Základní chemické pojmy a zákony

Prezentace na téma: "Základní chemické pojmy a zákony"— Transkript prezentace:

1 Základní chemické pojmy a zákony
LRR/ZCHV – Základy chemických výpočtů Jiří Pospíšil

2 Relativní atomová (molekulová) hmotnost Ar (Mr)
Mr číslo udávající, kolikrát je hmotnost daného atomu (molekuly) větší než hmotnost 1/12 nuklidu 12C, tj. než hmotnost atomové hmotnostní jednotky mu = (1) kg Mr je bezrozměrné Molární hmotnost M je definována jako podíl skutečné hmotnosti látky v kg a jejího látkového množství (počtu molů) n: 𝑀= 𝑚 𝑛 𝑘𝑔.𝑚𝑜𝑙 −1 ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

3 Relativní molekulová a molární hmotnost: příklady
Příklad: Určete relativní molekulovou a molární hmotnost kyslíku: Mr (O2) = 2x16 = 32 (hmotnostních jednotek) M (O2) = 𝑘𝑔.𝑚𝑜𝑙 −1 = 32 𝑔.𝑚𝑜𝑙 −1 1 mol látky váží právě tolik, kolik je relativní molekulová hmotnost dané látky má však jednotku kg.mol-1 nebo g.mol-1 Určete relativní molekulovou hmotnost následujících sloučenin: manganistan draselný, octan sodný, fosforečnan amonný, uhličitan hořečnatý, kyselina dusičná, oxid dusný ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

4 Příklady: Molární hmotnost
manganistan draselný M(KMnO4) = 𝑔.𝑚𝑜𝑙 −1 octan sodný M(CH3COONa) = 𝑔.𝑚𝑜𝑙 −1 fosforečnan amonný M((NH4)3PO4) = 𝑔.𝑚𝑜𝑙 −1 uhličitan hořečnatý (MgCO3) = 𝑔.𝑚𝑜𝑙 −1 kyselina dusičná M(HNO3) = 𝑔.𝑚𝑜𝑙 −1 oxid dusný M(N2O) = 𝑔.𝑚𝑜𝑙 −1 ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

5 Molový (molární) objem VM
určen podílem objemu látky V (dm3) a látkového množství n: 𝑉 𝑀 = 𝑉 𝑛 𝑑𝑚 3 𝑚𝑜𝑙 za normálních podmínek: (pn = Pa, tn = 0°C) platí pro ideální plyn 𝑉 𝑀 = 𝑑𝑚 3 .𝑚𝑜𝑙 −1 nebo 𝑉 𝑀 = 𝑙.𝑚𝑜𝑙 −1 ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

6 Hustota látky látka zaujímá: 𝒅= 𝒎 𝑽
jednotkou je tedy 𝒌𝒈/𝒎 𝟑 nebo 𝒈/𝒄𝒎 𝟑 Příklad: Jaká je hustota kyslíku za normálních podmínek? d(O2) = 𝒎 𝑽 = 𝟑𝟐 𝟐𝟐.𝟒𝟏 =𝟏.𝟒𝟑 𝒌𝒈. 𝒎 −𝟑 ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

7 𝑁 𝐴 =𝟔,𝟎𝟐𝟐𝟏𝟑𝟕. 𝟏𝟎 𝟐𝟑 𝒎𝒐𝒍 −𝟏 Avogadrův zákon
stejné objemy všech plynů obsahují za stejných podmínek tentýž počet částic tzn. v m3 každého plynu bude za normálních podmínek vždy stejný počet částic měřením bylo zjištěno, že tento počet je asi 𝟔,𝟎𝟐𝟐. 𝟏𝟎 𝟐𝟑 částic toto číslo se nazývá AVOGADROVA KONSTANTA NA 𝑁 𝐴 =𝟔,𝟎𝟐𝟐𝟏𝟑𝟕. 𝟏𝟎 𝟐𝟑 𝒎𝒐𝒍 −𝟏 ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

8 Příklady Kolik molekul obsahuje a jaký objem za normálních podmínek zaujímá 10 kg vodíku? Řešení: Mr(H2) = 2 2 g H částic ……… dm3 10 kg H N částic ……………………. V dm3 plynu (litrů plynu) ____________________________ 𝑵= 𝑵 𝑨 .𝒏= 𝑵 𝑨 𝒎 𝑴 [𝒈] [𝒈] =𝟔.𝟎𝟐𝟑. 𝟏𝟎 𝟐𝟑 𝟏𝟎,𝟎𝟎𝟎 𝟐 [𝒈] [𝒈] =𝟑. 𝟏𝟎 𝟐𝟕 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒌𝒖𝒍 𝑯 𝟐 𝑽= 𝑽 𝑴 .𝒏= 𝑽 𝑴 𝒎 𝑴 [𝒈] [𝒈] =𝟐𝟐.𝟒𝟏 𝟏𝟎,𝟎𝟎𝟎 𝟐 =𝟏𝟏𝟐 𝒎 𝟑 𝑯 𝟐 ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

9 Dále vypočítejte: 1. Kolik molekul obsahuje a jaký objem za normálních podmínek zaujímá a ) 10 kg dusíku b) 0,02 g hélia c) 2,2 g oxidu uhličitého 2. Kolik molekul obsahuje 0,65 molu HCl? 3. Jaká je hmotnost 1 m3 vodíku za normálních podmínek a kolik molekul uvedený objem obsahuje? ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

10 w A = 𝒎 𝑨 𝒎 = 𝒎 𝑨 𝒎 = 𝒎 𝑨 ( 𝒎 𝑨 + 𝒎 𝑩 + 𝒎 𝑪 + 𝒎 𝑫 +…) = 𝒎 𝑨 𝒏 𝑨 𝒎
Směsi a roztoky Látky, které obsahují dvě nebo více složek, se nazývají směsi. složení soustavy vyjadřujeme nejčastěji pomocí hmotnostního zlomku. Hmotnostní zlomek w(A) složky A v soustavě je roven podílu hmotností m(A) složky A a soustavy m:    w A = 𝒎 𝑨 𝒎 = 𝒎 𝑨 𝒎 = 𝒎 𝑨 ( 𝒎 𝑨 + 𝒎 𝑩 + 𝒎 𝑪 + 𝒎 𝑫 +…) = 𝒎 𝑨 𝒏 𝑨 𝒎 ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

11 Směsi a roztoky-hmotnostní zlomek
Příklad: Slitina zlata stříbra, označovaná jako čtrnáctikarátové zlato, obsahuje ve 24 hmotnostních dílech slitiny 14 dílů čistého zlata. Jaký je hmotnostní zlomek zlata ve slitině? Řešení: Výsledek: Hmotnostní zlomek zlata ve čtrnáctikarátovém zlatu je 58,3 %. w Au = 𝒎 𝑨𝒖 𝒎(𝒔𝒍𝒊𝒕𝒊𝒏𝒂) = 𝟏𝟒 𝟐𝟒 =𝟎.𝟓𝟖𝟑=𝟓𝟖.𝟑% ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

12 Směsi - hmotnostní zlomek
Příklad: Mořské řasy obsahují 0,03 % jodu. Jaká by byla hmotnost jodu získaná z 5 tuny mořských řas?. Protože je hmotnostní zlomek jodu v řasách 0,03 %, platí: 100 t řas ,03 t jodu 5 t řas x t jodu 𝒙 𝒕 𝒋𝒐𝒅𝒖 𝒗 𝟓𝒕 𝟎.𝟎𝟑 (𝒕 𝒋𝒐𝒅𝒖 𝒗𝒆 𝟏𝟎𝟎 𝒕) = 𝟓 (𝒕 ř𝒂𝒔) 𝟏𝟎𝟎 (𝒕 ř𝒂𝒔) = 𝟓 (𝒕 ř𝒂𝒔) 𝟏𝟎𝟎 (𝒕 ř𝒂𝒔) = 5 . 0,03 / 100 = 0,0015 t = 1,5 kg Výsledek:   Z 5 t mořských řas lze získat 1,5 kg jodu. ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

13 Roztoky Roztok je homogenní směs složená ze dvou (nebo několika) látek. Zastoupení jednotlivých složek v roztoku označujeme jako koncentrace roztoku. Koncentraci roztoku udává nejčastěji: 1. Hmotnostní zlomek (hmotnostní procentová koncentrace) 2. Objemový zlomek (objemová procentní koncentrace) 3. Hmotnostní koncentrace 4. Molární koncentrace 5. Normální koncentrace Hmotnostní zlomek w(A) rozpuštěné látky A v roztoku je podíl hmotnosti m(A) rozpuštěné látky A a hmotnosti m roztoku.    w(A) = m(A) / m Vyjadřuje se nejčastěji v procentech a udává tedy počet gramů rozpuštěné látky ve 100 g roztoku ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

14 Roztoky-hmotnostní zlomek
Příklad: Roztok jsme získali rozpuštěním 30 g chloridu sodného ve 100 g vody. Vypočtěte hmotnostní zlomek NaCl v roztoku. Hmotnost roztoku je = 130 g a dosadíme do w(NaCl) = 30 / 130 = 0,2308 = 23,08 % Výsledek:   Získali jsme 23,08 % roztok chloridu sodného. ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

15 Roztoky-objemový zlomek
Objemový zlomek f(A) rozpuštěné látky A v roztoku je podíl objemu V(A) rozpuštěné látky A a objemu V roztoku.    f(A) = V(A) / V Vyjadřuje se nejčastěji v procentech a udává tedy počet dm3 rozpuštěné látky ve 100 dm3 roztoku Příklad: Objemový zlomek kyslíku ve vzduchu je 21,9 %. Vypočtěte, jaký objem zaujímá kyslík v místnosti o rozměrech 5 x 4 x 2,5 m naplněné vzduchem. Objem místnosti je 5 x 4 x 2,5 = 50 m3. Objemový zlomek kyslíku je 21,9 %, tedy ve 100 dm3 vzduchu je 21,9 dm3 kyslíku.       100 dm3 vzduchu  21,9 dm3 kyslíku dm3 vzduchu  x dm3 kyslíku x : 21,9 = : 100 x = ,9 / 100 = dm3 = 10,95 m3 Výsledek:   Kyslík v místnosti zaujímá objem přibližně 11 m3. ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

16 Roztoky-hmotnostní koncentrace
Hmotnostní koncentrace cm(A) rozpuštěné látky A v roztoku je podíl hmotnosti m(A) rozpuštěné látky A a objemu V roztoku.    cm(A) = m(A) / V Vyjadřuje se nejčastěji v g.dm-3 Příklad: Odpařením 12,0 cm3 vodného roztoku NaCl se získalo 0,132 g NaCl. Vypočtěte hmotnostní koncentraci NaCl v tomto roztoku. cm(NaCl) = m(NaCl) / V = 0,132 / 12 = 0,011 g.cm-3 Výsledek:   Hmotnostní koncentrace NaCl v roztoku byla 0,011 g.cm-3. ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

17 Roztoky-molární koncentrace
Molární koncentrace (látková koncentrace) c(A) rozpuštěné látky A v roztoku je podíl látkového množství n(A) rozpuštěné látky A a objemu V roztoku.    cm(A) = n(A) / V Vyjadřuje se nejčastěji v mol.dm-3 Molární koncentrace tedy udává počet molů látky v jednom dm3 roztoku. O roztok, který má molární koncentraci 2 mol.dm-3 říkáme, že je 2molární a označujeme jako 2M roztok. Příklad: Vypočtěte molární koncentraci roztoku NaOH, který vznikl rozpuštěním 10 g NaOH v 125 cm3 vody. Vypočteme nejprve látkové množství rozpuštěného NaOH: n(NaOH) = m(NaOH) / Mr(NaOH) = 10 / 40 = 0,25 mol Nyní dosadíme do vztahu: c(NaOH) = n(NaOH) / V = 0,25 / 0,125 = 2 mol.dm-3 Výsledek:   Molární koncentrace NaOH v roztoku je 2 mol.dm-3 ZCHV – Výpočty z chemických rovnic

18 Roztoky-molární koncentrace
Příklad: Vypočtěte, kolik gramů dusitanu draselného potřebujeme na přípravu 400 cm3 4M roztoku dusitanu draselného. Hmotnost 1 molu KNO2 je 85,11 g, hmotnost 4 molů KNO2 je tedy 4.85,11 = 340,44 g Toto množství bychom museli rozpustit v 1 dm3, aby byl 4M . Trojčlenkou zjistíme, kolik musíme rozpustit ve 400 cm3:1000 cm  340,44 g KNO2   400 cm x g KNO2x : 340,44 = 400 : 1000 x = ,44 / 1000 = dm3 = 136,18 g KNO2 Výsledek:   Na přípravu 400 cm3 4M roztoku dusitanu draselného potřebujeme 136,18 g KNO2. ZCHV – Výpočty z chemických rovnic