovodíků

Obsahují kromě C, H, také O.

Alkoholy

Jsou deriváty uhlovodíků, které mají v molekule vázanou hydroxylovou skupinu – OH. Mají zakončení – ol.

methanol (CH3OH, methylalkohol)kapalná látka, velmi nebezpečný jed, rozpouštědlo, palivo do motorů, k výrobě formaldehydu→(plasty).

ethanol (CH3CH2OH, ethylalkohol)kapalná látka, dobře se mísí s vodou a je to droga

použití: rozpouštědlo, palivo (líh), k výrobě acetaldehydu, kyseliny octové, součást piva, destilátů aj.

denaturovaný líh – z ethylenu, přidání páchnoucích přísad

ethylenglykol (HOCH2CH2OH)odvozený od ethanu, kapalina neomezeně mísitelná s vodou, nebezpečný jed! použití: do nemrznoucích směsí, surovina pro výrobu plastů a syntetických vláken

glycerol (HOCH2CHOHCH2OH)odvozený od propanu, kapalina neomezeně mísitelná s vodou nasládlé chuti

použití: v potravinářství, kosmetice, k výrobě plastů, výbušnin, léků

Alkoholové kvašení – C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2

Glukosa se rozkládá za vzniku ethanolu a oxidu uhličitého.

Fenoly

Hydroxylová skupina OH je vázaná na benzenovém kruhu.

fenol – jedovatá krystalická látka, surovina k výrobě plastů, syntetických vláken, barviv, desinfekce

Karbonylové sloučeniny

Jsou deriváty uhlovodíků, které obsahují karbonylovou skupinu C=O

Podle umístění v uhlíkovém řetězci se rozdělují na aldehydy a ketony.

Aldehydy

Karbonylová skupina je na konci řetězce, k ní je vázán uhlovodíkový zbytek a

atom vodíku, v názvu je koncovka –al

formaldehyd (HCHO, methanal)-plynná, štiplavě páchnoucí jedovatá látka (rakovinotvorné účinky)!

použití: surovina k výrobě plastů, dezinfekční a konzervační prostředek (formalín)

acetaldehyd (CH3CHO, ethanal)-kapalina štiplavého zápachu, důležitý průmyslový meziprodukt

použití: výroba plastů a kyseliny octové

Ketony

Karbonylová skupina je uvnitř uhlíkového řetězce, jsou k ní vázány dva

uhlovodíkové zbytky, v názvu je koncovka –on.

aceton (CH3COCH3, propanon)-těkavá a hořlavá kapalina

použití: důležité rozpouštědlo barev a laků, k výrobě plastů

Karboxylové kyseliny

Obsahují karboxylovou skupinu COOH

Karboxylová skupina je složena z karbonylové a hydroxylové skupiny.

kyselina mravenčí (HCOOH, methanová kyselina)-je součástí mravenčího jedu

použití: barvářství, gumárenství, dezinfekční a konzervační prostředek

kyselina octová (CH3COOH, ethanová kyselina)-kapalná, štiplavě páchnoucí látka, která působí leptavě na pokožku, vyrábí se kvašením z ovoce

použití: potravinářství (ocet), rozpouštědlo, výroba barviv, plastů, solí a esterů

Z domácnosti známe několik karboxylových kyselin:

citronová ( v citrusových plodech), vinná ( hroznové víno), mléčná (kyselé mléko a kyselé zelí), benzoová (konzervace hořčice)

mastné kyseliny – jsou obsažené v tucích, kyselina palmitová, stearová tzv. nasycené kyseliny, olejová – součástí kapalných olejů, tzv. nenasycená kyselina.

Estery

Esterifikaceje chemická reakce mezi karboxylovou kyselinou a alkoholem, vzniká ester a voda

Estery jsou ve vodě nerozpustné, velmi rozšířené v přírodě, tvoří tuky, vosky, vonící složky plodů a rostlin. Používají se jako esence v potravinářství a kosmetice. Rumová esence je ester kyseliny mravenčí a ethylalkoholu. Ananasovou vůni má ester kyseliny máselné a ethylalkoholu.

Nekovy

Dusík (N): tvoří dvouatomové molekuly N2. Použití: ochranná atmosféra při přečerpávání hořlavin, balení potravin, je chladivem a surovinou k výrobě amoniaku (NH3), výroba dusíkatých průmyslových hnojiv

Kyslík (O): tvoří molekuly O2. Použití: dýchací přístroje, při výrobě oceli a jiných kovů, při zpracování ropy, spolu s vodíkem nebo acetylenem při řezání a sváření kovů.

Vzácné plyny: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn-prvky 18. skupiny.

Použití: výbojky, reklamní trubice, halogenové žárovky.

Vodík (H): tvoří molekuly H2, nejlehčí plyn. Slučuje se s mnoha prvky. Použití: ke sváření kovů, pohon raket.

Halogeny: F, Cl, Br, I, prvky 17. skupiny, vytvářejí molekuly F2, Cl2, Br2, I2. V přírodě se nevyskytují volné, ale pouze ve sloučeninách, jsou jedovaté.

Chlor (Cl): Použití: desinfekce, výroba kyseliny chlorovodíkové (HCl), výroba plastů.

Fluor (F), Brom (Br) je kapalný, Jod (I) pevný

Pevné nekovy:

Uhlík (C): v přírodě 2 formy-grafit (tuha), diamant (šperky, vrtání, broušení.

Uměle vyrobeny saze (pryž-pneumatiky), koks (palivo, vysoká pec), aktivní uhlí (žaludeční potíže, filtry ochranných masek)

Síra (S): Použití: výroba kyseliny sírové (H2SO4), výroba pryže, léčiv, sirné knoty (vinaři).

Fosfor (P): bílý, červený, černý

Použití: hlavičky zápalek

Křemík (Si): polovodič v elektrotechnice a elektronice

Germanium (Ge): Si a Ge patří mezi polokovy.

Názvy a značky nekovů + 2 polokovy (18)

helium – He

chlor – Cl

uhlík – C

argon – Ar

dusík – N

germanium – Ge

kyslík – O

brom – Br

fluor – F

krypton – Kr

neon – Ne

jod – I

křemík – Si

xenon – Xe

fosfor – P

radon – Rn

síra – S

vodík – H

 

 

Uhlovodíky

Uhlovodíky

ALKANY

Jsou to uhlovodíky s jednoduchými vazbami mezi atomy uhlíku a zakončením an.

METHAN (CH4)-složka zemního, důlního a bahenního plynu. Použití: palivo, výroba acetylenu, vodíku, sazí.

ETHAN (C2H6)-vyskytuje se v zemním plynu

PROPAN (C3H8)

BUTAN (C4H10)

Mají větší hustotu než vzduch.

Použití: palivo, automobily na LPG.

Všechny uvedené alkany jsou bezbarvé plyny-se vzduchem tvoří výbušnou směs.

Typy vzorců:

A) souhrnné: C2H6

B) strukturní: viz. uč.

C) racionální: CH3CH3

Obecný vzorec: CnH2n+2 n= počet atomů uhlíku

Izomery – jsou látky, které mají stejný souhrnný vzorec, ale jiné uspořádání atomů v molekule a vlastnosti

ALKENY

Jsou uhlovodíky obsahující jednu dvojnou vazbu mezi atomy uhlíku, zakončení – en.

ETHYLEN (ETHEN): C2H4

Bezbarvý , hořlavý plyn nasládlé vůně. Použití: surovina pro výrobu polyethylenu-(polymer), při dozrávání ovoce ve skladech.

PROPYLEN (PROPEN): C3H6 – plynná látka

Použití: výroba polypropylenu-(polymer)

Obecný vzorec: CnH2n

Ethylen a propylen se získávají z ropy.

Polymery jsou přírodní nebo syntetické látky s velkými molekulami – makromolekulami. Děj, při kterém z jednoduchých molekul vznikají makromolekuly se nazývá polymerace (výsledná látka polymer).

Bromová voda – je látka, která se používá pro důkaz násobných vazeb (dvojná, trojná) – dojde k jejímu odbarvení

ALKYNY

Jsou uhlovodíky, obsahují jednu trojnou vazbu mezi atomy uhlíku, zakončení yn.

ACETYLEN (ETHYN) (C2H2)-plynná, bezbarvá, hořlavá látka

Vzorec:

Použití: při sváření a řezání kovů, surovina pro výrobu PVC, kyseliny octové. V tlakových nádobách označených kaštanovou barvou (dříve bílou).

Obecný vzorec CnH2n-2

ARENY

Jsou uhlovodíky, které obsahují v molekule benzenový kruh (uč. str. 47)

Jejich zdrojem je černouhelný dehet a ropa.

Benzen (C6H6): hořlavá jedovatá kapalina, páry benzenu mají rakovinotvorné účinky.

Toluen (methylbenzen) (C6H5CH3): kapalná látka, použití: rozpouštědlo barev a laků, k výrobě výbušnin TNT (trinitrotoluen)

CH3 –tzv. uhlovodíkový zbytek – methyl, vznikne oddělením jednoho atomu H od methanu, podobně ethyl CH3CH2, propyl

Naftalen (C10H8): 2 benzenové kruhy, typicky páchnoucí bílá pevná látka.

Použití: výroba barviv a plastů, dříve k ochraně kožešin a vlněných výrobků před moly.

Značky kovů

Názvy a značky kovů

lithium – Li

měď – Cu

sodík – Na

zinek – Zn

hořčík – Mg

stříbro – Ag

hliník – Al

cín – Sn

draslík – K

wolfram – W

vápník – Ca

osmium – Os

titan – Ti

platina – Pt

vanad – V

zlato – Au

chrom – Cr

rtuť – Hg

mangan – Mn

olovo – Pb

železo – Fe

nikl – Ni

kobalt – Co