Anorganická chémia

1,Rýchlost chem.reakcie v jednotkovom objeme je casovy ubytokkoncentracie ktorehokolvek reaktantu alebo casovyprirastok koncentracie ktorehokolvek produktu reakcie delenyprislusnym stechiometrickym koeficientom danej zlozky vreakcnej rovnici.Koncentrácia reaktantov je najväcsia na zaciatku reakcie(v case t=0),s pribudajucim casom ubuda a sucasne koncentraciaproduktov s casom pribuda.Na posudzovanie rychlosti reakcii a pre ich porovnavanie saokrem rychlostnych konstant pouziva i tzv.polcas reakcie t1/2.Je to cas potrebny na to, aby zreagovala polovica zaciatocnejkoncentracie reaktantu.Vplyv koncentracie reaktantov na reakcnu rychlost-rychlostprirastku koncentracie produktu chemickej reakcie je priamoumerna sucinu okamzitych koncentracii reaktantov.Celkovy poriadok reakcie-sucet ciastkovych reakcnych poriadkov-ak sa sucet exponentov rovna 1, ide o reakciu prveho poriadku, ak je 2, ide o reakciu druheho poriadku, ak je 3 ide oreakciu tretieho poriadku.Molekulovost chem.reakcii-molekulovost reakcie je cislo, ktoreudava kolko castic reaktantu sa musi sucasne zrazit, aby sauskutocnila dana reakcia.Retazove reakcie su osobitná skupina zlozitych chem.reakciirozvijajuce sa prostrednictvom tzv.radikalov, ktorymi mozu bytvolne atomy, atomove skupiny a excitovane molekuly.Vyznam: sa vyuzivaju chemickej praxi, technologicke procesy(spalovanie uhlovodikov a uhlia ) krakovanie ropnych frakcii.V rezovych reakciach moeme rozlisit tri stadia-inciácia-vznik reaktívnych medziproduktov-prolongácia-cyklus ciastocnych reakcii veduci k tvorbeproduktu a spojený zo zánikom a opätovnou regenerácioupovodneho radikalu sa moze velakrat opakovat.-terminácia-ukoncenie rastu retazca alebo zanik radikalov.chlorovodikFotochemicke reakcie-reakcie vyvolane absorpciou elektro-magnetického ziarenia nazyvame fotochemické.Z hladiska existenzie zivota na Zemi maju popri fotosyntezemimoriadny vyznam fotochemické syntézy a rozklady ozonuv atmosfere, ktorych stechiometriu mozno zjednodusenevyjadrit v tvare.5.Heterogenny katalyzator byva zvycajne tuha latka s velkym povrchomna ktorom sa jeden z reaktantov sorbuje, chemicke väzby sa zoslabiaco ulahcuje reakciu z druhym reaktantom ( v plynnom, alebo kvapalnomskupenstve). Ako katalyzatory sa pouzivaju kovy (Fe,Ni,Pt,Ag,Mg),oxidy (NiO, ZnO, Bi2O3,MoO3) a ine. Vyuzitie pri vyrobe cpavku,plastov, pri hydrogenácii organickych zlucenin.Prikladom heterogennej katalyzi je kataliticka oxidacia amoniaku naoxid.dusnaty za ucinku platiny ako katalyzatora.Acidobazicka katalyza-katalyza kyselinami, resp.zásadami sanazyva acidobazicka katalyza. V pripade kyslej katalyzi praktckynie je dolezity anion kyseliny a v pripade zasaditej katalyzy kationzasady. Podla Lewisovych predstav zdielanie elektronoveho paru jevseobecnym javom acidobazickych rov-nováh. Ak je reakcia urychlovanadonorom alebo akceptorom elektronoveho paru akejkolvek vseobecnejkyseliny alebo zasady hovorime o vseobecnej acidobazickej katalyze.Ak reakciu urychluju iba kationy kationy H30+ ako akceptory aleboOH- ako donory elektronoveho paru, hovorime o specifickejacidobazickej katalyz. Medzi najvyznamnejsie priklady organickychreakcii patria tieto katalyzovane deje: hydroliza sacharidov,rozklad zlozenych sacharidov na jednoduche cukry(napr.skrobu,celulozy),inverzia sacharozy,hydroliza esterov karboxylovych kys.esterifikacia kyselin a alkoholov, prikladom bazickej katalyzy jezmydelnovanie esterov,esterifikacia.Enzymaticka katalyza:enzymi su najdolezitejsie biokatalyzatori,katalyzuju tisice chemickych reakcii v organizme, zvysuju rychlosttakmer vsetkych dejov prebiehajucich v zivych organizmoch nauroven, ktora je potrebna pre ustavicnu latkovu premenu energie.Ucinok enzymov podobne ako inych katlyzatorov spociva zzmensovani aktivacnej energie, ktoru potrebuju molekuly nauskutocnenie reakcie v dosledku tvorby labilnych medziproduktov.Preto je priebeh rekacie v pritomnosti enzymu ovela rychlejsiako reakcie nekatalyzovanej. Enzymi podobne ako ostatnekatalyzatori zvacsuju rychlost, ale neovplyvnuju rovnovahuchem.reakcii. Katalyticke posobenie enzymov sa v sirokej mierepouziva v enzymovych technologiach potravinarskeho priemyslu a vinych priemyselnych odvetiach (vyroba piva,vina,octu,syra,drozdia)Enzymy maju vyznamnu ulohu aj v zivom organizme (travenie,zazivanie)8,Chemicka rovnovaha v plynnych a heterogennych sustavach-v pripade reakcii prebiehajucich v plynnych alebo heterogennych sustavach, pri ktorych niektore latkyzucastnujuce sa reakcii su v plynnom skupenstve,sarovnovazna konstanta vyjadruje aj pomocou rovnovaznychparcialnych tlakov reagujucich plynnych latok p, ktore su priamo umerne koncentraciam. Oznacujeme ju Kp. Napr.presyntezu amoniaku vyjadrenu rovnicou reakcieV heterogennych reakciach, v ktorych reagujuce latky suv dvoch alebo viacerych fazach(napr.kvapaliny alebo tuhelatky reagujuce s plynmi), taktiez dosadzujeme do vztahupre rovnovaznu konstantu parcialne tlaky plynov. napr.rovnovazna konstanta heterogennej reakcie termickehorozkladu uhlicitanu vapenateho na tuhy oxid vapenaty aplynny oxid uhlicity.9.Napište rozdelenie disperznych sustav podla skupenstvadispergovaneho prostredia a dispergovanych castic a podlavelkosti dispergovanych castic. Uvedte priklady disperz.sustav a charakterizujte ich.-Podla skupenstva-a)sustavy s plynnym disperznym prostredimb)sustavy s kvapalnym disperznym prostredim.c) s tuhým prostr.-Podla velkosti disperzgovanych castica-hrubodisperzne sustavy(velkost castic nad 1000nm b-koloidnedisperzné sustavy(velkosť častíc 1-1000nm c-molekulovo aleboionovo disperzne sustavy Priklady disperznych sustav:Sustavy s plynnym disperznym prostredim-(dym,hmla)Sustavy s kvapalnym (lyosoly,suspenzie,emulzie,peny)Sustavy s tuhym (napr.zliatiny kovov,koloidne zlato)10.Vyjadrite slovne a matematicky vztahmi zlozenie roztokovhmotnostnym, objemovym a molovym zlomkom.+priklada)hmotnostny zlomok w(B)-(zlozky)B v roztoku w(B) je podielhmotnosti m(B) rozpustnej latky(zlozky)B a celkovejhmotnosti roztoku m(R) b)objemovy zlomok latky φ(B)(zlozky)B v roztoku __(B) jepodiel objemu V(B) rozpustnej latky (zlozky)Ba celkoveho objemu roztoku V(R)c)molovy zlomok latky x(B) (zložky)B v roztoku x(B) jepodiel latkoveho mnozstva n(B) rozpustnej latky (zlozky)B a suctulatkovych mnozstiev vsetkych latok(zloziek) roztoku __ nPríklad: Aka hmot.NaCl a vody treba na prípravu 500g roztoku:mNaCl= m . w = 500 . 0,1= 5gAky je V čisteho etanolu a vody na príp.250cm3 roztoku, φ = 0,5=50%V= mroztoku / w= 250/0,5= 500cm3 = 0,5dm3Hmotnostné% C a H v CH4: wc=MC / MCH4 = 6/10 . 100% = 60% C a 40% H11.Definujte matematickymi vztahmi a slovnekoncentracne sposoby vyjadrovania zlozenia roztokova napiste ich jednotky.a)koncentracia latky c(B)(zlozky) B v roztoku (koncentracia latkoveho mnozstva) c(B) je podiel latkoveho mnozstva n(B) rozpustnej latky(zlozky)B a celkoveho objemu roztoku V(R) [kg.m-3]b)hmotnostna koncentracia ρ(B) latky B v roztoku je podielhmotnosti m(B) latky (zlozky)B a celkoveho objemuroztoku V(R)[ kg.m-3] c)molalita latky m(B) (zlozky)B v roztoku m(B) je podiel latkoveho mnozstva n(B) rozpustnej latky (zlozky)B a hmotnosti rozpustadla m(R). [mol.kg-1(rozpustadla)] -urcuje ake latkove mnozstvo latky B je rozpustne v 1 kg rozpustadla.12.Charakterizujte polarne a nepolarne rozpustadla.Opiste zavislost rozpustnosti latok od povahy rozpustanejlatky a od rozpustadla. Definujte veliciny, ktorevyjadruu mieru polarity rozpustadiel.Polarne rozpustadla-maju navzajom viazane atomy vmolekule s velmi rozdielnou elektronegativitou a tedamaju v roznych miestach molekuly aj rôznu hustotuelektronov, co sa prejavujem vznikom dipolu. Dobrerozpustaju ionove zluceniny a zluceniny s polarnoukovalentnou väzbou. Patri sem voda,NH3,kys.mravciaNepolarne rozpustadla-maju symetricke usporiadanie at.v molekule, pricom elektronegativita atomov nie je prilisrozdielna, takze molekuly maju velmi maly alebo nemajudipolovy moment.Patria medzi ne kvapalne uhlovodikybenzen,cyklohexan,toluen.Zavislost rozpustnosti latok od povahy rozpustanej latky aod rozpustadla mozno vyjadrit vseobecnym pravidlom"podobne rozpusta podobne",t.j latka ma tendenciurozpustat sa v takych rozpustadlach, ktore sa jej chem.podobaju. Dobre sa rozpustaju latky priblizne rovnakejpolarity podla pravidla: polarne latky v polarnychrozpustadlach, nepolarne v nepolarnych rozpustadlach,ionove zluceniny a latky zlozene z polarnych molekulv polarnych rozpustadlach".Rozpustnost latok zavisi okrem teploty predovsetkymod chemickej struktury rozpustanej latky a charakterurozpustadla. Kvantitativnou mierou polarity rozpustadla je hodnota dipoloveho momentu jeho molekul a hodnota relativnej permitivity. Tymito velicinami sacharakterizuje druh rozpustadiel a ich rozpustaciaschopnost.13.Opiste rozpustanie tuhych krystalickych zlucenin s ionovouväzbou v polarnom rozpustadle a rozpustanie zlucenin spolarnou kovalentnou väzbou v polarnom rozpustadle.Na rozpustanie tuhych kryst.ionovych zlucenin je potrebnaenergia na porusenie ionovej struktury a uvolnenie ionovs nej, co nastava ucinkom silne polarneho rozpustadla napr.vody.Pri rozpustani takychto zlucenin v polarnych rozpustadlachprebiehaju tri procesy.1.prvy spociva v rozruseni kryst.struktury soli posobenimnarazov molekul rozpustadla.2.ihned po uvolneni ionov z kristalu prebieha druhy proces,t.j obalovanie kationov a anionov.3.tretie stadium rozpustania je samovolne prebiehajuci procesdifuzie hydratovanych ionov rovnomerne po celom objeme rozpustadla.Rozpustanie polarnych zlucenin v polarnom rozpustadle prebiehatakto:dipolove molekuly rozpustadla opacnymi polmi obklopiakonce polarnej molekuly rozpustanej latky a svojimielektrostatickymi pritazlivymi silami zoslabuju vnutromolekulovupolarnu kovalentnu väzbu. Molekula sa v dosledku toho deformuje,nastava oddialenie jej polov, az sa napokon rozpadne na hydratovaneiony.14.Definujte pojem maximalna rozpustnost latok. Rozpustnost maximalna je hmotnost latky ktora sa pri danejteplote rozpusti v 100g cisteho rozpustadla, alebo ktore jerozpustne v 100g nasyteneho roztoku.Krivka rozpustnosti udava maximalne mnozstvo rozpustnejlatky v danom mnozstve rozpustadla alebo roztoku pri danej teplote.-obalovanie kationov a anionov rozpustnej latky so vsetkych stranpolarne orientovanymi molekulami polarneho rozpustadla, cim sazabranuje ich navratu do struktury. Tento proces sa oznacuje akosolvatacia ionov, ak je rozpustadlom voda, ide o hydrataciu ionov.AB- (s) ↔ A (aq) + B- (aq)15.Charakterizujte ramcovu rozpustnost latok vo vode: Rozpustne su takmer vsetky soli alkalickych kovov a soliamonne. Nerozpustne su KClO4 a atd. (Na+,K+,NH4+)Rozp. Su skoro všetky chloridy, nerozp.AgCl, CuCl,ciastoc.nerozp: PbCl2.Rozpustne su takmer vsetky sirany. Ciastocne rozpustne suCaSo4,Ag2SO4 a Hg2SO4. Nerozpustne su BaSO4,SrSO4,PbSo4.Z normalnych uhlicitanov,fosforecnanov su rozpustnelen uhlicitany a fosforecnany alkalickych kovov(okrem litnychsoli)a amonne. Ostatne su nerozpustne alebo ciastocne rozpustne.Hydrog.uhličitan a dihydr.fosforečnan- všetky sú rozp.16.Charakterizujte ramcovu rozpustnost a)dusicnanov-Rozp.su takmer vsetky, okrem niektorých zásaditych.b) rozp.su vsetky dihydrogenfosf.hydrogenuhlicitany-Rozpustne su takmer vsetky dusicnany a dusitany (okrem niektorych zasaditych) Rozpustne su len sulfidy alk.kovov,kovov alkalickych zemin (po ich hydrolize) a (NH4)2S.Rozpustne su len oxidy a hydroxidy alkalickych kovov.Ciastocne rozpustne su:Ca0,SrO,BaO,Ca(OH)2,Sr(OH)2 a Ba(OH)217.Definujte slovne a matematickymi vztahmi Henryho zakon.Biol.vyznam rozpustnosti plynov v kvapalinachPodla tohoto zakona za danej teploty je rozpustnost plynovv kvapaline priamo umerna parcialnemu tlaku plynu nad roztokom.Ak vyjadrime mnozstvo plynu molarnym zlomkom x(B),ma Henryhozakon tvar:x(B)= kB /Henryho konšt.char.pre dany plyn a kvap/ . pB/parcial.tlak plynu nad kvap/ ↑teploty sa ↑molar.zlomokJe lepsie vyjadrit rozp.plynov pomocou ich hmot. MB a objemuRozpúštadla Vr→ mB/Vr = kB . pB,Hmot.rozp.plynu v objem.jednotke kvap.je priamoúmer.jeho parcial.tlaku nad roztok.Pri objemovom vyjadreni mnozstva plynu V(B) je Henryho zakondefinovany vztahom:V(B)= αB/Bunsenov absorpč.koef-udávaV rozp.plynu v jednotke rozp. Při parc.tlaku 101,3kPa/ . pB Biologicky vyznam: vyznamna je najmä rozpustnost vzdusnehokyslika, dusika a oxidu uhliciteho vo vode a v krvnej plazme.Popísať kesonovú chorobu18.Charakterizujte roztoky v kvapalinach. Def. pojemazeotropna zmes.V kvap.su adheznesily vyssie jako při plynoch preto bude vzáj.Rozpustnost a zmiešavanie tazsie.Vseobecne plati, ze vzaj.rozpustnost dvoch kvapalin spodobnymi vlast.je vacsia, ako kvap.rozdielnej povahy. Na rozpustani kvap.v kvapalinach mozno aplikovat pravidlo, ze podobne sa rozpusta v podob.t.j v polarnej kvap.sa dobre rozpusta polarna kvap.,v nepolar.kvapaline nepolarna.Pri zmiesavani niektorych kvapalin sa ich molekuly navzajom ovplyvnuju a vznikajuce zmesi s urc.koncentraciou vru pri konstantnej teplote.Taketo zmesi sa naz.azeotropné.Pr:roztok etanolu a vody.Azeotropné zmesy možnoodseba ddelit destilaciou na svoje zložky tak, ze sa k destil. zmesy prida tretia vhodne volená kvap.19. Vyjadrite slovne a vztahom Raoultov zakon …Raoultov zakon-relativne znizenie tlaku nasytenej pary rozpustadlanad roztokom sa rovna molarnemu zlomku rozpustenej neprchavejlatky v roztoku.Δp /p0 = xB, p0-tlak nasyt.par nadcistym rozpust.p-tlak nasyt.par rozpust.nad roztokom,Δp=p0-p→absolut.znízenieΔp /p0=relativ.znizenie tlaku nasyt.pary rozp.nad roztokomAbyvztah fungoval aj pre elektrolyty třeba zaviest Vannt hofov koef.:π= ic(B).R.T, koef. i zavisi od char.latky a konc.Priamym dosledkom zniznia tlaku nasytenych par rozpustadlanad roztokom neprchavej latky su dva efekty.-roztoky neprchavych latok vru za rovnakeho vonkajsieho tlakupri vyssej teplote ako samotne rozpustadlo (ebulioskop.efekt)-a tuhnu pri nizsej teplote ako ciste rozpustadlo(kryoskop.efekt)V sulade s Raoultovym zakonom sa zistilo, ze zvisenie teplotyvaru T zriedenych roztokov neprchavych neelektrolytov jepriamoumerne molalite rozpustenej latky v roztoku m(B)ΔTv= Kv . m(B) Kv-ebulioskopicka konstanta-je char.velicinapre kazde rozpustadlo a udava o kolko stupnov sa zvysi t varu roztoku, ktory pozostava s jedneho molu neprchaveho elektrolytuv 100g daneho rozpustadla v porovnani s cistym rozpustadlom.Pre znízenieteploty tuhnutia roztoku platí ze znizenie t tuhnutiaΔTt kryoskop.znizenie zried,roztokov neprch.elektrolytov jePriamoumerne molalite rozp.latky v roztoku mB: ΔTt =Kt . m(B)20.Charakterizujte osmozu a osmoticky tlak roztokov. Napiste van´tHoffovu rovnicu osmot.tlaku.Osmoza-samovolny 1smerny prechod molekul rozpustadlaz roztoku smensou konc.cez polopriepustnu membranu do roztoku svacsou konc.Osmot.tlak-ked je roztok uzavrety v nadobe, ktora ma strany spolopriepustnej membrany a tato nadoba je ponorena do rozpustadla,vznika prenikanim cisteho rozpustadla do roztoku tlak → osmoticky tlak na steny nadobyv kt.je roztok uzavrety.Rovnica neelektrolytov: π= c(B).R.TRovnica elektrolytov: π= ic(B).R.T, π-osmot.tlak roztoku v Pac-konc.rozpus.latkyB v mol.m-3, R-mol.plyn.konšt.-8,314J.K-1mol-1T- termodyn.teplota v K, i-Vant hofov empyricky koef.Pre velmi zriedene roztoky soli silnych elektrolytov, kde sa predpoklada uplna ionizacia rozpust.latky sa koef. = poctu vznik.ionov a preto sa priblizuje hodnotam celych cisiel.V ostat.roztokoch elektrolytov ma koeficient v dosledku pos.medziionovych sil mensie hodnoty. Ak nastava v roztoku asociaciaje koef. 7(HIO, HCIO, HBrO) slab.až stred.sil.: pKk= 7-2 (HNO2, H3PO4)sil.kys: pKk = 2-3 (HNO3, HCIO3) velmi sil.: pKk