anorganická chemie - kch.tul.cz · pdf fileanorganická chemie povinný...

AnorganickAnorganick áá chemiechemiePovinný p ředmět pro 1. ro čník FP a FM

(nano )

• přednáškydoc. Ing. Petr Exnar, CSc.petr.exnar@tul.cz , Katedra chemie, budova C, p řízemí, 604 417 943

• cvi čeníIng. Jan Grégr

Základn í literatura

• KLIKORKA, J., H ÁJEK, B., VOT ÍNSKÝ, J.: Obecn á a anorganick á chemie. Praha, SNTL 1989.

• LUKEŠ, I.: Systematick á anorganick áchemie. Praha, UK 2009.

• GREENWOOD, N.N., EARNSHAW, A.: Chemie prvk ů I. a II. Praha, Informatorium1993.

Doporu čená literatura• JURSÍK, F.: Anorganická chemie nekov ů. Praha, VŠCHT

2001.http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_isbn-80-708 0-417-3/pages-img/

• JURSÍK, F.: Anorganická chemie kov ů. Praha, VŠCHT 2002.http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_isbn-80-708 0-504-8/pages-img/

• REMY, H.: Anorganická chemie (2 díly). SNTL, Praha 1971.

• COTTON, F.A., WILKINSON, G.: Anorganická chemie. Praha, Academia 1973.

Zkou ška• Pouze ústn í, tři otázky obs áhlejší

(s přípravou), t ři jednodu šší bez p řípravy• Témata voln ě v rámci okruh ů přednášek,

důraz na nadhled a pochopen ísouvislostí, sp íše odborn á debata na dané téma ne ž „vysyp ání“ fakt ů

• Podm ínkou k p řipu štění ke zkou šce zápočet od Ing. Grégra (podm ínky vysv ětlí p ři prvn ím cvi čení)

Požadavky p ři zkou šce• Absolutní znalost periodické soustavy

(po prvek 92) a názvosloví (jednoduchých i komplexních sloučenin)

• Bezchybné a rychlé vyčíslování chemických rovnic

• Perfektní znalost struktury anorganických látek (VSEPR)

• Dokonalý přehled v základních trendech skupinových vlastností prvků (redukce-oxidace, kyselost-zásaditost, rozpustnosti, skupenský stav, barevnost, toxicita, …)

Periodický z ákon

Vlastnosti prvk ů jsou periodickou funkc íprotonov ého čísla.

Periodicita se projevuje u řady chemických a fyzikálních vlastností i v řadách homologických sloučenin.

Předpověď nových prvků a jejich vlastností: ekaaluminium - galliumekasilicium - germanium

Různé dělení skupinskupinyhlavní nepřechodné prvkyvedlejší přechodné prvkytriviální názvyalkalické kovy Li, Na, K, Rb, Cskovy alkalických zemin (Be), Mg, Ca, Sr, Ba, Ralanthanoidyaktinoidytriáda železa (železných kovů) Fe, Co, Niplatinové kovy Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptchalkogeny O, S, Se, Te, Pohalogeny F, Cl, Br, I, Atvzácné plyny, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

Elektronegativita

Vlastnosti lVlastnosti l áátek tek v zv záávislosti vislosti

na chemickna chemick éé vazbvazběě

Molekulov é krystaly

Krystaly tvo řeny molekulami, drženými pohromad ě van der Waalsovými silami

Vlastnosti: velmi n ízké body tání i varu, elektricky nevodiv é

Příklady: organick é látky, jod, vzácn éplyny

jód s íra

Iontov é krystalyKrystaly tvo řeny kationty a anionty ,

iontov á vazba, struktura d ána hlavn ěpoměrem velikosti iont ů

Vlastnosti: pom ěrně vysok é body táníi varu, v krystalick ém stavu elektricky nevodiv é, v kapaln ém stavu elektricky vodiv é

Příklady: NaCl, NaOH , CaSO4

NaCl CaF2

Krystaly s kovovou vazbou

Krystaly tvo řeny kationty kovůa delokalizovanými elektrony

Vlastnosti: pom ěrně vysok é body táníi varu, v krystalick ém i kapaln ém stavu elektricky vodiv é

Příklady: Mg, Cu , NaTe, Cu3Au

Fe Mg

Atomov é krystaly

Krystaly tvo řeny jednou makromolekulou, atomy jsou prostorov ě vázány kovalentn ími vazbami

Vlastnosti: mimo řádně vysok é body táníi varu, elektricky nevodiv é

Příklady: diamant, korund, k řemen, SiC , AlN, bor

Diamant

AlN SiC

Vrstevnaté krystaly

Krystaly tvo řeny vrstvami kovalentn ě

vázaných atom ů, mezi vrstvami jsou van der Waalsovy síly

Vlastnosti: v ětšinou mimo řádně vysok ébody tání i varu, krystaly jsou velmi měkké a dokonale št ěpné

Příklady: grafit, kyselina boritá, BN, CdI 2

Grafit

CdI2 BN

Magnetick é vlastnosti

Elektron (nukleon) m á magnetický moment

magnetick é momenty elektronových p árůse ru ší (vektorov é skládání)

k celkov ému magnetick ému momentu molekuly (atomu, iontu) p řisp ívajíprakticky pouze nesp árovan é elektrony

Magnetick á susceptibilita

Magnetick á susceptibilitaměřiteln á magnetick á veličina

síla p řitahov ání nebo vytla čování látky

do nebo z magnetick ého pole

Magnetick é vlastnosti

látky diamagnetick évšechny elektrony sp árov ány, nen í

přítomen permanentn í magnetický moment, látka je z magnetick ého pole vypuzov ána

látky paramagnetick épřítomen minim álně jeden nesp árovaný

elektron, látka je do magnetick ého pole vtahov ána

Magnetick é vlastnosti

látky feromagnetick é

paramagnetick é látky s extrémn í

hodnotou magnetick é susceptibility ,

trvalý magnetický stav, permanentn í

magnety, Fe , Ni a Co a jejich slitiny

Spektr áln í vlastnosti látek

Látka m ůže absorbovat

elektromagnetick é záření pouze

v tom p řípadě, že jeho energie

odpov ídá některému z rozd ílů

energetických hladin v látce

Absorpce z áření

Absorpce energie je spojena s excitac í

molekuly do vy ššího energetick ého stavu,

z něj však po ur čité dob ě opět přejde do

nižšího energetick ého stavu a energetický

rozd íl mezi ob ěma stavy se bu ď vyzáří jako

elektromagnetick é záření s odpov ídající

energií, nebo se transformuje na teplo

Elektronov é přechodymezi energetickými hladinami v AO

nebo MOVibra ční a rota ční energetick é hladinypovolen é stavy vibra čních a rota čních

pohyb ůPodle energierotační <<<< vibra ční <<<< elektronov é <<<<

ionizace

Spektra ultrafialov á a viditeln á

(elektronová, λ = 190 až 800 nm)

Spektra infra červen á

(rotačně vibrační, λ = 0,8 až 30 µm)

Spektra mikrovlnn á

(rotační, λ = 30 až 10000 µm)

Elektronov é přechody

Podm ínkou absorpce z áření je, že nižší energetick á hladina je obsazena alespo ň jedn ím elektronem a vy šší energetick áhladina m á alespo ň jedno neobsazen é místo pro elektron

Absorpce z áření s ur čitou pravd ěpodobností

Pro absorpci zá ření platí výb ěrov ápravidla (p řechody povolen é nebo zakázané) a ze statistick épravd ěpodobnosti absorpce vyplýv áintenzita absorpce

absorp ční pásy jsou r ůzně intenzivn í

Spektroskopick é vlastnosti

studium chov ání látek v závislosti na vlnov é délce zá ření

Spektrum

závislost intenzity absorpce zá řenílátkou na vlnov é délce (energii) dopadajícího zá ření

Optick é vlastnosti záření 380 až 780 nm

Podstata barevnosti látek

Látky absorbující zá ření ve

viditeln é oblasti se jev í jako

barevn é

Spektra absorp čníselektivn í pohlcen í záření

o odpov ídající energii z dopadajícího z áření

Spektra emisn ívyzáření foton ů o energii

odpov ídající rozd ílu energiíz molekuly v excitovan ém stavu

Molekuly (v íceatomov é ionty)

pásov á spektra

základn í přechod doprov ázen

vibra čními a rota čními p řechody

s nižší energií

Atomy (jednoatomov é ionty)

pouze čárov á spektra

Chromofory

funk ční skupiny vn ášející vhodn éenergetick é hladiny do MO

ve struktu ře jsou p řítomny π nebo valenční nevazebn é elektrony

často obsahují systém n ásobných delokalizovaných vazeb

Absorp ční spektrum naftalenu, antracenua naftacenu

Barevnost slou čenin přechodných kov ů

Způsobena absorpc í záření v systému

MO orbital ů, excitace elektron ů v rámci

MO diagram ů komplex ů iont ů

přechodných kov ů s ligandy (voda,

amoniak, anionty halogen ů apod.) v

oktaedrick é nebo tetraedrick é konfiguraci

s účastí hybridn ích AO typu sp 3 nebo

d2sp 3

Komplexy Co 2+ v roztoku

Ho3+ v roztoku

Absorpce viditeln ého záření v kovech

V případě kovů s velkým po čtem

energetických hladin v p ásech jsou

podm ínky pro absorpci p řechody

elektron ů spln ěny prakticky v ždy

kovy jsou nepr ůhledn é

Pásový model

kov izolant polovodi č