1. NÁZVOSLOVIE ANORGANICKEJ CHÉMIE

Transcript

1 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 1 1. NÁZVOSLOVIE ANORGANICKEJ CHÉMIE Základom názvoslovia anorganickej chémie sú medzinárodné názvy a symboly (značky) prvkov. Značky sú odvodené od latinských názvov jednotlivých prvkov. V slovenskom názvosloví sa popri slovenských názvoch (kyslík, dusík, vápnik a pod.) používajú tiež názvy odvodené od latinských (stroncium, bárium a pod.). Zlúčenina je látka zložená z atómov rozličných prvkov. Vzorec chemickej zlúčeniny je súbor chemických značiek, čísel a prípadne zátvoriek. Názov chemickej zlúčeniny pozostáva z názvov prvkov a ďalších názvoslovných jednotiek (predpôn, prípon, názvov gréckych čísloviek a pod.). Názov a vzorec chemickej zlúčeniny vyjadrujú, z akých prvkov zlúčenina pozostáva a v akom pomere sú jednotlivé prvky v zlúčenine zastúpené. Základom pre tvorbu názvoslovia je oxidačné číslo atómu prvku v zlúčenine. Oxidačné číslo sa rovná elektrickému náboju, ktorý by bol prítomný na atóme prvku, keby sa elektróny v každej väzbe pridelili elektronegatívnejšiemu atómu. Označuje sa rímskymi číslicami, pričom pri kladných oxidačných číslach sa nepoužíva znamienko plus, kým pri záporných oxidačných číslach sa píše (aj číta) znamienko mínus. Hodnotu oxidačného čísla zapisujeme vpravo hore vedľa symbolu prvku napr. Na I, O -II, H 2 I O -II (H 2 O), H I N V O -II Pravidlá určovania oxidačného čísla: neviazaný, voľný atóm a atómy v molekulách toho istého prvku majú vždy oxidačné číslo 0, napr. O 0, Cu 0, Cl 2 0, N 2 0. vodík má v zlúčeninách vždy oxidačné číslo I (s výnimkou hydridov alkalických kovov a kovov alkalických zemín) kyslík má v zlúčeninách vždy oxidačné číslo -II (s výnimkou peroxidov, hyperoxidov, ozonidov a zlúčenín s fluorom) alkalické kovy ( Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) majú v zlúčeninách vždy oxidačné číslo I. prvky II. hlavnej podskupiny (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) majú v zlúčeninách vždy oxidačné číslo II. súčet oxidačných čísel jednotlivých atómov v molekule sa rovná nule súčet oxidačných čísel jednotlivých atómov tvoriacich ión sa musí rovnať veľkosti náboja iónu maximálne kladné oxidačné číslo pre väčšinu prvkov je rovné číslu skupiny, v ktorej sa prvok nachádza v periodickej sústave prvkov 1.1 VŠEOBECNÉ PRAVIDLÁ PRE TVORBU NÁZVOV ZLÚČENÍN Chemické názvy anorganických zlúčenín (až na niektoré výnimky) sú zložené z podstatného a prídavného mena, napr. oxid vápenatý, kyselina dusičná, chlorid sodný. Podstatné meno udáva druh chemickej zlúčeniny a je odvodené od jej elektronegatívnejšej časti aniónu. a) Jednoduché anióny Ak je anión tvorený atómom jediného prvku alebo iónom OH -, tvorí sa jeho názov z koreňa latinského názvu prvku a prípony -id (s výnimkou zlúčenín vodíka s nekovmi). Napr.: oxid, sulfid, hydroxid (tabuľka 1). Tabuľka 1 Prehľad tvorby podstatného mena názvu dvojprvkových zlúčenín

2 2 Názov prvku Chemická značka Koreň latinského názvu Nevalenčná prípona Oxidačné číslo atómu Podstatné meno názvu zlúčeniny uhlík C karb- -id -IV karbid kremík Si silic- -id -IV silicid bór B bor- -id -III borid dusík N nitr- -id -III nitrid kyslík O ox- -id -II oxid síra S sulf- -id -II sulfid fluór F fluor- -id -I fluorid chlór Cl chlor- -id -I chlorid bróm jód vodík Br I H bromjodhydr- -id -id -id -I -I -I bromid jodid hydrid b) Zložené anióny Ak je anión tvorený atómami viacerých prvkov (napr. NO -, ClO 4 - ), potom sa podstatné meno názvu takejto zlúčeniny tvorí z názvu príslušného kyselinotvorného atómu a z prípony, ktorá prislúcha oxidačnému číslu kyselinotvorného atómu, napr. N V O - - dusičnan, S VI O síran (tabuľka 2). Tabuľka 2 Prehľad tvorby podstatného mena názvu solí oxokyselín Oxidačné číslo kyselinotvorného prvku Prípona zakončenia aniónov názov Príklady vzorec I -nan chlornan ClO - II -natan olovnatan PbO 2 2- III -itan dusitan NO 2 - IV -ičitan kremičitan SiO 2- V -ečnan chlorečnan ClO - -ičnan arzeničnan AsO - VI -an telúran TeO 4 2- VII -istan manganistan MnO 4 - VIII -ičelan osmičelan OsO 5 2- Prídavné meno charakterizuje časť zlúčeniny s menšou elektronegativitou - katión. Je odvodené od názvu daného prvku s príponou odpovedajúcou jeho oxidačnému číslu v danej zlúčenine, napr. K 2 I O - oxid draselný.

3 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia Tabuľka Názvoslovné prípony katiónov Kladné oxidačné číslo Prípona zakončenia katiónov Príklady I -ný sodný II -natý vápenatý III -itý hlinitý IV -ičitý uhličitý V -ečný -ičný fosforečný vanadičný VI -ový sírový VII -istý chloristý VIII -ičelý rutičelý Pri zložitejších vzorcoch sa na vyjadrenie počtu atómov v molekule používajú grécke základné a násobné číslovkové predpony (tabuľka 4 a 5). Tabuľka 4 Prehľad gréckych základných číslovkových predpôn číslo názov číslo názov 1/2 hemi 7 hepta 1 mono 8 okta 2 di 9 nona tri 10 deka 4 tetra 11 undeka 5 penta 12 dodeka 6 hexa 20 ikosa Tabuľka 5 Grécke násobné číslovkové predpony násobok predpona 2 bis tris 4 tetrakis 5 pentakis 6 hexakis 2. VZORCE A NÁZVY ANORGANICKÝCH ZLÚČENÍN 2.1 BINÁRNE (DVOJPRVKOVÉ) ZLÚČENINY Oxidy

4 4 Oxidy sú dvojprvkové zlúčeniny kyslíka s ostatnými prvkami, v ktorých má kyslík oxidačné číslo -II. Názvy oxidov pozostávajú z podstatného mena oxid a z prídavného mena, ktoré sa tvorí z názvu druhého prvku a prípony odpovedajúcej jeho oxidačnému číslu. Pri písaní vzorcov používame krížové pravidlo, pričom kyslík stojí vo vzorci vždy napravo. Napríklad: N 2 O oxid dusný CaO oxid vápenatý SO oxid sírový SiO 2 oxid kremičitý Fe 2 O oxid železitý V 2 O 5 oxid vanadičný Príklad : Napíšte vzorec oxidu hlinitého Riešenie : 1. na pravú stranu napíšeme chemickú značku kyslíka 2. na ľavú stranu pred kyslík napíšeme chemickú značku hliníka Al O. vyznačíme si oxidačné čísla obidvoch atómov ( oxid = O -II, oxidačné číslo hliníka určíme podľa koncovky -itý, teda Al III ) Al III O -II 4. indexy pri značkách prvkov vyznačíme pomocou krížového pravidla Al III O -II Al 2 O Poznámka: V stechiometrických vzorcoch uvádzame najmenší celočíselný pomer atómov zlúčených prvkov. Preto v prípade, ak obidva indexy sú párne vydelíme ich číslom 2. Napr. vzorec N 2 O 4 upravíme na NO 2. Príklad: Pomenujte zlúčeninu P 2 O 5 Riešenie a) 1. Prvok stojaci napravo je anión, a keďže je to dvojprvková zlúčenina, bude mať koncovku -id. V našom prípade pôjde o oxid. 2. Podľa krížového pravidla bude index pri kyslíku v našom prípade vyjadrovať oxidačné číslo fosforu, teda V.. Oxidačnému číslu V zodpovedá koncovka -ičný, -ečný. 4. Názov zlúčeniny teda bude oxid fosforečný. Poznámka: Ak pri prvku, ktorý sa viaže s kyslíkom, nie je uvedený žiaden index, teda počet atómov je rovný 1, potom vynásobíme indexy v zlúčenine číslom 2 a použijeme krížové pravidlo. Napríklad, ak chceme pomenovať zlúčeninu SO, vynásobíme najprv indexy pri prvkoch v zlúčenine číslom 2, teda dostaneme vzorec S 2 O 6 a ďalej pokračujeme podľa predchádzajúceho riešenie. Názov zlúčeniny bude oxid sírový.

5 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 5 Riešenie b) 1. Prvok stojaci napravo je anión, a keďže je to dvojprvková zlúčenina, bude mať koncovku -id. V našom prípade pôjde o oxid. 2. V zlúčenine vypočítame celkové záporné nábojové číslo tak, že indexy pri atóme kyslíka vynásobíme a zapíšeme takto: -II. 5 = -10 P 2 O 5 -II. Keďže každá zlúčenina je navonok elektroneutrálna, súčet celkového záporného a kladného nábojového čísla musí byť rovný nule. Celkové kladné nábojové číslo fosforu je preto P 2 O 5 -II 4. Oxidačné číslo atómu fosforu vypočítame tak, že celkové kladné nábojové číslo delíme indexom 2. Takto vypočítané oxidačné číslo V zapíšeme ku značke fosforu. P 2 V O 5 -II 5. Oxidačnému číslu V zodpovedá prípona prídavného mena -ečný, -ičný. Názov zlúčeniny je oxid fosforečný. Precvičte si: 1. Napíšte vzorce zlúčenín: a) oxid vápenatý b) oxid jodistý c) oxid dusný d) oxid fosforečný e) oxid kremičitý 2. Pomenujte zlúčeniny: a) MoO b) NO c) Cl 2 O 7 d) CuO e) Fe 2 O f) oxid hlinitý g) oxid zinočnatý h) oxid sírový i) oxid osmičelý j) oxid germaničitý f) CO 2 g) V 2 O 5 h) Mn 2 O 7 i) MgO j) WO Peroxidy Peroxidy sú zlúčeniny kyslíka s prvkami I. a II. hlavnej podskupiny periodickej sústavy prvkov, pričom anión kyslíka je (O 2 ) 2-. Názov zlúčeniny sa skladá z podstatného mena peroxid a prídavného mena názvu viazaného prvku s príponou odpovedajúcou jeho

6 6 oxidačnému číslu. Podobne ako pri oxidoch pri vytváraní názvu a vzorca zlúčeniny možno použiť krížové pravidlo. Napríklad: Na 2 O 2 peroxid sodný (Na 2 I (O 2 ) 2- ) K 2 O 2 peroxid draselný (K 2 I (O 2 ) 2- ) BaO 2 peroxid bárnatý (Ba II (O 2 ) 2- ) Výnimka: H 2 O 2 peroxid vodíka 2.1. Hydroxidy Hydroxidy sú zlúčeniny katiónov s hydroxidovým aniónom (OH) -. Hydroxidový ión sa chová ako jednozložkový nedeliteľný anión, a preto sa hydroxidy zaraďujú medzi binárne zlúčeniny. Názov zlúčeniny sa skladá z podstatného mena hydroxid a prídavného mena názvu viazaného prvku s príponou odpovedajúcou jeho oxidačnému číslu. Pri písaní vzorcov môžeme použiť krížové pravidlo, pričom OH skupina sa píše v zátvorke, ak je počet OH skupín viac ako jedna. Napríklad: NaOH hydroxid sodný (Na I (OH) - ) Ca(OH) 2 hydroxid vápenatý (Ca II (OH) 2 - ) Fe(OH) hydroxid železitý (Fe III (OH) - ) Si(OH) 4 hydroxid kremičitý (Si IV (OH) 4 - ) Precvičte si:. Napíšte vzorce zlúčenín: a) peroxid vápenatý b) oxid boritý c) hydroxid draselný d) hydroxid antimoničný e) hydroxid kremičitý 4. Napíšte názvy zlúčenín: a) Ag 2 O b) CaO 2 c) Na 2 O 2 d) Pb(OH) 4 e) Cd(OH) 2 f) peroxid sodný g) oxid jodistý h) peroxid vodíka i) hydroxid strontnatý j) peroxid cézny f) Be(OH) 2 g) SnO 2 h) MgO 2 i) Al(OH) j) SO Binárne zlúčeniny vodíka Binárne zlúčeniny vodíka s prvkami I. a II. hlavnej podskupiny - hydridy Hydridy sú binárne zlúčeniny vodíka s alkalickými kovmi a kovmi alkalických zemín. Sú to jediné zlúčeniny vodíka, v ktorých sa vodík vyskytuje v zápornom oxidačnom čísle H -I. Názov zlúčeniny sa tvorí z podstatného mena hydrid a prídavného mena viazaného prvku s príponou odpovedajúcou jeho oxidačnému číslu. Vo vzorcoch hydridov stojí vodík vždy napravo. Napríklad: LiH hydrid lítny (Li I H -I ) NaH hydrid sodný (Na I H -I ) CsH hydrid cézny (Cs I H -I )

7 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 7 CaH 2 hydrid vápenatý (Ca II H -I 2 ) BeH 2 hydrid berylnatý (Be II H -I 2 ) Binárne zlúčeniny vodíka s prvkami III. až VI. hlavnej podskupiny Názov zlúčeniny sa tvorí z koreňa latinského názvu prvku a prípony -án. Vodík vo vzorcoch týchto zlúčenín stojí napravo okrem zlúčenín vodíka s prvkami VI. hlavnej podskupiny (O, S, Se, Te, Po). Napríklad: AlH PH SiH 4 GeH 4 H 2 S H 2 Se H 2 Te Výnimky: NH H 2 O alán fosfán silán germán sulfán selán telán amoniak voda Binárne zlúčeniny vodíka s prvkami VII. hlavnej podskupiny Sú to zlúčeniny vodíka s nekovmi. Vodík v nich má oxidačné číslo H I a stojí vo vzorci naľavo. Jednoslovný názov zlúčeniny sa tvorí z názvu viazaného prvku, vložením písmena - o-, za ktorým sa pripája názov -vodík. Napríklad: HCl chlorovodík (H I Cl -I ) HI jodovodík (H I I -I ) HF fluorovodík (H I F -I ) HBr bromovodík (H I Br -I ) Podobne sa tvoria aj názvy a vzorce zlúčenín: HCN kyanovodík HSCN rodanovodík Precvičte si: 5. Napíšte vzorce zlúčenín: a) hydrid rubidný b) silán c) chlorovodík d) borán e) hydrid vápenatý f) alán g) hydrid cézny h) sulfán i) bromovodík j) telán 6. Napíšte názvy zlúčenín: a) GeH 4 b) KH c) HCN d) MgH 2 e) HI f) SrH 2 g) H 2 Se h) HF i) SiH 4 j) BeH 2

8 Bezkyslíkaté kyseliny Bezkyslíkaté kyseliny sú vodné roztoky binárnych zlúčenín vodíka s prvkami VI. a VII. hlavnej podskupiny. Ich názov pozostáva z podstatného mena kyselina a prídavného mena utvoreného z koreňa názvu prvku a prípony - o- vodíková. Napríklad: HCl kyselina chlorovodíková (H I Cl -I ) HI kyselina jodovodíková (H I I -I ) HF kyselina fluorovodíková (H I F -I ) HBr kyselina bromovodíková (H I Br -I ) H 2 S kyselina sírovodíková (H I 2 S -II ) H 2 Se kyselina selenovodíková (H I 2 Se -II ) HCN kyselina kyanovodíková HSCN kyselina rodanovodíková Soli bezkyslíkatých kyselín Soli bezkyslíkatých kyselín vznikajú nahradením vodíka iným katiónom, resp. katiónmi. Názov soli sa skladá z podstatného mena, ktoré charakterizuje aniónovú časť soli a má koncovku -id a prídavného mena názvu katiónu s príponou odpovedajúcou jeho oxidačnému číslu. Pri vytváraní názvu a vzorca zlúčeniny možno použiť krížové pravidlo Halogenidy Halogenidy sú zlúčeniny halogénov s ostatnými prvkami, pričom sú halogény v oxidačnom čísle -I a vo vzorci stoja napravo. Patria sem: fluoridy F - chloridy Cl - bromidy Br - jodidy I - Napríklad: NaCl KI SF 6 FeBr chlorid sodný jodid draselný fluorid sírový bromid železitý Podobne sa tvoria názvy a vzorce kyanidov a rodanidov: KCN kyanid draselný NaSCN rodanid sodný Sulfidy Sulfidy sú zlúčeniny síry v oxidačnom čísle S -II, ktorých vzorce a názvy sa tvoria podobne ako u oxidov. Názov zlúčeniny sa skladá z podstatného mena sulfid a prídavného mena názvu viazaného prvku s príponou odpovedajúcou jeho oxidačnému číslu. Napríklad: ZnS sulfid zinočnatý (Zn II S -II ) Fe 2 S sulfid železitý (Fe 2 III S -II )

9 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 9 Na 2 S sulfid sodný (Na I 2 S -II ) Podobne sa tvoria názvy a vzorce aj ďalších prvkov VI. hlavnej podskupiny, napr. selénu a telúru. BaTe telurid barnatý Li 2 Te telurid lítny CaSe selenid vápenatý Al 2 Se selenid hlinitý Precvičte si: 7. Napíšte vzorce zlúčenín: a) fluorid draselný b) sulfid sodný c) kyselina jodovodíková d) jodid strieborný e) chlorid boritý f) kyselina bromovodíková g) kyanid horečnatý h) fluorid arzeničný i) sulfid antimoničný 8. Pomenujte zlúčeniny: a) NaBr b) RbCl c) HF d) Ca(CN) 2 e) H 2 S f) NiS g) AlF j) chlorid kremičitý k) kyselina kyanovodíková l) bromid ciničitý m) sulfid hlinitý n) jodid telúrový o) chlorid manganistý p) rodanid cézny h) PCl 5 i) Fe 2 S j) HCl k) IF 7 l) TeI 4 m) SF 6 n) As 2 S VIACPRVKOVÉ ZLÚČENINY Oxokyseliny Názvy oxokyselín sú zložené z podstatného mena kyselina a z prídavného mena odvodeného z koreňa názvu kyselinotvorného prvku X s príponou odpovedajúcou jeho oxidačnému číslu. Všeobecný vzorec kyseliny je H a X b O c. Vodík je v kyselinách vždy v oxidačnom čísle H I, kyslík O -II a kyselinotvorný prvok X má vždy kladné oxidačné číslo. Napríklad: Kyselina chlórna HClO Kyselina kremičitá H 2 SiO Kyselina chloristá HClO 4 Kyselina cíničitá H 2 SnO Kyselina dusitá HNO 2 Kyselina manganistá HMnO 4 Kyselina olovnatá H 2 PbO 2 Kyselina boritá HBO 2 Príklad: Napíšte vzorec kyseliny dusičnej 1. Napíšeme si prvky, z ktorých kyselina pozostáva: H N O 2. Vyznačíme si oxidačné čísla vodíka a kyslíka: H I N O -II. Z prípony názvu kyseliny -ičná určíme oxidačné číslo kyselinotvorného prvku

10 10 H I N V O -II 4. Keďže molekula musí byť elektroneutrálna, celkový súčet kladných a záporných oxidačných čísel musí byť rovný nule, preto upravíme počet atómov kyslíka vydelením súčtu kladných oxidačných čísel oxidačným číslom kyslíka: (1+5) : 2 = 5. Napíšeme celkový vzorec kyseliny: HNO Príklad: Napíšte vzorec kyseliny sírovej Riešenie : 1. Napíšeme si prvky z ktorých kyselina pozostáva: H S O 2. Vyznačíme si oxidačné čísla vodíka a kyslíka: H I S O -II. Z prípony názvu kyseliny -ová určíme oxidačné číslo kyselinotvorného prvku H I S VI O -II 4. Keďže molekula musí byť elektroneutrálna, celkový súčet kladných a záporných oxidačných čísel musí byť rovný nule, preto upravíme počet atómov kyslíka vydelením súčtu kladných oxidačných čísel oxidačným číslom kyslíka. Súčet kladných oxidačných čísel je nepárny, preto počet atómov vodíka upravíme na 2. H 2 I S VI O -II (2.1+6) : 2 = 4 5. Napíšeme celkový vzorec kyseliny: H 2 SO 4 Príklad : Pomenujte zlúčeninu H 2 CO 1. Zo vzorca vyplýva, že zlúčenina je oxokyselina, pretože na prvom mieste stojí vodík a na poslednom mieste vpravo je kyslík. Teda podstatné meno v názve zlúčeniny bude kyselina. 2. Prídavné meno určíme z názvu a oxidačného čísla prvku, stojaceho medzi vodíkom a kyslíkom (kyselinotvorný prvok). Koreň prídavného mena v našom prípade bude odvodený od uhlíka.. Oxidačné číslo uhlíka vypočítame nasledovne: vyznačíme si oxidačné číslo kyslíka a vodíka v zlúčenine: H 2 I C x O -II 4. Celkový súčet kladných a záporných oxidačných čísel musí byť rovný nule, z toho vyplýva, že oxidačné číslo uhlíka bude :.(-II) + 2.I + x = 0 x = 4 5. Oxidačné číslo 4 má koncovku -ičitý, teda celkový názov zlúčeniny bude kyselina uhličitá. Niektoré prvky tvoria v tom istom oxidačnom čísle viac druhov kyselín, preto sa v názve takýchto kyselín vyjadruje počet atómov vodíka pomocou gréckych čísloviek a slova - hydrogen. Celé prídavné meno sa píše spolu. Vzorce takýchto kyselín sa tvoria analogicky

11 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 11 ako v predchádzajúcom prípade, len s tým rozdielom, že hneď v prvom kroku napíšeme počet atómov vodíka vyplývajúci z gréckej predpony v názve kyseliny. Napríklad : HBO 2 H BO H 5 PO 5 kyselina hydrogenboritá kyselina trihydrogenboritá kyselina pentahydrogenfosforečná Nie je chybou, ak sa aj kyseliny s kyselinotvorným prvkom tvoriacim v danom oxidačnom čísle len jednu kyselinu, pomenujú tiež týmto spôsobom. Napríklad: HNO kyselina hydrogendusičná H 2 SO 4 kyselina dihydrogensírová Izopolykyseliny Izopolykyseliny sú oxokyseliny, v molekule ktorých sa nachádza viac atómov kyselinotvorného prvku s rovnakým oxidačným číslom. Názov izopolykyselín pozostáva z podstatného mena kyselina a z prídavného mena, ktoré je utvorené z gréckej číslovkovej predpony, udávajúcej počet atómov vodíka pred slovom hydrogen, z číslovkovej predpony udávajúcej počet atómov kyselinotvorného prvku pred názvom tohto prvku a z koncovky, zodpovedajúcej oxidačnému číslu kyselinotvorného prvku. Napríklad: H 2 S 2 O 7 H 6 P 2 O 8 H 4 B 4 O 8 HB 5 O 8 kyselina dihydrogendisírová kyselina hexahydrogendifosforečná kyselina tetrahydrogentetraboritá kyselina hydrogenpentaboritá Precvičte si: 9. Napíšte vzorce zlúčenín: a) kyselina zinočnatá b) kyselina jódna c) kyselina chloristá d) kyselina arzenitá e) kyselina síričitá 10. Pomenujte zlúčeniny: a) HClO b) H 2 CO c) HClO d) H 2 SnO 2 e) H BO f) kyselina telúrová g) kyselina antimoničná h) kyselina trihydrogénfosforečná i) kyselina dihydrogéndisírová j) kyselina uhličitá f) HNO 2 g) H 2 SO 4 h) H 4 OsO 6 i) HMnO 4 j) H 6 TeO Soli oxokyselín Soli oxokyselín sú zvyčajne produktmi reakcie neutralizácie hydroxidov a oxokyselín, pričom dochádza k čiastočnému alebo úplnému nahradeniu atómov vodíka v kyseline atómami iného prvku. Názov solí oxokyselín je dvojslovný. Skladá sa z podstatného mena, ktoré charakterizuje aniónovú časť a tvorí sa z názvu kyselinotvorného prvku a koncovky, zodpovedajúcej oxidačnému číslu prvku v anióne (viď tabuľku 2) a z prídavného mena, ktoré charakterizuje katión s príponou odpovedajúcou jeho oxidačnému číslu (viď tabuľka ). Väčší

12 12 počet katiónov a aniónov vo vzorci ako jedna sa označuje arabskými číslicami v indexe vpravo dole, pričom anión je uvedený v zátvorke. Napríklad: Na 2 SO 4 KNO KMnO 4 CaCO síran sodný dusičnan draselný manganistan draselný uhličitan vápenatý Príklad: Napíšte vzorec uhličitanu sodného Riešenie a) 1. Napíšeme si značky prvkov, z ktorých sa zlúčenina skladá v poradí: katión, kyselinotvorný prvok, kyslík Na C O 2. Vyznačíme si oxidačné čísla jednotlivých atómov podľa ich prípon (sod-ný: I, uhl-ičitan: IV) Na I C IV O -II. Sčítame kladné oxidačné čísla (4+1=5 ) a keďže súčet nie je párny, zvýšime počet katiónov sodíka na 2. Na I 2 C IV O -II 4. Súčet kladných oxidačných čísel vydelený dvomi nám udáva počet atómov kyslíka v molekule (4+2) : 2 = Na I 2 C IV O -II 5. Výsledný vzorec zlúčeniny bude Riešenie b) Na 2 CO 1. Z názvu uhličitan vyplýva, že to je soľ kyseliny uhličitej. Preto si najprv napíšeme vzorec kyseliny H 2 CO (viď kapitola 2.1). Vzorec uhličitanového aniónu bude CO 2- a vo vzorci zlúčeniny bude stáť za značkou katiónu sodíka. Na CO 2-2. Z prídavného mena názvu zlúčeniny vyplýva, že katión sodíka má oxidačné číslo I Na I CO 2-. Pomocou krížového pravidla určíme indexy pri značke katiónu a aniónu Na I CO 2-4. Vzorec uhličitanu sodného je Na 2 CO Príklad: Pomenujte zlúčeninu Fe 2 (SO 4 )

13 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 1 1. Zlúčenina Fe 2 (SO 4 ) je soľ kyseliny sírovej H 2 SO 4. Vzorec aniónu oxokyseliny je SO 4 2- a atóm síry má oxidačné číslo VI. Podstatné meno, ktoré tvorí názov zlúčeniny je síran. Aby sme zistili príponu zodpovedajúcu oxidačnému číslu atómu železa, potrebujeme zistiť jeho oxidačné číslo. Fe 2 (SO 4 ) 2-2. Vypočítame si celkové záporné nábojové číslo v zlúčenine tak, že vynásobime indexy pri anióne. -2. Fe 2 (SO 4 ) 2-. Keďže každá molekula je navonok elektroneutrálna, súčet celkového záporného a kladného nábojového čísla musí byť rovný nule. Preto kladné nábojové číslo železa je Fe 2 2- (SO 4 ) 4. Oxidačné číslo atómu železa vypočítame tak, že celkové kladné nábojové číslo železa vydelíme indexom 2. Oxidačné číslo železa je III. 5. Oxidačnému číslu III zodpovedá koncovka itý, a preto názov vzorca zlúčeniny je síran železitý. Pri písaní názvu zložitejších solí sa zvyknú používať grécke číslovkové predpony. Pre vyjadrenie počtu atómov sa používajú základné grécke číslovky (viď tabuľka 4), pre vyjadrenie počtu atómových skupín násobné grécke číslovky (viď tabuľka 5). Po násobných číslovkách sa názov atómovej skupiny, ktorej prináležia, píše do zátvoriek. Napríklad: Al(AsO ) Nb 2 (CrO 4 ) 5 Ca (AsO 4 ) 2 tris(arzeničnan) hlinitý pentakis(chróman) diniobičný bis(arzeničnan) tri vápenatý Precvičte si: 11. Napíšte vzorce zlúčenín: a) brómnan amonný b) zinočnatan draselný c) síričitan horečnatý d) fosforečnan draselný e) síran vápenatý f) manganistan draselný g) chlórnan arzeničný h) ciničitan kobaltnatý i) dusitan strieborný j) chloritan meďnatý k) uhličitan hlinitý l) dusičnan sodný

14 14 m) chróman draselný n) chloristan cézny 12. Pomenujte zlúčeninu: a) KClO b) Na 2 SnO 2 c) Mg(NO 2 ) 2 d) NaClO 2 e) CaCO f) Li 2 SiO g) CsClO h) CaCrO 4 i) KNO j) AgIO k) Al 2 (SO 4 ) l) KClO 4 m) FePbO 2 n) Ba(MnO 4 ) Hydrogensoli Ak sa nahradí v kyseline len časť atómov vodíka inými katiónmi, vznikajú hydrogensoli. Nenahradený vodík potom patrí k aniónu a je súčasťou názvu aniónu. Počet nenahradených atómov vodíka sa v názve soli udáva pomocou gréckej číslovkovej predpony, za ktorou nasleduje názvoslovná jednotka hydrogen. Ďalej sa soľ pomenúva podľa hore uvedených pravidiel. Napríklad: NaHS KHCO LiH 2 PO 4 CaHPO 4 Mg(HSO 4 ) 2 hydrogensulfid sodný hydrogenuhličitan draselný dihydrogenfosforečnan lítny hydrogenfosforečnan vápenatý hydrogensíran horečnatý Hydráty Ak sa v molekule kryštalickej zlúčeniny viaže určitý počet molekúl vody, vznikajú hydráty. Názov takýchto zlúčenín je trojslovný. Počet viazaných molekúl vody sa udáva pomocou gréckych číslovkových predpôn pred slovom hydrát. Ďalšie dva výrazy označujú názov soli a sú v genitíve (2.pád) Napríklad: CuSO 4. 5H 2 O FeSO 4. 7H 2 O Na 2 SO 4. 10H 2 O CaSO 4. 1/2H 2 O pentahydrát síranu meďnatého heptahydrát síranu železnatého dekahydrát síranu sodného hemihydrát síranu vápenatého Podvojné a zmiešané soli Podvojné a zmiešané soli sú zlúčeniny, ktoré obsahujú : - dva alebo viac druhov katiónov alebo - dva alebo viac druhov aniónov alebo - dva alebo viac druhov aj katiónov aj aniónov. Pri písaní vzorcov podvojných a zmiešaných solí platia nasledujúce pravidlá: Vo vzorcoch sa uvádzajú katióny a) v poradí rastúcich oxidačných čísel

15 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 15 b) pri rovnakom oxidačnom čísle sa uvádzajú v abecednom poradí písaných značiek prvkov c) viacatómové katióny (napr. NH + 4 ) sa uvádzajú ako posledné v skupine katiónov rovnakého oxidačného čísla d) ako posledný bezprostredne pred aniónom sa uvádza vodík. Názvy katiónov s koncovkami prislúchajúcimi ich oxidačnému číslu sa oddeľujú pomlčkou. Napríklad: KMgF fluorid draselno-horečnatý KLiCO uhličitan draselno-lítny NaNH 4 HPO 4 hydrogenfosforečnan sodno-amónny Vo vzorcoch podvojných a zmiešaných solí sa anióny uvádzajú v abecednom poradí symbolov prvkov, v názve sa oddeľujú pomlčkou. Napríklad: KBaBrF 2 bromid-difluorid draselno-bárnatý AlCl(NO ) 2 chlorid-bis(dusičnan) hlinitý Precvičte si: 1. Napíšte vzorce zlúčenín a) bromid sodný b) oxid vápenatý c) hydroxid železitý d) kyselina uhličitá e) síran zinočnatý f) peroxid strontnatý g) dihydrogenfosforečnan sodný h) dusičnan draselný 14. Pomenujte zlúčeniny: a) KMnO 4 b) HCl c) Zn(OH) 2 d) NaClO 2 e) HNO 2 f) LiH g) P 2 O 5 h) AlH i) chlorid sodný j) oxid boritý k) hydroxid vápenatý l) kyselina dusičná m) uhličitan horečnatý n) peroxid draselný o) pentahydrát síranu meďnatého p) síran lítny i) Cr 2 O j) MgCO k) H 2 CrO 4 l) CaSO 4. 2 H 2 O m) AgNO n) HClO 4 o) H 2 O 2 p) MnO 2 2. Výsledky cvičení: 1. a) CaO, b) I 2 O 7, c) N 2 O, d) P 2 O 5, e) SiO 2, f) Al 2 O, g)zno, h) SO, i)oso 4, j) GeO 2 2. a) oxid molybdénový, b) oxid dusnatý, c) oxid chloristý, d) oxid meďnatý, e) oxid železitý, f) oxid uhličitý, g) oxid vanadičný, h) oxid manganistý, i) oxid horečnatý, j) oxid wolframový. a) CaO 2, b) B 2 O, c) KOH, d) Sb(OH) 5, e) Si(OH) 4, f) Na 2 O 2, g) I 2 O 7, h) H 2 O 2, i) Sr(OH) 2, j) Cs 2 O 2

16 16 4. a) oxid strieborný, b) peroxid vápenatý, c) peroxid sodný, d) hydroxid olovičitý, e) hydroxid kademnatý, f) hydroxid berylnatý, g) oxid cíničitý, h) peroxid horečnatý, i) hydroxid hlinitý, j) oxid sírový 5. a) RbH, b) SiH 4, c) HCl, d) BH, e) CaH 2, f) AlH, g) CsH, h) H 2 S, i) HBr, j) H 2 Te 6. a) germán, b) hydrid draselný, c) kyanovodík, d) hydrid horečnatý, e) jodovodík, f) hydrid strontnatý, g) selán, h) fluorovodík, i) silán, j) hydrid berylnatý 7. a) KF, b) Na 2 S, c) HI, d) AgI, e) BCl, f) HBr, g) Mg(CN) 2, h) AsF 5, i) Sb 2 S 5, j) SiCl 4, k) HCN, i) SnBr 4, m) Al 2 S, n)tei 6, o) MnCl 7, p) CsSCN 8. a) bromid sodný, b) chlorid rubídny, c) fluorovodík (kyselina fluorovodíková), d) kyanid vápenatý, e) sulfán (kyselina sírovodíková), f) sulfid nikelnatý, g) fluorid hlinitý, h) chlorid fosforečný, i) sulfid železitý, j) chlorovodík (kyselina chlorovodíková), k) fluorid jodistý, l) jodid telúrový, m) fluorid sírový, n) sulfid arzeničný 9. a) H 2 ZnO 2, b) HIO, c) HClO 4, d) HAsO 2, H 2 SO, f) H 2 TeO 4, g) HSbO, h) H PO 4, i) H 2 S 2 O 7, j) H 2 CO 10. a) kyselina chlórna, b) kyselina uhličitá, c) kyselina chlorečná, d) kyselina cínatá, e) kyselina trihydrogenboritá, f) kyselina dusitá, g) kyselina sírová, h) kyselina tetrahydrogenosmičelá, i) kyselina manganistá, j) kyselina hexahydrogentelúrová 11. a) NH 4 BrO, b) K 2 ZnO 2, c) MgSO, d) K PO 4, e) CaSO 4, f) KMnO 4, g) As(ClO) 5, h) CoSnO, i) AgNO 2, j) Cu(ClO 2 ) 2, k) Al 2 (CO ), l) NaNO, m) K 2 CrO 4, n) CsClO a) chlórnan draselný, b) cínatan sodný, c) dusitan horečnatý, d) chloritan sodný, e) uhličitan vápenatý, f) kremičitan lítny, g) chlorečnan cézny, h) chróman vápenatý, i) dusičnan draselný, j) jódnan strieborný, k) síran hlinitý, l) chloristan draselný, m) olovnatan železnatý, n) manganistan barnatý 1. a) NaBr, b) CaO, c) Fe(OH), d) H 2 CO, e) ZnSO 4, f) SrO 2, g) NaH 2 PO 4, h) KNO, i) NaCl, j) B 2 O, k) Ca(OH) 2, l) HNO, m) MgCO, n) K 2 O 2, o) CuSO 4.5H 2 O, p) Li 2 SO a) manganistan draselný, b) chlorovodík (kyselina chlorovodíková), c) hydroxid zinočnatý, d) chloritan sodný, e) kyselina dusitá, f) hydrid lítny, g) oxid fosforečný, h) alán, i) oxid chromitý, j) uhličitan horečnatý, k) kyselina chrómová, l) dihydrát síranu vápenatého, m) dusičnan strieborný, n) kyselina chloristá, o) peroxid vodíka, p) oxid manganičitý. FYZIKÁLNE VELIČINY A JEDNOTKY SÚSTAVY SI Fyzikálne veličiny popisujú kvantitatívne aj kvalitatívne vlastnosti, stavy a zmeny hmotných objektov, ktoré je možné merať. Fyzikálne veličiny a jednotky delíme na základné a vedľajšie. Sústavu SI tvorí sedem základných jednotiek. Tabuľka 6 Základné jednotky SI Veličina Jednotka

17 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 17 názov symbol názov symbol dĺžka l meter m hmotnosť m kilogram kg čas t sekunda s elektrický prúd I ampér A teplota T kelvin K látkové množstvo n mól mol svietivosť I kandela cd Pre desatinné násobky a zlomky základných jednotiek sa používajú predpony, ktoré uvádza tabuľka 7. Tabuľka 7 Predpony desatinných násobkov a zlomkov jednotiek predpona skratka násobok predpona skratka zlomok exa E mili m 10 - peta P mikro 10-6 tera T nano n 10-9 giga G 10 9 piko p mega M 10 6 femto f kilo k 10 atto a Z praktických dôvodov sa používajú aj jednotky, ktoré do sústavy SI nepatria, tzv. vedľajšie jednotky: čas minúta (min), hodina (h), objem liter (l) = 1 dm =10 - m hmotnosť tona (t) = 1000kg teplota 1 o C = 27,15 K

18 18 4. ZÁKLADNÉ CHEMICKÉ VÝPOČTY 4.1 HMOTNOSŤ ATÓMOV A MOLEKÚL Každý atóm prvku sa skladá z jadra a z atómového (elektrónového) obalu. Jadro atómu tvoria (zjednodušene) kladne nabité elementárne častice protóny a elektricky neutrálne elementárne častice s približne rovnakou hmotnosťou neutróny. Atómový obal tvoria záporne nabité elementárne častice elektróny. Prakticky celú hmotnosť atómu tvorí hmotnosť jadra, hmotnosť elektrónov je v porovnaní s ním zanedbateľná. Charakteristickou vlastnosťou atómov je ich atómové (protónové) číslo Z, ktoré udáva počet protónov (elementárnych kladných nábojov) v jadre atómu daného prvku. Počet neutrónov v jadre atómu sa označuje ako neutrónové číslo N. Súčet protónov a neutrónov sa označuje ako hmotnostné (nukleónove číslo) A = Z + N. Látka zložená z atómov, ktoré majú rovnaké atómové číslo (rovnaký počet protónov), sa nazýva prvok. Atómovým číslom, ktoré udáva aj poradové číslo prvku v periodickej sústave prvkov, je prvok jednoznačne určený. Jednotlivé prvky značíme tak, že k symbolu prvku píšeme hmotnostné číslo A ako index vľavo hore, a atómové číslo Z sa píše ako index vľavo dole, všeobecne A Z X.. V hmotnostnom čísle sa atómy toho istého prvku môžu líšiť. Atómy prvkov, ktoré sa líšia hmotnostným číslom, t.j. majú rovnaký počet protónov, ale rôzny počet neutrónov v jadre, sa nazývajú izotopy. Pretože prvok je jednoznačne určený už svojim symbolom, jeho atómové číslo sa pri značení už nemusí uvádzať. Napríklad na rozlíšenie dvoch prírodných izotopov uhlíka 12 6 C a 1 6 C stačí zápis 12 C a 1 C. Hmotnosť atómu určitého prvku X sa označuje ako m( A X) a vyjadruje sa v kilogramoch. Napríklad: m( 1 H) = 1, kg m( 12 C) = 1, kg Pri chemických výpočtoch sa namiesto týchto absolútnych hodnôt používajú relatívne atómové hmotnosti, ktoré predstavujú relatívne veličiny vzhľadom na konvenčne zvolený základ. Týmto základom atómovou hmotnostnou jednotkou je 1/12 hmotnosti atómu uhlíka 12 6 C. Relatívna atómová hmotnosť je teda číslo, ktoré vyjadruje, koľkokrát je hmotnosť daného atómu väčšia než 1/12 hmotnosti atómu 12 C a označuje sa symbolom A r ( A X) Napríklad: A A m( X) Ar ( X) 12 m( C) A 1 26 r ( H) m( H) 1, m( C) 1, kg kg 1, A 12 m( C) 1, kg r ( C) 12 m( C) 1, kg

19 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 19 Relatívne atómové hmotnosti sú bezrozmerné veličiny a ich hodnoty sú bežne uvádzané v tabuľkách. Väčšina prvkov v prírode sa skladá z dvoch alebo viac izotopov a ich pomer v zlúčeninách alebo vo voľnom prvku býva stály. V tabuľkách sa preto uvádza priemerná relatívna atómová hmotnosť prvkov pri ich prirodzenom izotopovom zložení. Napríklad uhlík v prírode sa skladá z izotopov 12 C (98,89 %) a 1 C (1,10 %) a jeho priemerná relatívna atómová hmotnosť je preto A r (C) = 12, Atómy rovnakých alebo rôznych prvkov sa zlučujú za vzniku molekúl jednoduchých látok (napr. N 2, O 2, I 2 ) alebo zlúčenín (H 2 O, NH, CO 2 a pod.). Hmotnosť molekúl prvkov alebo zlúčenín je daná súčtom atómových hmotností všetkých atómov, z ktorých sa molekula skladá. Pomer hmotnosti molekuly látky daného chemického zloženia (Y) k 1/12 hmotnosti atómu uhlíka 12 C sa nazýva relatívna molekulová hmotnosť. M 12 (Y) r m(y) m( C) 12 Relatívna molekulová hmotnosť látky je určená súčtom relatívnych atómových hmotností atómov, z ktorých sa molekula skladá: M r = Σ A r Relatívne molekulové hmotnosti sú rovnako ako relatívne atómové hmotnosti pomerné veličiny, a preto sú bezrozmerné. Príklad 1: Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť kyseliny sírovej, ak relatívne atómové hmotnosti jednotlivých prvkov sú: A r (H) = 1,01; A r (S) = 2,06; A r (O) = 16. M r = A r M r (H 2 SO 4 ) = 2 A r (H) + A r (S) + 4 A r (O) M r (H 2 SO 4 ) = 2. 1,01 + 2, M r (H 2 SO 4 ) = 98,08 Relatívna molekulová hmotnosť kyseliny sírovej je 98,08. Precvičte si: 1) Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť kyseliny dusičnej, ak relatívne atómové hmotnosti prvkov sú A r (H) = 1,01; A r (N) = 14,01; A r (O) = 16. (M r (HNO ) = 6,02) 2) Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť ozónu, ak A r (O) = 16. (Molekula ozónu O je zložená z atómov kyslíka.) (M r (O ) = 48)

20 20 ) Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť uhličitanu vápenatého, ak A r (Ca) = 40,08; A r (C) = 12,01; A r (O) = 16,00. (M r (CaCO ) = 100,09) 4.2 LÁTKOVÉ MNOŽSTVO Množstvo dvoch rôznych látok možno vzájomne porovnávať na základe ich hmotnosti alebo objemu. Z chemického hľadiska je však vhodné porovnávať množstvo látok podľa počtu základných častíc, ktoré ich tvoria (atómov, molekúl, iónov a podobne) a považovať za ekvivalentné (vzájomne sebe zodpovedajúce) také množstvá látok, ktoré obsahujú rovnaký počet uvažovaných častíc. Od roku 1971 je do Medzinárodnej sústavy jednotiek (SI) zaradená veličina látkové množstvo. Označuje sa symbolom n, jeho jednotkou je mol. Mól je také množstvo látky, ktoré obsahuje rovnaký počet základných častíc (napr. molekúl), ako je atómov v 0,012 kg uhlíka 12 C. Tento počet je číselne vyjadrený Avogadrovou konštantou N A, ktorá má hodnotu N A = 6, ± 0, mol -1 Avogadrova konštanta N A je definovaná ako číslo, ktoré vyjadruje počet atómov uhlíka 12 C prítomných v presne 0,012 kg tohto izotopu. Ak poznáme hmotnosť jedného atómu uhlíka, a tá je m( 12 C) = 1, kg, potom počet atómov v 0,012 kg uhlíka 12 C vypočítame 0,012kg N A 6, ,99.10 kg 2 Pri výpočtoch budeme používať zaokrúhlenú hodnotu N A = 6, mol mól akejkoľvek látky teda obsahuje vždy rovnaký počet, t.j. približne 6, častíc, z ktorých je látka zložená. Napríklad 1 mól amoniaku obsahuje približne 6, molekúl NH a pod. Súčin Avogadrovej konštanty N A a látkového množstva n tejto látky vyjadruje počet častíc tejto látky N = N A. n Podiel hmotnosti m určitej látky a jej látkového množstva n vyjadruje mólovú hmotnosť M tejto látky. Táto veličina má v sústave SI jednotku kg.mol -1, v bežnej praxi sa však používa jednotka g.mol -1. m M [kg.mol -1 ] n Mólová hmotnosť je teda hmotnosť 1 mólu čistej látky, t.j. hmotnosť 6, častíc tejto látky. Číselná hodnota mólovej hmotnosti vyjadrená v g.mol -1 sa rovná relatívnej atómovej hmotnosti (pri prvkoch), resp. relatívnej molekulovej hmotnosti (pri zlúčeninách). Ak napríklad relatívna atómová hmotnosť medi A r (Cu) = 6,55 a relatívna molekulová hmotnosť chlorovodíka M r (HCl) = 6,46, potom mólová hmotnosť medi je M(Cu) = 6,55 g.mol -1 a mólová hmotnosť chlorovodíka M(HCl) = 6,46 g.mol -1. Inak povedané 1 mól Cu (N A častíc Cu) má hmotnosť 6,55 g a 1 mól HCl (N A častíc HCl) má hmotnosť 6,46 g. Príklad 1 :

21 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 21 Relatívna atómová hmotnosť kyslíka A r (O) = 16; uhlíka A r (C) = 12,01. a) Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť oxidu uhličitého; b) Určte mólovú hmotnosť oxidu uhličitého; c) Vypočítajte počet molekúl oxidu uhličitého, ak jeho látkové množstvo je 2 móly; d) Vypočítajte hmotnosť oxidu uhličitého, ak jeho látkové množstvo je 2 móly. a) M r = ΣA r M r (CO 2 ) = A r (C) + 2 A r (O) M r (CO 2 ) = 12, M r (CO 2 ) = 44,01 Relatívna molekulová hmotnosť oxidu uhličitého je 44,01. b) Mólová hmotnosť vyjadrená v g.mol -1 sa číselne rovná relatívnej molekulovej hmotnosti.. M(CO 2 ) = 44,01 g.mol -1 Mólová hmotnosť oxidu uhličitého je 44,01 g.mol -1. c) Ak n(co 2 ) = 2 mol, potom počet molekúl tvoriacich 2 móly vypočítame podľa vzťahu N = N A. n N = 6, mol mol N = 12, Dva móly oxidu uhličitého obsahujú 12, molekúl CO 2. d) Hmotnosť 2 mólov oxidu uhličitého vypočítame podľa vzťahu m = M. n m(co 2 ) = M(CO 2 ). n(co 2 ) m(co 2 ) = 44,01 g.mol mol m/co 2 ) = 88,02 g Hmotnosť 2 mólov CO 2 je 88,02 g. Príklad 2 : Vypočítajte hmotnosť 0,25 mólu metánu a obsah molekúl v tomto látkovom množstve. Mólová hmotnosť metánu M(CH 4 ) = 16 g.mol -1. Riešenie :

22 22 1 mól CH 4 má hmotnosť 16 g; 0,25 mólu CH 4 má hmotnosť 16. 0,25 = 4 g. 1 mól CH 4 obsahuje 6, molekúl; 0,25 mólu CH 4 obsahuje 6, ,25 = 1, molekúl. Príklad : Koľko atómov hliníka je obsiahnutých v 10 g Al. Relatívna atómová hmotnosť hliníka A r (Al) = 26,98. Riešenie : 1 mól atómov hliníka, t.j. 26,98 g Al obsahuje 6, atómov hliníka. Počet atómov hliníka v 10 g Al vypočítame napr. podľa úmery 26,98 g Al , atómov Al 10 g Al x atómov Al x 6, , , g hliníka predstavuje 2, atómov Al. Precvičte si: 1. Relatívna atómová hmotnosť vodíka je 1,01. a) Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť molekulového vodíka; b) Určte mólovú hmotnosť molekulového vodíka; c) Vypočítajte počet molekúl H 2, ak jeho látkové množstvo je móly; d) Vypočítajte hmotnosť molekulového vodíka, ak jeho látkové množstvo je móly. ( a) 2,02, b) 2,02 g.mol -1, c) 18, , d) 6,06 g ) 2. Plynný kyslík v prírode sa nachádza vo forme dvojatómových molekúl O 2, avšak v horných vrstvách atmosféry vo veľmi malom množstve aj vo forme trojatómových molekúl O ozónu. Porovnajte hmotnosť kyslíka O 2 a ozónu O a počty ich molekúl, ak látkové množstvá oboch sú rovnaké n(o 2 ) = n/o ) = 2 mol. A r (O) = 16,00. (m(o 2 ) = 64,00 g, m(o ) = 96,00 g, N(O 2 ) = N(O ) = 12, molekúl). Vypočítajte látkové množstvo a počet molekúl v 28,704 g Mn(NO ) 2. 6 H 2 O. A r (N) = 14,01., A r (H) = 1,01., A r (O) = 16., A r (Mn) = 54,94 4. Vypočítajte hmotnosť: a) 1,0 mol vápnika, b),0 mol vody, c) 0,50 mol kyseliny sírovej, d),50 kmol uhličitanu vápenatého, e) 6,50 mmol manganistanu draselného. ( 0,1 mol, 6, molekúl)

23 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 2 A r (Ca) = 40,08., A r (H) = 1,01., A r (O) = 16., A r (S) = 2,07., A r (C) = 12,01., A r (Mn) = 54,94., A r (K) = 9,10 (a) 40,08 g, b) 54,05 g, c) 49,04 g, d) 50,4 g, e) 1,0 g) 5. Vypočítajte látkové množstvo: a) 50,6 g fosforu P 4, b) 150,6 g kyseliny dusičnej, c) 28,5 kg amoniaku, d) 22, mg dusičnanu strieborného, e) 75,0 g hemihydrátu síranu vápenatého. A r (P) = 0,97., A r (N) = 14,01., A r (H) = 1,01., A r (O) = 16., A r (Ag) = 107,88., A r (Ca) = 40,08., A r (S) = 2,07., (a) 0,41 mol, b) 2,9 mol, c) 1,67 kmol, d) 0,0001 mol, e) 0,55 mol) 6. Vypočítajte, aké látkové množstvo predstavuje a) 25,00 g oxidu vápenatého b),284 g atómového vodíka c) 5,2 g NiCl 2. 6 H 2 O A r (Ca) = 40,08., A r (H) = 1,01., A r (O) = 16., A r (Ni) = 58,71., A r (Cl) = 5,45., (a) 0,45 mol, b),26 mol, c) 0,02 mol) 7. Vypočítajte látkové množstvo bezvodého uhličitanu sodného v 20 g Na 2 CO. 10 H 2 O. A r (H) = 1,01., A r (O) = 16., A r (C) = 12,01., A r (Na) = 22,99 4. MÓLOVÝ OBJEM (0,067 mol) Mólový objem (symbol V m ) je objem jedného mólu danej látky za stanovených tlakových a teplotných podmienok. Je určený podielom objemu V a látkového množstva n. V V m [ m.mol -1 ] n V prípade, že látka tvorí ideálny plyn, potom za normálnych podmienok (tlaku p o = Pa a teploty T o = 27,15 K, t.j. t o = 0 C) je objem 1 mólu tohto plynu tzv. normálny mólový objem : V m = (22,416 ± 0,000) m. mol -1 = 22,41 dm.mol -1 1 mól plynnej látky obsahuje približne 6, molekúl, a to znamená, že tento počet molekúl v ideálnom prípade zaberá za normálnych podmienok objem približne 22,41 dm (22,41 l).

24 24 Pri výpočtoch väčších množstiev látok, ktorých hmotnosť je vyjadrená v kg, je výhodné používať namiesto jednotky látkového množstva mól jednotku kilomól (symbol kmol). Platí 1 kmol = 10 mol Pre normálny mólový objem plynu V m preto tiež platí V m = 22,41 dm. mol -1 = 22,41 m. kmol -1 Príklad 1 : Človek vydýchne za 1 hodinu 12,1 dm oxidu uhličitého za normálnych podmienok. Vydýchnuté množstvo oxidu uhličitého vyjadrite: a) látkovým množstvom n, b) hmotnosťou m, c) počtom molekúl (oxidu uhličitého) N prítomných v danom objeme. M r (CO 2 ) = 44,01 Riešenie : a) V = V m n => n V V m 12,1dm 22,41dm.mol n 1 0,54 mol b) m M => m = M.n n m = 44,01 g. mol -1. 0,54 mol = 2,77 g c) N = N A. n N = 6, mol -1. 0,54 mol =, Príklad 2 : Aký objem zaberá za normálnych podmienok 5 kg dusíka? Mólová hmotnosť dusíka M(N 2 ) = 28 g.mol -1. Predpokladajme, že dusík sa správa ako ideálny plyn. Prepočítame hmotnosť dusíka na látkové množstvo m 5000 g n 178,57 mol M 1 28 g.mol

25 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 25 1 mol dusíka zaberá objem... 22,41 dm ; 178,57 mol dusíka zaberá objem...x dm 178,57 mol.22,41 x 1mol dm mol ,8 dm 5 kg dusíka zaberá objem približne 4001,8 dm, t.j. 4,0018 m. Precvičte si: 1. Vypočítajte a) akému látkovému množstvu (koľkým mólom) odpovedá 26, g oxidu uhličitého; b) aký je objem tohto plynu za normálnych podmienok; c) koľko molekúl CO 2 je obsiahnutých v tomto množstve? M r (CO 2 ) = 44,01. (0,598 mol ; 1,9 dm ;, ) 2. Vypočítajte, aký objem zaberá za normálnych podmienok 2 kg amoniaku? M r (NH ) = 17,0. (2,6 m ). Vypočítajte a) hmotnosť kyslíka, ktorý má za normálnych podmienok objem 8 m ; b) koľko molekúl kyslíka je obsiahnutých v tomto množstve? M r (O 2 ) = 2,00. (11,42 kg; 2, ) 5. STECHIOMETRIA Stechiometria sa zaoberá kvantitatívnymi vzťahmi medzi prvkami v zlúčeninách a kvantitatívnymi vzťahmi v chemických reakciách.

26 ZLOŽENIE LÁTOK Zloženie zlúčeniny môžeme vyjadriť: a) kvalitatívne označením prvkov, ktoré danú zlúčeninu tvoria, b) kvantitatívne pomerom počtu atómov (látkových množstiev). To znamená, že keď napíšeme chemický vzorec zlúčeniny, potom značky prvkov objasňujú kvalitatívnu stránku zloženia látky a indexy pri značkách prvkov vyjadrujú vzájomný pomer počtu atómov v molekule zlúčeniny, resp. látkové množstvo prvkov v jednom mole zlúčeniny. Zlúčenina môže byť vyjadrená stechiometrickým alebo molekulovým vzorcom: - stechiometrický (empirický) vzorec udáva pomocou malých celých čísel, v akom pomere sú zastúpené atómy prvkov v zlúčenine, ktorú tvoria. - molekulový vzorec udáva počet atómov v molekule. Napr. molekulový vzorec peroxidu vodíka je H 2 O 2 a stechiometrický vzorec HO. Molekulový vzorec môže byť zhodný so stechiometrickým vzorcom, alebo môže byť jeho celočíselným násobkom Určenie stechiometrického vzorca Najjednoduchším vyjadrením zloženia zlúčeniny je stechiometrický (empirický) vzorec. Keď tento vzorec napíšeme všeobecne ako A x B y C z, potom značky prvkov (A, B, C) v tomto vzorci vyjadrujú, z akých prvkov sa zlúčenina skladá a indexy (x, y, z) pri značkách prvkov sú bezrozmernými stechiometrickými koeficientmi určujúcimi kvantitatívnu stránku zloženia. Stechiometrický vzorec môžeme odvodiť z výsledkov chemickej analýzy danej zlúčeniny, resp. chemického zloženia. Bližšie objasnenie je uvedené v príklade 1 a 2. Príklad 1: Chemickou analýzou organickej látky sa zistilo, že skúmaná látka obsahuje 74,8 % uhlíka a 25,1 % vodíka. Určte empirický vzorec tejto látky pomocou relatívnych atómových hmotností A r (C) = 12,01; A r (H) = 1,01. Keďže stechiometrický vzorec vyjadruje, v akom pomere sú zastúpené atómy prvkov, ktoré danú zlúčeninu tvoria a súčasne tým vyjadruje pomer látkových množstiev (mólov) daných prvkov v zlúčenine, najskôr vypočítame pomerné zastúpenie látkových množstiev (v móloch) jednotlivých prvkov v zlúčenine. Z daného percentuálneho zloženia zlúčeniny vieme, že napr. 100 g tejto zlúčeniny obsahuje 74,87 g uhlíka a 25,1 g vodíka. Látkové množstvá jednotlivých prvkov v 100 g zlúčeniny potom vypočítame m C 74,87 g n C 6,2 mol M C 1 12,01 g.mol m H 25,1 g nh 24,9 mol M H 1 1,01 g.mol

27 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 27 Pomer látkových množstiev uhlíka a vodíka je n(c) : n(h) = 6,2 mol : 24,9 mol Po úprave na pomer malých celých čísel (delením hodnotou 6,2) dostávame: n(c) : n(h) = 1 mol : 4 mol Keďže počet atómov v móle hociktorého prvku je rovnaký, vyjadrujú tieto čísla súčasne pomerné zastúpenie atómov jednotlivých prvkov x : y = n(c) : n(h) x : y = 1 : 4 Empirický vzorec zlúčeniny všeobecného vzorca C x H y je CH 4. Príklad 2: Chemickou analýzou sa zistilo, že zlúčenina obsahuje 40,00 % Ca, 12,00 % C a 48,00 % O. Určte stechiometrický vzorec zlúčeniny: Stechiometrický vzorec má tvar Ca x C y O z. Pomer stechiometrických koeficientov x:y:z môžeme vypočítať aj pomocou podielov percentuálneho zastúpenia prvku v zlúčenine a jeho relatívnej atómovej hmotnosti. Koeficienty x, y a z vypočítame podľa vzťahu: w%(ca) x : y : z n ( Ca) : n( C) : n( O) : A (Ca) r w%(c) : A (C) r w%(o) A (O) r 40,00 40,08 12,00 : 12,01 48,00 : 16,00 = 0,998:0,999:=1:1: Malé odchýlky od celých čísel vyplývajú z nepresnosti pri kvantitatívnom stanovení Ca a C v zlúčenine. Stechiometrický vzorec zlúčeniny je CaCO. Príklad : Určte stechiometrický vzorec zlúčeniny, ktorá obsahuje 2,4 % sodíka, 22,55 % síry a 45,02 % kyslíka. Stechiometrický vzorec má tvar Na x S y O z. Koeficienty x, y a z vypočítame podľa vzťahu: w%(na) w%(s) w%(o) 2,4 x : y : z : : A (Na) A (S) A (O) 22,99 r r r : 22,55 2,06 45,02 : 16,00 x : y : z = 1,411 : 0,701 : 2,814 = 2 : 1 : 4 Stechiometrický vzorec zlúčeniny je Na 2 SO 4.

28 28 Precvičte si: 1. Chemickou analýzou sa zistilo, že zlúčenina obsahuje 75,00 % Ag a 25,00 % Cl. Vypočítajte stechiometrický vzorec. A r (Ag) = 107,88., A r (Cl) = 5,45 (AgCl) 2. Vypočítajte stechiometrický vzorec zlúčeniny, ktorá má zloženie: 20,66 % Fe, 9,9 % Cl, 9,95 % H 2 O. A r (Fe) = 55,85., A r (Cl) = 5,45., M r (H 2 O)=18,02 (FeCl. 6H 2 O). Látka obsahuje 26,58 % draslíka, 5,5 % chrómu a 8,07 % kyslíka. Určte jej stechiometrický vzorec. A r (K) = 9,1., A r (Cr) = 52., A r (O)=16 (K 2 Cr 2 O 7 ) 4. Železo vytvára niekoľko zlúčenín s kyslíkom. Určte ich empirické vzorce, keď jeden oxid obsahuje 77,7 % Fe, druhý oxid obsahuje 69,94 % Fe a tretí oxid obsahuje 72,6 % Fe; A r (Fe) = 55,85; A r (O) = 16. ( FeO, Fe 2 O, Fe O 4 ) 5. Zistite empirický vzorec zlúčeniny, ktorá obsahuje 47,794 % Mn, 10,45 % C, 41,76 % O. A r (Mn) = 54,94; A r (C) = 12,011; A r (O) = 16 ( MnCO ) 6. Zistite empirický vzorec zlúčeniny, ktorá obsahuje 2,55 % K a 76,447 % I. A r (K) = 9,1; A r (I) = 126,9 ( KI ) Určenie molekulového vzorca Molekulový vzorec vyjadruje skutočný počet atómov v reálne existujúcich molekulách na rozdiel od stechiometrického vzorca, ktorý vyjadruje len vzájomný pomer počtu jednotlivých atómov. Molekulový vzorec môže byť násobkom empirického vzorca. Na určenie molekulového vzorca treba popri pomernom zastúpení atómov prvkov v molekule zlúčeniny poznať aj relatívnu molekulovú hmotnosť tejto zlúčeniny. Až potom možno rozhodnúť, či sa empirický vzorec zhoduje s molekulovým vzorcom alebo aký vzťah medzi nimi platí. Bližšie objasnenie je uvedené v príklade 1. Príklad 1:

29 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 29 Z chemickej analýzy organickej látky obsahujúcej uhlík a vodík sa zistilo, že pomer atómov uhlíka a vodíka je 1 :, teda empirický vzorec je CH. Metódami fyzikálno-chemickej analýzy sa ďalej zistilo, že relatívna molekulová hmotnosť tejto zlúčeniny je M r = 0,08. Máme určiť molekulový vzorec tejto látky. A r (C) = 12,01; A r (H) = 1,01. Empirický vzorec skúmanej látky je CH. Molekulový vzorec tejto látky (vyjadrujúci zloženie skutočných molekúl) môže teda byť CH, C 2 H 6, C H C n H n. Pre relatívnu molekulovú hmotnosť uvedených zlúčenín platí M r (CH ) = A r (C) + A r (H) = 12, ,01 = 15,04 M r (C 2 H 6 ) = 2A r (C) +6A r (H) = 2. 12, ,01 = 0,08 M r (C H 9 ) = A r (H) + 9A r (H) =. 12, ,01 = 45,12 atď. Skutočne zistená relatívna molekulová hmotnosť skúmanej zlúčeniny je 0,07. Z predchádzajúceho výpočtu platí, že takúto hodnotu M r má len zlúčenina s molekulovým vzorcom C 2 H 6. Molekulový vzorec skúmanej zlúčeniny je C 2 H 6 (etán). Precvičte si: 1. Určite molekulový vzorec látky, ktorá obsahuje 85,60% uhlíka a 14,40% vodíka, ak relatívna molekulová hmotnosť zlúčeniny je 42,09. A r (C) = 12,02., A r (H) = 1,01 (C H 6 ) 5.2 VÝPOČTY PODĽA CHEMICKÉHO VZORCA Na základe známeho empirického alebo molekulového vzorca sa dá vypočítať obsah jednotlivých prvkov, skupín alebo iónov a vyjadriť ho v hmotnostných jednotkách alebo hmotnostných percentách. Príklad 1: Vypočítajte percentuálne zastúpenie jednotlivých prvkov v chloride vápenatom. A r (Ca) = 40,08; A r (Cl) = 5,45.

30 0 Príklad môžeme počítať niekoľkými spôsobmi. a) M r (CaCl 2 ) = A r (Ca) + 2A r (Cl) = 40, ,45 = 110,98 1 mól, t.j. 110,98 g CaCl 2 je zložený z 1 mólu (40,08 g) vápnika a z 2 mólov (70,9 g) chlóru. 110,98 g CaCl 2 predstavuje % 40,08 g Ca predstavuje x % Ca x 40, ,98 6,11% Ca 110,986 g CaCl 2 predstavuje % 70,906 g Cl predstavuje x % Cl 70,9.100 x 110,98 6,89 % Cl Obsah druhého prvku (chlóru) vieme zistiť odčítaním percentuálneho obsahu vápnika od 100% : 100 6,11 = 6,89%. Chlorid vápenatý obsahuje 6,11 % vápnika a 6,89 % chlóru. b) Pri zisťovaní percentuálneho zloženia vlastne zisťujeme, koľko g (kg) hľadanej zložky sa nachádza v 100 g (100 kg) skúmanej látky: 110,98 g CaCl 2 obsahuje ,08 g Ca 100 g CaCl 2 obsahuje x g Ca x 40, ,98 6,11g Ca (t.j. 6,11% Ca) 110,986 g CaCl 2 obsahuje ,906 g Cl 100 g CaC 2 obsahuje x g Cl

31 CHÉMIA - Podklady pre cvičenia 1 70,9.100 x 110,98 6,89 g Cl (t.j. 6,89 % Cl) Chlorid vápenatý obsahuje 6,11 % vápnika a 6,89 % chlóru. c) Obsah prvku v zlúčenine môžeme počítať aj pomocou hmotnostného zlomku. Hmotnostný zlomok látky A je definovaný ako podiel hmotnosti látky m(a) a hmotnosti celej sústavy m. w( A) m( A) m Ak hmotnostný zlomok vynásobime číslom 100, dostaneme hmotnostné percento %W. V našom prípade za hmotnosť látky A dosadíme relatívnu atómovú hmotnosť prvku a hmotnosť sústavy predstavuje relatívna molekulová hmotnosť zlúčeniny. %w (Ca) A (Ca) M (CaCl r r ) 40, %w (Ca) 6,11 % Ca 110,98 Percentuálne zastúpenie chlóru vypočítame analogicky ako u vápnika alebo odčítaním percentuálneho obsahu vápnika od 100. Príklad 2: Vypočítajte: a) koľko % jednotlivých prvkov sa nachádza v LiNO? b) koľko g lítia, dusíka a kyslíka sa nachádza v g dusičnanu lítneho; A r (Li) = 6,94; A r (N) = 14,01; A r (O) = 16. M r (LiNO ) = 6, , = 68,95 68,944 g LiNO (1 mól) obsahuje 6,94 g Li, 14,006 g N a 47,997 g O. 68,95 g LiNO % 6,94 g Li x %