ke stažení - jarjurek.cz

Ch - Oxidy
Autor: Mgr. Jaromír JUŘEK
Kopírování a jakékoliv další využití výukového materiálu je povoleno pouze s uvedením odkazu na www.jarjurek.cz.
VARIACE
1
Tento dokument byl kompletně vytvořen, sestaven a vytištěn v programu doSystem - EduBase. Více informací o programu
naleznete na www.dosli.cz.
Ch - Oxidy
1
± Oxidy
Oxidy
Jednou z významných charakteristik atomů prvků je jejich oxidační číslo. Může mít zápornou, nulovou, nebo
kladnou hodnotu. Označujeme je římským číslem psaným u značky prvku vpravo nahoře. Kladné znaménko
(plus) se nepíše, záporné znaménko (minus) se píše před římským číslem.
Ve dvouprvkových sloučeninách mají vždy atomy jednoho prvku kladné oxidační číslo a atomy druhého prvku
záporné oxidační číslo.
Pro každý vzorec sloučeniny platí, že součet hodnot oxidačních čísel atomů se rovná nule.
Oxidační číslo atomu prvku ve sloučeninách se v jejich názvu vyjadřuje charakteristickým zakončením
připojeným k názvu prvku.
Oxidy (dříve kysličníky) jsou dvouprvkové sloučeniny obsahující kyslík. Slovo oxid je odvozeno od mezinárodního
názvu prvku kyslíku (oxygenium). Atomy kyslíku mají v oxidech vždy oxidační číslo -II. Atomy prvků sloučené s
kyslíkem mohou mít oxidační číslo I až VIII, což vyjadřuje zakončení přídavného jména názvu oxidu.
Ve dvouprvkových sloučeninách má kladné oxidační číslo obvykle atom prvku s menší hodnotou
elektronegativity, záporné atom prvku s větší hodnotou elektronegativity. Oxidační číslo se zapisuje římskými
IV
číslicemi (záporné se znaménkem minus) vpravo nahoře u značky prvku, např. S O2-II.
Mezi oxidy patří nerosty, průmyslové suroviny i výrobky. Některé oxidy jsou za běžných podmínek plynné, jiné
kapalné nebo pevné látky. Chemické vlastnosti oxidů se projevují v reakcích s vodou, s roztoky kyselin nebo
hydroxidů. Podle výsledku těchto reakcí se mohou oxidy rozdělit do skupin na:
–– oxidy kyselinotvorné (SO2, CO2, SO3, P2O5),
–– oxidy hydroxidotvorné – zásadotvorné (Na2O, CaO),
–– oxidy obojaké (amfoterní), které reagují s kyselinami i s hydroxidy (Al2O3),
–– oxidy, které nereagují s vodou, s kyselinami ani s hydroxidy (CO, NO).
Oxid uhličitý CO2
- je plynná, bezbarvá, nedýchatelná látka. Je přirozenou součástí vzduchu (0,03 % objemu), má větší hustotu
než vzduch a ve vodě je částečně rozpustná. Vzniká při dýchání organismů, při dokonalém hoření uhlíkatých
22.4.2011 23:07:21
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)
1z5
Ch - Oxidy
1
látek a je to základní výchozí látka při fotosyntéze. Oxid uhličitý se používá k výrobě sycených (perlivých)
nápojů, sody, k plnění hasicích přístrojů, jako netečné prostředí při přečerpávání hořlavých látek aj.
Velmi mnoho oxidu uhličitého vzniká při spalování původních nebo upravovaných fosilních paliv (např. uhlí, koks,
motorová nafta, benzín, zemní plyn). Narůstající obsah oxidu uhličitého se podílí na zvyšování skleníkového
efektu a pravděpodobně i na oteplování atmosféry a s tím spojených výraznějších klimatických změn.
Oxid uhličitý CO2 lze připravit reakcí uhličitanů se zředěnými kyselinami, například:
Vyrábí se především tepelným rozkladem uhličitanu vápenatého. Dodává se buď zkapalněný v ocelových
tlakových nádobách označených černým pruhem, nebo v pevné podobě jako „suchý led“. V dnešní době se
velmi mnoho mluví a píše o nebezpečí, které vzniká z nadměrného spalování fosilních paliv, tedy o vzniku
nadměrného množství oxidu uhličitého. Ten společně např. s methanem, vodní parou, oxidem dusným patří
mezi tzv. skleníkové plyny, protože podporují skleníkový efekt.
Oxid uhelnatý CO
- je bezbarvá, vysoce hořlavá, toxická plynná látka. Vzniká nedokonalým hořením uhlíku a jeho některých
sloučenin při nedostatku kyslíku nebo reakcí oxidu uhličitého s uhlíkem při vysoké teplotě:
Oxid uhelnatý je jedovatou složkou kouřových plynů z různých topenišť, výfukových plynů automobilů,
cigaretového kouře aj. Jeho jedovatost spočívá v tom, že se váže na krevní barvivo hemoglobin a toto barvivo
pak již nemůže v organismu přenášet kyslík. Ohrožený organismus je možno zachránit před udušením pouze
včasným dodáním kyslíku (přenesením na čerstvý vzduch, umělé dýchání, popř. použití dýchacího přístroje). Filtr
běžné ochranné masky oxid uhelnatý nezachycuje.
ve směsi s vodíkem – vodní plyn – je surovinou pro výrobu řady sloučenin uhlíku (např. syntetického benzinu).
Redukční vlastnosti oxidu uhelnatého se využívají při výrobě kovů z rud (např. při výrobě železa ve vysoké peci).
Jeho směs se vzduchem je výbušná.
Oxid dusnatý NO
- bezbarvý plyn
Oxid dusičitý NO2
- hnědočervený plyn
Oba výše uvedené oxidy unikají do ovzduší při některých výrobách a při činnosti spalovacích motorů. V přírodě
vznikají reakcí vzdušného kyslíku a dusíku podél dráhy blesku. Spolupůsobí při vzniku kyselých dešťů. Jejich
22.4.2011 23:07:21
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)
2z5
Ch - Oxidy
1
přítomnost v ovzduší působí škodlivě na organismy (oxid dusičitý je vysoce toxický a má leptavé účinky). Proto
se v ohrožených oblastech sleduje jejich množství ve vzduchu (stejně jako množství oxidu siřičitého) a veřejnost
je informována sdělovacími prostředky (zprávy o koncentraci oxidu siřičitého a oxidů dusíku v ovzduší). Při
zvýšení jejich množství v ovzduší nad únosnou míru je nutné podnikat ochranná opatření, např. omezit provoz
motorových vozidel a průmyslovou výrobu. Oxidy dusnatý a dusičitý jsou však také meziprodukty při výrobě
průmyslově důležité kyseliny dusičné.
Oxid siřičitý SO2
- je plynná, bezbarvá, ostře páchnoucí, žíravá a toxická látka. Do ovzduší se jako nežádoucí složka dostává
především spalováním nekvalitního hnědého uhlí. Spolu s oxidy dusíku je příčinou kyselých dešťů, které
poškozují přírodu, lidské zdraví i různé, především kovové, výrobky.
V průmyslu se oxid siřičitý využívá při výrobě celulosy a papíru ze dřeva, k siření vinných sudů, k bělení (vlny a
bavlny) a je meziproduktem při výrobě kyseliny sírové. Vyrábí se spalováním síry, pražením sulfidů nebo z
různých odpadních plynů.
Oxid vápenatý CO
- je bílá práškovitá látka. Technický oxid vápenatý se nazývá pálené vápno. Vyrábí se tepelným rozkladem
vápence ve vápenkách. S vodou reaguje za vzniku hydroxidu vápenatého - hašeného vápna:
Oxid vápenatý se používá ve stavebnictví, ve sklářství, při úpravě vody, při výrobě papíru, při výrobě kovů, k
čištění cukru a k vápnění půdy v zemědělství.
Oxid fosforečný P2O5
- (skutečné složení je P4O10) je žíravá bílá krystalická látka. Vzniká hořením fosforu. Jeho nejdůležitější vlastností
je velká slučivost s vodou. Patří proto k nejúčinnějším sušidlům. S nadbytkem vody reaguje a vzniká kyselina
fosforečná (přesněji trihydrogenfosforečná) H3PO4.
Oxid křemičitý SiO2
je pevná, těžko tavitelná a chemicky neobyčejně stálá látka (nereaguje s vodou ani s většinou kyselin).
Vyskytuje se jako nerost křemen v nejrůznějších odrůdách. Je hlavní složkou písků, součástí žuly a dalších
hornin. Nejvíce oxidu křemičitého se spotřebuje ve stavebnictví (písek do malty) a ve sklářství (písek je základní
sklářská surovina).
-
Oxid hlinitý Al2O3
- v přírodní podobě je velmi tvrdá látka (nerost korund a jeho odrůdy safír, rubín, smirek). Z bauxitu vyrobený
oxid hlinitý je bílá práškovitá látka. Reaguje jak s vodnými roztoky kyselin, tak s vodnými roztoky hydroxidů (je
to amfoterní oxid).
Používá se při výrobě porcelánu, zubních cementů, barviv, nejvíce však k výrobě hliníku.
Základní úlohy:
Úloha č. 1:
Vysvětlete:
a) Proč se oxid uhličitý v uzavřených prostorách hromadí na dně, avšak v atmosféře je volně rozptýlen a
nevytváří samostatnou vrstvu?
b) Čím může být nebezpečný vstup člověka do nevětraných podzemních jeskyní, šachet či hlubokých studní?
c) Proč vinaři obvykle vstupují do vinných sklepů s hořící svíčkou v ruce?
Úloha č. 2:
K dezinfekci (sudů, sklepních prostor, včelích úlů aj.) se používají „sirné knoty“, které obsahují síru. Uveďte,
22.4.2011 23:07:21
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)
3z5
Ch - Oxidy
1
která látka má dezinfekční účinky, jestliže se „knoty“ při použití zapalují. Jaké účinky má tato látka na lidský
organismus?
Úloha č. 3:
Jedovatost oxidu uhelnatého spočívá v tom, že se váže na krevní barvivo hemoglobin, a ten pak již nemůže v
organismu přenášet kyslík z plic do tkání. Vyberte správný způsob, jak pomoci člověku, který byl přiotráven
oxidem uhelnatým.
A. S postiženým nehýbáme a nasadíme mu rychle ochrannou masku.
B. S postiženým nehýbáme, ponecháme ho v prostředí, kde je. Pouze větráme. Je-li v bezvědomí, provádíme
umělé dýchání.
C. Postiženého odvedeme nebo odneseme na čerstvý vzduch. Je-li v bezvědomí, zavedeme umělé dýchání a
zavoláme lékaře.
D. S postiženým nehýbáme a vydáme se urychleně shánět dýchací přístroj.
Úloha č. 4:
Milan slavil narozeniny. Jeho otec věděl, že má rád chemii a také že s oblibou řeší zajímavé úlohy. Uložil proto
dárek k narozeninám do cestovní tašky se zámkem na číselný kód. Aby Milan kód zjistil, musel určit oxidační
čísla atomů prvků označených hvězdičkou ve vzorcích, a to v pořadí daném úkolem. Řešte tento úkol spolu s
ním.
Zadání:
*
a) Cr 2O3
*
b) H 2O
*
c) N 2O3
*
d) C O2
*
e) Ca O
f) S*O3
Řešením jsou oxidační čísla prvků označených hvězdičkou zapsaná v pořadí
a) až f).
Úloha č. 5:
V automobilovém benzinu sice nejsou vázány atomy dusíku, avšak jedovatý oxid dusnatý při spalování benzinu
v motoru vzniká. Za vysoké teploty se na oxid dusnatý totiž přímo slučují ve vzduchu obsažené plyny – dusík s
kyslíkem. Zapište tuto reakci chemickou rovnicí.
Úloha č. 6:
V ovzduší z určitého množství oxidu siřičitého vzniká kyselina sírová H2SO4, která je rovněž příčinou „kyselých
dešťů“. V průmyslu se tato kyselina získává reakcí oxidu siřičitého s kyslíkem a reakcí takto vyrobeného oxidu
sírového s vodou. Schémata těchto chemických reakcí doplňte a upravte na chemické rovnice.
Úloha č. 7:
Vyberte k názvům oxidů jejich vzorce.
a) oxid dusný
b) oxid dusnatý
c) oxid dusičitý
d) oxid dusičný
e) oxid chlorný
f) oxid chloristý
A. Cl2O
B. N2O5
C. Cl2O7
22.4.2011 23:07:21
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)
4z5
Ch - Oxidy
1
D. N2O
E. NO2
F. NO
Rozšiřující úlohy:
Úloha č. 1:
Radka, Katka, Milan a Jirka se dohadovali, proč způsobuje oxid uhličitý skleníkový efekt. Určete, kdo z nich měl
pravdu.
A. Radka: Oxid uhličitý je nehořlavá látka, a proto se v atmosféře snadno ohřívá. Ohřátý oxid uhličitý stoupá
vzhůru a hromadí se v horních vrstvách atmosféry. Jeho vrstva pak, podobně jako sklo ve skleníku, chrání Zemi
před škodlivým zářením.
B. Katka: Část slunečního záření, které prochází vrstvami atmosféry, pohltí zemský povrch. Zemský povrch
vysílá zpět především tepelné záření. Vzduchem s větším obsahem oxidu uhličitého však proniká zpět do
vesmíru méně tepelného záření „vysílaného“ povrchem Země.
C. Milan: Molekuly oxidu uhličitého přeměňují světlo na teplo. Od nich se ohřívají molekuly dalších plynů v
atmosféře, zejména dusíku a kyslíku. Tyto molekuly po dopadu na povrch země ohřívají horniny a vodu a tím
dochází k celkovému oteplování.
D. Jirka: Oxid uhličitý má větší hustotu než kyslík a dusík ve vzduchu. Proto se pohybuje v opačném směru než
ostatní plyny. Třením jeho molekul o jiné molekuly obsažené ve vzduchu vzniká teplo. Tím se celá atmosféra
stále více ohřívá.
Úloha č. 2:
Určete název a vzorec nerostu s tvrdostí 9, krystalujícího v klencové soustavě. Má stejné chemické složení jako
drahé kameny safír (modrý) a rubín (červený), používané ve šperkařství, a smirek, používaný jako brusivo.
Úloha č. 3:
Označte látky, které nepatří mezi oxidy.
A. CaO
B. H2O
C. NaOH
D. Al2O3
E. P4O10
F. H2O2
Úloha č. 4:
Oxidy mají značný význam v průmyslové výrobě. Přečtěte následující text s příklady využití oxidů, avšak místo
vzorců uvádějte názvy oxidů:
a) Konečnými produkty výroby jsou CaO (pálené vápno), CO2 („suchý led“, hasební prostředek), ZnO (složka
léků a bílých barev), N2O (náplň bombiček k přípravě šlehačky), Cr2O3 (složka zelených barev), Al2O3 (umělý
korund pro brusné materiály).
b) Výchozími látkami (surovinami) a meziprodukty výrob jsou Al2O3 (k výrobě hliníku), Fe2O3 (k výrobě železa),
CuO (k výrobě mědi), SO2 a SO3(k výrobě kyseliny sírové), NO a NO2 (k výrobě kyseliny dusičné).
c) Jednotlivé druhy skla se liší svým složením. Z chemického hlediska je sklo tavenina sklotvorných oxidů, které
samy mohou tvořit sklo (SiO2, B2O3), popř. dalších oxidů, které ovlivňují vlastnosti skla (např. Na2O, K2O, CaO,
PbO, Al2O3).
Úloha č. 5:
K odstranění jedovatých plynů ve výfukových plynech automobilů se používají katalyzátory. Ty umožňují, že
proběhne řada reakcí, z nichž dvě jsou zapsány schématy. Upravte je na chemické rovnice:
22.4.2011 23:07:21
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)
5z5
Ch - Oxidy
1
Obsah
Oxidy
22.4.2011 23:07:21
1
Vytištěno v programu doSystem - EduBase (www.dosli.cz)