CHEMIE JAKO VĚDA

Struktura díla1) CO JE TO CHEMIE? (krátká definice)

2) OBORY CHEMIE a) chemické disciplíny

b) hraniční disciplíny

c) aplikované disciplíny (dále rozvedeno)

3) HISTORIE CHEMIE od nejstarších dob po nedávnou minulost

4) ZÁKLADNÍ POJMY

a) látky – složení látek

- třídění látek

- metody oddělování složek směsi

- vlastnosti látek

b) soustavy látek

5) ZDROJE INFORMACÍ, AUTORIZACE VELEDÍLA

Co je to chemie?

Chemie je přírodní experimentální věda, která se zabývá složením, strukturou, vlastnostmi, získáváním a reakcemi látek.

obory chemie

1) chemické disciplíny – vycházejí přímo z chemických a fyzikálních vlastností látek 2) hraniční(mezioborové)disciplíny – využívají poznatků a metod zkoumání chemických disciplín a jiných vědních oborů (fyzika, biologie, zeměpis,..) 3) aplikované disciplíny – poznatky chemických a hraničních disciplín uvádějí v praxi, přinášejí praktická využití

Dále se dělí na množství podoborů:

Podobory chemických oborů:

1) chemické disciplíny

- obecná ch. – obecně stavba a vlastnosti látek, průběh

chemických dějů

- anorganická ch. – tvorba, složení, struktura a reakce

chem. prvků a jejich sloučenin

s výjimkou některých sloučenin uhlíku

- organická ch. – struktura, vlastnosti, příprava a využití

organických sloučenin (okolo 6 mil.)

- makromolekulární ch. – syntéza a vlastnosti přírodních

či syntetických makromolekul

nebo polymerů

- ch. koordinačních slouč. – tvorba sloučenin d- prvků

a jejich využití v praxi

Podobory chemických oborů:

2) hraniční disciplíny

- fyzikální ch. – zkoumání chem. látek fyzikálními

metodami; makroskopické vlastnosti látek

na molekulové úrovni

- biochemie – chemické pochody živých organismů; struktura

a funkce zákl. stav. kamenů živé hmoty

- geochemie – chemické složení Země; historie chem. prvků

a procesů v neživé přírodě

- jaderná ch. – vlastnosti hmoty a jevy chemické

a fyzikálně- chemické povahy, kde se

uplatňuje jádro atomu a jeho přeměna

Podobory chemických oborů:

3) aplikované disciplíny

- analytická ch. – chemické složení látek a směsí

a) kvalitativní – přítomnost konkr. látek, prvků, iontů

a funkčních skupin ve vzorku

b) kvantitativní - množství jednotlivých složek

ve zkoumaných vzorcích

- agrochemie – chemie zemědělství; úrodnost, hnojiva, výnosy

- chem. technologie - postupy chemické výroby, ekologie,

recyklace

- biotechnologie – využití biologických systémů k výrobě či

jiným specifickým účelům

HISTORIE CHEMIE1) 8. a 7. tis. př. Kr. – s objevem ohně se lidé naučili

zpracovávat kov (Fe, Cu, Sn,..), výroba „skla“

3. tis. př. Kr. – objev bronzu, jeskynní malby pomocí

červeného okru (Fe2O3), využití solí sloučenin

Číňané - zavedli výr. postup pro porcelán a papír

2) antika – rozšíření znalostí, první chemické teorie

Demokritos z Abdér – nedělitelná nejmenší částice je atom

(atomos = nedělitelný), jejich pohyb podstatou veškerých změn

Empedokles z Akragantu – existence čtyř živlů (voda, oheň,

země, vzduch), které vznikají kombinací čtyř principů (teplo,

vlhko, chlad, sucho), výchozí látkou substrát (materia prima)

Thales z Milétu – za pralátku považoval vodu

Aristoteles ze Stageiry – doplnil pátý živel (nebeská tělesa)

3) alchymie – cílem vytvořit elixír mládí a nesmrtelnosti,

z neušlechtilých kovů ušlechtilé, kámen mudrců,..

Paracelsus – iatrochemie (lékařská ch.), příčinou někt.

nemocí nerovnováha mezi sírou a rtutí v těle, preparáty

z těchto prvků předepisoval jako léky

Agrigola – nealchymista, zabýval se hornictvím a hutnictvím

Glauer – výrobní postupy někt. chemikálií (HCl, HNO3,..),

Na2SO4 . 10 H2O = Glauerova sůl

4) formulování vědeckých základů chemie

R. Boyl – definice prvku, sloučeniny a směsi

5) 19. a 20. stol. – největší rozvoj, s objevováním prvků snaha

uspořádat je, rozpracovány chemické výroby (postupy, metody),

teorie o struktuře

60. léta 19. st. – periodický zákon (D. I. Mendělev)

průmyslová revoluce – umělé materiály

zač. 20. stol. – rozvinutí org. chemie a biochemie

Demokritos Empedokles Thales

Aristoteles Paracelsus

ZÁKLADNÍ POJMYLÁTKY

SLOŽENÍ LÁTEK:

Látka (materiál) je substance (přetržitá struktura) chemicky

jednotné podoby vyznačující se charakteristickými fyzikálními

a chemickými vlastnostmi; spolu s polem (energií) (nepřetržitá

struktura) tvoří hmotu, ze které jsou složena tělesa.

Základní stavební jednotkou látky je složitější mikročástice

atom či iont, která se skládá z elementárních částic - protonů,

elektronů a neutronů. Částice tvořená minimálně dvěma atomy

je molekula. Většina látek je tvořena právě molekulami. Látky,

které jsou tvořeny ionty, jich mají alespoň dva druhy (kladný

a záporný – př. NaCl -> Na+ + Cl-).

TŘÍDĚNÍ LÁTEK:

1) chemicky čisté látky (chemická individua) – chemické složení

je v celém jejím objemu stejné, je tvořena jedním druhem

atomů, molekul či molek. komplexů; stálé char. vlastnosti

(tepl. tání a varu, hustota,..)

a) prvek (elementární látka) – jen jeden druh atomů se

stejným protonovým číslem Z (možny různé izotopy);

atomy volné (př. He), v molekulách (př. Cl2) či vázané

v krystalové struktuře (př. C v diamantu)

b) sloučenina – stejné molekuly sloučené min. ze dvou atomů

různých prvků (př. CO2) či ionty vázané v krystalové

struktuře (př. NaCl); za sloučeninu možno považovat

i polymerní látku tvořenou jednou opakující se zákl.

stav. jednotkou

2) směsi – směs je soustava složená z několika různých chemicky

čistých látek (z různých druhů částic); výsledek mechanického

smíchání chem. l.- nedochází ke vzniku či zániku chem. vazeb,

proto se nejedná o chemický děj; mění se ovšem fyzikální

vlastnosti

a) homogenní směs – systém min. dvou složek, kde mezi nimi

neexistuje rozhraní; vlastnosti v celém objemu stejné (př.

vzduch, mořská voda, slitiny); částice < 10-9, pravé roztoky

- plynné – molekuly jednoho plynu rozptýlené mezi molek.

jiného (př. vzduch)

- kapalné – molek. či ionty nízkomolek. látky rozptýlené

v kapalině (př. NaCl ve vodě)

- pevný – jednotl. atomy či ionty jedné pevné látky rozpt.

mezi částicemi jiné pev. l. (př. slitiny kovů)

b) koloidní směs – mikroheterogenní soustava, velikost částic

10-7 až 10-9 -> gravitace pevných částic zanedbatelná ve srovnání

s jejich kin. en. -> možný Brownův pohyb (difúze)

- aerosol – mlha – kapičky kapaliny v plynu

dým – částečky pevné látky v plynu

kouř – kapalina a pevná látka v plynu

- koloidní roztok – molek. org. látek či shluk anorg. molek.

rozpt. v kapalině (př. bílkoviny ve vodě)

- emulze – kapičky jedné kapaliny rozptýlené v jiné kapalině

(př. olej ve vodě)

- gel – bubliny plynu rozptýlené v kapalině

Jeví se zakalené, procházející intenzivní paprsek opalizuje ->

Tyndallův fenomén – rozptyl světla způsobený přítomností

pevných částic v prostředí

c) heterogenní směs (různorodá) – systém složený z několika fází,

na jejich rozhraní se chem. a fyz. vlastnosti mění skokem;

rozpt. částice > 10-7, jednotl. složky možno rozlišit zrakem

a) dle počtu obsažených složek

- dvousložkové – směs naftalenu a písku; třísložkové – žula,

vícesložkové (velké množ. složek)

b) dle složení směsi (pouze dvousložková)

- pěna – bubliny plynu rozpt. v kapalině (př. při koupání)

- suspenze – pevná l. rozpt. v kapalině (př. písek ve vodě)

Disperzní prostředí – jedna látka směsi spojitá v celém objemu,

v ní rozptýleny (dispergovány) ost. látky (dispergovaný podíl).

Fáze (skupenství) – látka s určitými mikroskopickými vlastnostmi,

konkrétní forma látky

METODY ODDĚLOVÁNÍ SLOŽEK SMĚSI (SEPARAČNÍ METODY)

1) krystalizace – princip různé rozpustnosti l., ochlazení

horkého rozt. či odpař. rozpouštědla; nejprve tvoří krystaly

látka nejméně rozpustná (př. získání cukru z cuker. šťávy)

2) sedimentace – usazování částic na základě gravitace; nejprve

se usadí č. s nejvyš. hustotou (př. čištění odp. vod)

3) filtrace – pevné složky se zachytí na filtru, kterým protéká

celý filtrát - plynná či kapalná složka směsi; (př. při

čištění vzduchu či vody)

4) destilace – princip rozdílné teploty varu látek, první se

zplyní složky s nejnižší teplotou varu (př. výroba alkoholu)

5) sublimace – oddělení složky, která přechází z pevného skup.

přímo na plynné (př. získávání čistého jodu)

6) Opačný proces sublimace se nazývá desublimace (př. též

získávání jodu, tvorba jinovatky)

7) extrakce – různá rozpustnost v odlišných rozpouštědlech,

složka se na rozdíl od jiných rozpustí a následně se získá

jinou metodou, třeba destilací (př. olej ze semen)

8) chromatografie – molekuly zkoumaného roztoku se rozdělují

dle rozdílné schopnosti sloučení se stacionární (př. pórovitý

mat.) a mobilní (př. rozpouštědlo) fází (př. pokus s křídou,

analýza složitých směsí)

9) elektroforéza – rozdílná pohyblivost el. nabitých částic

různých látek v el. poli (př. dělení bílkovin)

Nasycený roztok – v daném rozpouštědle se za stejné teploty

nerozpustí další množství rozpouštěné látky. Při ochlazení se

přebytečné množ. rozp. l. vyloučí ve formě krystalků.

VLASTNOSTI LÁTEK

1) specifické vlastnosti – nezávisí na velikosti, množství

a tvaru látek, shodnost těchto vlastností je možno

považovat za doklad totožnosti dvojice zkoumaných látek

a) fyzikální vlastnosti

– zjišťujeme pozorováním – kvalitativní vl. (barva, vůně,

lesk, index lomu..)

– měřením – kvantitativní vl. (teplota tání a varu,

hustota, měrná el. vodivost,..)

b) chemické vlastnosti – zjišťujeme při chemických dějích

(schopnost přijímat či odevzdávat elektrony, způsob reakce

látky s vodou či kyselinami, stálost (na světle, při zvýš.

teplotě), acidobazické vl.,..)

2) skupenství – charakterizováno především uspořádáním částic

v látce a projevující se typickými vlastnostmi; l. může

existovat v rovnovážném stavu až ve třech fázích současně

a) pevné – částice vázány ve svých pevných polohách, kolem

kterých kmitají, vl. tvar a objem

- krystalické – č. pravid. uspoř. v krystalové mřížce

(př. kov, diamant,..)

- amorfní – uspořádání částic náhodné, urč. zákonitosti

mezi navzájem sousedícími atomy (př. sklo, vosk,..)

b) kapalné – nemají svůj tvar, mají vl. objem, volný povrch,

tvoří kapky (slabé přitažlivé síly mezi

částicemi)

c) plynné – částice relativně daleko od sebe, pohybují se

v celém objemu, nepůsobí na sebe přitažlivou

silou

SOUSTAVY LÁTEKSoustava je vymezená část prostoru a všechny látky a pole

v něm obsažené, vše ostatní je okolí. Může být od něj oddělena

stěnami skutečnými či smyšlenými. Soustavou je i směs.

1) dle vztahu s okolím

- izolovaná – nevyměňuje s okolím látky ani energie

(př. voda v termosce)

- uzavřená – s okolím vyměňuje jen energie (př. voda v baňce)

- otevřená – vyměňuje s okolím látky i energie (př. voda

v kádince)

2) dle vlastností

- homogenní (stejnorodé) – tvořena jednou fází, která má

v celém svém objemu stejné vlastnosti (př. vzduch)

- heterogenní (různorodé) – tvořena dvěma a více fázemi,

vlastnosti se v každé z nich mění (př. voda a olej)

ZDROJE INFORMACÍ A AUTORIZACE VELEDÍLA

- internet – různé stránky

- jistá inženýrská univerzitní práce

- Odmaturuj z chemie

1. maturitní otázku zpracovala (těžce vypotila)

Monika Hlavatá ze 4.A dne 17.9.2006.