Anorganická chemie 1

Question 1

izotopy vodíku

Answer 1

protium, deuterium, tritium

Question 2

vlastnosti vodíku

Answer 2

bezbarvý plyn bez zápachu, dvouatomové molekuly málo reaktivní za laborator. teploty (silná vazba H-H)
vysoká elektronegativita 2,2
ve většině reakcí redukční činidlo (sám se oxiduje)

Question 3

výroba vodíku v laboratořích

Answer 3

nejčastěji reakcí se zinkem (nebo jiné kovy), vytěsnění vodíku z kyseliny kovem
Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2

Question 4

průmyslová výroba vodíku

co je vodní plyn?

Answer 4

reakcí vody s koksem (vodní pára přes rozžhavený koks), vzniká H2 a CO
reakce methanu s vodou (vysoká teplota, katalyzátor Ni), vzniká H2 a CO

vodní plyn - směs oxidu uhelnatého s vodíkem, používán jako plynné palivo

Question 5

způsob zisku nejčistšího H2

Answer 5

elektrolýza vody, velmi nákladná

Question 6

reakce vodíku s kovy

Answer 6

redukční činidlo, kovy z jejich oxidů (kovy s vyšším redukčním potenciálem - Cu, ušlechtilé kovy)
uvolňování z kyselin či jiných látek, kovy s vyšší reaktivitou (nižší redukční potenciál) - např. Na s vodou vytěsní vodík, uvolňuje se plynný vodík a vzniká hydroxid sodný

Question 7

hoření vodíku, reakce s halogeny, hydrogenace

Answer 7

vodík hoří za přítomnosti kyslíku, ale hoření nepodporuje
s halogeny vznik halogenovodíků (HX, plyny)
hydrogenace - adice na násobné vazby, redukce uhlíku (např. ztužování tuků)

Question 8

jak se nazývají dvouprvkové sloučeniny vodíku a které prvky je tvoří

Answer 8

hydridy, tvoří je skoro všechny prvky

Question 9

typy hydridů

Answer 9

iontové hydridy
kovové hydridy
kovalentní hydridy

Question 10

iontové hydridy charakteristika

Answer 10

s nejelektropozitivnějšími prvky, 1. a 2. skupina
velmi reaktivní, málo stabilní krystalické látky
vodík oxidační číslo -I, H- =hydridový anion
přímé slučování s prvky

Question 11

iontové hydridy příklady

Answer 11

hydrid sodný NaH - používán jako silná zásada v org. syntéze
hydrid vápenatý CaH2 - reakce s vodou za vývoje vodíku

Question 12

kovové hydridy charakteristika

Answer 12

spíše jako slitiny než sloučeniny, vodík v mezerách kovové mřížky, může ale nemusí, stechiometrický poměr ne jasně daný

Question 13

teoretická možnost využití kovových hydridů

Answer 13

teoretický způsob bezpečného ukládání a přepravy vodíku
např. palladium může absorbovat až 900x svůj vlastní objem ve vodíku

Question 14

kovalentní hydridy charakteristika

Answer 14

vodík a nekov/polokov, kovalentní vazba, srovnatelná elektronegativita, většinou kapaliny/plyny

Question 15

příklady kovalentních hydridů

Answer 15

boran BH3
amoniak NH3
H2O
H2S - sulfan/sirovodík
CH4 - teoreticky by se všechny uhlovodíky daly považovat za hydridy

Question 16

příklady použití vodíku

Answer 16

výroba NH3 (hnojiva), methanol atd., hydrogenace, petrochem. průmysl (např. krakování), chladivo

Question 17

vodík jako palivo budoucnosti
+ jaké problémy

Answer 17

raketové palivo
efektivnější než spalovací motory, odpadní produkt H2O
využití jako pohon - lodě, letadla, těžká přepravní vozidla (až teoreticky osobní auta) atd. - dekarbonizace přepravního sektoru
i např. v ocelářství jako zdroj tepla, mnoho využití
problémy - se skladováním a převozem, vodík výbušný, náročná produkce, velmi malé molekuly

Question 18

vodíkový palivový článek

Answer 18

v podstatě voltaický článek, opačný průběh než elektrolýza, H2 na anodě, O2 na katodě
na anodě - H2 rozštěpen na elektrony a protony, elektrony obvodem ke katodě, el. proud, protony přes membránu elektrolytem na katodu
na katodě - O2 kombinace s elektrony a protony, vzniká H2O

Question 19

kyslík rozšíření, alotropické modifikace

Answer 19

nejrozšířenější prvek na Zemi, 21% objemu atmosféry, vázaný v hydro- a litosféře, biogenní prvek
dikyslík O2 (bezbarvý plyn), ozon O3 (světle modrý plyn, zápach podobný chloru, 90% ozonu ve stratosféře ve výšce 20-30 km)

Question 20

cyklus ozonu

Answer 20

fotolýza molekuly O2 UV zářením s vysokou energií, vznik radikálů O., kyslíkový radikál kombinace s O2 na ozon
ozon může opět absorbovat UV záření vhodné délky a vznikne opět O2 a kyslíkový radikál
volný kyslíkový radikál spíše potká O2 než jiný radikál

Question 21

hlavní způsob výroby kyslíku

Answer 21

frakční destilace zkapalněného vzduchu, zkapalněné plyny oddělovány na základě jejich různých teplot varu

Question 22

další metody přípravy kyslíku kromě hlavního způsobu výroby

Answer 22

rozkladem některých kyslíkatých solí/oxid (KNO3, KClO3, KMnO4…, termický rozklad oxidů (HgO, Ag2O)
elektrolýza vody
z peroxidu vodíku

Question 23

použití kyslíku

Answer 23

oxidační reakce, spalování
lékařství (podpora dýchání - kyslíkem obohacený vzduch)
dýchací přístroje, rekreace, potápění, horské výstupy, astronauti…
svařování kovů/řezání - čistý kyslík + spalovaná látka, O2 podporuje hoření, zvyšuje teplotu
zpracování kovů (ocel ze železa, odstranění nečistot)

Question 24

název binárních sloučenin kyslíku, s kterými prvky

Answer 24

oxidy, sloučeniny kyslíku s elektropozitivnějšími prvky

Question 25

typy oxidů a základní charakterizace

Answer 25

kyselé oxidy - při reakci s vodou vznik kyslíkaté kyseliny, oxidy nekovů (14.-17. skupina) neutrální oxidy - ani kyselé ani zásadité vlastnosti bazické oxidy - reakce s vodou za vzniku hydroxidů (ty rozpustné), především oxidy elektropozitivních kovů (1. a 2. skupina) amfoterní oxidy - můžou reagovat jako kyselina i zásada, oxidy kovů s nižšími oxid. čísly, reakce s kyselinami i zásadami za vzniku solí peroxidy - více kyslíku než odpovídající oxid, 1. a 2. skupina

Question 26

příklady kyselých a bazických oxidů

Answer 26

kyselé - SO2, CO2, NO2 zásadité - CaO, MgO, Na2O, K2O

Question 27

příklady neutrálních a amfoterních oxidů

Answer 27

neutrální - CO, NO, N2O amfoterní - ZnO, Al2O3, Fe2O3

Question 28

SO2 podrobně charakteristika, výskyt výroba/příprava, použití

Answer 28

bezbarvý, mírně toxický plyn, štiplavý zápach, přirozeně při vulkanické aktivitě, vedlejší produkt spalování nekvalitního hnědého uhlí (odsiřování), kyselé deště (oxidace vzdušným kyslíkem), toxický pro rostliny (narušuje fotosyntézu), průmyslově spalováním síry/pražením pyritu, příprava oxidací siřičitanů hlavně k výrobě H2SO4, také jako konzervant, redukční činidlo

Question 29

Sulfan vzorec, charakteristika, použití

Answer 29

H2S, bezbarvý plyn, zápach po zkažených vejcích, toxický (podobně jako HCN inhibice buněčného dýchání), výskyt v sopečných plynech (náhrada vody při fotosyntéze v bakteriích žijících v sopkách), rozklad org. materiálu, příprava reakcí kovových sulfidů s HCl, využití v analytické chemii (analýza iontů kovů - reakce s ionty, vznik sraženiny sulfidů), hutnictví (příprava kovových sulfidů)

Question 30

Boran vzorec, charakteristika, použití

Answer 30

BH3, velmi reaktivní plyn, snadno oxidován, tvoří diboran B2H6, k přípravě dalších sloučenin, např. LiBH4 - redukční činidlo

Question 31

příklady peroxidů

Answer 31

peroxid vodíku H202 peroxid barnatý BaO2

Question 32

peroxid vodíku charakteristika, použití

Answer 32

čirá namodralá kapalina, oxidační činidlo, bělení (např. vlasy), dezinfekce ve vodě pomalý rozklad na H2O, na světle fotolýza na O2 možné i redukční účinky (redukce Ag2O, KMnO4) vodíkové můstky ještě silnější než H2O, skvělé polární rozpouštědlo

Question 33

peroxid barnatý použití

Answer 33

možná příprava H202 (reakcí s kys. sírovou, vznik síranu barnatého a peroxidu vodíku) při spalování zelená barva (baryum barví plamen), použití v pyrotechnice

Question 34

co je tvrdost vody, co ji způsobuje

Answer 34

obsah rozpuštěných nerostů (nejčastěji CaO a MgO) způsobena ionty Ca2+ a Mg2+

Question 35

2 typy tvrdosti vody

Answer 35

přechodná - lze odstranit varem trvalá - náročná odstranit varem, změkčovadla

Question 36

vodní a kotelní kámen, co to je, rozdíl

Answer 36

oba tvořeny hlavně CaCO3, nerozpustné usazeniny vodní kámen - tam, kde voda nedosahuje 100°C kotelní kámen - tam, kde probíhá var tvrdé vody (boiler, varné konvice..), snižuje vodivost (a tedy i účinnost), riziko havárie, prevence změkčováním vody

Question 37

Jak funguje změkčování vody?

Answer 37

na základě iontové výměny - Mg2+ a Ca2+ vyměněny za vysoce rozpustné ionty (např. Na+)změkčovač navázání Ca2+ a Mg2+ iontů, vzniká nerozpustná suspenze, která je vyloučena

Question 38

rozdělení vody podle technického označení, typy vody, základní info

Answer 38

pitná - úpravou surové vody z podzemních/povrchových vod užitková - hygienicky nezávadná, ne tak přísná kritéria, jen na mytí, koupání, výrobní účely odpadní - člověkem již využita, kvalita zhoršena, znečištěna, vypuštěna destilovaná - destilace změnou skupenství na vodní páru, zbavení rozpuštěných minerálních látek, chemicky neutrální bez jakýchkoliv příměsí

Question 39

využití vody v chemii

Answer 39

polární rozpouštědlo, hydrolýza, hydratace, nukleofilní činidlo, chladivo...

Question 40

co je anomálie vody

Answer 40

voda největší objem při 4°C, klíčové pro přežití vodních ekosystému v zimě