CH7 - Látky – rozdělení a charakteristika Mgr. Aleš Chupáč , RNDr. Yvona Pufferová Gymnázium, Havířov-Město, Komenské

1. CH7 - Látky – rozdělení a charakteristikaMgr. Aleš Chupáč, RNDr. YvonaPufferováGymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o. Soubor prezentací: CHEMIE PRO I. ROČNÍK GYMNÁZIA Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. • Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“

2. LÁTKY CHEMICKY ČISTÁ LÁTKA SMĚSI PRVKY SLOUČENINY HOMOGENNÍ HETEROGENNÍ KOLOIDNÍ 10-9m 10-7m Nuklid Izotop Izobar Izoton Částice chemické látky MOLEKULA ATOM IONT obr. č.1 Schema

3. Látka • forma hmoty, která má částicový charakter • látky se odlišují strukturou, která určuje jejich vlastnosti obr. č.2 Látky

4. Skupenství látek • plynné • kapalné • pevné • plazma =soustava elektricky nabitých částic (iontů, volných elektronů) a neutrálních částic (atomů, molekul). Při vysokých teplotách dochází k vytržení elektronu z obalu  plazma je tvořena ionty a volnými elektrony.

5. Plynné látky • mají částice daleko od sebe • mezi částicemi nejsou prakticky žádné interakce (nejsou mezi nimi téměř žádné síly) • částice plynu se mohou volně a chaoticky pohybovat prostorem • plyn nemá stálý tvar ani objem obr. č.3 Plyn

6. Kapalné látky • mají částice blíž u sebe • částice se navzájem přitahují (působí mezi nimi přitažlivé síly) • částice v kapalině se pohybují pomaleji než částice v plynu • kapaliny mají stálý objem, ale mohou měnit tvar podle tvaru nádoby obr. č.4 Kapalina

7. Pevné látky • mají částice blízko u sebe • působí na ně jak přitažlivé tak odpudivé síly • částice v pevných látkách se pohybují velmi málo (pouze vibrují na místě) • pevná látka má stálý tvar i objem obr. č.5 Pevná látka

8. Formy plazmy • blesk • plamen • polární záře • plazma hvězd • sluneční vítr • mlhoviny • uvnitř zářivek a tzv. neonů obr.č. 6 Polární záře

9. Přeměny skupenství • každé skupenství je ovlivněno vnějšími vlivy a velikostí soudržných sil mezi částicemi • tání pevné s. kapalina • tuhnutí kapalina pevné s. • kondenzace plyn kapalina • vypařování kapalina plyn • sublimace pevné s. plyn • desublimace plyn pevné s.

10. Přeměny skupenství obr.č. 7 Přeměny skupenství

11. ÚKOL - sublimace Zhlédni video na webové stránce: a vyhledej látky, které mají schopnost sublimovat. http://www.youtube.com/watch?v=NpZA79BHODM&feature=player_embedded

12. Chemicky čistá látka • je tvořena atomy, ionty nebo molekulami jen jednoho druhu (př. Au, S, CO2, Ca(CO3)2,.....) • má stálé charakteristické vlastnosti (tt, tv,.....) obr.č. 8 Zlato obr.č.9 Vápenec

13. Prvek • chemicky čistá látka, která je složena z atomů se stejným protonovým číslem • nesloučené atomy (př. vzácné plyny,.....) • molekuly (př. H2,.....) • vázané v krystalové struktuře (př. C jako diamant nebo grafit) obr.č.10 Helium obr.č.11 Vodík obr.č.12 Diamant obr.č.13 Grafit

14. Charakteristiky prvku v PSP obr.č.14 Popis prvku v PSP

15. Prvek • NUKLID – prvek složený z atomů se stejným A i Z (př. 612C) (stejné N) • IZOTOP - prvek složený z atomů s různým A a stejným Z (11H, 12H, 13H) (různé N) • IZOBAR – nuklidy různých prvků, stejné A a různé Z (3478Se, 3678Kr) (různé N) • IZOTON - nuklidy různých prvků, různé A i Z, ale shodují se v N (54136Xe, 56138Ba →N = 82)

16. Sloučenina • chemicky čistá látka složená z molekul stejného druhu • vzniká chemickou reakcí dvou a více prvků nebo jiných sloučenin • má odlišné vlastnosti než výchozí látky obr.č.16 Voda obr.č.15 Sloučenina - voda

17. Částice chemické látky ATOMZAX • skládá se z jádra a obalu A = Z + N Z – protonové číslo (počet protonů p+ v jádře a zároveň počet elektronů e- v elektronovém obalu) A - nukleonové číslo (počet nukleonů = počet protonů p+ a neutronů n0 v jádře) N – neutronové číslo (počet neutronů n0 v jádře) obr.č.17 Atom

18. Částice chemické látky ION • částice chemické látky s elektrickým nábojem • kation+......počet p+ > počet e- • anion - ......počet p+ < počet e- obr.č.18 Vznik kationtu obr.č.19 Vznik aniontu

19. Vznik iontů • Ionizační energie – nutná ke vzniku kationtu • Elektronová afinita – energie přeměny na anion • Úkol Kde v PSP se nacházejí prvky s vysokou hodnotou ionizační energie nebo elektronové afinity?

20. Částice chemické látky MOLEKULA • částice chemické látky vzniklá sloučením dvou nebo více atomů či iontů obr.č 20. Molekula kyseliny sírové

21. Směs • soustava složená z dvou nebo více látek (složek) • soustavy látek složené z různých částic (atomů, molekul, iontů), které lze oddělit fyzikálně chemickými metodami • poměr složek lze měnit obr. č.21 Směs koření

22. Třídění podle velikosti částic • homogenní (roztoky) • koloidní (nepravé roztoky) • heterogenní (směsi) 10-9m 10-7m

23. Třídění směsí podle velikosti částic Homogenní(stejnorodé) – velikost částic je menší než 10-9 m = směs plynů, roztoky (manganistan draselný ve vodě), má ve všech částech stejné vlastnosti Koloidní (nepravé roztoky) - velikost částic je větší než 10-9 a menší než 10-7 m (vaječný bílek ve vodě, krev) Heterogenní (různorodé) – směsi, částice větší než 10-7 m skládá se ze dvou či více homogenních oblastí = fází • Fáze – homogenní část soustavy, oddělená od ostatních částí rozhranním, na němž se vlastnosti mění skokem

24. obr. č.22 Roztok modré skalice obr. č.23 Koloidní směs - mléko obr. č.24 Koloidní směs - krev obr. č.26 Žula obr. č.25 Koloidní směs – vaječný bílek

25. Homogenní soustavy • zvláštním druhem jsou disperzní soustavy • dispergovat = rozptýlit • částice nejsou rozpuštěny, ale rozptýleny Typy • Emulze - kapalina v kapalině, např. olej ve vodě • Suspenze - pevná látka v kapalině, např. písek ve vodě, tuhý pudr • Pěna - plyn v kapalině, např. pěnové tužidlo • Tuhá pěna(inkluze) - plyn v pevné látce, např. pemza • Aerosol- 1) mlha - kapalina v plynu 2) dým - pevná látka v plynu 3) kouř - kapičky kapaliny a částečky pevné látky v plynu

26. obr. č.29 Emulze – olej a voda obr. č.27 Suspenze škrobu obr. č.28 Injekční suspenze

27. obr. č.31 Pěna - matrace obr. č.32 Pevná pěna - pemza obr. č.30 Pěna - pivo obr. č.34 Dým obr. č.35 Kouř obr. č.33 Aerosol obr. č.36 Mlha

28. Dělení roztoků • podle skupenství: • plynný - plyn v plynu • kapalný - kapalina v kapalině • pevný (slitiny) - pevná látka v pevné látce • podle charakteru rozpuštěné látky: • pravé (krystaloidní) • nepravé (koloidní) • podle poměru složek: • nenasycené – přebytek rozpouštědla • nasycené – za daných podmínek se více látky nerozpustí • přesycené – nadbytek rozpouštěné látky

29. Metody dělení směsí • DESTILACE - oddělování kapalných složek na základě rozdílných teplot varu • vodní parou(za nižší teploty než je tv) • vakuová(za sníženého tlaku) • tlaková (za zvýšeného tlaku) • frakční (za určitého teplotního rozmezí vznikají jednotlivé frakce) • kontinuální (rektifikace)(vícenásobná kondenzace a odpaření)

30. Destilace obr. č.37 Destilační aparatura

31. Metody dělení směsí • FILTRACE - oddělování pevných a kapalných složek na základě rozdílných velikostí částic těchto složek obr. č.38 Filtrační aparatura

32. Metody dělení směsí • EXTRAKCE - vyluhování, založeno na rozdílné rozpustnosti složek směsi v různých rozpouštědlech, požadovaná složka se uvolní rozpuštěním obr. č.39 Extrakce

33. Metody dělení směsí • KRYSTALIZACE - oddělování složek směsi, které tvoří v roztocích krystaly, založena na rozdílné rozpustnosti krystalických látek za vyšší či nižší teploty; a) volná krystalizace. (roztok se nechá pozvolna zchladnout → velké krystaly) b) rušená krystalizace. ( roztok se prudce ochladí → malé krystalky) obr. č.40 Krystalizace

34. Metody dělení směsí • USAZOVÁNÍ (Dekantace) – je metoda oddělování kapaliny od pevné látky opatrným slitím kapaliny, zatímco pevná látka zůstane usazená na dně nádoby. V nádobě většinou zůstane část rozpouštědla, zatímco část sedimentu z nádoby spolu s rozpouštědlem odteče. obr. č.41 Dekantace obr. č.42 Dekantace - schema

35. Metody dělení směsí • ODSTŘEĎOVÁNÍ - oddělování nerozpuštěných složek na základě různé hustoty s využitím odstředivé síly obr. č.43 Odstředivka

36. Metody dělení směsí • SUBLIMACE - u látek, kt. přecházejí při zahřívání z pevného skupenství rovnou do plynného (I2, naftalen) obr. č.44 Sublimace jodu

37. Metody dělení směsí • CHROMATOGRAFIE - směs je pozvolna unášena rozpouštědlem po vrstvě papíru či sloupcem jiného materiálu. Jednotlivé složky mají různou velikost částic a na papír či jiný materiál se vážou různě pevně, a proto jsou unášeny různou rychlostí. Tím se od sebe vzdalují a tak se oddělují. obr. č.45 Chromatografie

38. Princip chromatografie klikněte pro start dávkování vzorku kolona mobilní fáze detektor složka 1 – je méně zadržována, pohybuje se rychleji vzorek složka 2 – je více zadržována, pohybuje se pomaleji obr.č.46 Princip chromatografie

39. ÚKOL S využitím webové stránky http://www.youtube.com/watch?v=FLh-pHDVoJchttp://www.chem-toddler.com/separation-techniques/chromatography.htmlhttp://www.youtube.com/watch?v=IRZ4lHEe1DI&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=jX_REpsR2SMhttp://www.youtube.com/watch?v=77lHiEIDa7c&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=nRg5UNwjQEc popište princip chromatografie

40. Charakteristika látek • Hmotnosti atomů a molekul • Látkové množství • Molární hmotnost • Molární objem • Látková koncentrace

41. Atomová hmotnostní jednotka (u) • slouží k vyjádření hmotnosti atomů a molekul • vedlejší jednotka • definována vztahem: mu = 1,66.10-27kg

42. Atomová hmotnostní konstanta (mu) • udává 1/12 skutečné hmotnosti nuklidu 12C mu = 1,66.10-27kg = m(12C)/12 = 1u

43. Relativní atomová hmotnost Ar(X) • poměr skutečné hmotnosti atomu k atomové hmotnostní konstantě mu, • bezrozměrné číslo, • udává kolikrát je hmotnost atomu větší než 1/12 atomové hmotnosti 12 C, • najdeme v tabulce Ar (X) = m(X)/mu m(X) = ma= hmotnost atomu

44. Příklad • Vypočti hmotnost atomu Cu, je-li známa relativní atomová hmotnost Cu : Ar (Cu) = 63,54 Ar (Cu) = m/ mu mu = 1,66.10-27kg  m = Ar (Cu) . mu m = ? m = 63,54 . 1,66 . 10 –27 = 1,055 . 10 –25kg

45. Relativní molekulová hmotnost Mr(Y) • součetAr všech atomů v molekule • poměr skutečné hmotnosti molekuly k atomové hmotnostní konstantě mu Mr(Y) = m(Y)/mu m(Y) = mm = hmotnost molekuly

46. Příklad Vypočti Mr (H2SO4), je-li Mr(H) = 1,008, Mr(S) = 32,06, Mr(O) = 15,999 Mr (H2SO4) = 1,008 . 2 + 32,04 + 15,999 . 4 = 2,016 + 32,04 + 63, 996 = 98,052

47. Látkové množství (n) • Definice: Soustava, která obsahuje tolik částic (atomů, molekul, iontů), kolik je atomů v 12g nuklidu uhlíku 126C, má látkové množství 1 mol. • 1 mol – udává stejný počet částic jako je atomů v 12g 12C N – skutečný počet částic n = N/NANA – Avogadrova konstanta (počet částic v 1mol látky) NA = 6,022. 1023 mol-1

48. Příklad • Vypočti jaké látkové množství představuje 3,0115 . 10 23 atomu vodíku. n = N/NA n = 3,0115 . 10 23 /6,023. 1023 mol-1 n = 0,5 mol

49. Příklad Jaký počet molekul představuje 10 molů CO2? n = N/NA  N = n . NA N = 10 . 6,023. 1023 = 6,023. 1024 molekul

50. Molární veličiny • všechny veličiny vztažené na jednotkové látkové množství: • Molární hmotnost • Molární objem • Molární zlomek • Látková koncentrace