Soubor prezentací: CHEMIE PRO I. ROČNÍK GYMNÁZIA CH9 - Chemické reakce a jejich zápis Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o. Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Chemická reakce děj, při kterém: se reaktanty přeměňují na produkty zanikají původní a vznikají nové vazby jednotlivé atomy nevznikají ani nezanikají pouze se přeskupují dochází k energetickým změnám

Typy reakcí reakce jednoduchá - výchozí látky se mění přímo na produkty složená reakce - vzniká řada meziproduktů reakční mechanismus - soubor po sobě jdoucích reakcí, při kterých dochází ke změně reaktantů na produkty

Chemická reakce Reaktanty = látky, které vstupují do reakce Produkty = nově vzniklé látky, které z reakce vystupují, mají jiné vlastnosti než reaktanty Výchozí látky = reaktanty Produkt HCl 2 Cl H C 400 + o 2

Chemické reakce vycházejí ze: Zákona zachování hmotnosti: součet hmotností reaktantů se rovná součtu hmotností produktů (počty atomů určitého druhu jsou na obou stranách rovnice stejné) výjimka: radioaktivní přeměny (i zde platí zákon zachování hmotnosti a energie)

Chemická rovnice záznam chemické reakce Reakční schéma: zápis chemického děje bez stechiometrických koeficientů NaCl + H2SO4 Na2SO4 + HCl Stechiometrické koeficienty: udávají počet molekul reaktantů a produktů (počet mol) Chemická rovnice: zápis i se stechiometrickými koeficienty 2 NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2 HCl

Reakční schéma H2 + Cl2 HCl

Chemická rovnice H2 + Cl2 2 HCl

Reakční schéma H2 + N2 NH3

Vyčíslování rovnice H2 + N2 2 NH3

Chemická rovnice 3 H2 + N2 2 NH3

Reakce podle vnějších změn Reakce skladné (syntetické – syntézy) - z více reaktantů a vzniká jeden produkt, oxidační čísla látek se mohou i nemusí měnit NH3 + HCl → NH4Cl Reakce rozkladné (rozklad)- z jednoho reaktantu vzniká více produktů; opak syntéz, oxidační čísla látek se mohou i nemusí měnit Reakce substituční (záměnné) - atom n. skupina atomů v molekule jednoho reaktantu je nahrazena za atom n. skupinu atomů reaktantu druhého; jeden reaktant a jeden produkt má oxidační číslo nula CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu Podvojné přeměny (konverze) - vzniká spřažením dvou substitučních reakcí; nemění se hodnoty oxidačních čísel NaOH+ HCl→ NaCl+ H2O

aq = aqatic = vodný roztok Skupenství s = solidus = pevný l = liquidus = kapalný g = gasseus = plynný aq = aqatic = vodný roztok  

Reakce podle počtu fází = skupenství Reakce homogenní jsou reakce, při kterých jsou všechny reakční složky v jedné fázi N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) Reakce heterogenní jsou reakce probíhající na fázovém rozhraní reaktantů, které jsou v různém skupenství Zn(s) + 2HCl (aq) → ZnCl2(aq) + H2(g) zvláštní typ reakcí heterogenních jsou reakce srážecí

Reakce podle přenášených částic Acidobazické reakce (protolytické)– přenos H+mezi kyselinami a zásadami NH3 + H2O → NH4+ + OH- Oxidačně-redukční (redoxní)– přenos elektronů mezi reagujícími látkami; mění se oxidační číslo 2HICl + Zn0 → ZnIICl2 + H20 Komlexotvorné reakce – přenos atomů nebo skupin atomů, reakce mezi donorem a akceptorem za vzniku koordinačně – kovalentní vazby CuSO4(s) + 4H2O(l) → [Cu(H2O)4]SO4(aq)

Reakce podle tepelného zabarvení reakce Reakce atermické – nedochází k uvolnění ani spotřebě tepla Reakce exotermické – soustava teplo uvolňuje a předává ho do okolí (ΔH<0); znaménko minus 2H2(g) + O2(g) → 2 H2O (g) ΔHo298 = -483,6 kJ/mol Reakce endotermické – soustava teplo spotřebovává (ΔH>0)   2 H2O(g) → 2H2(g) + O2(g) ΔHo298 = 483,6 kJ/mol

Reakce podle charakteru štěpení vazby homolytické (vznikají radikály) heterolytické (vznikají ionty) · H 2 elektrofil nukleofil - + OH H O 2

Reakce podle reagujících částic molekulové - reakční složky jsou v průběhu reakce elektroneutrální NO2 + CO → NO + CO2 radikálové (řetězový mechanismus)- účastní se jich částice s nepárovými elektrony – radikály iontové (většina anorganických reakcí v polárních rozpouštědlech) - + OH HCO O H CO 3 2

Reakce podle průběhu vratné (reversibilní) nevratné (ireversibilní) HCl NH Cl 3 4 + O H N NO NH 2 4 +

Reakce v organické chemii adice – navázání činidla na dvojné vazby za vzniku jednoduchých CH2=CH2 + H2 → CH3-CH3 eliminace – odštěpení obvykle malé sloučeniny (vody nebo halogenvodíku); opak adice, vzniká násobná vazba CH2=CH2 → CH≡CH + H2 substituce – atom, popř. skupina atomů se nahradí jiný atomem, popř. skupinou atomů; CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl přesmyk – dochází k přeskupení atomů uvnitř molekuly (vede ke vzniku izomeru)

Způsoby zápisu chemických rovnic ve stechiometrickém stavu 2 FeCl3 + 3 H2S Fe2S3 + 6 HCl pomocí stavového zápisu 2 FeCl3 (aq) + 3 H2S (g) Fe2S3 (s) + 6 HCl (aq) zkrácený iontový zápis 2 FeIII + 3 S-II Fe2S3 nebo IO3- + Cl2 + 6 OH- IO65- + 2 Cl- + 3 H2O

Oxidačně- redukční děje děje musí probíhat současně!  Předpokládáme, že mezi částicemi dochází buď ke skutečné nebo jen formální výměně elektronů. Oxidace - děj, kdy se zvyšuje oxidační číslo prvku (elektrony se odštěpují) Redukce - děj, kdy se snižuje oxidační číslo prvku (elektrony jsou přijímány)  

Redoxní děje Oxidační činidlo – látka schopná oxidovat jiné látky (sama se při reakci redukuje – dokáže odebírat e-) Redukční činidlo – látka schopná redukovat jiné látky (sama se při reakci oxiduje – dodává e-)

Redoxní děje Urči oxidační čísla v rovnici, vyznač oxidaci a redukci a označ oxidační a redukční činidlo.   Zn + HCl  ZnCl2 + H2 Zn0 + HICl-I  ZnIICl2-I + H20 Zn0 – 2e-  ZnII 2HI + 2e-  H20 Zn0 + 2HICl-I  ZnIICl2-I + H20 Zn – zvyšuje své ox. číslo  oxidace; Zn … redukční činidlo H - snižuje své ox. číslo  redukce; HCl … oxidační činidlo

ÚLOHA – Hoření zemního plynu Základní složkou zemního plynu, který využíváme v domácnostech, je methan. Zapiš rovnici hoření methanu, vyčísli ji a urči, zda-li se jedná o děj exotermický či endotermický. Zhlédni video hoření zemního plynu – viz http://www.youtube.com/watch?v=1DZgCf_wUhg a objasni, proč dotyčnému člověku nehoří ruka?

ÚLOHA - Urči typ chemické reakce NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2 HCl Fe + 2 HCl FeCl2 + H2 CuSO4(aq) + Fe(s) FeSO4(aq) + Cu(s) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 2 Na + H2SO4 Na2SO4 + H2 CaH2 + 2 H2O Ca(OH)2 + 2 H2 Zn(s) + 2HCl (aq) ZnCl2(aq) + H2(g) NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l) H2 + I2 2HI 4 3 ]SO ) [Cu(NH NH CuSO +

Použité informační zdroje obrázky– autor Yvona Pufferová Literatura MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2002. ISBN 80-7182-055-5. VACÍK, Jiří. Přehled středoškolské chemie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1990. ISBN 80-04-26388-7. 27

Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.