P ř ednáška 1

1. Úvod ke kurzu materiálové chemie, pokyny Obsahy přednášek Prvky, sloučeniny, směsi látek. Chemická laboratoř, minimalizace rizik při práci v ní, nakládání s nebezpečnými chemickými látkami Základy anorganického názvosloví Přednáška 1

2. K přednáškám, cvičením : Turn off your mobiles please! Be quiet please! Refresh yourself after the lecture!

3. K přednáškám samotným: • Přednášky budou na www.chemie.zcu.cz • Nepište si všechno, jen důležité – např. těžší příklady, které vysvětluji, co se zkouší….. • Po nebo před přednáškou se nebojte přijít s tím, že byste něco chtěli zopakovat, blíže vysvětlit x podmínkou je ale Vaše pozornost a klid při přednášce samotné • Konzultace u cvičících: nenahrazují vlastní přednášku, ale musíte mít ponětí o tématice a vědět, čemu nerozumíte

4. Témata přednášek (po týdnech) : • 1.Chemická laboratoř. Minimalizace rizik při práci v ní. Nakládání s nebezpečnými chemickými látkami. Chemie jako věda. Prvek, sloučenina, směs látek. Chemická značka a vzorec. Principy názvosloví. • Struktura atomu, periodicita vlastností. Ionty. Chemická vazba jako základní entita. Typy vazeb. Molekuly, sloučeniny. Základní pojmy, zákony a konstanty v chemii. Koncentrace a její vyjadřování. • 3.        Chemická reakce – symbolika, základní typy chemických reakcí. Vyčíslování oxido-redukčních reakcí. Zápis organických reakcí.

5. 4.        Úvod do kinetiky chemických procesů. 5.        Základy chemické termodynamiky. Termochemie a výpočty. 6.        Základy elektrochemie, redoxní reakce, elektrolýza. Faradayovy zákony a výpočty. 7.        Plynná fáze – ideální a reálný plyn, zákony. Stavová rovnice ideálního plynu. Výpočty. Kapalný stav – roztoky, solvatace, typy rozpouštědel. Pevná fáze. 8.        Uhlík versus křemík – srovnání prvků (případová studie). 9.        Úvod do organické chemie – typy sloučenin, nomenklaturní principy a základní typy organických reakcí. 10.     Petrochemie. Uhlovodíky a deriváty používané při výrobě plastů. 11.     Plasty – rozdělení, technologie výroby nejvýznamnějších plastů, vlastnosti. 12.     Kovy. Keramika. Kompozitní materiály. 13.     Úvod do nanomateriálů, samoskladné systémy a perspektivy rozvoje v této oblasti.

6. Bezpečnostní školení, minimalizace rizik a prevence při nakládání s nebezpečnými chem. látkami a přípravky Zákon č. 356/2003 Sb. O nakládání s nebezpečnými chem. látkami a přípravky (NCHLP), poslední novela – zákon č. 350/2011 Sb. b) Obecné bezp. předpisy (ochrana proti úrazům) c) Zásady pro bezpečnou práci v laboratořích (Česká technická norma ČSN 01 8003)

7. Klasifikace nebezpečných chem. látek a přípravků - VÝSTRAŽNÉ SYMBOLY staré

8. Klasifikace nebezpečných chem. látek a přípravků - VÝSTRAŽNÉ SYMBOLY nové

9. OZNAČENÍ OBALŮ stará nová stará

10. Národní olympijský stadion Peking – Bird´s Nest

11. KOVY Hliník (Al) Kadmium (Cd) Měď (Cu) Zinek (Zn)

12. KERAMIKA Kaolin Korund (Al2O3) Kloubní náhrada (ZrO2) Grafit (C) Vápenec (CaCO3)

13. PLASTY Silon (polyamid) Makrolon(polykarbonát) Polyethyletereftalát (PET) Polyvinylchlorid (PVC)

14. Chemie jako věda(stručný vývoj) • Starověká praktická chemie (Řecko, Egypt, Čína) – kovy, S, C, přírodní barviva a barvy, chemie přírod. látek Filosofové : Thales z Miletu, Démokritos, Aristoteles

15. Alchymie– od 6. stol. př.n.l. (Čína) – 13. stol. (arabské země) – 16. až 18. stol. (konec v Evropě) Cíle : získání nesmrtelnosti, kámen mudrců, elixír života, tekuté zlato, transformace kovů ve zlato… Iatrochemie - (Iatros = lékař) směr v lékařství v 17. a 18. století vysvětlující životní pochody v organizmu chemickým děním Význam : praktické poznatky procesů (filtrace, sublimace, destilace, extrakce), příprava silných minerálních kyselin

16. Období vzniku a rozvoje „vědecké“ chemie • od 18. století, nejprve flogistonová teorie, význam pro rozvoj chemické analýzy. • Flogiston je označení pro hypotetickou látku, která podle flogistonové teorie způsobuje hoření látek. Její stoupenci byli přesvědčeni, že flogiston tvoří součást hořlavin a hořením se z ní uvolňuje. • V době, kdy byl objeven vodík(1766,1767) • panoval mezi stoupenci flogistonové teorie názor, že právě to je hledaný flogiston. • Dnes víme, že hoření je jev právě opačný, tedy slučování jednodušších látek s kyslíkem.

17. 19. a 20. stol – masivní rozvoj chemie, objevy nových prvků + jejich uspořádání, nové zákony, struktura látek (rozvoj instrumentální techniky), rozvoj chem. výrob. Prudký rozvoj nových chemických disciplin – biochemie a makromolekulární chemie, kvantové chemie Anorganická a organická chemie (Berzelius 1806 – vis vitalis – vitalismus) In vivo X in vitro (v živém X ve skle = v laboratoři) Wöhler 1828 – v laboratoři !! přeměna kyanatanu amonného na močovinu NH4NCO NH2 – C – NH2 O Anorganická sloučenina Organická sloučenina

18. Chemický prvek, sloučenina, směs • Chemický prvek : dnes 118 známých prvků od vodíku až po ununoctium – viz periodická tabulka. Prvek má chemický symbol (značku). • Chemická sloučenina (= látka): několik prvků (stejných či různých) spojených chemickými vazbami dle pravidel (tj. názvoslovných). Chemická sloučenina má chemický vzorec. • Směs látek (písek, minerální voda) – mnoho chemických sloučenin

19. Základy nomenklatury anorganických sloučenin Vzorec, náboj, oxidační číslo, předpony, koncovky Chemický vzorec se skládá ze značek prvků, indexů a dalších znaků (závorek, teček). Například vzorec dihydrátu vápenatého je     CaSO4.2H2O Názvosloví anorganických sloučenin vychází z oxidačního čísla prvku. Oxidační číslo prvku je rovno náboji skutečnému nebo pomyslnému (který by vznikl na atomu prvku, kdyby elektrony každé vazby vycházející z tohoto atomu byly přiděleny elektronegativnějšímu atomu). Oxidační číslo se označuje římskou číslicí se znaménkem (je-li záporné) vpravo nahoře u značky prvku , např S-IIPočet nábojů iontů se udává arabskými číslicemi se znaménkem náboje, tedy např. Al3+ , O2- (ionty jsou elektricky nabité částice, vzniklé z atomů odtržením (kationty) či přijetím (anionty) elektronů.

20. Určení oxidačního čísla Volný atom nebo atom v molekule prvku má oxidační číslo 0 (např. O2 , P4)!! Vodík ------- má oxidační číslo +I (výjimka -pouze v hydridech kovů má -I , např. LiH ,CaH2 )Kyslík -------má oxidační číslo -II (výjimka -pouze v peroxidech má -I , např. H2O2 , Na2O2 nebo v superoxidech – např. KO2 a fluoridu kyslíku OF2) Alkalické kovy----------------------------------------- mají oxidační číslo +I Kovy alkalických zemin ----------------------------- mají oxidační číslo +II Prvky IIIA (13.) skupiny ------------------------------ mají oxidační číslo +III Prvky IVA (14.) skupiny ------------------------------ mají oxid. číslo+IV, -IV Prvky VA (15.) skupiny ------------------------------- mají oxid. číslo+V, -III Prvky VIA (16.) skupiny ------------------------------ mají oxid. číslo+VI, -II Prvky VIIA (17.) skupiny ----------------------------- mají oxid. číslo+VII, -I Fluor má oxidační číslo -IPrvky VIIIA (18.) skupiny jsou vzácné plyny!! – inertní – mají jednoatomovou molekulu!!

21. Jednojaderný ion má oxidační číslo rovné náboji (např Al3+ má oxidační číslo +III) Součet oxidačních čísel všech atomů prvků obsažených v elektro-neutrální molekule je rovennule.   Příklad: H2SO4 --> oxidační čísla prvků HI , SVI , O-II Součet ox.čísel: 2.I + 1.VI + 4.(-II) = 0 Součet oxidačních čísel všech atomů prvků obsažených ve víceatomovém iontu je roven počtu elementárních nábojů   Příklad: PO43- --> oxidační čísla prvků PV , O-II Součet ox.čísel 1.V + 4.(-II) = -3

22. Oxidační číslo určuje název sloučeniny!! Záporné ox.číslo prvku vyjadřuje zakončení -id , připojené ke kmenu latinského názvu prvku (bez ohledu na velikost náboje). Například Br-I --> bromid , O-II --> oxid , N-III --> nitrid , C-IV --> karbid ). Tuto koncovku mají i některé anionty - hydroxid, peroxid, azid, kyanid apod.Nulové ox.číslo prvku vyjadřuje první nebo druhý pád názvu prvku ve sloučenině. Například Ni(CO)4 nazýváme tetrakarbonylnikl nebo tetrakarbonyl niklu.Kladné ox.číslo prvku vyjadřuje osm názvoslovných zakončení:

23. Vyjádření počtu – číslovkové předpony : Vyjádření počtu víceatomových částic – násobnéčíslovkové předpony (…krát) :

24. OXIDY – MAOBA = buď 1 nebo 2, B = 1 – 5, 7 O-IIHALOGENIDY – MXNN = 1 – 8 X-IHYDROXIDY – M(OH)N N = 1 – 4 OH-ISULFIDY – MASBA = buď 1 nebo 2, B = 1 – 5, 7S-IIHYDRIDY – a) iontové hydridy prvků I. a II. skupiny H-I( LiH hydrid lithný, CaH2 hydrid vápenatý, …) b) kovalentní ( III. až VI. skupiny) -koncovka –an (alan, silan ,boran, fosfan,..) c) kovové hydridy (často proměnlivé složení) (hydrid paladia, hydrid titanu – bez koncovky).PEROXIDY – (O2)-IIperoxid sodný, vápenatýHYPEROXIDY – (O2)-Ihyperoxid draselný

25. NITRIDY – N-IIInitrid vápenatý Ca3N2 , nitrid boritý BNFOSFIDY – P-IIIfosfid vápenatý Ca3P2KARBIDY – C-IVkarbid hlinitý Al4C3SILICIDY – Si-IVsilicid hořečnatý Mg2Si Nestechiometrické binární sloučeniny Fe3C karbid triželeza TaP2 difosfid tantalu W3Si2 trisilicid diwolframu

26. Nestechiometrické binární sloučeniny Fe3C karbid triželeza TaP2 difosfid tantalu W3Si2 disilicid triwolframu

27. NOMENKLATURA BEZKYSLÍKATÝCH SLOUČENIN

28. Jestliže prvek tvoří v témže oxidačním čísle několik oxokyselin s různým počtem vodíků, rozlišujeme je předponou hydrogen- s číslovkovou předponou, udávající počet vodíkových atomů v molekule kyseliny

29. Kyseliny s více atomy kyselinotvorného prvku A se stejným ox.číslem (isopolykyseliny) mají v názvu číslovkovou předponou udán počet těchto atomů.

30. KATIONTY, ANIONTY Jednoatomový kation má název vytvořen z názvu prvku a zakončení odpovídajícího oxidačnímu číslu. ( Pb4+ kation olovičitý Pb2+ kation olovnatý Ru8+ kation rutheničelý) Víceatomový kation je většinou tvořen prvkem se záporným ox.číslem od-povídajícím postavení ve skupině periodické soustavy a odpovídajícím počtem vodíků s ox.číslem +I, aby celkové ox.číslo kationtu bylo +I. Název tohoto kationtu se skláda z latinského názvu prvku a zakončení -oniový kation popř. pouze –onium. H3O+ hydroxoniový kation (hydroxonium) H3S+ sulfonium NH4+ amoniový kation (amonium)

31. Jednoatomový anion (i některé víceatomové) má název vytvořen z latinského názvu prvku s koncovkou -id nebo -idový anion. Záporný náboj aniontu je dán po- stavením prvku ve skupině periodické soustavy (přesněji rozdílem 8 - číslo skupiny, tj. počtem scházejících elektronů do el.oktetu). Br- bromidový anion (bromid) S2- sulfidový anion (sulfid) Víceatomové anionty (většina) mají také koncovku –id nebo –idový anion. S22- anion disulfidový I3- anion trijodidový Anionty oxokyselin mají název vytvořený z názvu kyselinotvorného prvku se zakončením odpovídajícím ox.číslu tohoto prvku. SO42- anion síranový SO32- anion siřičitanový NO2- anion dusitanový

32. SOLI Název mají složený z podstatného jména, odvozeného od názvu příslušného aniontu a přídavného jména, které odpovídá názvu kationtu. Podstatné jméno získáme z názvu příslušného aniontu odtržením koncovky -idový a nahrazením koncovkou -id.Např. bromid železitý = anion bromidový + kation železitýFeBr3 NH4 CN kyanid amonný CaHS hydrogensulfid vápenatý Ca(ClO)2 chlornan vápenatý KHCO3 hydrogenuhličitan draselný NaIO4 jodistan sodný Na5IO6 jodistan pentasodný KAl(SO4)2 síran hlinitodraselný CuSO4 . 5 H2O pentahydrát síranu měďnatého

33. PROCVIČENÍ NÁZVOSLOVÍ ANORG. SLOUČENIN : http://www.mojeskola.cz/Vyuka/Php/