Transcript Výpočty

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)
1
1. Hmotnost atomu
m(H) = 1,67348.10-27kg
m(e-) = 9,11.10-31kg
m(p+) = 1,672·10-27kg = 1836 . 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 = 1,66057.10-27kg = 1/12 m(12C)
Ar (X)= m (X)/mu
Mr (XY)= m (XY)/mu
kde:
m (X)= klidová hmotnost
2
látky X
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 = 6,022.1023 částic
V 1 molu každé látky je 6,022.1023 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
3
3. Objem
Avogadrův zákon:
Za normálních podmínek zaujímá 1 mol kteréhokoliv plynu
objem 22,4 dm3. (t= 0 ºC, p = 101325 Pa)
Molární objem
Příklady!!!
Vm(l/mol) = V(l) / n(mol)
4
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!!!
5
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:
6
100g H2O = 11,19g H2 a 88,81g O
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.
7
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
Homogenní směs
10-7 m
8
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
Homogenní směs
10-7 m
Heterogenní směs
9
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)
1. Hrubě disperzní = heterogenní směs
2. Jemně disperzní = koloidní roztoky
3. Homogenní disperzní soustavy = pravé roztoky
10-9 m
Homogenní směs
Koloidní roztok
10-7 m
Heterogenní směs
10
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)
11
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)
12
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
13
(Cl- a H3O+) se pak rozptýlí mezi molekuly rozpouštědla.
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)
14
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>1g
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
15
6.1.2. Koncentrace roztoků
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.
16
Příklady!!!
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!!!
17
7. Výpočty z chemických rovnic
(později)
18