Základní chemické výpočty: 1. Hmotnost atomu 2. Látkové množství 3

Prezentace na téma: "Základní chemické výpočty: 1. Hmotnost atomu 2. Látkové množství 3"— Transkript prezentace:

1 Základní chemické výpočty: 1. Hmotnost atomu 2. Látkové množství 3
Základní chemické výpočty: 1. Hmotnost atomu 2. Látkové množství 3. Objem 4. Výpočty z chemických 5. Základní chemické zákony 6. Výpočty na složení a přípravu roztoků 7. Výpočty z chemických rovnic (později)

2 m (X)= klidová hmotnost látky X
1. Hmotnost atomu m(H) = 1, kg m(e-) = 9, kg m(p+) = 1,672·10-27kg = m(e-) Zavední relativní atomové hmotnosti (Ar) (resp. relativní molekulové hmotnosti (Mr) ) Relativní atomová hmotnost (Ar) vyjadřuje: Kolikrát je atom daného prvku těžší než 1/12 hmotnosti atomu nuklidu uhlíku 12C. Atomová hmotnostní jednotka mu = 1, kg = 1/12 m(12C) Nuklid je soubor atomů které mají stejné protonové číslo (počet protonů v jádře, znamená to, že se jedná o jeden prvek), i nukleonové číslo (počet nukleonů v jádře). Prvky se v přírodě vyskytují většinou jako směs nuklidů. Například uhlík se vyskytuje jako směs nuklidu 12C a nuklidu 13C, proto je v tabulkách uváděna atomová hmotnost uhlíku jako 12,011 atomové hmotnostní jednotky, nikoli 12,000 atomové hmotnostní jednotky, jak by odpovídalo 12C podle definice atomové hmotnostní jednotky. Ar (X)= m (X)/mu Mr (XY)= m (XY)/mu kde: m (X)= klidová hmotnost látky X

3 2. Látkové množství n (v molech)
pro porovnání látek z hlediska počtu ČÁSTIC 1 mol látky je takové množství, které obsahuje stejný počet částic jako je obsaženo ve 12g nuklidu 12C. Velikost tohoto čísla je určena Avogadrovou konstantou NA. NA = 6, částic V 1 molu každé látky je 6, částic. Látkové množství (n) vyjadřuje počet molů určité látky. n(mol) = m(g) / M(g/mol) kde M je molární hmotnost (neboli hmotnost jednoho molu): M(g/mol) = m(g) / n(mol) M = Mr + jednotky

4 3. Objem Avogadrův zákon:
Za normálních podmínek zaujímá 1 mol kteréhokoliv plynu objem 22,4 dm3. (t= 0 ºC, p = Pa) Molární objem Vm(l/mol) = V(l) / n(mol) Příklady!!!

5 4. Výpočty z chemických vzorců
Hmotnostní zlomek w Hmotnostní zlomek vyjadřuje poměr hmotnosti rozpuštěné látky (nebo prvku) ku hmotnosti celého roztoku (nebo sloučeniny). wA = mA (g) / mR (g) kde: mA = hmotnost prvku A mR = hmotnost celé sloučeniny Hmotnostní procento w.100 (v %) = určení zastoupení vzorku ve 100 g sloučeniny Příklady!!!

6 5. Základní chemické zákony
1. Avogadrův zákon: Stejné objemy všech plynů obsahují za stejného tlaku a teploty vždy stejný počet molekul. (1 mol jakékoliv plynné látky zaujímá za standardních podmínek 22,4 dm3.) 2. Zákon zachování hmotnosti (Lavoisier, Lomonosov): Součet hmotností všech látek do reakce vstupujících je roven součtu hmotností všech reakčních produktů (výchozích látek). (Počty atomů musí být na obou stranách rovnice shodné!) 3. Zákon stálých poměrů slučovacích (Proust): Hmotnostní poměr prvků dané sloučeniny je vždy stejný a nezávislý na způsobu přípravy sloučeniny. např. ve vodě (H2O) je poměr hmotností kyslíku a vodíku vždy roven osmi: 100g H2O = 11,19g H2 a 88,81g O

7 4. Zákon násobných poměrů slučovacích (Richter, Dalton):
Tvoří-li spolu dva prvky více sloučenin, pak hmotnosti jednoho prvku, který se slučuje se stejným množstvím prvku druhého, jsou vzájemně v poměrech, které lze vyjádřit malými celými čísly např. na vodík o hmotnosti 1g připadá ve vodě kyslík o hmotnosti 8g a v peroxidu vodíku kyslík o hmotnosti 16g, hmotnosti kyslíku v obou sloučeninách jsou tedy v poměru 1 : 2 5. Zákon stálých poměrů objemových při slučování plynů (Gay-Lussac): Plyny se slučují v jednoduchých poměrech objemových např. jeden objem kyslíku a dva objemy vodíku se slučují na dva objemy vodní páry: 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) 6. Zákon zachování energie (Lomonosov, Mayer): Celková energie izolované soustavy je v průběhu chemické reakce konstantní.

8 6. Homogenní a heterogenní směs
Směs je látka, která obsahuje dvě nebo více složek. Tyto složky lze od sebe mechanicky oddělit (chromatografie, krystalizace, filtrace…). Látky tvořící směs nejsou chemicky vázány. 1. Homogenní směs je směs, která má definované složení a vlastnosti v celém svém objemu. Jedná se o roztoky a některé slitiny. (čaj s cukrem…, zlato, dural, bronz…) Roztok je homogenní směs jedné nebo více látek rozpuštěných v jiné látce (rozpouštědle). Např. cukr rozpuštěný ve vodě, nebo vodní pára ve vzduchu. Roztok může být kapalný, pevný i plynný. Jednotlivé částice roztoku nejsou viditelné lidským okem. 10-9 m 10-7 m Homogenní směs

9 Homogenní směs Heterogenní směs
2. Heterogenní směs nemá definované složení, jedná se např. o žulu. V jejím objemu lze identifikovat jednotlivé látky. Skládá se ze dvou a více tzv. fází, které jsou od sebe oddělené rozhraním, na němž se vlastnosti skokem mění). 1. Podle počtu složek: dvousložkové (směs naftalenu a písku); třísložkové a vícesložkové (žula). 2. Podle složení: suspenze (pevná látka + kapalina) písek a voda, prášková křída s vodou emulze (kapalina + kapalina) olej ve vodě, benzin s vodou pěna (kapalina/pevná látka + plyn) šlehačka, mýdlová pěna aerosoly: mlha (plyn + kapalina) oblaky na obloze, voňavka ve vzduchu dým (plyn + pevná látka) prach na ulici, cigaretový dým 10-9 m 10-7 m Homogenní směs Heterogenní směs

10 Homogenní směs Koloidní roztok Heterogenní směs
3. Koloidní roztok (tzv. nepravý roztok) je směs, jejíž vlastnosti jsou mezi homogenní a heterogenní směsí. Skládá se z velmi malých částic (1–100 nm), jejichž pohyb je ovlivněn především kinetickou energií, gravitace je téměř neovlivňuje. (Mléko, krev, bílek ve vodě) Disperzní soustavy: dispergované = rozptýlené (v plynu, kapalině, pevné látce) Hrubě disperzní = heterogenní směs Jemně disperzní = koloidní roztoky Homogenní disperzní soustavy = pravé roztoky 10-9 m 10-7 m Homogenní směs Koloidní roztok Heterogenní směs

11 6.1. Roztoky Roztok je homogenní směs dvou nebo více látek.
Vznikají rozpuštěním jedné látky v rozpouštědle. Rozpouštědlo: nejčastěji kapaliny (polární a nepolární rozpouštědla, protická a aprotická)

12 6.1. Roztoky - dělení Dělení roztoků: 1. Podle skupenství
(plynné, kapalné a pevné) 2. Podle vlastností rozpuštěné látky Nechť je rozpouštědlem kapalina: a) Roztoky neelektrolytů Nevedou elektrický proud! Molekuly rozpuštěných látek obsahují pouze nepolární (popř. slabě polární) kovalentní vazby. V roztoku jsou celé molekuly obklopeny pouze molekulami rozpouštědla. (např. glukosa ve vodě)

13 b) Roztoky pravých elektrolytů
Vedou elektrický proud! Rozpuštěná látka je iontová sloučenina (např. NaCl) a Rozpuštědlo je polární látka. Dochází k vytrhávání iontů ze struktury krystalů molekulami rozpouštědla. Vznik volných pohyblivých NABITÝCH částic, které vedou elektrický proud. c) Potenciální elektrolyty Mohou vést elektrický proud! Rozpuštěná látka je polární sloučenina (např. HCl) a Rozpuštědlo je polární látka. Molekuly MOHOU BÝT polárním rozpouštědlem roztrženy a vzniklé ionty (Cl- a H3O+) se pak rozptýlí mezi molekuly rozpouštědla.

14 6.1.1. Složení roztoků – rozdělení látek podle mísitelnosti
1. Neomezeně mísitelné látky Vytváří homogenní směs bez ohledu na tom, v jakém poměru je smísíme. (např. ethanol s vodou) 2. Omezeně mísitelné látky Vytváří homogenní směs jen v určitém rozsahu vzájemných poměrů. Vzájemnou mísitelnost lze charakterizovat pomocí ROZPUSTNOSTI. (např. voda ve fenolu, resp. fenol ve vodě) 3. Nemísitelné látky Nemísí se v žádném poměru, jsou nemísitelné. (např. voda s olejem)

15 6.1.1. Složení roztoků – rozdělení látek podle mísitelnosti
Rozpustnost = nejvyšší hmotnost látky, která se bezezbytku rozpustí při dané teplotě a tlaku ve 100 g rozpouštědla. Pevné látky jsou v daném rozpouštědle: a) rozpustné m > 1 g b) málo rozpustné 0,1 < m < 1 g c) nerozpustné m < 0,1 g Vyniklé roztoky jsou: a) nasycené Použiji takové množství látky, které udává rozpustnost b) nenasycené Použiji menší množství látky, které udává rozpustnost c) přesycené Použiji větší množství látky, které udává rozpustnost

16 6.1.2. Koncentrace roztoků 1. Hmotnostní zlomek w
Udává složení roztoku. Je to poměr, který vyjadřuje zastoupení jednotlivých složek v roztoku. Vyjádření koncentrace: (několik způsobů): 1. Hmotnostní zlomek w 2. Hmotnostní procento hmot.% = w.100 (v %) 3. Objemové procento obj.% = Kolik ml je rozpuštěno ve 100 ml celého roztoku. 4. Molární koncentrace c ( v mol/l) Udává počet rozpuštěných molů látka (A) 1 l celého roztoku. Příklady!!!

17 6.3. Ředění a směšování roztoků
V praxi je třeba připravit roztok o určité koncentraci z roztoku o koncentraci jiné! Křížové pravidlo směšovací rovnice m1 . c1 + m2 . c2 = (m1 + m2) . c3 kde: m = hmotnost c = koncentrace Příklady!!!

18 7. Výpočty z chemických rovnic (později)