Výpočty reakcí v chemii

[petrfilipi]

Jednoduché, i když nepřesné vysvětlení:
Každý prvek má určitá mocenství či valence...

Jo, tohle si (možná) pamatuji. To je to 1s2 2s2 2p6 ...?
A pak si pamatuji, že "Denaturace bílkovin je nevratný děj". A tím moje znalosti SŠ chemie končí.

Jinak díky všem za snahu.

PF

[p32]

Tak to máš dobrý. Já si pamatoval z chemie všechno, protože mě bavila a nikdy jsem ji nepoužíval a teď vím kulový. Ale aspoň potomek z toho má státnice, tak se mám kde zeptat. Ale nemám důvod, když to nepoužívám.
Jedinou chemii používám při pálení dřeva na proměnu na popel s jeho prvky pro hnojení záhonků.

[jjilek]

Jednoduché, i když nepřesné vysvětlení:
Každý prvek má určitá mocenství či valence...

Jo, tohle si (možná) pamatuji. To je to 1s2 2s2 2p6 ...?

PF

To už je podrobnější zdůvodnění, které si nemusíš pamatovat.

[EKKAR]

Jednoduché, i když nepřesné vysvětlení:
Každý prvek má určitá mocenství či valence...

Jo, tohle si (možná) pamatuji. To je to 1s2 2s2 2p6 ...?
A pak si pamatuji, že "Denaturace bílkovin je nevratný děj". A tím moje znalosti SŠ chemie končí.

Jinak díky všem za snahu.

PF

"1S2 2S2 2P6..." je popis obsazení orbitalů v elektronovým oblaku kolem jádra atomu, zaplňuje se postupně s rostoucí energetickou hladinou směrem zevnitř od jádra ven. Pro vlastní chemickou vazbu jsou důležitý jen ty poslední venkovní orbitaly a speciálně ty, který nejsou úplně zaplněný elektronovýma párama s opačným spinem (= jejich označení končí lichým číslem) - takovej nezaplněnej orbital se projevuje jako volná vazba, v okolním prostředí vyhledávající podobně postiženej atom, aby s ním vytvořila "prolnutím" těch orbitalů jeden společnej, kterej má obvykle nižší energii než je součet těch dvou "neúplnejch". Prvků s úplně zaplněnýma valenčníma orbitalama je málo a jsou obecně známý - vesměs jsou to tzv. "netečný" nebo taky "vzácný" plyny = jejich struktura valenční sféry nevytváří volný vazební orbitaly, jejich atomy se bez dodání vnější energie (například ohřátím) nevyskytujou ve stavu, běžně usnadňujícím nějakou chemickou vazbu. Celá teorie se učí na střední škole zhruba 3 měsíce a když to umí kantor podat a vysvětlit hlavní podstatu problému, je to brnkačka a člověk pak umí jen z blbýho protonovýho čísla atomu (neboli absolutního pořadí v Mendělejevově periodický tabulce prvků) usoudit i na jeho následný chemický vlastnosti - třeba právě na to, jak moc bude reaktivní, jaký bude mít nejčastější mocenství ve vazbách a jako budou tím pádem mít jeho sloučeniny koncovku. Naopak když to kantor nepodá, je z toho tejrání neviňátek a absolutně zbatečný biflování nazpaměť, ze kterýho si pak jedinec stejně do dalšího života nic neodnese ... K matuře z chemie je to nutný, k dalšímu studiu na VŠ chemickýho směru je to potřebný, využijou to třeba metalurgové nebo další profese, který mají co do činění s vlivem různejch chemickejch příměsí na technologický procesy, pro běžnej život je to k hovnu, těsto vykyne a víno nebo máč na kořafku vykvasí i bez týhle znalosti ...

[MH111]

Ekkar: výborně napsáno. S tímto se naprosto ztotožňuji.
Nenafotíte někdo prosím Votočka pro rozšíření obzorů zdejších mistrů? Mně se nedaří dostat 1 soubor do požadované velikosti.
Knížka je to výborná, byť starší, ale výtečně napsaná. Do některých kapitol přispíval i Heyrovský. Je tam mimo jiné naznačen i vývoj poznání.
Na internetu je kdesi ke stažení modernější učebnice Anorganické chemie od Klikorky. Formulované tak, aby porozuměl i méně bystrý čtenář, přesto je tam vše podstatné.
No a pro největší šťouraly je tu nová anorgána od C. E. Housecroft, pěkná bichle, překladatelé jsou mistry svých oborů. Někteří jsou též výborní přednášející a dovedou u posluchačstva vzbudit zájem.
No a trochu z jiného soudku je tu s fyzikální chemií Petr Slavíček, jehož přednášky jsou někdy na internetu a třeba ty méně odborné vřele doporučuji shlédnout.

[samec]

Co se týče příkladu č. 1:
Rozumím tomu (když tak mě oprav), že 1 mol C má hmotnost 12g, tzn. 6E23 atomů C váží 12g.
Rozumím tomu, že 1 mol CO váží 28g.
Rozumím tomu, že v 50g C je 4,167 molu

Ale proč tu finální hmotnost CO počítáš tak, že vynásobíš hmotnost 1 molu CO počtem molu C v 50g? Jakou to má spolu souvislost? Znamená to, že když je v 50g C 4,167 molu C, tak v 50g CO je taky 4,167molu, ale už ne C, ale CO?

Lebo z jedného atómu C vznikne jedna molekula CO.
Z desiatich atómov C vznikne desať molekúl CO.
Z 6,02214199×10²³ atómov C vznikne 6,02214199×10²³ molekúl CO.
Alebo vjadrené v moloch,
z jedného molu C vznikne 1 mol CO.
Z dvoch molov C vzniknú 2 moly CO.
Z 4,167 molov C vznikne 4,167 molov CO.

Mol v chémií je niečo ako kilo či mega v elektrike. Len jeden mol nie je taký pekný násobok, ako kilo alebo mega. Avšak jeden mol je taký škaredý počet atómov alebo molekúl, že ich celková hmotnosť je pekné číslo. Takže ak počítaš s molmi a gramami, tak počítaš s peknými číslami.

Ale musím dodať, že nie som chemik a rátam to len sedliackým rozumom, takže správny chemický zápis toho výpočtu môže vyzerať inak.

[petrfilipi]

Tak už jsem vykřikl Heuréka, ale pak jsem to odvolal, protože mi nevycházel zpětný výpočet.
V 1. příkladu vyjde, že vznikne 116,666666...g CO, tj. 50g C musí reagovat z 66,666...g O, aby vzniklo těch 116,666666...g CO. Jenže když jsem to počítal obráceně (Kolik g CO vznikne reakcí 66,666...g O s uhlíkem?, tak jsem to množství O zaokrouhlil na 66 a už mi to nevycházelo.

Ale když jsem to pak počítal přesně, tak už mi to vyšlo a mohu křičet Heuréka.

A přitom stačilo dětem ve škole říci, že reakcí x molů prvku y vznikne x molů výsledné sloučeniny, která prvek y obsahuje. Přepočet na gramy už děti zvládnou.

Chlapi, díky moc všem.

PF

[BOBOBO]

Zbytečně to čekáš složité . Podíl relativních hmotností platí do opravdu základní trojčlenky . Zbytečně tě balamutí mocenstvím . Pokud máš spočítat hmotnosti , tak je spočti . Když bude znít zadání na CO₃ , tak to spočítej a jako třešničku na dortě dodej , že neexistuje .

[petrfilipi]

Otázka - kolik g CO₃ vznikne reakcí 50g C s kyslíkem?

4,166666...mol C = 4,166666... mol CO₃ = 4,166666... x 60g = přesně 250g.

Odpověď - Reakcí 50g C s kyslíkem vznikne 250g CO₃. CO₃ neexistuje.


Miluju chemii.

[BOBOBO]

No já měl v hlavě jako 1xC=12 3xO=48 tzn. 1:4 = 50+4*50

[EKKAR]

Otázka - kolik g CO₃ vznikne reakcí 50g C s kyslíkem?
4,166666...mol C = 4,166666... mol CO₃ = 4,166666... x 60g = přesně 250g.
Odpověď - Reakcí 50g C s kyslíkem vznikne 250g CO₃. CO₃ neexistuje.
Miluju chemii.

A jako třešinku na dortu bys mohl popsat, PROČ CO₃ nemůže existovat - a to teprve souvisí právě s těma valenčníma elektronama, kde má uhlík jakožto prvek s protonovým číslem 6 ve svým obalu celkem 6 elektronů, rozmístěnejch v orbitalech 1s2, 2s2, 2p2 (plnej "p" orbital by měl označení "2p6", což má prvek s minimálně 10 elektronama - tím je zrovna tady nejbližší vzácnej plyn NEON). Právě ten neúplně zaplněnej "p" orbital, kde atomu uhlíku "chybí" 4 elektrony do jeho zaplnění a tím i dosažení nejnižší energetický konfigurace se "navenek" chemicky projevuje tím, že k atomu uhlíku se může připojit tolik dalších atomů s podobně neúplným valenčním orbitalem, aby vznikly kompletní elektronový páry, který potom vytvoří ony molekulární vazby. Kvantový jevy způsobený vzájemnou interakcí částic v jádře i v elektronovým obalu mezi sebou potom určujou jaký úhly ty vazby navzájem vůči sobě zaujmou (tím je ve finále určenej i skutečněj prostorovej tvar molekuly), jaká bude vazební energie (tím i to, jestli vytvoření vazby energii spotřebuje nebo uvolní) a další a další věci. Takhle stará dobrá fyzika doslova ovládá i onu pověstnou chemii, o který se říká, že kde není chemie ... a vona je za tím vším v pozadí šedá Eminence FYZIKA ... Takže když jsme se dobrali faktu, že uhlík se 4 valenčníma elektronama se může svázat se 2 atomama kyslíku, kde každej kyslík má jen 2 valenční elektrony, někdo namítne "jak teda může existovat kyselina uhličitá H₂CO₃, kde na uhlík jsou navázaný celkem 3 atomy kyslíku?" - odpověď je jednoduchá - jeden z atomů kyslíku v molekule kyseliny uhličitý je navázanej vazbou dvojnou (s uhlíkem "sdílí" oba dva svoje valenční elektrony) a zbejvající dva jsou k uhlíku vázaný jen vazbou jednoduchou = s uhlíkem "sdílejí" jen jeden z dvojice svejch valenčních elektronů a na tom zbejvajícím mají navázaný ty dva atomy vodíku, který základní vzorec popisuje v tom začátečním "H₂" - přitom strukturálně zrovna v týhle molekule ty dva vodíkový atomy mezi sebou vůbec nesouvisejí ...

A dost, konec chemie, nebo nás Hill něčím vyzmizíkuje nebo rozpustí a vypustí ...

[petrfilipi]

Miluju chemii a ebastlírnu.

Takže CO₂ vypadá asi jako na obrázku?
Co kdybych chtěl, aby C reagoval s nějakým prvkem, který bude mít 4 chybějící elektrony v nějaké jiné vrstvě? Budou spolu reagovat? Ale asi ano, když tu máme metan (CH₄).

Já tedy neznám Hilla ale myslím, že tato konstruktivní debata mu vadit nebude. Jsou tu mnohem horší témata, kde jsou na sebe lidé zlí a oškliví.

[tomasjedno]

A jako třešinku na dortu bys mohl popsat, PROČ CO₃ nemůže existovat

Asi mu to zapomněli říct, takže si klidně existuje. Akorát je trochu nestabilní.

[EKKAR]

Miluju chemii a ebastlírnu.

Takže CO₂ vypadá asi jako na obrázku?
Co kdybych chtěl, aby C reagoval s nějakým prvkem, který bude mít 4 chybějící elektrony v nějaké jiné vrstvě? Budou spolu reagovat? Ale asi ano, když tu máme metan (CH₄).....

Ten obrázek je hodně blízko pravdě - ve skutečnosti je to všecko ve 3D, ne jen takhle naplacato na papíře. A ten prvek s volnýma elektronama "v jiný vrstvě" - to je v podstatě každej jinej prvek, všecky, který mají nekompletně zaplněnou valenční sféru (což jsou všecky ostatní s výjimkou vzácnejch plynů), vodík má 1 valenční elektron v orbitalu "1s", takže jeho elektronová konfigurace je "1s1" - vedle něj hélium, který má protonový číslo 2 a tím taky 2 elektrony, má konfiguraci "1s2" - a dost. Orbital "1sX" je u vodíku i hélia zároveň posledním obsazovaným a tudíž ho můžeš označit i jako "valenční" = doslova "vazbyschopnej". Orbital "2sX" už nemá ani vodík ani hélium obsazenej, protože jeho elektrony nemají dostatek energie pro obsazení tak vysokýho orbitalu. A protože hélium má ten svůj valenční orbital "1s2" plnej, tak se zároveň chová i jako nejlehčí inertní plyn, málo reaguje s jinýma prvkama ... Takže tak se svážou elektrony ze 4 jednotlivejch vodíkovejch orbitalů "1s1" s volným místem v orbitalu "2sX" jedinýho atomu uhlíku - a vznikne metan CH₄ ... Výslednej elektronovej orbital se označuje "hybridizovanej" a jeho tvar se těžko popisuje, protože to už není otázka relativně jednoduchý středoškolský fyzikální chemie, ale je to spíš látka pro výzkumnou fyzikální kvantovou chemii, kde už se popisujou i energie jednotlivejch orbitalů, vzájemný úhly vazeb mezi atomama a jejich vlivy na tvar molekul i další chování sloučeniny k ostatním, prostě pro normální život naprostá zbytečnost ...

[EKKAR]

A jako třešinku na dortu bys mohl popsat, PROČ CO₃ nemůže existovat

Asi mu to zapomněli říct, takže si klidně existuje. Akorát je trochu nestabilní.

Bavíme se o běžnejch a relativně STABILNÍCH sloučeninách - ozón taky jde vyrobit, jododusík nebo peroxyaceton taky jdou vyrobit. Otázka je na jak dlouho. Zlato jde taky vyrobit nukleární syntézou kolizním urychlovačem - akorát si ho h0vn0 užiješ ... Teoreticky na 4 volný vazby uhlíku můžeš "namontovat" třeba i 4 skupiny OH- (hydroxylový) - otázkou zvostane, jestli ti taková sloučenina aspoň přežije dost dlouho, abys ji mohl podrobit příslušnýmu ověření, jestli to vůbec bylo vono - nebo jestli ti buchne do xichtu dřív.