Obecná chemie C1020 Jiří Pinkas r Ustav chemie - Univerzitní kampus Bohunice Budova A12, 2. patro, místnost 224 Tel. 54949 6493 jpinkas@chemi.muni.cz i Obecná chemie C1020 Přednáška - All/132 • Út 12:00-14:00 a Čt 10:00-12:00 • Materiály z přednášky budou vystaveny v ISu v • Řešené úlohy v ISu • Zkouška písemná - leden a únor 2019 • Každý týden jeden zkouškový termín • Nebudou předtermíny • Poslední opravný termín - květen 2018 • Seminář C1040 - Test 0 (0 -100 %) • Konzultace: Pondělí od 11 - 12:00 v A12/311 (od října) 2 Obecná chemie C1020 Příhoda - Toužín. Pomůcka pro seminář z obecné chemie. Brno : Masarykova univerzita, 2012. KUK - 225 ks a v ISu jako pdf Klikorka - Hájek - Votinský. Obecná a anorganická chemie 1989 a. 2. nezměň, vyd. Praha : SNTL Hála. Pomůcka ke studiu obecné chemie. Brno : Masarykova univerzita, 1993. Růžička - Toužín. Problémy a příklady z obecné chemie. Názvosloví anorganických sloučenin Brno : Masarykova univerzita, 2000 - 2010. 3 Obecná chemie C1020 Anorganická chemie ANORGANICKÁ CHEMIE Catherine E. Housecroft Alan 6. Sharpe Catherine E. Housecroft Alan G. Sharpe Vydavatel VŠCHT Praha (1. vydání, 2014) ISBN 978-80-7080-872-6 Počet stran 1152 Cena 1350 Kč 950 Kč (pro studenty VŠCHT) Obecná chemie C1020 KUK C. E. Housecroft, A. G. Sharpe Anorganická chemie S.S. Zumdahl, S. A. Zumdahl Chemistry J. W. Hill General Chemistry B. E. Bürsten, C. Murphy, H. E. LeMay, H. E. LeMay Jr., P. Woodward, T. E. Brown, T. L. Brown Chemistry The Central Science m m m m m KNIHOVNA II III UNIVERZITNÍHO KAMPO III III Počátky chemie První písemná zmínka o chemii Mezopotámie 1200 př. n. 1. Tapputi-Belatekallim - výrobkyně parfémů 6 Věda a výzkum Technologie - aplikace znalostí k přeměně okolí, výrobky k prodeji a použití Aplikovaný výzkum - krátkodobý, používá poznatky základního výzkumu, praktické aplikace 7 Základní výzkum - dlouhodobý, cílem nejsou aplikace ale objevování nových přírodních zákonů a získávání nových poznatků a principů - výzkumné skupiny Ústavu chemie, biochemie, RECETOX, NCBR a CEITEC Věda a vědecká metoda Věda - Kvantitativní studium přírody a přírodních zákonů. Proces, při kterém se získávají nové poznatky a formulují zákony popisující přírodní jevy. Empirické postupy řešení problému - pokusy a pozorování. Zabývá se pouze racionálními výroky, které lze potvrdit nebo vyvrátit pozorováním nebo experimenty. Sir Francis Bacon (1561 - 1626) Zakladatel empirismu Věda • Systematizovaný soubor znalostí, vědomostí a zobecnění, které jsou považovány za pravdivé • Vědecká metoda, jíž jsou tyto znalosti získávány - pozorování, pokus, dedukce - vedoucí k objektivním zákonům • Vědecký jazyk - přesně definované pojmy 1605 - Francis Bacon The Proficiency and Advancement of Learning Formulace vědecké metody Věda a vědecká metoda Pozorování (kvalitativní) Měření (kvantitativní) 1 Hypotéza, vysvětlení, předpověď Experiment, ověření Přírodní zákon (co se děje) Teorie, model (proč se to děje) Modifikace teorie Správně navržený pokus (např. měřit jednu proměnnou, ostatní konstantní) potvrdí nebo vyvrátí pravdivost hypotézy. Hypotéza, která neobstojí musí být odmítnuta. Pokusy potvrzující hypotézu musí být reprodukovatelné. 10 Pozorování a vysvětlení První vysvětlení přírodního jevu - hypotéza úspěšně testovaná vyplněnou předpovědí: Tháles Milétský (624 - 543 př. n. 1.) o Vysvětlil zatmění Slunce - měsíc v novu přejde přes sluneční kotouč Předpověď dalšího zatmění Slunce 585 př. n. 1. 10. června 2021 Počátek vědeckého myšlení, racionální přístup bez mystiky a náboženských představ Chemie - Základní prvek je voda ii 1543 Mikoláš Koperník Pozorování a vysvětlení Johann Joachim Becher (1635 - 1682) První konzistentní vysvětlení několika souvisejících přírodních jevů: Georg Ernst Stahl (1660- 1734) Flogiston 1) Hoření uhlí = uvolnění flogistonu 2) Hoření kovů = uvolnění flogistonu + vznik oxidu 3) Reakce uhlí s oxidy kovů (rudy) = redukce na kov přenos flogistonu z uhlí na oxid (kov = oxid + flogiston) Počátky kvantitativních experimentů PROBLÉM: Kov hoří = oxid + flogiston Při oxidaci kovů je hmotnost produktů vyšší = flogiston m^ negativní hmotnost © Pozorování a vysvětlení Vyvracením flogistonové teorie se vytvářela moderní chemie. Nesprávná teorie je postupně vyvracena na základě experimentů, které odpovídají nové teorii. * hoření = slučování s 02 vyšší hmotnost produktů - vážení Zákon zachování hmoty - flogiston = -CK A . . T . T & L Antoine Laurent Lavoisier Zahřívání HgO ^ ^ ^ 794) (redukce na kov bez flogistonu z uhlíku) Banícka akadémia 14 Mikuláš Jozef von Jacquin Tři objevitelé kyslíku Carl Wilhelm Schelle (1742- 1786) 1771 připravil 02 publikoval až 1777 (ochutnával chemikálie) Joseph Priestley (1733 - 1804) prípravu publikoval 1774, plyn nazval deflogistonovaný vzduch Antoine Lavoisier (1743-1794) 1783 Oxygen = prvek Zahřívání HgO, Ag2CQ3, Mg(N03)2, NaN03 15 Přírodní zákony a teorie Přírodní zákon - tvrzení, které sumarizuje opakovaná pozorování přírodních jevů, mění se jen zřídka (Coulombův zákon, Periodický zákon, Trestní) Pravdivý, univerzální, absolutní, stabilní, reverzibilní, jednoduchý. Teorie - tvrzení, které vysvětluje známá fakta a zákony z nich vyplývající, j sou produktem lidského myšlení a mohou se měnit nebo být úplně odmítnuty pod vlivem vývoje nových experimentálních metod, přesnějších měření Objektivita - platí vždy při splnění potřebných podmínek Schopnost předpovědi - předpoví existenci dosud nepozorovaných • o Periodický zákon IUPAC Periodic Table of the Elements 1 H ryrrorjiv in ;■ ■ i •-. ■ 2 K.,: 13 14 15 18 17 2 He hnnum ' Mrs 3 Li 4 Be wyiMTi atomic number Symbol rum* S B rjrjfon C C carbon 7 N 6 0 CKVOon 9 F floortw 10 Ne man r v,- «. tWKMIDKIWgM i- ,,. í íoia i. i ... ••• 1" - " iswe 20 WO 11 Na sodium 11.990 12 Mg I-.: ( .Ml 3»3W (»30*. 2* »7| 3 4 S 6 7 e 9 10 11 12 13 AI aLminLm X.SH2 14 Si slkon at* [7BOB4 2bmc] 15 P phosphorus ľH37* 16 S sulFui 17 CI cNonre |33*M 30437] 18 Ar ;1 19 K potassum Ca cd dum 21 Sc scandium 22 Ti titanům 23 V vanadium 24 Cr c- (v CIT WJ it- 25 Mn manganese Fe ron 27 Co cobalt 28 Ni rte bol 29 Cu CCCpcr 30 Zn sne 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se salonům 35 Br bronrric 36 Kr krypton ig. ne 41073(41 44 ME 47 .MT SÚ 04? 51 ME U DM SS.MS<2) SS 033 se £03 El S4Í(3| ».731 73E3C4S; 7*022 78.D71miutn 60 Nd neo-Jytntum 61 Pm pťomclhium 62 Sm S3 Eu europium 64 Gd OiHjclinum 65 Tb •(■-.ill 66 Dy Oys pros* m 67 Ho 66 Er 69 Tm ffiulum Yb im 71 Lu luWUrrt 136*1 144.12 "40 ill 14421 IS 151 90 157 2S<> 162:» 164 «3 167.26 166 S3 173 ce 17* »7 89 Ac aoUrium 90 Th thofium ľlľJM 91 Pa paBMHkM 231 04 92 u uranium Z IS CO 93 lie[A.ľluľi 94 Pu |1 .!u ii^rn 96 Am ame-riclun 96 Cm II- llll 97 Bk bnVdLra 96 Cf caltbrraum 99 Es uiisluraum 100 Fm !■ ď lun 101 Md mandelevunl 102 No nöbftHum 103 Lr For notes and updates to ihrs loble, see vwvw.iupoc org, This version is doled 28 November 2016, Copyright © 2016 IUPAC, the International Union of Pure and Applied Chemistry Vědecký jazyk Joachim Jungius (1587 - 1657) Zakladatel vědeckého jazyka Potřeba přesné definice pojmů Základem vědy je experiment a závěry z něho vyvozené přesná definice pojmů • Chemické názvosloví (jména prvků, obecné a systematické názvy sloučenin) • Názvy laboratorního nádobí a přístrojů (Bunsenův kahan, Erlenmeyerova baňka, Soxletův extraktor) • Jmenné reakce (Grignard, Wittig, Heck, Suzuki) • Názvy zákonů, rovnic a principů (Boyle, Schroedinger, Boltzman, Avogadro, Arrhenius) Vědecký jazyk - přesná definice pojmů Guyton de Morveau 1782 Počátky systematického chemického názvosloví Lavoisier, Berthollet, de Fourcroy, Berzelius, Werner Jan Svatopluk Presl - Lučba čili chemie zkusná (1791-1849) P = Kostík, Cr = Barvík English IUPAC Red Book - názvosloví anorganické chemie Blue Book - názvosloví organické chemie Green Book - názvosloví fyzikální chemie White Book - názvosloví biochemie Gold Book - kompendium chemické terminologie Model Reálný svět existuje. (Matrix) i Ér i LI i2 Model je pokus popsat reálné objekty pomocHnystenycn ideálních objektů. Vysvětlit přírodní jevy na mikroskopické úrovni (např. atomy) pomocí pozorování a zkušeností na makroskopické úrovni. Model je zjednodušený obraz skutečnosti, který usnadní vysvětlení problému. Používá idealízace a aproximace. , Model není totožný s realitou, je to lidský výtvor založený na nedokonalém poznání a pochopení přírody. Modely se stávají komplikovanějšími a podrobnějšími s vývojem našeho poznání. Nový přesnější model s příchodem přesnějších metod měření. Pokročilejší model obsahuje předešlé (správné) modely jako zvláštní případy (poloměr H atomu). Flprrron Model ( • ) \ Proton / Model Jednoduché modely obsahují mnoho : zjednodušujících a omezujících podmínek a předpokladů, mohou tedy poskytnout jen kvalitativní informace "s*-.,_—-**' Atom H - Bohrův model Pro efektivní použití modeluje nutno znát jeho předpoklady a omezení, jeho přednosti a slabiny. Lze klást jen takové otázky, na které může daný model odpovědět. I když je model užitečný pro vysvětlení velkého počtu jevů, nelze předpokládat, že bude fungovat v každém případě. H. H, H, H. 486nm 6S6nm 22 Model "Jediné, co mě zajímá, je najít soubor pravidel, která by souhlasila s chováním přírody, a nezkoušet jít příliš daleko za to. Zjistil jsem, že většina filozofických diskuzí je psychologicky užitečná, ale nakonec, když se podíváte zpátky do historie, zjistíte, že to, co bylo kdysi řečeno s takovou pádností, je téměř vždy - do jisté míry -nesmyslné !n Richard R Feynman (1918 - 1988) NP za fyziku 1965 Manhattan Project Nanotechnologie Teorie a experiment I"\\\is KttriíKí Mátheiikflki CVíini Ubi matéria, ibi geometria Kde je hmota, tam je geometrie měření Johannes Kepler (1571 - 1630) Aby byl experiment přijat za pravdivý, musí být nezávisle verifikovaný, zopakovaný. Samočisticí vlastnost vědecké metody vejir Experiment říběh o šesti slepých bratrech stena provaz 25 Elementární analýza Experiment RTG strukturní analýza NMR UV-vis Hmotnostní spektrometrie, MS Vibrační spektroskopie, IR, R^ Kvantitativní experiment Johann Baptista van Helmont (1579- 1644) Mřření Robert Boyle (1627- 1691) Joseph Black (1728 - 1799) Objemy plynů Hmotnost reaktantů a produktů Henry Cavendish (1731 - 1810) 27 Kvantitativní experiment = měření Hmotnost, délka, cas - od nepaměti Teplota - 1592 Galileo, 1724 Daniel Fahrenheit Messen heist Wissen "When you can measure what you are speaking about, and express it in numbers, you know something about it; but when you cannot measure it, when you cannot express it in numbers, your knowledge is of a meagre and unsatisfactory kind. It may be the beginning of knowledge, but you have scarcely, in your thoughts, advanced to the stage of science." Lord Kelvin (William Thomson) (1824-1907) 28 Kvantitativní experiment = měření 6RADE ORATION AVERA6E AVERAGE COMPLAIN UNTIL YOU (SET A BETTER GRAPE THE PEAN 6ET£ INVOLVEP FILE LAWSUIT IN COMPLETE PENtAL WWW.PHDCOMICS.COM Fyzikální vlastnosti Aditivní - závisí na počtu a druhu atomů v molekule molekulová hmotnost, .... Konstitutivní - závisí na uspořádání atomů v molekule optická rotace, dipólový moment,..... Koligativní - závisí jen na počtu atomů nebo molekul v soustavě tlak plynu, osmotický tlak,..... 30 Veličiny, Rozměry, Jednotky rriKiaa: http://www.labo.cz/mftabulky.htm Veličina: E, energie Rozměr: kg m2 s-2 Jednotka: J, e V, kalorie,..... Základní rozměry: délka, čas, hmotnost, elektrický náboj, mol,... Složené rozměry: rychlost = délka x (čas)-1 Frekvence? Bezrozměrné veličiny: Poměry dvou stejných veličin (např. molární zlomek) Argumenty ln, exp, sin, cos, tan Základní jednotky SI Veličina Jednotka Zkratka Hmotnost Kilogram kg Délka Metr m Čas Sekunda s Teplota Kelvin K Elektrický proud Amper A Látkové množství Mol mol Svítivost Kandela cd 32 Základní jednotky SI 1 m = délka dráhy, kterou proběhne světlo ve vakuu za 1/299 792 458 sekundy 1 kg = hmotnost mezinárodního prototypu kilogramu uloženého v Mezinárodním úřadě pro váhy a míry v Sévres u Paříže (jediná jednotka definovaná na materiálním objektu) 1 s = doba rovnající se 9 192 631 770 periodám záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia-133 33 Základní jednotky SI 1 A = stálý elektrický proud, který při průchodu dvěma přímými rovnoběžnými nekonečně dlouhými vodiči zanedbatelného kruhového průřezu umístěnými ve vakuu ve vzájemné vzdálenosti 1 metr vyvolá mezi nimi stálou sílu 2.10-7 newtonu na 1 metr délky vodiče 1 K = 1/273.16 termodynamické teploty trojného bodu vody 34 Základní jednotky SI 1 mol = látkové množství soustavy, která obsahuje právě tolik částic (atomů, molekul, elektronů, nebo jiných entit), kolik je atomů v 0,012 kilogramu (přesně) nuklidu uhlíku 12C tj.........6,022 x 1023 Počítání atomů vážením 1 cd = svítivost zdroje, který v daném směru vysílá monochromatické záření o kmitočtu 540 1012 hertzů a jehož zářivost v tomto směru je 1/683 wattu na steradián 35 ALL CHANGE Under the revised SI system, every unit will be defined in relation to a constant, whose value will become fixed. Many of the units will be defined in relation to each other: for example, definition of the kilogram requires Planck's constant, and definitions of the second and metre* ■ Dependency METRE (m) Measures: Length Requires: Speed of light Definition: Length of the path travelled by light in a vacuum in 1/299,792,458 seconds AMPERE (A) Measures: Current Requires; Charge on the electron Definition: Electric current corresponding to the flow of 1/(1.602 176 620 8 xlO-19) elementary charges per second KELVIN (K) SECOND(s) Measures: Time Requires: Hyperfine-transition frequency of the caesium-133 atom Definition: Duration Of 9,192,631,770 cycles of the radiation corresponding to the transition between two hyperfine levels of caesium-133 Measures: Temperature Requires: Boltzmann's constant Definition: Equal to a change in thermal energy of 1.380 648 52 x 10"" joules KILOGRAM (kg) Measures: Mass Requires: Planck's constant Deiinition: One kilogram is Planck's constant divided by 6.626 070 040 x 10-m m-2s MOLE (mol) Measures: Amount of substance Requires: Avogadro's constant Definition: Amount of substance of a system that contains 6.022 140 857 xioř3 specified elementary entities Measures: Luminous intensity Requires: Luminous efficacy of monochromatic light of frequency 540 xlO12 Hz Definition: Luminous intensity of a light source with frequency 540 xlO12 Hz and a radiant intensity of 1/683 watts per steradian 'Final values for the constants will be published later this month. Delinition5 do not represent the enact text of the new SI. ©nature Násobky Y Yotta 1024 Z Zetta 1021 E Exa 1018 P Peta 1015 T Tera 1012 G Giga 109 M Mega 106 k kilo 103 1 10° předpony 1 10° 111 mili 10 -3 mikro 10-6 n nano 10-9 P piko 10 -12 f femto 10 15 a atto 10 -18 z zepto 10 -21 y yokto 10-24 Násobky - předpony % = 0,01 = lvlO2 %0 = 0,001 = 1 v 103 ppm = 1 g v 11 nebo 1 atom v 106 atomech (part per million) Obsah Li v rudách na Cínovci ppb = 1 mg v 11 nebo 1 atom v 109 atomech Obsah Au v mořské vodě ppt = 1 \xg v 11 nebo 1 atom v 1012 atomech 38 Hmotnost m I kg 1 kg - jediná jednotka, která je definovaná fyzickým objektem A. Einstein: hmotnost tělesa v pohybuje větší než hmotnost v klidu Wlr, Rychlost tělesa v m = - 1- y2 Klidová hmotnost tělesa m0 C 2 Rychlost světla c = 2,9979 108 m s-1 Budoucí definice 1 kg ? Koule z velmi čistého 28Si Objem koule změřen laserovou interferometru Objem na jeden atom Si z rtg. difrakce Počet atomů v kouli Avogadrova konstanta 40 Hmotnost m I kg 12 Atomová hmotnostní jednotka 1/12 hmotnosti atomu nu klidu 12C 1 u = (1 amu) = 1,6606 10"27 kg 1 mol 1 atom proton 41 Látkové množství n I mol Avogadrova konstanta = počet atomů uhlíku v0,012kg(12g)nuklidu 12C NA = 6,022 140 78 (18) x 1023 mol1 Látkové množství /?, jednotka mol n = podíl počtu částic N (atomů, molekul, elektronů,....) a N2 m n =- M 42 Atomová a molární hmotnost Atomová Am a molární hmotnost Mm Hmotnost 1 molu látky, kg mol-1 Am(nC)= 12 xuxNA = = 12 x 1,6606 10"27kg x 6,022 lO^mol"^ = 0,01200 kg mol"1 = 12,00 g mol"1 Délka lim 1 Angström =10 10 m (není SI jednotka) 1 Á = 100 pm = 0,1 nm Bohrův poloměr a o = 5,3 10-11 m = 0,53 Á Délky vazeb v molekulách 1 až 4 Á Průměr atomu Cu je 2,55 Á Anders Jonas Angström (1814 - 1874) Průměr vesmíru: 17 miliard světelných let = 1,6 1026 m Průměr atomového jádra = 10~15 m 44 Vazebné vzdálenosti Vazebné vzdálenosti (v Á) Vazba CC CN CO CH NH OH Jednoduchá 1.53 1.47 1.42 1.09 1.00 0.96 Dvojná 1.34 1.27 1.21 Trojná 1.20 1.15 t% 45 5 Atomové poloměry (pm) • 1 Á = 100 pm = 0,1 nm O 9 B C N O F Nc 152 113 88 77 70 06 M 69 Q Ar 186 160 143 117 110 104 99 97 £9 d 9 d o TEM = transmisní elektronová mikroskopie 227 197 hr Kr 121 114 110 247 215 163 140 141 143 133 130 0 . Fb Bi 265 217 170 175 155 167 140 145 Objem V 1 pm3 = 10"6Á3 Objem molekuly fullerenu C60 asi 500 Á3 Molární objem ideálního plynu = objem 1 molu plynu při teplotě 0 °C a tlaku 101 325 Pa (STP) VM = 22.414 1 mok1 při teplotě 0 °C a tlaku 100 000 Pa (1 bar) Vxa = 22.71 1 mol"1 m Hustota závisí na teplotě a tlaku Hustota p Látka Hustota při 20 °C / g cm3 Stav Kyslík 0.00133 g Benzen 0.880 1 Lithium 0.535 s Voda 0.9982 (1.00 pro lab. výpočty) 1 Hliník 2.70 s v Železo 7.87 s Olovo 11.34 s Rtuť 13.6 1 Zlato 19.32 s Iridium 22.65 s Merení hustoty gem -3 Hustota závisí na teplotě Pyknometr Při 20 °C Nádoba na dolití IN Nádoba na vylití EX Cas Kinetika dějů, chemických reakcí t/s Událost io-21 Jaderné srážky io-15 Excitace elektronu fotonem, femtosekundová spektroskopie io-12 Radikálové reakce, přenos energie, valenční vibrace 10-9 Fluorescence, rotace, přenos protonu 10"6 Fosforescence, difúze, konformační 10-3 Rychlé bimolekulární reakce 10° r Uder srdce, pomalé bimolekulární reakce 50 Rychlost v Rychlost světla ve vakuu c = 2,99792458 108 m s 1 (přesně) 3 108 ms-1 300 000 km s -1 Albert Abraham Michelson (1852- 1931) = mc2 V A = C NP za fyziku 1907 51 Frekvence, vlnová délka, vlnočet Počet periodických dějů za časový interval Frekvence v = 1/1, Hz = s_1 Kmity Vibrace Rotace Srážky molekul White light source Vzdálenost mezi dvěma maximy Vlnová délka ^, m Počet vln na jednotku délky Vlnočet v = 1 / A, cm-1 c = 2.998 K^ms-1 52 Frekvence, vlnová délka, vlnočet V A = C c = 2.998 lf/ms"1 Visible spectrum PH 100 1_ Vlnová délka, m 10- radio microwave infrared Frekvence, Hz r 10 10 10» nm 10-10 1012 _l_I_ Ultra- y nu Gamma-violet ray 10 10 : 1012 ion 1016 low 10* 10-22 1020 ll>» 10-16 10-H Energie fotonu, J E = h v h = 6.626 10"34Js 53 Síla F 1 Newton = gravitační síla působící na jablko F = m g g =9,80665 m s -2 Isaac Newton (1642- 1727) Čtyři základní síly - interakce Gravitační Elektromagnetická - CHEMIE (e-e repulze, p-e přitažlivost) Silné interakce (jaderné, drží protony pohromadě) Slabé interakce (drží p a e pohromadě v neutronu) LIGO - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory 2015 55 Elektrický náboj q Elementárni náboj, e e=L602 10-19C 1 C= 1 A s Všechny náboje jsou celistvým násobkem e q=Z e Charles Augustin Coulomb (1736 - 1806) Coulombův zákon Přitažlivá síla F mezi dvěma náboji opačného znaménka je nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti r mezi nimi a přímo úměrná velikosti nábojů q. Tlak/? 1 Pascal = tlak kterým působí jablko na 1 m2 1 Pa = 1 N ni"2 1 atm = 101 325 Pa = 760 mm Hg (Torr) = 1,01325 bar 1 bar= 105 Pa= 100 kPa Standardní tlak = 1 bar = 100 000 Pa Teplota T i Kelvin, K Absolutní nula 0 K je nedosažitelná Entropie dosahuje minima -273,15 °C Současný rekord: -100 pK Kvantové efekty Celsius, °C Lord Kelvin 0 °C = 273,15 K (William Thomson) (1824- 1907) T[°C]=T[K]-273,15 Standardní teplota (termodynamika) = 25 °C = 298 K 1592 Galileo Teploměr 1629 teploměr plněný brandy Joseph Solomon Delmedigo, lékař a rabín 1724 Daniel Fahrenheit (1686-1736) Hg Změna fyzikální vlastnosti závislé na teplotě: • Objemová roztažnost rtuti • Délková roztažnost kovů • Elektrický odpor kovů • Stav kapalných krystalů • Radiace IC záření Definice Celsiovy stupnice Teplota tání ledu při 1 atm = 0 °C Teplota varu vody při 1 atm = 100 °C Rozděl na 100 dílků ITS-90 Mezinárodní teplotní stupnice Trojný bod vody = 273,16 K 59 ITS-90 ITS-90 Mezinárodní teplotní stupnice T = Trojný bod Interpolace Kalibrace T,K e-Hydrogen (T) 13,8033 Neon (T) 24,5561 Oxygen (T) 54,3584 Argon (T) 83,8058 Mercury (T) 234,3156 Water (T) 273,16 Gallium 302,9146 Indium 429,7485 Tin 505,078 Zinc 692,677 Aluminium 933,473 Silver 1234,93 Gold 1337,33 Copper 1357,77 60 Teplota tání Kapalné prvky Teploty tání prvků Energie E 1 Joule = energie úderu lidského srdce Zákon ekvivalence mechanické práce a tepla 1 cal = 4,184 J 1 eV = kinetická energie elektronu, který je urychlen potenciálem 1 V E = eU= 1,60210 10-19Cxl V = = 1 eV= 1,60210 10-19 J James Prescott Joule (1818 - 1889) žák J. Daltona 1 eV (molekula)"1 = 1 eV x NA = 96 485 J mol"1 62 Energie E E = mc2= 1,66 10-27kgx(3,00 108 ms"1)2= 1,49 1010 J 1 amu = 931,4 MeV ^kin = '/z m V2 Ekin = 3/2kT k = 1,380662 10 23 J K 1 Boltzmannova konstanta kT = 1 zJ pro laboratorni teplotu E = h v h = 6,626 10 34 J s Planckova konstanta Energie E Ecdk = ^(elektronová) + ^(vibrační) + 2ľ(rotační) + Eost ^(elektronová) 100 kJ mol-1 2ľ( vibrační) 1,5 - 50 k J mol-1 2ľ(rotační) 0,1 - 1,5 kJ mol-1 Vazebné energie, kJ mol" (jednoduché vazby) H C N O S F Cl Br I H 432 C 411 346 N 386 305 167 O 459 358 201 142 S 363 272 --- --- 226 F 565 485 283 190 284 155 Cl 428 327 313 218 255 249 240 Br 362 285 --- 201 217 249 216 190 I 295 213 --- 201 --- 278 208 175 149 65 -500 1-1-1-:- 74 100 200 (H2 bond length) lnternuclear d(S,ance (pm) Vazebná vzdálenost v molekule H2 Vazebná energie N2 Eym = 942 kJ mol-1 N=N —A— 10-N=N-L .Cl -Mo-Cl red LA. R 25 .R -i N-Mo-N; LA R 26 N-Mo—N=NH oxid. N-Mo-N, 27 LA R 28 LA Vs [Cp2Co](^ R VcfcCo], BPh3 ^ J (LirtH)BArl N-Mo—NH LA R 29 NH Použití 80% hnojiva 10% plasty 5% výbušniny 1909 Fritz Haber N2(g) + H2(g) exo 500 °C, 250 atm, Fe katalyzátor výtěžek 20% NP za chemii 1918 67