Anorganická chémia

1. Vyjadrite mat. vzťahmi reakčnú rýchlosť, rýchlosť úbytku reaktantov a prirastku produktov za cas dt pre vseob. aA+bB pP+rR. Slovne a mat. vztahom vyjadrite vplyv koncentracie reaktanto a teploty na reakcnu rychlost. Definujte polcas reakcie a biolog polcas. Definujte poriadok a molekulovost chem reakcii.
Velicina, ktora kvantitativne definuje casovu zmenu latkoveho mnozstva ktorejkolvek z reagujucich latok za danych podmienok, sa nazyva reakcna rychlost. Je to vlastne rychlost zmeny koncentracie latky, ktora vyjadruje casovu zmenu koncentracie reaktantov alebo produktov chem reakcie za danych podmienok:

Kde dc i ¬ je diferencialna zmena latkovej koncentracie sledovanej i tej latky reaktantov alebo produktov za velmi maly casovy interval dt. Jednotkou je mol dm s. Pre vseob
Reakciu typu: aAbB pPrR rychlost spotreby koncentracie reaktantov A a B za cas dt vyjadrime rovnicou:

Pretoze sa koncentracia reaktantov pocas reakcie zmensuje, je znamienko minus. Pre rychlost tvorby koncentracie produktov P a R za cas dt:

Vplyv koncentracie reaktantov a teploty na reakcnu rychlost. Tu plati GuldbergovWaageov zakon ucinku hmotnosti: Zavislost rychlosti chem. od koncentracie reaktantov pre konstantnej teplote vyjadril Guldberg a Waage zakonom ucinku takto: Rychlost prirastku koncentracie produktov chem reakcie je priamo umerna sucinu koncentracie produktov chem reakcie je priamo umerna sucinu koncentracii reaktantov. Aby prebehla reakcia, musia sa castice reaktantov stretnut. Napr. rychlost prirastku koncentracie produktu AB pre vseob vyjadrenu chem reakciu

Mozeme podla zakona ucinku hmotnosti vyjadrit touto kinetickou rovnicou

Kde symboly A a B su okamzite latkove koncentracie reaktantov a K je konstanta umernosti rychlostna konstanta reakcie. Cim je rychlostna konstanta vacsia tym dana reakcia prebieha rychlejsie. Na posudzovanie rychlosti reakcii okrem rychlostnych konstant sa pouziva niekedy aj tzv. polcas reakcie  12. Je to cas potrebny na zreagovanie polovice latkovych mnozstiev reaktantov. Velicina polcas premeny sa pouz na vyjadrovanie rychlosti samovolneho radioaktivneho rozpadu isteho radioaktivneho nuklidu. V medicine a veterinarstve na vyjadrenie vylucovania z organizmu alebo chem odburavania toxickych latok a lieciv sa pouz velicina biolog polcas. Poriadok chem reakcii, ktory urcuje zavislost rychlosti chem reakcie od koncentracie jednotlivych zloziek.

Ak je chem reakcia dana vseob reakcnou schemou

Potom reakcnu vyjadrime touto kinetickou rovnicou
sa nazyvaju ciastkove reakcne poriadky zloziek A,B,C. Sucet n
sa nazyva celkovy poriadok reakcie n. Molekulovost rakcie je cislo, ktore udava, kolko castic reaktantu sa musi sucasne zrazit aby sa uskutocnila dana chem reakcia. Ak podstata spociva v rozlade samej castice na viac jednoduchsich castic, hovorime o monomolekulovej reakcii. Ak su molekuly 2 ide o bimolekulovu reakciu. Ak su 3 ide o trimolekulovu reakciu. Vplyv teploty na reakcnu rychlost- tu plati vant Hoffove empiricke pravidlo: zvysenim teploty readtantov o kazdych 10 stupnov C sa spravidla zvysi reakcna rychlost dvoj az stvornasobne. Znizenim teploty rychlost reakcie podobne klesa. Arrheniova rovnica:


Kde A je konstanta oznacovana ako frekvencny faktor a E je zaklad prirodzenych logaritmov, R je molova plynova konstanta, T je termodynamicka teplota, Ea je aktivacna energia prislusnej raekcie. Rychlost danej reakcie zavisi prevazne od hodnoty exponenta EaRT.

2. Charekterizujte princip retazovych reakcii. Vyjadrite chem rovnicami a opiste stadia retazovej reakcie medzi divodikom a dichlorom pri vzniku chlorovodika. Vyznam retazovych reakcii.
Retazove reakcie su osobitnou skupinou chem reakcii, rozvijajucich sa prostrednictvom radikalovm, ktorymi mozu byt volne atomy, atomove skupiny a excitovane molekuly. Radikaly vznikaju nepolarnym roztrhnutim niektorej kovalentnej vazby v molekule ucinkom energie, napr. el. vybojom tepla alebo chem iniciaciou. Radikaly su castice bez naboja s jednym alebo viacerymi volnymi valencnymi elektronmi napr. vodik a kyslik. Retazove reakcie delime na nerozvetvene, pre ktore je charakteristicke, ze pri interakcii molekuly s radikalom vznika iba 1 radikal, a na rozvetvene, pri ktorych v priebehu cyklu vznika viac radikalov. Rozvetvene retazove reakcie prebiehaju velmi rychlo. Typickym prikladom nerozvetvenej retaz reakcie je zlucovanie H a Cl 
V tme pri izbovej teplote reakcia prakticky neprebieha. Ak dodame svetelne ziarenie nastava burliva iniciacna reakcia prebiehajuca v 3 stadiach. V prvom sa rozstiepi molekula dichloru na 2 radikaly.

Reakcia iniciacna
V druhom radikal chloru reaguja s molekulou divodika za vzniku chlorovodika.

Pritom sa uvolni radikal vodika, ktory reaguje s dalsou molekulou dichloru za vzniku molekuly chlorovodika a radikalu chloru.

Reakcia propagacna
Konecnou fazou je zanik radikalov.


Reakcia terminacna
Retazove reakcie sa vyuz v chem praxi, v niektorych biolog dejoch. Medzi retazove reakcie patri velka skupina technologicky dolez procesov /spalovanie uhlovodikov a uhlia/, krakovanie ropnych frakcii, fotoiniciacna polymerizacia uhlovodikov a inych org zlucenin za vzniku vysokomolekulovych latok, degradacia makromolekulovych latok a biopolymerov a viac dejov v zivych organizmoch.

3. Charakterizujte princip fotochem reakcii, napiste vztahy pre elementarne kvantum energie a kvantovy vytazok fotochem reakcii. Vyjadrite fotochom reakciami fotochem syntezu ozonu a rozklad ozonu v atmosfere posobenim NO a radilalov halogenov. Opiste podstatu najdolez fotochem reakcii.
Rakcie vyvolave absorpciou elektromagnet ziarenia nazyvame fotochemicke. Pri fotochem reakcii absorbuju molekuly sustavy A foton a prechadzaju do energeticky bohatsieho- vzbudeneho stavu A.

Podla kvantovej teorie nastava absorpcia ziarenia len po celistvych kvantach energie E.

Kde h je Planckova konstanta, c je tychlost svetla vo vakuu, je frekvencia ziarenia, je vlnova dlzka ziarenia. Z viditelneho svetla su najucinnejsie modre a fialove luce. Ucinkom absorbovaneho ziarenia sa zvycajne molekula rozstiepi- fotodisociuje, pricom vznikaju prislusne volne radikaly. Najdolezitejsia fotochem reakcia z hladiska existencie zivota na zemi je fotosynteza. Rastliny z oxidu uhliciteho, vody, mineralnych soli za absorpcie slnecneho ziarenia vytvaraju org latky a volny dikyslik. Reakcia prebieha za pritomnosti chlorofilu v chloroplastoch.

Fotosynteza je redukcno- oxidacny dej redukcie CO2 na sacharidy za sucasnej oxidacie H2O na dikyslik. Medzi fotochem reakcie patri fotolyza- je to rozklad tuhych, kvapalnych alebo plynnych latok ucinkom svetelnej energie na molekuly, atomy alebo iony. Vplyvom fotolyzy nastava napr, neziaduca zmena farby textilii. Chemiluminiscencia je dej, pri ktorom dochadza k emitovaniu viditelneho elektromagnet ziarenia- svetla ako dosledok chem reakcie. Napr. biely fosfor vplyvom pomalej oxidacie vzdusnym kyslikom svetielkuje. Svetielkovanie svatojanskych musiek a sprachiveneho dreva su prikladom bioluminiscencie. Fotoluminisciencia je svetielkovanie latok po ich oziareni vonkajsim zdrojom svetla. Podstata spociva v tom, ze fotony zo zdroja svetla su pohlcovane molekulami alebo atomami latky a tym sa excituju. Najdolez technickou aplikaciou fotochem reakcii je fotograficky dej, ktory sa vyuz v reprodukcnej technike.

Fotochem reakcie ozonu v atmosfere mozme vyjadrit v tvare


Ozonova vrstva absorbuje cast skodliveho kratkovlnoveho vysokoenergetickeho ultrafialoveho ziarenia slnka a tym chrani zive organizmy na zemi pred ucinkami velkych davok tohto ziarenia, ktore su pre vacsinu organizmov zhubne. Obsah ozonu v stratosfere sa moze zmensovat posobenim oxidu dusnateho podla rovnice:



Znizenie obsahu ozonu jeho rozkladom na O2 radikalmi halogenov:


Halogeny vznikaju v stratosfere fotolyzou freonov, ktore sa pouz. ako hnaci plyn v sprejoch a v naplni chladiacich zariadeni.

4. Vysvetlite vseob princip vplyvu katalizatora na reakciu AB AB. Opiste podstatu homogennej katalyzy. Vysvetlite ju na priklade komoroveho sposobu vyroby H2SO4.
Rychlost reakcie mozno podstatne zvysit aj vplyvom velmi maleho mnozstva niektorych latok, ktore nazyvame katalyzatory a ich ucinok je katalyza. Katalyzatory su chem latky, ktore vyrazne zvysuju rychlost chem reakcii, ale samy sa reakciou chemicky nemenia a nespotrebovavaju. Ucinok katalyzatora AB AB. Tato reakcia vyzaduje velku aktivacnu energiu. Jej rychlost je velmi mala. Mozno ju urychlit ak sa do sustavy prida vhodny katalyzator K, a tym vytvori s jednou z vychodiskovych latok A nestaly medziprodukt AK, ktory sa reakciou s druhou vychodiskovou latkou B rozklada za vzniku reakcneho produktu AB a za sucasneho uvolnenia katalyzatora K.

Rychlost reakcie sa zvysuje, pretoze obidve ciastkove reakcie s katalyzatorom maju nizsiu aktiacnu energiu, ako je aktivacna energia povodnej reakcie bez katalyzatora. Katalyzator znizuje aktivacnu energiu danej reakcie- meni len rychlost reakcie. Homogenna katalyza- je ak katalyzator a reagujuce zlozky sustavy maju to iste skupenstvo a vytvarafu homogennu sustavu. Oxid dusnaty sa pouz ako katalyzator pri oxidaxii oxidu siriciteho kyslikom, v rovniciach, dtore su podstatou komoroveho sposobu vyroby kys sirovej


Medzi najcastejsie dtuhy homogennej katalyzy patria reakcie katalyzovane vodikovymi H kationmi alebo anionmi OH-.

5. Opiste podstatu heterogennej katalyzy. Vysvetlite ju na priklade syntezy amoniaku z dusika a vodika. Charakterizujte acidobazicku a enzymovu katalyzu. Uvedte priklady vyuzitia. Inhibitory a katalyzatory.
Ak je katalyzator tuha latka a vychodiskove latky su kvapalne alebo plynne, hovorime o heterogennej katalyze alebo kontaktna katalyza. Ucinok kontaktnych katalyzatorov sa obycajne vysvetluje absorpciou reaktantov na vhodne miesta povrchu katalyzatorov, ktore sa oznacuju ako aktivne centra. Kontaktna katalyza je veza v anorg aj org technologii.

Prikladom heterogennej katalyzy je priemyselne vyznamna synteza amoniaku z didusika a divodika za ucinku rozptyleneho kovoveho zeleza ako katalyzatora.


Autokataliza je osobitny druh homogennej katalyzy, pri ktorej je katalyzatorom niektory z reakcnych produktov. Inhibitory reakcie spomaluju a delime ich na stabilizatory a katalicke jedy. Stabilizatory sa pouz ako prisady proti rozkladu do mnohych vyrobkov z polymerov urcenych na dlhodobe pouzivanie, do olejov, tukov, farbiv.. Katalycke jedy su neziaduce primesy, ktore obmedzuju aktivne centra katalyzatora, ciastocne alebo uplne znemoznuju ucinok katalyzatorov. Mozme ich oznacit aj ako enzymove jedy. Druhy inhibitorov, ktore sa pouz v lekarstvve, ci polnohospodarstve, pretoze znemoznuju normalny vyvoj mikroorganizmov a parazitov a ktore napadaju ludi, zvierata a rastliny sa oznacuju ako chemoterapeutika. Acidobazicka katalyza je katalyza kyselinami. Medzi najznamejsie priklady patria napr.: hydroliza cukrov, inverzia sacharozy- kysla a zasadita hydroliza esterov karboxil kyselin, esterifikacia kyselin a alkoholov. Enzymova katalyza- regulacia biolog procesov dolez pre zivot rastlin a zivocichov je podmienena katalytickymi vlastnostami enzymov. Enzymy su najdolez biokatalyzatory. Zvysuju rychlost takmer vsetkych dejov prebiehajucich v zivych organizmoch. Vsetky enzymy su makromolekulove latky bielkovinnej povahy produkovane vylucne zivymi org. Vyuz sa v potravinarskom priemysle a v inych priemys odvetviach /vyroba piva, octu, vina, syra, lieciv, pracich prostriedkov.../
Enzymy maju vyznamnu ulohu pri rozkladnych a syntetickych dejoch v zivom organizme.

6. Definujte Le Chatelierov princip pohyblivej rovnovahy a vysvetlite ako vplyva tlak na chemicku rovnovahu syntezy dusika s vodikom na amoniak a syntezu vodika s jodom na jodovodik. Smer posunu rovnovahy vo vratnych chem reakciach pri zmene vonkajsich podmienok vyjadruje princip akcie a reakcie, ktory sa aplikovany na rovnovazne stavy nazyva principom pohyblivej rovnovahy. Le Chetelierov princip pohyblivej rovnovahy- porusenie rovnovahy sustavy vonkajsim posobenim vyvola deje, ktorymi sa sustava snazi zabranit ucinku tohto posobenia. Mozno usmernit rovnovahu chem reakcii 3 cinitelmi: zmenou koncenatracie niektorej zo zloziek reakcnej zmesi, zmenou teploty alebo tlaku. Vplyv tlaku na chem rovnovahu v plynnej faze- ak sa pri reakcii celkove lagkove mnozstvo produktov zmensuje, zvysenie tlaku posuva rovnovahu v smere vzniku produktov a naopak. Ked sa pri reakcii suhrnne latkove mnozstvo nemeni, zmena tlaku nema vplyv na zlozenie rovnovaznej zmesi.

Prikladom aplikacie Le Chatelierovho- Braunovho principu je priemyselna vyroba amoniaku syntezou molekuloveho didusika a divodika.



Celkove latkove mnozstvo sa znizuje, preto zvysenim tlaku sa posuva rovnovaha v prospech vzniku amoniaku, znizovanie tlaku podporuje jeho rozklad. Rovnovahu v smere vzniku cpavku mozno posunut okrem zvyseneho tlaku aj znizenim teploty. Na rychlejsie dosiahnutie povnovahy sa pouz katalyzatory.

7. Reakcie vratne, rovnovazne, dynamicka rovnovaha. Odvodte a definujte Guldbergov- Waageov zakov chem rovnovahy. Napiste rovnicu syntezy amoniaku z vodika a dusika, napiste rovnovaznu konstantu tejto reakcie. Ako vplyva tlak na vytazok produktu tejto reakcie.
Na zaciatku reakcie su v uzavretej reakcnej sustave pritomne len reaktanty a reakcia prebieha zlava doprava. Len co vznikne urcite mnozstvo produktov, reakcia zacne prebiehat aj opacnym smerom- sprava dolava, produkty sa rozkladaju na reaktanty. Navonok sa zda akoby reakcia vobec neprebiehala. Reakcie prebiehaju neustale dalej, ale ich rovnovazne rychlosti v obidvoch smeroch su rovnake. Taketo reakcie sa nazyvaju vratne. Ak je rychlost reakcie zlava doprava rovnaka ako rychlost spatnej reakcie hovorime, ze sustava je v rovnovaznom stave, ze nastava chem rovnovaha. Pretoze priama a spatna reakcia prebieha neustale dalej, ide o dynamicku rovnovahu. Vsetky reakcie, pri ktorych sa takyto rovnovazny stav ustaluje, sa nazyvaju rovnovaznymi reakciami. Rovnica Guldbergovho- Waageovho zakonu.


A v opacnom smere

Odvodenia rovnovaznej konstanty:

Pomer rychlostnych konstant priamej a spatnej reakcie k1k2Kc – rovnovazna kovstanta Kc. Guld.- Waage. Zakon: Pomer sucinu rovnovaznych kovcentracii produktov a sucinu rovnovazvych koncentracii reaktantov je konstantny a rovna sa rovnovaznej konstante danej reakcie. Kc pre prislusnu chem reakciu zavisi len od teploty. Reakcie Kc10 su jednosmerne reakcie. Reakcie s Kc10 vobec neprebiehaju. Reakcie s Kc v rozmedzi 10 az 10 su typicke vratne rovnovazne reakcie.

8. Charakterizujte chem rovnovahu v plynnych a heterogennych sustavach. Napiste Kp reakcie syntezy amoniaku z prvkov a reakcie termickeho rozkladu uhlicitanu vapenateho.
Na reakcii su v plynnom skupenstve, sa rovnovazna konstanta vyjadruje aj pomocou parcialnych tlakov reagujucich plynnych latok. Oznacujeme ju Kp. Rovnica syntezu amoniaku:

Je rovnovazna konstanta Kp:


Napr rovnovazna konstanta heterogennej reakcie:

Je dana vztahom:

Rovnovazna kovstanta tejto sustavy zavisi od parcialneho tlaku plynnej zlozky- oxidu uhliciteho, t. j. od p/CO2/. Tym nadobudne vztah pre rovnovazny stav skumanej reakcie jednoduchy tvar:

22. Elektrolyticka disociacia elektrolytov. Druhy elektrolytov. Priklady.

Disociacny stupen, disociacna konstanta elektrolytov.
Elektrolyty su latky, dtore sa pri interakcii s molekulami polarneho rozpustadla stiepia na iony. Tento dej sa vola elektrolyticka disociacia- ionizacia a roztok v dosledku vzniku kationov a anionov vedie elektricky prud. K elektrolytom patria zluceniny, ktore su uz v tuhej faze vo forme ionovych krystalov, tzv prave elektrolyty / typicke soli, KCL, NaCl, Na2SO4.../ a vedu elektricky prud uz v tavenine.

Tieto elektrolyty su v roztoku disociovane prakticky uplne a nazyvame ich silne. Potencialne elektrolyty su zluceniny s polarnymi kovalentnymi vazbami, ktore sa vplyvom rozpustadla disociuju. Sem patria kyslikate a bezkyslikate kyseliny, v ktorych sa disociuje najpolarnejsia kovalentna vazba.

Sila lektrolytov: Pre posudenie velkosti ionizacie v roztoku, t. j. sily elektrolytu sa zaviedol stupen ionizacie a disonizacna konstanta K dis. Stupen ionizacie udava podiel latkoveho mnozstva ionizovaneho elektrolytu AB n/AB/:. 100  ionizovanych molekul
Silne eledtrolyty maju ionizacny stupen vacsi ako 0,3 / su ionizovane viac ako 30 stredne silne elektrolyty maju hodnotu ionizacneho stupna v rozmedzi 0,03 az 0,3 a slabe elektrolyty menej ako 0,03. Hodnota ionizacneho stupna zavisi od vlastnosti elektrolytu a rozpustadla. Silne elektrolyty su vzdy uplne ionizovane, prejavuju dobru elektricku vodivost. Patria sem soli anorg a org kyselin, ktore vytvaraju v tuhom skupenstve ionove krystaly, dalej anorg kyseliny, hydroxidy, napr: HClO4, H2SO4, HNO3.. Medzi stredne silne elektrolyty zaradujeme H3PO4, H3AsO4, H2SO3.. Slabe eledtrolyty- nachadza sa v nich velmi malo ionizovanych molekul a su malo vodive. Patri sem vacsina org kyselin a zasad, napr: kys octova, benzoova, anilin, pyridin.. Disociacna konstanta elektrolytov AB A  B .
Tu plati Guldbergov- Waageov zakon:

Rovnovazna konstanta K predstavuje disociacnu konstantu Kdis slabeho, resp. stredne silneho elektrolytu. Pre silne elektrolyty, ktore su vzdy uplne ionizovane, uvedene vztahy neplatia. Pre vysoku kovcentraciu ionov v roztoku vznika silne posobenie opacnych ionov. Namiesto skutocnych koncentracii uvadzame tzv aktivity:

Kde f je aktivitny koeficient, zavisi od koncentracie a mocenstva ionov v roztoku, potom:


23. Cahrakterizujte Arrheniovu, Bronsted- Lowryho a Lewisovu teoriu kyselin a zasad. Vysvetlenie uskutocnite na prikladoch. Charakterizujte silu kyselin a zasad /Kk, K2/.

Podla vseobecnych vzorcov a hodnot Kk zadelte kyslikate kyseliny so 4 skupin.
Arrheniova teoria kyselin a zasad- podla nej kyselina je zlucenina, ktora sa vo vodnom roztoku ionizuje za vzniku vodikovych kationov a zasada je zlucenina, ktora sa ionizuje za vzniku hydroxidovanych anionov.


Vzhladom na to, ze H vo vodnom prostredi nie je schopny existencie, viaze sa na molekulu vody za vzniku oxonioveho kationu podla vztahu:



Vseobecne:

Pre zasady plati:


Vseobecne:





Hodnota disociacnej konstanty kyselin zavisi od polarity vazby medzi vodikom a ostatnou castou molekuly.Ionizacia viacsytnych kyselin i zasad prebieha postupne. Napr: pri trojsytnej kyseline trihydrogenfosforecnej prebieha takto:





Analogicky sa ionizuju viac sytne hydroxidy postupne, ako viacsytne kyseliny.



Bronsted- Lowryho teoria kys a zasad- protolyticka teoria kys a zasad. Kyselina je latka, ktora obsahuje vodik a je schopna tento odstiepit ako proton H a zsada je latka, ktora je schopna proton viazat. Kyselina je potom donor protonu a zasada je akceptor protonu. Kedze proton nemoze existovat v roztoku, kazda kyselina je spriahnuta so zasadou a tvori s nou konjugovany par.







Kyseliny a zasady oznacujeme ako protolyty. Protolytickych reakcii sa zucastnuje tiez rozpustadlo. Voda, ako najcastejsie rozpustadlo je amfolyt, lebo moze protony uvolnovat i prijimat.



Lewisova teoria kys a zasad- zasada je latka, ktora ma volny elektronovy par, ktory moze poskytnut pre vytvorenie kovalentnej vazby. Zasady su donorom elektronoveho paru. Napr: NH3, H2O.. Kyselina je potom latka, ktora ma volny orbital a je schopna viazat elektrovovy par za vzniku kovalentnej vazby. Napr: H, AlCl3, BF3.. Neutralizacia Lewisovej kyseliny Lewisovou zasadou je vlastne vznik koordinacnej kovalentnej vazby. Lewisova teoria ma znacny vyznam pri objasnovani reakcnych mechanizmov pri posudzovani kyslosti, resp. zasaditosti kordinacnych zlucenin.

24. Autoprotolyza vody, ionovy sucin vody Kv, vodikovy exponent pH, pOH. Biologicky a agrochemicky vyznam koncentracie vodikovych ionov.
Autoprotolyza- elektrolyticka disociacia vody. Dostavuje sa jeho rovnovaha s rovnovaznou konstantou podla Guldbergovho a Waageovho zakona:


Kde  H3O, OH  a H2O su latkove koncentracie v podmienkach rovnovahy. Meranim elektrickej vodivosti vody pri 25 stupnoch C bola zistena hodnota K 1,8.10 mol dm .
Ionovy sucin vody:

A uvedeny vztah je tzv. ionovy sucin vody pri t  22 stupnov C. Pre kysle roztoky:


Zasadite prostredie:

Vodikovy exponent, pH:

Po uprave:


Velicinu pH definujeme ako zaporny dekadicky logaritmus koncentracie ionov H3O a teda analogicky pOH bude znamenat zaporny logaritmus koncentracie ionov OH. Tiez sucet pH a pOH je konstantny, preto na vyjadrenie reakcie roztoku staci jedna hodnota. Pre neutralne roztoky:

Kysle roztoky:

Zasadite roztoky:

Reakcia prostredia ma velky vyznam pre biochem procesy v ratlinnych a zivocisnych organizmoch, v biolog prostredi. Katalyticke posobenie enzymov zavisi od pH prostredia.

Trypsin a chynotrypsin stiepia peptidove vazby. Velmi dolez podmienkou je podna reakcia. V podach s neutralnou a slabo alkalickou reakciou prevladaju bakterie v podach s kyslou reakciou huby. Prijatelnost zivin rastlinami zavisi taktiez od reakcie prostredia a vacsina kulturnych plodin vyzaduje neutralnu, resp. slabokyslu reakciu. Nie mensi vyznam ma pH prostredia aj v oblasti technickej biochemie / potr priemysel, biotechnolog vyrobky.../.

25.Charakterizujte 3 druhy vyluc reakcii a 3 druhy zapisu chem reakcii. Sucin rozpustnosti latok a jeho vyznam.
1. Ak vznika latka, ktora je podstatne menej ionizovana ako ostatne, vtedy rovnovaha sa posunie smerom k vzniku maloionizovanej zluceniny, cize reakcie medzi ionmi prebiehaju v smere tvorby malo ionizovanych latok.


2. Posun rovnovahy moze byt sposobeny tvorbou plynnej zluceniny.


3. Rovnovaha sa posuva tiez smerom k vzniku malorozpustnej zluceniny.


Sucin rozpustnosti:




Vzhladom k malej rozpustnosti AgCl je roztok velmi zriedeny a aktivita tuheho elektrolytu je konstatna.


Kde Ks /AgCl/ je sucin rozpustnosti danej latky a znaci rovnovazne koncentracie Ag a Cl.

26. Definujte hydrolizu soli a jej vyznam. Napiste hydroliticke reakcie soli odvodenej od slabej kyseliny a silnej zasaky. Zdovodnite revnicami pH vodneho roztoku Na2CO3.
Hydroliza soli je protolyticka reakcia ionov rozpustenej soli s vodou za tvorby hydroxoniovych alebo hydrocidovych ionov, ktore sposobuju kyslu alebo zasaditu reakciu roztoku. Soli odvodene od slabej kyseliny a silnej zasady, napr: KCN, Na2CO3, Na3PO4, CH3COONa… sa hydrolyzuju. 27. Napiste reakcie hydrolyzy soli odvodenej od slabej zasady a silnej kyseliny. Zdovodnite pH roztoku NH4Cl po hydrolyze. Vyznam hydrolyzy soli.
Soli odvodene od slabej zasady a silnej kyseliny, napr: NH4Cl, CuSO4, FeCl3, AlCl3 sa taktiez hydrolizuju.









28. Naposte rovnice hydrolyzy soli slabej kyseliny a slabej zasady. Rovnicami zdovodnite pH vodneho roztoku octanu amonneho. Preco soli silnej kys a silnej zasady nehydrolizuju.
Soli odvodene od slabych kyselin a slabych zasad podliehaju hydrolize.





Soli odvodebe od silnych kys a silnych zasad sa nehydrolyzuju. Napr: K2SO4, KNO3, KMnO4, KBr… - reakcia neutralna /pH7/.



Roztok obsahuje vsetky iony: Na, Cl, H3O, OH a reakcia prostredia /pH 7/ je vysledkom autoprotolyzy vody.


29. Definujte tlmive roztoky a charakterizujte ich chem zlozenie.

Napiste chem reakcie acetatoveho a amoniakoveho tlmiveho roztoku po pridani silnej kys a silnej zasady. Vyznam tlmivých roztokov v biolog sustavach.
Tlmive roztoky su roztoky, ktore su schopne tlmit vykyvy pH, tj. udrziavat konstantnu hodnotu pH i po pridani maleho mnozstva silnej kyseliny alebo zasady. Su to spravidla zmesi 2 roztokov. A: Roztok slabej kys a jej kovjugovanej zasady, tj. soli vzniknutej so silnou zasadou, napr: acetatovy tlmivy roztok je tvoreny zmesou kys octovej /slaba kys/ a jej solou vzniknutou so silnou zasadou- octanom sodným / CH3COOH CH3COONa/.
B: Roztok slabej zasady a jej kovjugovanej kys, tj. soli vytvorenej so silnou kys, napr: roztok hydroxidu amonneho /slaba zásada a jej soli vznikvutej so silnou kys- chloridom amonnym /NH4OH+ NH4Cl/.





30. Chem rovnicami vysvetlite tlmivý ucinok uhlicitanoveho, fosforecnanoveho a bielkovinoveho tlmiveho roztoku.
Biolog dolez ulohu maju okrem acetatoveho tlmiveho roztoku tiez hydrogenkarbonatovu tlmivý roztok /kys uhlicita+ hydrogenuhlicitan sodný alebo draselný/, fosfatový /dihydrogenfosforecnan sodný alebo draselný+ hydrogenfosforecnan disodný alebo didraselný/.





Při udržiavani konstantneho pH v org v telovych tekutinach maju najvacsi tlmivý význam bielkoviny.



31. Charakterizujte vznik kladneho a zaporneho elektrodoveho potencialu. Nernstova rovnica. Elektrochem rad napatia kovov a jeho význam pre posudzovanie chem aktivity kovov.
A:Při ponoreni kovu do vody prebieha podobny dej, jako při rozpustani tuhych zlucenin vo vode. Kov v dosledku svojej krystalovej struktury tvorenej kationmi kovu a elektronovým tmelom sa pohybujucim v krystalovej strukture ma snahu pod vplyvom molekul polarneho rozpustadla odstiepit část kationov kovu do roztoku. Alikvotne elektrony ostanu v kove, v dosledku coho kov ziska zaporny nabaj, zatial co v roztoku prevladaju castice s nabojom kladnym- roztok ma kladný naboj. Vytvoreny zaporny naboj na kove však zacne pritahovat iony, ktore presli do roztoku, takze sa vytvori rovnovaha. Na povrchu kovu vytvori tzv. elektricka dvojvrstva, zlozena z kladnych a zaporných nabojov. B: Ak kov vlozime do roztoku nejakej soli tohoto kovu, opat mozu prechadzat kationy kovu do roztoku, ale v mensej miere. Při dostatocnej koncentracii ionov soli v roztoku sa však část kationov soli vyluci na povrchu kovu, kov sa nabije kladne a roztok v dosledku nadbytku anionov sa nabije zaporne. Opat vznikne dvojvrstva a urcity potencialový rozdiel, ktory predstavuje elektrodový potencial.

Nerstova rovnica- při teplote 25 stup C:

Kde do rovnice dosadime za R, T, F prislusne hodnoty a prirodzeny logaritmus nahradime dekadickym rovnica nadobudne tvar:

Kde z je ionove mocenstvo /počet elektronov vymenenych při elektrodovom deji/, c/B/ koncentracia ionov daneho prvku B v roztoku. Velicina E predstavuje standardny potencial prislusneho kovu. Elektrochem rad napatia kovov- Ak je hodnota standardneho eledtrodoveho potencialu zaporna to znamena, ze v porovnani s vodikovou elektrodou je kov zapornou eledtrodou. Tieto kovy volame neuslachtile, Naopak při kladnej hodnote standardneho potencialu je kov v porovnani s vodikovou elektrodou kladnou elektrodou. Tieto kovy volame uslachtile. A: postavenie kovu voci vodikovej elektrode stanovuje chovanie kovu voci vode. Alkolicke kovy /neuslachtile/ redukuju vodik uz za studena. Kovy zieravych zemin redukuju vodik za varu.

B: Rozpustanie kovov vo vodnych roztokoch kys za vyvoja vodika v rade klesa. Kovy s kladnym potencialom sa v roztokoch kys nerozpustaju za vyvoja vodika.




C: Kov s negativnejsim potencialom /menej uslachtily/ redukuje z roztoku iony kovov s pozitivnejsim potencialom /uslachtilejsich/ a pritom sa sam oxiduje a prechadza do roztoku jako kation.

D: Oxidacia v rade klesa. Najreaktivnejsie prvky /alkalicke kovy/ sa zlucuju s kyslikom burlivo na peroxidz. Najuslachtilejsie kovz s kyslikom priamo nereaguju.
E: Podla elektrochem radu napati možno zovseobecnit reaktivnost kovov. Najreaktivnejsie ju kovy s najvyssim zapornym potencialom /neuslachtile/.
F: Rad kovov charakterizuje tiez hlavne typy zlucenin, v ktorych sa prvok nachadza.

Zdroje:

chémia doc. Hudec -