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
(uttiŕíineE. Híiiiřniíh Alen C Sharp«
Catherine E. Housecraft 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
5
Chemistry The Central Science
Počátky chemie
První písemná zmínka o chemii
Mezopotámie 1200 př. n. 1. Tapputi-Belatekallim - výrobkyně parfémů
Věda a výzkum
Technologie - aplikace znalostí k přeměně okolí,
výrobky k prodeji a použití
Aplikovaný výzkum - krátkodobý, používá poznatky
základního výzkumu, praktické aplikace
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
e
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)      4 _ Přírodní zákon
I (co se děje)
Hypotéza, vysvětlení, předpověď
Experiment, ověření
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.
Pozorování a vysvětlení
První vysvětlení přírodního jevu - hypotéza ús] testovaná vyplněnou předpovědí:
Tháles Milétský (624 - 543 př. n. 1.) {
Vysvětlil zatmění Slunce - měsíc v novu přejde 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
^Geocentrický
ModifiBfce teori
Předpová Pohyb Venušemi
ru
Helioc*
ický
Nicolaus Copernicus
1 112^n
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 negativní hmotnost ©
flogiston m^
Pozorování a vysvětlení
Vyvracením flogistonové teorie se vytvářela moderní chemie. Nesprávná teorie je postupně vyvracena na základě experimentů, které odpovídají nové teorii. ^^B^^H
hoření = slučování s 02
vyšší hmotnost produktů - vážení
Zákon zachování hmoty
flogiston = -O 2
Zahřívání HgO
(redukce na kov bez flogistonu z uhlíku)
Antoine Laurent Lavoisier (1743- 1794)
Banícka akadémia u Mikuláš Jozef von Jacquin
Tři objevitelé kyslíku
vzduch
Zahřívání HgO, Ag2CQ3, Mg(N03)2, NaN03
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 Jevů
Periodický zákon
IUPAC Periodic Table of the Elements
1 H |1.WÍÍ.1.*W3]	i		Ks,										13               11               15               13 17					2 He iNlium
3 Li lithium [ri.SH ■- -i-i --.	4 Be		eto*r.ic lumber Symbol »K*ttAJ umu WLilil										5 B boron IUI [10J8W -fl.SÍ-	E C carbon iľ'-n i:-'-'u -f-	7 N |i*j006  j 0«	S O irrygeTi u.na |i5 99ft ■■■iiľ.	& F lli.ľrini-	1C Ne n son Íi>iEHi
11 Na M.IÜI.III 22.3X	12 Mg rräüneäuin II4 2IH. 34.2371	3	i		9               6               7               3               S              1D             11 12								13 Al akiriiinlLim 2C.3H	14 Si •   .1 o! EM» I2H 3Í4    :■: n	15 P phc-ap-huhi a 3BFM-	ie S tuIImi ŕZÍ*	Cl chlorine ■U>.1 I3B.44Ů ^S4G7|	18 Ar argon 2S3+B
19 K [•3\31 üijITl	20 Ca	21 Sc	22 Ti tl.T-jm 47.BE-7	aa V 50. 342		Cr chrorriim. 51jbě	Mn rrririg.nnr se É4 23B	26 Fe h.eami	27 Co or toll	28 Ni ricloBl	2S Cu E3.^b|ď|	30 Zn ■E-E-J2ľ2>	31 Ga allium	32 Ge	33 As 7 A au	34 Se 7B.íf1(b]	35 Br b nrnina |7H.»1 TSHCTI	36 Kŕ 33 7Li3:;.i
37 Rb rubtdum	35 Sr m -Juliu i ET.tľ	as Y jitorl um um	4Ď Zr zircoriinr i .::-i:ľ	4T Nb nlüKimt 52		Mo i■.       f ují i	Tc [6dl ne num	14 Ru ruďiefiLm C'.OÍiíi	Rh rhodium	4fi Pd palladium	47 Ag silver IrjT.BT	4B Cd cidrrtLuii	IS In indium IH.B2	Sn in IE Ti	51 Sb anUmorry "ľ! FE	52 Te lallurlum 27 fiflcii	53 1 ilk: "t	& Xe x*ncm i ľ:
55 Ca LůHaium	56 Ba I3T.33	57-71 lan^fiůnHaE	Hf im'ii-j 1-1TB.4S|:r	7? Ta		74 w rung stan	7S Re ■ 1 - : i h.. 111	Os osmiím	Ir ■i ■ :ľ i.-i -1	7S Pt pltrliruiii 193.™	7--I Au gold IFJCBr	Hg intiL-jiy 3D0.EB	31 TI lllďlluni	Pb tead	B3 Bi UE-fMLlif. 3MBB	84 Pů íl	85 At	86 Rn radtti
87 Fr franciím	es Ra radům	B9-1D3 .1 lu-: »!'.	104 Rf rUliflffofíJUiT*	10& Db		ICS !g	107 Bh boltriim	106 Hs hsssum	iiío Mt	11D Ds d-Brmsratouni	111	112 Cn ocipflmlaLjn	113 Nh nlhonium	114 Fŕ ríň rov ii.ru	115 Mc moBcovum	116 Lv Iweiincnurn	117 Ts	ne Og onenesson
INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPUED CHEMISTRY
57 La LsTirianum-	SB Ce CBTlĽITl	59 Pr pra&mjrJyiTnirn	Nd r-Boflymlum	«1 Pm promutniiim	52 Sm samarium	£3 Eu Burapum	A4 Gd ■nsntunin-	35 Tb n?rt*uni	EC - Dy d^prrjsnirr	07 Ho rtorriím	38 Er Brtfum	Tm IM iL lir	70 Yb yttaftHum	71 Lu lutsturn
	i«i.iř						-|Sľ.ÍE<SÍ			mm	IST.»	16ŮB	1TJ.Ů5	
ft Ac dJlIWIľ	n Th rľťirluhí Z32JM	Pa pre tact miuin	93 U ..u Ii iL) in 338113	S3 Np .....Ai ilium	Pu iklLuilurn	S6 Am anriůrtclum	9a Cm ajntm	SÍT Bk nark el bm	96 Cf calíůmium	as Es äiutä mum	1ÜD Fm ĽMillun	101 Md riííl iÜjl V'ViLII i|	1Q2 No ■ ůljnlluni	103 Lr lowöiiijülii
For ncles and updated to rhfs rabb, &ee w^w.íupac.org. Thľs varilon i^-daled- 2ß Novembei 2016. Copyrighl © 2016 IUPAC, "th? Irrternaticinal Union   rVeond Arjpljed C"hemi-shy
Vědecký jazyk - přesná definice pojmů
i 1
Joachim Jungius (1587 - 1657)
Zakladatel vědeckého jazyka Potřeba přesné definice pojmů
Základem vědy je experiment a závěry z něho vyvozené
• 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
^ ľ í! M! \ŕ
Model
Reálný svět existuje. (Matrix)
íl 1
Model je pokus popsat reálné objekty pomocí myšlených ideálních objektů. Vysvětlit přírodní jevy na mikroskopické úrovni (např. atomy) pomocí pozorování a zkušeností na makroskopické úrovni. ■
Model je zjednodušený obraz skutečnosti, který usnadní H vysvětlení problému. Používá idealízace a aproximace. FI
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.
Model
Nový přesnější model s
příchodem přesnějších metod měření.
Pokročilejší model
obsahuje předešlé (správné) modely jako zvláštní případy
(poloměr H atomu).
Model
Jednoduché modely obsahují mnoho zjednodušujících a omezujících podmínek a předpokladů, mohou tedy poskytnout jen kvalitativní informace 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.
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 ÉĚĚĚ'
(1918 - 1988) ' NP za fyziku 1965 * Manhattan Project       « W m% Nanotechnologie TS*.
Teorie a experiment
Mdihänttci Cď&rei iwty (ntiyiiii'm.
'tMttítfíSSj !t!|iS,..HÍ!ii \
řitíiniks íWsKíí.}-tiV\
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
Kvantitativní experiment	
Johann Baptista van Helmont	
(1579- 1644)	
Robert Boyle	
(1627- 1691)	
	Objemy plynů
Joseph Black	
(1728 - 1799)	Hmotnost reaktantů a produktů
Henry Cavendish	
(1731 - 1810)	
	27
Kvantitativní experiment = měření
Hmotnost, délka, čas - 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)
Kvantitativní experiment = měření
29
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
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 vodici zanedbatelného kruhového průřezu umístěnými ve vakuu ve vzájemné vzdálenosti 1 metr vyvolá mezi nimi stálou sílu 2.10-7 newtonu na 1 metr délky vodice
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 620SX10-'9) 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
KILOGRAM (kg)
Measures: Mass Requires: Planck's constant Definition: One
kilogram is Planck's constant divided by 6.626 070 040 x
Measures:
Temperature Requires: Boltzmann's constant Definition: Equal to a change in thermal energy of 1.380 648 52 x 10"23 joules
MOLE(mol)
Measures: Amount of substance Requires:
Avogadro's constant Definition: Amount of substance of a system that contains 6.022 140 857 xlO23 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 rallies for the constants will be published later this month. Definitions do not represent the exact text of the new SI.
©nature
Násobky - předpony
Násobky - předpony	
% = 0,01 = 1 v 102	
%o = 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 |4,g 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
Rychlost tělesa v
^Klidová hmotnost tělesa m0 Rychlost světla c = 2,9979 108 m s"1
Budoucí definice 1 kg ?
i
Koule z velmi čistého 28Si Objem koule změřen laserovou interferometru Objem na jeden atom Si z rtg. difrakce Počet atomů v kouli Avogadrova konstanta
Hmotnost m I kg
Atomová hmotnostní jednotka
1/12 hmotnosti atomu nu klidu 12C
1 u = (1 amu) = 1,6606 10"27 kg
1 mol
1 atom
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 iVA
Atomová a molární hmotnost	
Atomová Am a molární hmotnost Mm	
Hmotnost 1 molu látky, kg mol-1	
Am(l2C) = 12 x u x NA =	
= 12 x 1,6606 10-27kg x 6,022 lO^mol"^	
= 0,01200 kg mol-1 = 12,00 g mol"1	
	43
Délka / / m
1 Ángstrôm = 10~10 m
(není SI jednotka)
1 Á = 100 pm = 0,1 nm
Bohrův poloměr Anders Jonas Ángstrôm
a0 = 5,3 10-11 m = 0,53 Á (1814 - 1874)
Délky vazeb v molekulách 1 až 4 Á Průměr atomu Cu je 2,55 Á
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
TEM = transmisní elektronová mikroskopie
Cu |A12Í
Cu 11121
ittii     [ — —Iři
NI
AU)^ flHMM [•----* * ^
Objem V
1 pm3 = 10"6 Á3
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 mol"1
při teplotě 0 °C a tlaku 100 000 Pa (1 bar) K, = 22.71 1 mol"1
g cm ó
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
gem
Merení hustoty
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
Rychlost
Rychlost světla ve vakuu
c = 2,99792458 108 m s -1
(přesně)
3 108 ms-1 300 000 km s -1
E = m c2     v A = c
Albert Abraham Michelson (1852- 1931) 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
Vzdálenost mezi dvěma maximy Vlnová délka A, m
Počet vln na jednotku délky Vlnočet v = 1 / A, cm-1
52
Frekvence, vlnová délka, vlnočet
Síla F
1 Newton = gravitační síla působící na jablko
Ctyri 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)
v*
LIGO - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory 2015
55
Elektrický náboj q
Elementárni náboj, e
e=L602 10-19C    1 C= 1 A s
Všechny náboj e j sou celistvým násobkem e , «
q=Z e
Coulombův zákon Charles Augustin Coulomb
(1736 - 1806)
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 m"2	
1 atm = 101 325 Pa = 760 mm Hg (Torr)	= 1,01325 bar
1 bar= 105 Pa= lOOkPa	
Standardní tlak = 1 bar = 100 000 Pa	
	57
Teplota T
Kelvin, K F Absolutní nula 0 K je nedosažitelná Entropie dosahuje minima
-273,15 °C
Současný rekord: -100 pK Kvantové efekty
T[°C]=T[K]-273,15
Celsius, °C Lord Kelvin
0 °C = 273,15 K (William Thomson)
(1824- 1907)
58
Standardní teplota (termodynamika) = 25 °C = 298 K
	1	
1592 Galileo Teploměr		
1629 teploměr plněný brandy Joseph Solomon Delmedigo, lékař a rabín	*	
1724 Daniel Fahrenheit (1686-1736) Hg	i	
Změna fyzikální vlastnosti závislé na teplotě: • Objemová roztažnost rtuti		
• Délková roztažnost kovů i—,       . , ,    ,      ,     o           Definice Celsiovy stupnice • Elektricky odpor kovu        Teplota tání ledu při x atm = 0 oC • Stav kapalných krystalů        Teplota varu vody při 1 atm = 100 • Radiace IČ záření              Rozděl na 100 dílků		°c
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
Aigon (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	3337,33
Copper	1357,77
60	
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)^ 1,49 lO"10 J 1 amu = 931,4 MeV
Ekin = Vi m v2 EkiB = 3/2 k T
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
Vazebné energie, kJ mol-1 (jednoduché vazby)
Br
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
-i—1-
74       100 200
(Hz bond iength) ,nternuc,ear distance (pmJ
O
3
*5jd u
a
jg
c
o
Plh
Vazebná vzdálenost v molekule H
66
Vazebná energie N2
Použití NH3     80% hnojiva 10% plasty 5% výbušniny
1909 Fritz Haber
N2(g) + H2(g) exo
500 °C, 250 atm, Fe katalyzátor
výtěžek 20%
£L, = 942 kJ mol1
NP za chemii 1918
67
N-Mo-Cl-
CIA
R
-N-Mo-
^—rf—Nv
N-Mo-N2
\—-f^— r
[Cpfio}(    ' A[cp2Ců],
BPh3    L J (LutH)BAri
-Ho—N=NH
R 28
>ii-\-\\}— nn -i