Vzácne plyny. Obr. 2.2 Hodnoty prvej ionizačnej energie I 1 atómov vzácnych plynov.

Transcript

1 Vzácne plyny Tabuľka 2.1 Atómové vlastnosti vzácnych plynov. Vlastnosť He Ne Ar Kr Xe Rn elektrónová afinita, A 1 / kj mol prvá ionizačná energia, I 1 / kj mol atómový polomer, r a / pm 29,9 32,0 66,0 80,0 94,0 Obr. 2.2 Hodnoty prvej ionizačnej energie I 1 atómov vzácnych plynov.

2 Obr. 2.3 Elektrónové štruktúrne vzorce molekulových zlúčenín xenónu XeF 2 XeF 4 XeF 6 XeO 3 XeO 4 XeO 6 4 XeF 2 O XeF 2 O 3 XeF 4 O

3 Obr. 2.4 Teploty topenia a varu vzácnych plynov. Obr. 2.5 Hustoty vzácnych plynov pri štandardných podmienkach

4 Obr. 2.6 Fázový diagram hélia vyjadruje existenciu dvoch kvapalných fáz. Hélium II jestvuje pri nízkych teplotách a je supratekuté. Tabuľka 2.2 Výskyt vzácnych plynov v suchej atmosfére. Vzácny plyn He Ne Ar Kr Xe Rn Výskyt (mólové %) 0, ,0015 0,93 0, , stopy

5 Zlúčeniny vzácnych plynov Xe(g) + F 2 (g) XeF 2 (g) 400 C, 100 kpa, nadbytok Xe Xe(g) + 2 F 2 (g) XeF 4 (g) 600 C, 600 kpa, mólový pomer Xe : F 2 = 1 : 5 Xe(g) + 3 F 2 (g) XeF 6 (g) 300 C, 6000 kpa, mólový pomer Xe : F 2 = 1 : 20 Tabuľka 2.3 Niektoré vlastnosti XeF 2, XeF 4 a XeF 6. Vlastnosť XeF 2 XeF 4 XeF 6 teplota topenia, t t / C f H (s, 298 K) / kj mol Tabuľka 2.4 Izoelektrónové halogenidy xenónu a polyhalogenidové anióny jódu. Halogenid xenónu Počet elektrónových párov stredového atómu Polyhalogenidové anióny jódu XeF 2 5 IF 2 XeF 4 6 IF 4 XeF 6 7 IF 7

6 Xe(g) + 2 F 2 (g) XeF 4 (s) Obr. 2.7 Grafické znázornenie zmeny entalpie (kj mol 1 ) tvorby XeF 4 (s) z prvkov.

7 Oxidy xenónu Obr Elektrónový štruktúrny vzorec oxidu xenónového a tvar jeho molekuly. Obr Elektrónový štrukúrny vzorec xenoničelanového(4 ) aniónu a jeho tvar. XeO 3 (s) + OH (aq) HXeO 4 (aq) 2 HXeO 4 (aq) + 2 OH (aq) XeO 6 4 (aq) + Xe(g) + O 2 (g) + 2 H 2 O(l) Obr Elektrónový štruktúrny vzorec oxidu xenoničelého a tvar jeho molekuly. 5 XeO 6 4 (aq) + 2 Mn 2+ (aq) + 9 H 3 O + (aq) 5 HXeO 4 (aq) + 2 MnO 4 (aq) + 11 H 2 O(l) Ba 2 XeO 6 (s) + 2 H 2 SO 4 (konc) 2 BaSO 4 (s) + XeO 4 (g) + 2 H 2 O(l)

8 Vodík Tabuľka 3.1 Atómové vlastnosti vodíka v porovnaní s lítiom a fluórom H Li F elektrónová konfigurácia 1s 1 1s 2 2s 1 1s 2 2s 2 2p 5 kovalentný polomer, r k / pm polomer katiónu, r(e + ) / pm * 76 polomer aniónu, r(e ) / pm 154 ** 133 prvá ionizačná energia, I 1 (E) / kj mol elektrónová afinita, A(E) / kj mol energia väzby, E(E E) / kj mol elektronegativita, P (E) 2,20 0,98 3,98 * Nestabilný katión H + môže jestvovať len v rozpúšťadlách, ktorého molekuly sú schopné túto časticu stabilizovať poskytnutím voľného elektrónového páru. ** Polomer hydridového aniónu sa mení od hodnoty 126 pm v LiH až po 154 pm v CsH. Tabuľka 3.2 Dôvody pre a proti umiestneniu vodíka v 1. alebo 17. skupine Skupina Dôvod pre umiestnenie Dôvod proti umiestneniu Alkalické kovy Tvorba katiónu H + (H 3 O + ) Je nekov Má jeden elektrón v s orbitále Nereaguje s vodou Halogény Anión H je menej stabilný ako Je nekov halogenidové anióny Tvorí dvojatómové molekuly Je pomerne reaktívny

9 Spôsob väzby tautoméria hydroxylamínu Obr. 3.2 Štruktúra katiónu H 3 O(H 2 O) 4 + Obr. 3.1 Molekulová štruktúra diboránu.

10 Obr. 3.3 Výskyt vodíka a) vo vesmíre, b) v Zemskej kôre, c) v ľudskom tele (hmotn. %). a b c Tabuľka 3.3 Fyzikálne vlastnosti izotopov vodíka Molekula Mólová hmotnosť, Teplota varu, Väzbová energia, M / g mol 1 T v / K E(X X) / kj mol 1 H 2 2,02 20,6 436 D 2 4,03 23,9 443 T 2 6,03 25,2 447

11 Vlastnosti a laboratórna príprava vodíka 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O(g) Obr. 3.4 Grafické znázornenie zmeny entalpie (kj mol 1 ) pri tvorbe vody z prvkov. Laboratórna príprava vodíka Zn(s) + 2 H 3 O + (aq) Zn 2+ (aq) + H 2 (g) + 2 H 2 O(l) CaH 2 (s) + 2 H 2 O(l) Ca(OH) 2 (aq, s) + 2 H 2 (g)

12 Výroba vodného plynu Výroba a použitie vodíka C(s) + H 2 O(g) 1000 C CO(g) + H 2 (g) Výroby syntézneho plynu Ni (500 C) CH 4 (g) + H 2 O(g) CO(g) + 3 H 2 (g) Fe / Cu (Δ T ) CO(g) + H 2 O(g) CO 2 (g) + H 2 (g) K 2 CO 3 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) 2 KHCO 3 (aq) Elektrolýza vody 2 H 2 O(l) elektrolýza 2 H 2 (g) + O 2 (g) Spaľovanie vodíka H 2 (g) + 0,5 O 2 (g) H 2 O(g) r H = 242 kj mol 1

13 Hydridy Obr. 3.5 Rôzne typy binárnych hydridov a ich distribúcia podľa umiestnenia prvkov v periodickej tabuľke. Molekulové (kovalentné) hydridy Obr. 3.6 Zloženie hydridov 14. až 17. skupiny.

14 Molekulové (kovalentné) hydridy tvoria sa so všetkými nekovmi (okrem vzácnych plynov) a s veľmi slabo elektropozitívnymi kovmi, napr. Ga a Sn. Sú tri skupiny kovalentných hydridov: hydridy, v ktorých atóm vodíka nemá kladný ani záporný parciálny náboj, hydridy, v ktorých atóm vodíka má parciálny kladný náboj +, hydridy, v ktorých atóm vodíka má len malý parciálny záporný náboj. Obr. 3.7 Teploty varu hydridov 17. skupiny.

15 Obr. 3.8 Energie (kj mol 1 ) väzieb hydridov 14. až 17. skupiny.

16 Iónové hydridy Na + (102 pm) F (133 pm) H (154 pm) Cl (181 pm) Obr. 3.9 Polomery fluoridového, chloridového a hydridového aniónu v porovnaní so sodným katiónom. Kovové hydridy A B Obr Atómy vodíka v štruktúre kovu a) stechiometrický, b) nestechiometrický hydrid.

17 BeH 2 B H 6 CH 4 NH 3 H 2 O HF rozklad MgH 2 AlH 3 SiH PH 3 H 2 S HCl Rozklad rozklad LiH 692 NaH 425 rozklad KH 400 rozklad RbH 170 rozklad CsH 170 rozklad Vzorce a teploty topenia ( C) najjednoduchších hydridov neprechodných prvkov. CaH SrH BaH Kovové hydridy prechodných prvkov GaH 3 15 InH 3 * TlH 3 * GeH SnH PbH 4 * AsH SbH 3 88 BiH 3 67 H 2 Se 66 H 2 Te 49 HBr 87 HI 51 H 2 Po * HAt *

18 Obr Oblasť kvapalného stavu pre hydridy 16. skupiny. Voda a vodíková väzba

19 Obr Časť otvorenej štruktúry ľadu (veľké červené guľky predstavujú kyslíkové atómy).

20 Tabuľka 3.4 Teploty varu niektorých kovalentných hydridov 2. a 3. periódy Hydrid 2. periódy t v / C Hydrid 3. periódy t v / C CH 4 161,5 SiH 4 111,8 NH 3 34,5 PH 3 87,5 H 2 O 100,0 H 2 S 60,3 HF 19,5 HCl 84,2 NH 3 H 2 O HF N 0,21 H +0,07 O 0,28 H +0,14 F 0,28 H +0,28 Porovnanie energií (kj mol 1 ) kovalentných a vodíkových väzieb

21 Biologické aspekty vodíkovej väzby Obr Vodíkové väzby medzi tymínom a adenínom v dvoch reťazcoch DNA.

22 Hydráty (klatráty) vzácnych plynov, metánu a oxidu uhličitého Obr Ukážka časti štruktúry hydrátu metánu a horenia ľadu (tuhého hydrátu metánu).

23 Termíny skúšok S1, S2, S3 a písomnej prípravy na ústnu časť skúšky ako aj ústnej časti skúšky 1. termín - kapacita skúška S3: 25 kapacita oprava S1 a S2: 45 prípravu na ústnu časť skúšky ústna skúška 2. termín S1 a S2 alebo S3 (40) prípravu na ústnu časť skúšky ústna skúška 3. termín S1 a S2 alebo S3 (40) prípravu na ústnu časť skúšky ústna skúška 4. termín S1 a S2 alebo S3 (40) prípravu na ústnu časť skúšky ústna skúška 5. termín S1 a S2 alebo S3 (40) prípravu na ústnu časť skúšky ústna skúška utorok o 08:00 hod. utorok o 08:00 hod. utorok o 10:00 hod. streda o 8:30 hod. utorok o 08:00 hod. utorok o 10:00 hod. streda o 8:30 hod. utorok o 08:00 hod. utorok o 10:00 hod. streda o 8:30 hod. utorok o 08:00 hod. utorok o 10:00 hod. streda o 8:30 hod. utorok o 08:00 hod. utorok o 10:00 hod. streda o 8:30 hod. CH12 a CH14 CH12 a CH14 CH12 OACH CH12 CH12 OACH CH12 CH12 OACH CH12 CH12 OACH CH12 CH12 OACH