Obsah

Úvod ........................................................................................................................................................ 1

1. Práce s kahanem.................................................................................................................................. 2

2. Tepelné změny při rozpouštění látek .................................................................................................. 5

3. a 4. Teplota tání ................................................................................................................................. 10

5. a 6. Kyselost a zásaditost vodných roztoků ....................................................................................... 19

7. Kyselost a zásaditost vodných roztoků solí ....................................................................................... 21

8. Acidobazická titrace .......................................................................................................................... 24

9. Acidobazické vlastnosti oxidů ............................................................................................................ 28

9. Galvanické články .............................................................................................................................. 32

11. Příprava a důkaz kyslíku .................................................................................................................. 36

12. Rozpustnost kyslíku ve vodě ........................................................................................................... 40

13. + 14. Příprava, důkaz a vlastnosti oxidu uhličitého ........................................................................ 42

14. Dehydratační vlastnosti kyseliny sírové .......................................................................................... 50

15. Chemická rovnováha ....................................................................................................................... 56

17. a 18. Stavební pojiva ....................................................................................................................... 59

19. a 20. Důkazy prvků v organických látkách ....................................................................................... 66

20. Biokatalyzátory - enzymy ................................................................................................................ 70

22. BONUS - Vodivost roztoků .............................................................................................................. 73

Zdroje: ................................................................................................................................................... 75

1

Úvod

Vážení kolegové,

text, který dostáváte do rukou, vám může pomoci v začátcích práce s měřicím systémem

EdLab. V následujících dvaceti kapitolách najdete podklady k vyučovacím hodinám chemie,

které můžete dle vlastního uvážení využít. Základním mottem úloh je rychlost a názornost.

Pokusy, které jistě znáte ze své praxe, jsou připraveny tak, aby mohl vyučující co

nejefektivnějším způsobem využít systém EdLab. Úlohy jsou koncipovány prioritně jako

demonstrační. Autor předpokládá, že čtenář ovládá základy laboratorní techniky, a proto jsou

úlohy popisovány velmi stručně tak, aby si je vyučující případně upravil podle možností

konkrétní školy. Příprava pokusů, které by měly v rámci hodiny žákům přiblížit danou

problematiku a také je vhodně motivovat k zájmu o chemii, by měla trvat pouze několik

minut a některé můžete realizovat takřka online. Spolu s teoretickým úvodem a následujícími

úkoly by měla jedna úloha časově obsáhnout přibližně jednu vyučovací hodinu. Vhodné je

připojení měřicího systému k dataprojektoru pro lepší vizualizaci prováděných experimentů.

Kontrolní otázky a úkoly jsou doplňkem, který můžete v závislosti na průběhu vyučovací

hodiny využít. Jde pouze o základní úlohy, které můžete se svými měřícími soupravami

realizovat. Vítány jsou jakékoliv úpravy předkládaných pokusů a příprava nových neotřelých

postupů při využití měřicího systému a příslušných čidel. Pokusy jsou popisovány pouze

v rámci využití systému EdLab a na vyučujícím je, zda je doplní činnostmi, které využívá

standardně v rámci demonstračních pokusů či laboratorních cvičení (např. důkaz kyslíku

doutnající špejlí apod.)

Hodně úspěchů a také zábavy přeje autor.

2

1. Práce s kahanem

Teoretický úvod

Při zapálení kahanu musíme nejdříve uzavřít přívod vzduchu. Kahan zapálíme u jeho ústí

zápalkou nebo zapalovačem. Následně otevřeme přívod vzduchu. Pokud nám plamen

přeskočí do trubice kahanu, vypneme přívod plynu a kahan necháme uhasnout. Následně

znovu zapálíme. Plamen kahanu nemá v celém objemu stejnou teplotu a můžeme jej rozdělit

na několik částí.

VACÍK a kol. Chemie pro I.ročník gymnázií. Praha: SPN, 1984, ISBN 14-378-84.

Nejčastěji se v laboratoři používají tyto kahany.

Praktický pokus 1

Teplota plamene plynového kahanu

pomůcky:

termočlánek, plynový kahan

Postup práce:

Spustíme EdLab software. Připojíme EdLab s teplotním čidlem, které je automaticky

připojeno. Zapálíme kahan. Pustíme naplno přívod plynu a otevřeme naplno přívod kyslíku.

Bunsenův Tecluho

3

Spustíme pokus. Teplotu kahanu měříme postupně na čtyřech místech podle obrázku.

VACÍK a kol. Chemie pro I.ročník gymnázií. Praha: SPN, 1984, ISBN 14-378-84.

Poznámky k realizaci:

Čidlo měří do 1350 oC

Při zapalování kahanu nejprve uzavřeme přívod vzduchu do kahanu. Zapálíme

zápalku, potom otevřeme přívod plynu a zápalku přiložíme k ústí kahanu. Teprve po

zapálení kahanu otevřeme přívod vzduchu. Jestliže plamen přeskočí do trubice

kahanu, je nutno nechat kahan zhasnout, vychladnout a znovu zapálíme.

Čidlo lze mechanicky poškodit tím, že se termočlánek neopatrným zacházením ulomí

od

kabelu.

Modifikujte pokus např. úpravou přívodu plynu a kyslíku, použijte různé druhy

kahanů apod.

Pozorujeme-li barvu plamene, musíme si zvolit vhodné pozadí a neosvětlený prostor

V průběhu měření podle potřeby použijte pauzu

Využití ve výuce

o Pozorování, pokus a bezpečnost práce

4

Obrázky a grafy:

Kontrolní otázky a úkoly :

1. Proč byly v plameni naměřeny rozdílné teploty?

Vnitřní pásmo ( 4-3) je nesvítivé, neboť je v něm značné množství nespáleného plynu

– nižší teplota.. Pásmo střední tvoří hořící směs plyn – vzduch ( 3-2) – vysoká teplota.

Vnější pásmo postupně vykazuje nedostatek „paliva“, takže se teplota snižuje ( 2-1)

2. Mění se teplota plamene podle přívodu vzduchu? K odpovědi použij následující

obrázek

oblast 4

vnější teplota

oblast 3

oblast 2

oblast 1

max

dosažená.teplota

1150oC

5

AUTOR NEUVEDEN. Wikipedia.cz [online]. [cit. 18.1.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Bunsen%C5%AFv_kahan

Změny plamene podle regulace přívodu vzduchu: 1. přívod uzavřen - "bezpečný" plamen o nejnižší

teplotě, čadivý; 2. přívod vzduchu pootevřen; 3. přívod napůl otevřen; 4. přívod vzduchu naplno

otevřen: namodralý plamen o nejvyšší teplotě (též ke zkouškám zbarvení plamene)

2. Tepelné změny při rozpouštění látek

Teoretický úvod

Rozpouštění je samovolný děj, který probíhá až do ustavení rovnováhy, při níž vzniká

nasycený roztok. Nasycený roztok obsahuje rozpuštěnou tuhou látku v rovnováze s roztokem

a za daných podmínek obsahuje maximální možné množství rozpuštěné látky. Jeho složení je

dáno rozpustností látky v daném rozpouštědle. Ta se udává jako hmotnost látky v gramech,

která se rozpustí ve sto gramech rozpouštědla (případně roztoku). Rozpustnost je závislá na

teplotě a tlaku.

V průběhu rozpouštění látky může dojít ke změně teploty. Při rozpouštění dochází k rozbití

krystalové mřížky látky a následně k obalení uvolněných částic mřížky vodou – hydratace.

U látek, které při rozpouštění nezpůsobí změnu teploty roztoku, je energie potřebná k rozbití

krystalové mřížky přibližně rovna energii uvolněné při hydrataci. Je-li energie potřebná

6

k rozbití krystalové mřížky mnohem větší (menší) než energie hydratační, pak teplota klesne

(vzroste).

Praktický pokus 2

Změna teploty při rozpouštění některých solí

Pomůcky:

Kádinky, teplotní čidlo, třecí miska (pro rychlejší rozpouštění

hydroxidu jej můžeme rozetřít), tyčinka, chemická lžička

Chemikálie:

NaOH, NaNO3 , voda

Postup práce:

Ve dvou kádinkách rozpustíme postupně jednotlivé látky (cca 1 lžičku). Sledujeme změny

teploty při jejich rozpouštění. Na základě výsledků určíme, u kterých látek se v průběhu jejich

rozpouštění zvyšovala teplota, a energie se tedy uvolňovala (exotermické děje), a u kterých

se teplota snižovala (endotermické děje).

Poznámky k realizaci:

Pokus vyzkoušejte i s dalšími solemi rozpustnými ve vodě např. LiCl, NH4Cl,

NH4NO3, KNO3, KCl, CuSO4, CuSO4.5H2O, močovina.

Látky rozpouštějte v jednotlivých kádinkách, v případě síranu můžete nejdříve

v kádince rozpustit bezvodý síran a po určité době vsypat do stejné kádinky hydrát

k porovnání. Nemáte-li k dispozici bezvodý síran, pak jej můžete z hydrátu připravit

žíháním.

Sledujte vliv míchání na teplotní změny.

Využití ve výuce:

Směsi

O roztoky

O rozpouštění látek.

Anorganická chemie

O vlastnosti solí.

7

Obrázky a grafy:

rozpouštění NaOH

míchání

teplotní čidlo

8

. rozpouštění NaNO3

míchání

9

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Doplň. Chladicí pytlík na jedno použití používaný k ochlazení poraněného místa obsahuje dvě

oddělení: v jednom je …, ve druhém … .

Chladicí pytlík na jedno použití používaný k ochlazení poraněného místa obsahuje dvě

oddělení: v jednom je voda, ve druhém dusičnan amonný. Při jeho rozpouštění

se snižuje teplota směsi.

2. Urči význam následujících značek, které charakterizují skupenství látek: s, l, g, aq

S pevné skupenství solidus

l kapalné skupenství liquidus

g plynné skupenství gasseusa

q vodný roztok aquatic

3. Jak nazýváme roztok, ve kterém se látka stále rozpouští?

Nenasycený

4. Jak se nazývají látky, které ve svých molekulách obsahují molekuly vody?

Hydráty

5. Doplň názvy a vzorce solí:

Název Vzorec

Dihydrát fosforečnanu hořečnatého

CuSO4.5H2O

CaSO4.1/2H2O

heptahydrát síranu železnatého

Název Vzorec

dihydrát fosforečnanu hořečnatého Mg3(PO4)2.2H2O

pentahydrát síranu měďnatého CuSO4.5H2O

hemihydrát síranu vápenatého CaSO4.1/2H2O

heptahydrát síranu železnatého FeSO4.7H2O

10

3. a 4. Teplota tání

Teoretický úvod

Tání je změna skupenství, při níž se pevná látka mění na kapalinu. Změna kapaliny v pevnou

látku se nazývá tuhnutí. Teplota tání je teplota, při níž krystalická pevná látka přechází ze

skupenství pevného do skupenství kapalného. U amorfních látek (sklo, vosk) nelze tuto

hranici určit přesně. Teplota tuhnutí je teplota, při níž se kapalina mění na pevnou látku.

U čisté krystalické látky je její hodnota stejná jako teplota tání.

Čistá látka krystalizuje při teplotě tuhnutí (tání) a odevzdává (přijímá) při tom svoje

skupenské teplo tuhnutí (tání), takže teplota se po určitou dobu nemění a teprve pak začne

klesat. U směsi látek dochází ke krystalizaci v určitém rozmezí teplot. Led má teplotu tání

0 °C, sůl (chlorid sodný, NaCl) má teplotu tání 801 °C. Vodný roztok chloridu sodného má

velmi nízkou teplotu tuhnutí (cca – 21,2 °C při obsahu 23,3 % soli ve vodě). Led proto

při solení cest taje i při nízkých teplotách.

V zimním období silničáři v těch oblastech, kde je to z hlediska ekologie možné, provádí

posyp solí. Přibližné chemické složení posypové soli je následující:

NaCl cca 98-99%

CaSO4 cca 0,5-0,7%

MgCl2 cca 0,05-0,15%

pH 7 -9

Účinnost solení je omezena hlavně venkovní teplotou a působí asi do – 7°C. Při teplotách

nižších se používá chlorid vápenatý ( CaCl2), který je ovšem mnohem dražší. Při takto

nízkých teplotách musíme také solit mnohem více. Účinnost solení se zvyšuje posypem

skrápěnou solí, kdy se v posypovém voze vytváří vodný roztok soli, který snižuje spotřebu

soli i čas nutný na odstranění ledu.

Následující obrázek znázorňuje fázový diagram směsi voda + NaCl. Na vodorovné ose

je vynesena koncentrace soli v procentech a na svislé ose teplota. Pro každou dvojici teplota -

koncentrace můžeme v diagramu najít stav, ve kterém se směs právě nachází.

11

fázový diagram směsi voda + NaCl 1

AUTOR NEUVEDEN. Fyzmatik [online]. [cit. 18.1.2014]. Dostupný na WWW: http://fyzmatik.pise.cz/208-jak-funguje-soleni-silnic.html

Jasně zde vidíme, že pokud teplota klesne pod –20 °C, je solení silnic chloridem sodným zbytečné. Led netaje.

Jasně zde vidíme, že pokud teplota klesne pod – 20 °C, je solení silnic chloridem sodným

zbytečné. Led netaje.

Zajímavé je, že pokud rozpouštíme led ve vodě čisté a ve vodě slané, dříve se rozpustí led

v čisté vodě a až následně led ve vodě slané. Pozorujeme opak procesu, který se využívá

u solení silnic. Principem tohoto jevu je závislost hustoty vody na teplotě.

Praktický pokus 3

Zjištění teploty tání thiosíranu sodného

pomůcky:

Teplotní čidlo, stojan, zkumavka, kádinky, kahan, síťka,

trojnožka

chemikálie:

Na2S2O3.5H2O, H2O

Postup práce:

12

Zkumavku naplníme asi do poloviny thiosíranem sodným a vložíme teplotní čidlo,

ponoříme ji do vodní lázně a zahříváme. Ve chvíli tání vzorku se růst teploty na chvíli

zastaví.

Poznámky k realizaci:

Zkumavka s látkou se nedotýká stěny vodní lázně.

Můžete měřit i teplotu vody ve vodní lázni a následně srovnat vývoj teplot.

Využití ve výuce:

Obecná chemie

Vlastnosti látek

Anorganická chemie

Vlastnosti a použití vybraných solí

Obrázky a grafy:

Výsledek měření 1 – nutno zvětšit sledovanou oblast:

teploměr

Na2S2O3.5H2O

13

Grafický výsledek měření 2 – úprava :

49,9oC

14

Praktický pokus 4

Simulace solení silnic

Pomůcky:

teplotní čidlo (bodové teplotní čidlo), kádinky, tyčinka, lžička,

třecí miska (cokoliv na drcení ledu)

Chemikálie:

Sníh (ledová tříšť), NaCl

Postup práce:

Teplotní čidlo vložíme do kádinky naplněné sněhem (případně ledovou tříští). Přidáme lžičku

soli a pozorujeme změnu teploty. Výsledná směs má vzhled rozbředlého sněhu, se kterým se

setkáváme na prosolených cestách a chodnících. Ta má teplotu nižší než 0 °C, ale už z velké

části roztála. V praxi to znamená, že na chodnících není sníh, na kterém můžeme uklouznout,

a navíc se snáze uklidí.

Poznámky k realizaci:

Přidejte místo soli CaCl2, MgCl2, ethanol (ostřikovače do automobilů,

nemrznoucí směsi), močovinu.

Pro srovnání měřte teplotu směsi sníh (led) se solí a bez soli – viz obrázek.

Využití ve výuce:

Obecná chemie

o teplota tání a tuhnutí

o směsi

Anorganická chemie

o voda

O chemie a životní prostředí

15

Obrázky a grafy:

Led bez soli

led + sůl

Ledová tříšť

Ledové válečky

Přisypání NaCl

Ledová tříšť

Ledové válečky

16

17

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Uveď alespoň dva příklady a jejich důsledky, kdy dochází díky rozdílné hustotě teplé

a studené vody ke vzniku proudění v praxi. Uveď alespoň dva praktické příklady

proudění vody jako důsledku rozdílných teplot.

Mořské proudy (např. Golfský proud),

v hrnci při vaření.

2. Zmrzne rychleji teplá nebo studená voda?

Paradoxně obvykle zmrzne rychleji teplá voda. Podrobněji např. na

http://www.odpovedi.cz/otazky/proc-zmrzne-tepla-voda-rychleji-nez-voda-studena

3. Vyber:

Čím větší/menší je rozdíl teplot dvou předmětů, tím rychleji/ pomaleji dochází

k tepelné výměně.

Větší, rychleji.

4. Najdi a popiš problémy, které způsobuje v přírodě solení silnic.

Odumírání stromů – řídnutí koruny, opadávání jehlic, zasychání koncových větviček,

pozdní nasazení plodů, vysoký obsah chloru apod., tzv. zasolení půdy – nízké pH

(vysoká kyselost půdy), vysoký obsah sodíku.

Více na http://envi.upce.cz/pisprace/ks_pce/04/vavrinek.pdf.

5. Jaký je rozdíl mezi teplotou tání a teplotou tuhnutí?

Teplota tuhnutí je teplota, při níž se kapalina mění na pevnou látku. U krystalické

látky je její hodnota stejná jako teplota tání. Teplota tání je teplota, při níž krystalická

látka přechází ze skupenství pevného do skupenství kapalného.

6. Co je to krystalizace?

Krystalizací rozumíme vylučování pevné látky z roztoku nebo taveniny ve formě

krystalů, tedy v pravidelném uspořádání jejich částic do krystalové mřížky.

7. Co je to skupenství látky a jaká skupenství rozeznáváme?

Skupenstvím nazýváme stav látky, který je určen uspořádáním jejích atomů.

Rozeznáváme: pevné, kapalné, plynné a plazma.

18

8. Vyhledej v tabulkách teploty tání následujících látek: rtuť, měď, olovo, bor, uhlík

a rozhodni, v jakém jsou skupenství za normálních podmínek (termodynamická

teplota T = 273,15 K (t = 0°C), tlak p = 101,325 kPa)

rtuť -38,83°C, l

měď 1084,62°C , s

olovo 327,46°C, s

bor 2076°C,

uhlík 3527°C , s

9. Jaký je rozdíl mezi teplotou tání krystalické a amorfní látky?

Krystalické látky tají při konkrétní hodnotě teploty tání, zatímco amorfní látky

přechází do kapalného skupenství spojitě v určitém intervalu teplot. Nemají tedy

přesně daný bod tání, ale při zvyšování teploty postupně měknou

10. Kovy v tabulce postupně zahříváme. Který z nich taje jako první a který vře jako

poslední? Ve chvíli, kdy je všechny roztavíme, začneme je ochlazovat. Který z nich

ztuhne jako třetí?

název kovu teplota tání teplota varu

hliník 660 °C 2467 °C

měď 1084 °C 2543 °C

olovo 327 °C 1744 °C

stříbro 961 °C 2212 °C

zlato 1064 °C 2856 °C

železo 1538 °C 2870 °C

Jako první taje olovo (Pb) a poslední vře železo (Fe). Při ochlazování tuhne jako třetí

v pořadí zlato (Au).

19

5. a 6. Kyselost a zásaditost vodných roztoků

Teoretický úvod

Roztoky, které mají převahu oxoniových kationtů H3O+ nad hydroxidovými anionty OH

- jsou

kyselé. Je-li tomu naopak, pak jsou roztoky zásadité a jsou-li koncentrace těchto iontů

vyrovnané, jsou neutrální.

Kyselost a zásaditost vodných roztoků se udává pomocí stupnice pH, pro kterou platí:

Látky, které mají pH větší než 7, označujeme jako zásadité.

Látky, které mají pH okolo 7, označujeme jako neutrální.

Látky, které mají pH menší než 7, označujeme jako kyselé.

AUTOR NEUVEDEN. pH kyselost a zásaditost látek [online]. [cit. 21.1.2014]. Dostupný na WWW:

www.zschemie.euweb.cz/latky/latky20.html

Kyselost nebo zásaditost zjišťujeme pomocí tzv. indikátorů, což jsou látky, které na změnu

pH reagují změnou barvy.

Praktický pokus 5

Závislost pH na koncentraci roztoku kyseliny chlorovodíkové

pomůcky:

Čidlo kyselosti, kádinky, tyčinky, lžičky, odměrný válec

chemikálie:

Destilovaná voda, 0,5M HCl (w=38-40%)

Postup práce:

Připravíme si 0,5M roztok HCl a pomocí čidla kyselosti změříme pH roztoku. Následně

zředíme tento roztok 5x (1 díl roztoku a 4 díly destilované vody). Opět změříme pH a

tento roztok zředíme 100 x (1 díl roztoku a 99 dílů destilované vody) Z praktických

výsledků se pokusíme odvodit vztah mezi změnou koncentrace a změnou pH.

Poznámky k realizaci:

V rámci pokusu nepoužívejte koncentrované silné kyseliny nebo zásady .

20

Použijte i další látky:

příklad slabé kyseliny -ocet (cca 6% CH3COOH),

silné zásady -NaOH,

slabé zásady –NH4OH (cca 24-25% roztok amoniaku ve vodě).

Využití ve výuce:

Anorganické sloučeniny

kyseliny a hydroxidy

pH.

Obrázky a grafy:

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Najdi pH některých tekutin, které se produkují v lidském těle a urči jejich kyselost

nebo zásaditost:

Krev, žaludeční šťávy, moč.

Krev – 7,4; žaludeční šťávy 1-2; míza; moč u zdravého člověka 6,4.

0,5 M HCl

1. ředění

2. ředění

21

2. Zapiš rovnici reakce, při níž ze dvou molekul vody vzniká molekula kyseliny

a molekula zásady. Napiš název této reakce a reakce probíhající opačným směrem.

H2O+H2O→H3O+ + OH- , autoprotolýza vody, opačnou reakcí je neutralizace.

3. Zjisti, kdo je na obrázku. Je to významný fyzik a chemik, jeden ze zakladatelů fyzikální

chemie a autor jedné z teorií kyselin a zásad. V roce 1903 obdržel Nobelovu cenu.

AUTOR NEUVEDEN. Wikipedia.cz [online]. [cit. 21.1.2014]. Dostupný na WWW: http://en.wikipedia.org/wiki/Svante_Arrhenius

Svante August Arrhenius

4. V dnešní době chemicky upravované stravy, náhražek, konzerv, instantních hotových

jídel a „éček“ přijímáme hlavně potraviny, které v těle způsobují kyselou reakci

a kvašení. Najdi alespoň pět potravin, které mají zásadotvorný charakter.

Zelenina a ovoce, zelený a bylinkový čaj, med, fazole, nepražené a nesolené ořechy,

údajně i plzeňské pivo (zkuste ověřit

5. Jaký je rozdíl mezi včelím a vosím bodnutím z pohledu kyselosti nebo zásaditosti?

Včelí bodnutí je kyselé a vosí bodnutí je zásadité.

7. Kyselost a zásaditost vodných roztoků solí

Teoretický úvod

Reakce iontů soli s vodou se nazývá hydrolýza soli. Mohou nastat čtyři základní případy:

1. Roztok soli se silně kyselým kationtem a slabě zásaditým aniontem. Kation reaguje

s vodou, anion nereaguje. Například síran amonný.

NH4+ + H2O H3O

++ NH3

Roztok reaguje kysele.

2. Roztok soli se slabě kyselým kationtem a silně zásaditým aniontem. Kation

nereaguje s vodou, anion reaguje. Například octan sodný.

22

H2O + CH3COO- CH3COOH+ OH

-

Roztok reaguje zásaditě.

3. Roztok soli se silně kyselým kationtem a silně zásaditým aniontem. Kation i anion

nereagují s vodou. Například octan amonný.

NH4+ + H2O H3O

++ NH3

H2O + CH3COO- CH3COOH+ OH

-

Roztok reaguje neutrálně.

4. Roztok soli se slabě kyselým kationtem a slabě zásaditým aniontem. Kation i anion

nereagují s vodou. Například síran draselný.

Roztok hydrolýze nepodléhá a reaguje neutrálně.

Praktický pokus 7

Stanovení kyselosti nebo zásaditosti vodných roztoků solí

Pomůcky:

Čidlo kyselosti, kádinky, tyčinky, lžičky

Chemikálie:

Destilovaná voda, NaCl, NaHCO3,Na2CO3,NH4Cl, Na2SO3

Postup práce:

Do kádinek připravíme roztoky příslušných solí a následně měříme pomocí čidla kyselosti

jejich pH. Při výměně roztoku vždy opláchneme elektrodu destilovanou vodou. Pomocí

praktického měření přiřadíme jednotlivé soli k jednomu ze čtyř případů hydrolýzy.

Poznámky k realizaci:

Místo destilované vody můžete použít i vodu pitnou.

Pokus vyzkoušejte i s dalšími solemi rozpustnými ve vodě.

Využití ve výuce:

Anorganické sloučeniny

o kyselost a zásaditost roztoků

o vlastnosti solí.

23

Obrázky a grafy:

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Kterou sůl jsi nasypal do vody, jestliže probíhá následující reakce:

HCO3- + H2O H2CO3 +OH

-

NH4+ + H2O H3O

+ +NH3

SO3-2

+ H2O HSO3- +OH

-

NaHCO3, NH4Cl, Na2SO3

2. Vyber a doplň: Hydrolýze nepodléhá kation pocházející ze slabé/silné zásady a anion

pocházející ze slabé/silné kyseliny.

Hydrolýze nepodléhá kation pocházející ze silné zásady a anion pocházející ze silné

kyseliny.

3. Uveď alespoň dva indikátory včetně zbarvení, které můžeme použít k určení kyselého

nebo zásaditého prostředí.

NaHCO3

NH4Cl

voda

Na2SO3

24

a) kyselé prostředí: modrý lakmusový papírek zčervená, methyloranž červené

zbarvení, roztok červeného zelí – červené zbarvení atd.

b) zásadité prostředí: fenolftalein – fialové zbarvení, červený lakmusový papírek

zmodrá, roztok červeného zelí – modré až zelené zbarvení atd.

4. Roztok červeného zelí, ředkviček, červené řepy i květenství některých rostlin

(hortenzie) mění barvu podle pH. Čím je to způsobeno?

Obsahují směs organických barviv tzv. antokyanů. Barva antokyanů závisí na pH, tudíž

mění své zabarvení se změnou pH roztoku. Antokyany (z řeckého ánthos = květ,

kyanos = ocelově modrý) jsou ve vodě rozpustné pigmenty ve vakuolách některých

buněk.

8. Acidobazická titrace

Teoretický úvod

Acidobazická titrace je metoda analytické chemie, která využívá reakce mezi kyselinou

a zásadou k určení koncentrace vzorku. Ve vodném prostředí tedy spolu reagují oxoniové

a hydroxidové ionty za vzniku vody – neutralizace.

H3O+ + OH-- 2 H2O

Sledujeme změny pH roztoku v průběhu reakce kyseliny a zásady. Změnu pH v závislosti

na objemu přidávaného odměrného roztoku znázorňujeme titrační křivkou.

Titraci ukončujeme v bodě ekvivalence, který určujeme pomocí acidobazických indikátorů.

Ze spotřeby odměrného činidla vypočítáme obsah látky ve zkoumaném roztoku. Bod

ekvivalence je okamžik skončení chemické reakce. Jde o dosažení stavu, kdy stanovovaná

látka právě kvantitativně zreagovala s přidaným činidlem ve známém stechiometrickém poměru.

Často se bod ekvivalence projeví nápadnou změnou vlastností titrační směsi (zákal, sraženina, změna

barvy).

25

Křivka titrace silné kyseliny silnou zásadou

.

BLATSKÁ, Veronika. Acidobazické titrace [online]. [cit. 18.1.2014]. Dostupný na WWW: http://edu.uhk.cz/titrace/ucebnice.html#1-1

Acidimetrie

Při acidimetrii přidáváme roztok kyseliny o známé koncentraci ke známému objemu vzorku

zásady neznámé koncentrace. Ze spotřeby odměrného činidla kyseliny vypočítáme

koncentraci zásady ve vzorku.

Alkalimetrie

Při alkalimetrii přidáváme roztok zásady o známé koncentraci ke známému objemu vzorku

kyseliny neznámé koncentrace. Ze spotřeby odměrného činidla zásady vypočítáme

koncentraci kyseliny ve vzorku.

Praktický pokus 7

Hledání bodu ekvivalence při acidobazické titraci

Pomůcky:

Čidlo kyselosti, stojan, byreta, pipeta, t itrační baňka, odměrná

baňka, střička, tyčinka, magnetické míchadlo

Chemikálie:

0,1M roztok HCl, ≈0,1M roztok NaOH, fenolftalein

Postup práce:

Do byrety nalijeme 0,1M roztok kyseliny chlorovodíkové a do titrační baňky alespoň 50 ml

0,1M roztoku hydroxidu sodného (acidimetrie). Z byrety přikapáváme do titrační baňky

roztok kyseliny a měříme pH (po cca 0,5 ml roztok v titrační baňce promícháme, případně

použijeme magnetické míchadlo). V bodě ekvivalence pozorujeme prudkou změnu pH.

Pokračujeme dále až do nadbytku kyseliny chlorovodíkové. Zjistíme příslušný bod

26

ekvivalence a titrační křivku. Podle spotřeby kyseliny chlorovodíkové můžeme vypočítat

koncentraci hydroxidu sodného.

Poznámky k realizaci:

Pokus je zjednodušen z časových důvodů – demonstrační pokus.

Můžeme titrovat i naopak – alkalimetrie.

Pro větší názornost můžeme použít i indikátor – např. fenolftalein apod.

Pro případný výpočet neznámé koncentrace platí:

c(H3O+). V(H3O+)

c(OH-) = V(OH

-)

Využití ve výuce:

Anorganické sloučeniny

o kyseliny a hydroxidy

Analytická chemie

o odměrná analýza.

Obrázky a grafy:

Automatická byreta

27

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Zapiš rovnici reakce, která probíhá v rámci praktického pokusu.

NaOH + HCl → NaCl + H2O

2. Doplň do textu slovo kvalitativní nebo kvantitativní Metody …………… analýzy

slouží ke zjištění, jaké množství stanovované látky je ve vzorku. …………….. analýza

je společné označení pro ty metody analytické chemie, které zjišťují, jaké chemické

látky (prvky nebo sloučeniny) jsou obsaženy ve zkoumané látce. Nezajímá se o jejich

množství.

Metody kvantitativní analýzy slouží ke zjištění, jaké množství stanovované látky je ve

vzorku. Kvalitativní analýza je společné označení pro ty metody analytické chemie,

které zjišťují, jaké chemické látky (prvky nebo sloučeniny) jsou obsaženy ve zkoumané

látce. Nezajímá se o jejich množství.

3. Urči jméno chemika na obrázku. Kdy a za co získal Nobelovu cenu?

AUTOR NEUVEDEN. Wikipedia.cz [online]. [cit. 18.1.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Jaroslav_Heyrovsk%C3%BD

titrační křivka

28

Jaroslav Heyrovský (20. prosince 1890, Praha – 27. března 1967, Praha–Smíchov)

byl český fyzikální chemik, objevitel a zakladatel polarografie a nositel Nobelovy

ceny za chemii z roku 1959.

4. Mezi jaké analytické metody řadíme polarografii?

Slouží k určování přítomnosti (kvality) a koncentrace (kvantity) redukovatelných nebo

oxidovatelných neznámých látek v roztoku. Je to tedy kvalitativně – kvantitativní

metoda.

5. Jak se nazývá přesná koncentrace odměrného roztoku titračního činidla, vyjádřená

zejména v jednotkách mol.l-1

?

Titr.

9. Acidobazické vlastnosti oxidů

Teoretický úvod

Oxidy jsou sloučeniny prvků s kyslíkem, ve kterých je kyslík s oxidačním číslem –II jejich

elektronegativnější složkou. Jsou známy oxidy všech prvků kromě vzácných plynů s nižším

atomovým číslem.

Oxidy můžeme dělit podle různých hledisek. Jedním z nich je dělení podle reaktivity na:

kyselinotvorné

zásadotvorné

amfoterní

netečné

Kyselinotvorné oxidy

reagují s vodou za vniku kyslíkaté kyseliny např.:

P4O10 + 6 H2O →4 H3PO4

Zásadotvorné oxidy

reagují s vodou za vzniku hydroxidu např.:

K2O + H2O →2 KOH

Amfoterní oxidy

reagují s kyselinami i hydroxidy (např. ZnO, Al2O3 atd.)

29

Netečné oxidy

nereagují s vodou ani s kyselinami a zásadami (např. N2O, CO, atd.)

Praktický pokus 9

Určení kyselinotvorných a zásadotvorných oxidů

Pomůcky:

čidlo kyselosti, kádinky, chemické lžičky, tyčinky, aparatura

pro vývoj plynů (případně její modifikace), odměrný válec

Chemikálie:

NaHCO3( Na2CO3, kypřící prášek do pečiva), HCl zř. 1:1 (ocet),Na2SO3 (

NaHSO3, Na2S2O5), CaO, H2SO4 (cca 40%),

Postup práce:

Sestavíme si aparaturu na vývoj plynů a vyvíjíme oxid uhličitý (viz pokus č. 12). Oxid

siřičitý vyvíjíme tak, že zředěnou kyselinu sírovou opatrně přikapáváme z dělicí nálevky

do frakční baňky k několika gramům siřičitanu sodného. Připravený plyn zavedeme do

kádinky s vodou, necháme probublávat a změříme pomocí čidla kyselosti pH vzniklého

roztoku. K několika gramům oxidu vápenatého opatrně přilejeme do kádinky (odměrného

válce) vodu, promícháme a opět změříme pH. Na základě změřeného pH zařadíme příslušné

oxidy mezi kyselinotvorné nebo zásadotvorné.

Poznámky k realizaci:

Pouze demonstrační pokus, dbejte zvýšené opatrnosti.

Oxid siřičitý můžete připravit také reakcí s kyselinou chlorovodíkovou:

HCl + NaHSO3→ NaCl + H2O + SO2.

Můžete vyvíjet i další oxidy: např. reakcí mědi a kyseliny dusičné můžete

vyvíjet oxid dusičitý.

Využití ve výuce:

Anorganické sloučeniny

o oxidy

Chemie a společnost

o kyselé deště

o tepelně zpracovávané materiály.

30

Obrázky a grafy:

Přípava SO2

SO2 + H2O

31

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Zapiš rovnice reakcí při výrobě plynných oxidů v rámci praktického pokusu.

NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O

Na2SO3 + H2SO4→ Na2SO4 + SO2 + H2O

2. Zapiš rovnice reakcí oxidů s vodou v rámci praktického pokusu.

CO2 + H2O → H2CO3 (reaguje jenom asi 1 z 600 molekul CO2)

SO2 + H2O → H2SO3

CaO + H2O→ Ca (OH)2

3. Urči plyn, který je bezbarvý, štiplavě páchnoucí, jedovatý, těžší než vzduch a používá

se například k dezinfekci a bělení.

SO2

4. Vysvětli rozdíl mezi emisemi a imisemi.

Emise jsou chemické látky, které člověk vyprodukuje a vypouští do okolního prostředí.

Imise vznikají následkem emisí. Imise je emise, která se dostala do styku s životním

prostředím. Emise měříme u zdroje, imise v jeho okolí.

CaO + H2O

32

5. Jak se nejčastěji získává oxid siřičitý při výrobě kyseliny sírové kontaktním způsobem. Zapiš

také rovnici reakce.

Spalováním síry: S + O2 → SO2.

6. Ke zpracování vápence dochází především ve vápenkách. Popiš obrázek včetně

příslušné chemické rovnice.

CaCO3 → CaO+ CO2

A= uhličitan vápenatý, B= pálené vápno, C= oxid uhličitý

9. Galvanické články

Teoretický úvod

Galvanické články jsou zařízení, která mění chemickou energii na elektrickou. Skládají se ze

dvou elektrod ponořených do roztoku elektrolytu, mezi kterými vzniká tzv. potenciálový

rozdíl. Při zapojení galvanického článku do obvodu prochází soustavou elektrický proud.

Na záporné elektrodě (anoda) probíhá oxidace, při níž se uvolňují elektrony, na kladné

(katoda) probíhá redukce, při které se elektrony vážou. Součtem obou elektrodových reakcí

dostaneme elektrochemickou reakci, která je zdrojem proudu. Hnací silou je elektromotorické

napětí rovné rozdílu potenciálů kladné a záporné elektrody. Děje, které probíhají, jsou

spontánní.

V praxi mají galvanické články jako zdroje stejnosměrného proudu rozsáhlé využití.

33

Nejjednodušší článek se skládá z elektrolytu a dvou elektrod. Na obrázku vidíme tzv. Voltův

článek, kde je elektrolytem zředěná kyselina sírová, kladná elektroda je z mědi a záporná

elektroda je zinková. Mezi oběma elektrodami je napětí o velikosti 1,05 V. Samovolně zde

probíhá reakce: Zn + 2 H

+ → H2 + Zn

+2(úplný zápis Zn

+ H2SO4

→ H2 + ZnSO4 )

AUTOR NEUVEDEN. Elektřina [online]. [cit. 18.1.2014]. Dostupný na WWW:

http://www.cez.cz/edee/content/microsites/elektrina/fyz2.htm

Praktický pokus 10

Jablečný galvanický článek

Pomůcky:

Voltmetr EdLab, kádinka, vodiče

Chemikálie:

H2SO4 ,jablko, elektroda z neušlechtilého kovu (Zn,Fe,Al apod.),

Cu elektroda

Postup práce:

Do jablka zapíchneme měděnou elektrodu a elektrodu z neušlechtilého kovu. Po připojení

k voltmetru měříme napětí. Do kádinky nalijeme vodu a vložíme měděnou elektrodu společně

s elektrodou z některého neušlechtilého kovu (Zn, Al, Fe apod.). Po připojení k voltmetru

měříme napětí. Přiléváme kyselinu sírovou a pozorujeme změny.

Poznámky k realizaci:

Elektrody alternativně „zapíchněte“ do citronu, brambory, pomeranče apod.

Jako elektrody zkuste použít například mince, hřebíky, kousky kovů apod.

34

Využití ve výuce:

Chemické reakce

o chemie a elektřina

o oxidace a redukce

Anorganické sloučeniny

o kyseliny a hydroxidy.

Obrázky a grafy:

jablečný galvanický článek

Voltův článek

35

jablečný článek

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Která látka je v reakci oxidačním a která redukčním činidlem?Cu2+ je oxidačním

činidlem,

Zn je redukčním činidlem

2. Jaký je rozdíl mezi primárními a sekundárními galvanickými články?

Primární články jsou jen „na jedno použití“, sekundární články - akumulátory-

se mohou mnohokrát opakovaně vybíjet a nabíjet.

3. Která z následujících reakcí bude probíhat a proč? Zapiš reakci, která proběhne.

Ponořím měděný plech do roztoku železnatých iontů

Ponořím železný hřebík do roztoku měďnatých iontů

Proběhne reakce b. Fe + Cu2+ → Cu + Fe2+, železo je méně ušlechtilé než měď,

je schopno ji tedy z roztoku její soli vyredukovat (Beketovova řada, řada

elektrochemického napětí kovů).

4. Vyber z následujících vědců toho, jemuž odpovídá tato charakteristika: Italský lékař (anatom, fyziolog) a fyzik. Narodil se a celý svůj život prožil v Boloni, kde také zemřel.

Proslavil se hlavně svými pokusy s živočišnou elektřinou.

Cu/Al

Cu/Fe

36

a. Volt

b. Galvani

c. Beketov

5. Do následující věty doplň tato slova: záporné, kladné, oxidace, redukce, uvolňují, vážou,

anoda, katoda.

Na … elektrodě (…) probíhá ….., při níž se …… elektrony, na …… elektrodě (…)

probíhá ….., při které se elektrony …...

Na záporné elektrodě (anoda) probíhá oxidace, při níž se uvolňují elektrony, na kladné

elektrodě (katoda) probíhá redukce, při které se elektrony vážou.

11. Příprava a důkaz kyslíku

Teoretický úvod

Kyslík je za normálních podmínek plyn bez barvy, chuti i zápachu. V kapalném skupenství

má namodralou barvu. Rozpouští se částečně ve vodě, což umožňuje dýchání vodním

živočichům. Jeho rozpustnost je zapříčiněna vodíkovými vazbami mezi molekulami kyslíku

a vody. Jelikož atom kyslíku (kyslíkový radikál) má ve svém valenčním orbitalu dva

nespárované elektrony a je za běžných podmínek velmi reaktivní, stabilizuje se vytvořením

dvouatomové molekuly O2. Reakce látek s kyslíkem (oxidace) probíhá při běžné teplotě

pomalu (dýchání, koroze apod.) a uvolňuje se při ní teplo. Za vyšší teploty se rychlost oxidace

podstatně zvyšuje. Prudká reakce látek s kyslíkem, která je doprovázena tepelným

a světelným zářením, se nazývá hoření.

Poprvé byl kyslík připraven tepelným rozkladem oxidu rtuťnatého (Joseph Pristley 1774):

2 HgO → 2 Hg + O2

V laboratoři se kyslík obvykle připravuje tepelným rozkladem kyslíkatých sloučenin, v nichž

má centrální atom vyšší oxidační číslo (např. manganistan draselný, chlorečnan draselný,

dusičnan draselný apod.). Rozklad manganistanu draselného probíhá dle následující chemické

rovnice:

2 KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

Průmyslově se nejčastěji kyslík vyrábí frakční destilací zkapalněného vzduchu nebo

elektrolýzou vody.

V rámci vyučovací hodiny potřebujeme pokus, který proběhne rychle, spolehlivě a s malými

nároky na vybavení. Nejvhodnějším způsobem přípravy je pro nás katalytický rozklad

peroxidu vodíku. Jako katalyzátor použijeme oxid manganičitý (burel) a jako inhibitor

kyselinu sírovou:

2 H2O2 → 2 H2O + O2

37

Praktický pokus 11

Katalytický rozklad peroxidu vodíku

Pomůcky:

Odměrný válec (Erlenmayerova baňka, kádinka apod.), kyslíkové

čidlo (teplotní čidlo), stojan, držáky,

Chemikálie:

MnO2, H2O2 (30%, 10%),H2SO4 (konc., 5%)

Postup práce:

Na dno odměrného válce (případně jiné reakční nádoby) nalejeme roztok peroxidu vodíku.

Pozorujeme pomalý únik bublinek kyslíku z roztoku, ale výrazné zvýšení produkce kyslíku

nevidíme. Po přidání práškového burelu (MnO2 katalyzátor, na špičku chemické lžičky)

k roztoku peroxidu vodíku začne bouřlivý rozklad peroxidu vodíku a pomocí kyslíkového

čidla detekujeme vývin kyslíku. K reakční směsi přilijeme několik ml kyseliny sírové

(inhibitor) a vývoj kyslíku se zastaví. Přidáním katalyzátoru lze reakci opět nastartovat. Vše

zaznamenáme pomocí kyslíkového čidla.

Poznámky k realizaci:

Vyzkoušejte v praxi různé koncentrace látek.

Do reakční směsi vložte teplotní čidlo a zkoumejte tepelné zabarvení reakce.

Alternativně můžete vyvíjet kyslík i pomocí tepelného rozkladu kyslíkatých

látek, které máte ve škole k dispozici – např. KClO3, KMnO4 apod.

kyslíkové čidlo

38

Využití ve výuce:

Částicové složení látek a chemické prvky

o kyslík

Chemické reakce

o katalýza.

Obrázky a grafy:

Přílévání inhibitoru (k. sírová)

39

vývoj kyslíku

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Který prvek je nejrozšířenějším na zemském povrchu? Urči jeho název, značku a zapiš

jeho elektronovou konfiguraci.

Kyslík, O, 1s2 2s2 2p4

2. Zapiš rovnici přípravy kyslíku pomocí tepelného rozkladu chlorečnanu draselného.

2KClO3 → 2 KCl + O2

3. Jak se nazývá tříatomová molekula složená z atomů kyslíku?

Ozón.

4. Doplň:

Při rozkladu peroxidu vodíku se ….. energie. Z hlediska termochemického můžeme

tuto reakci zařadit mezi …....

Uvolňuje, exotermické.

5. Oxid manganičitý je katalyzátorem rozkladu peroxidu vodíku. Jak se katalyzátor podílí

na průběhu reakce?

Přidání MnO2

Přidání

H2SO4

40

V průběhu reakce snižuje její aktivační energii a tím ji urychluje. Katalyzátor je látka,

která urychlí chemickou reakci, ale na ní samotné se nepodílí. Oxid manganičitý tedy

zůstává na konci reakce stejný jako na začátku.

6. Bezbarvá nestálá kapalina s bělícími a dezinfekčními účinky, která se rozkládá

za vzniku kyslíku a vody se nazývá

Peroxid vodíku.

12. Rozpustnost kyslíku ve vodě

Teoretický úvod

Téměř všichni živí tvorové potřebují, stejně jako člověk, k dýchání kyslík. Tzv. suchozemští

živočichové získávají kyslík výhradně ze vzduchu. Vodní živočichové spotřebovávají pouze

kyslík uvolňovaný ve vodě. Při teplotě 13,9 °C je tzv. saturační hodnota (100 % nasycení)

přesně 10 mg kyslíku na litr vody.

Rozpustnost kyslíku ve vodě je závislá na teplotě, tlaku a obsahu solí. Kyslík se lépe

rozpouští v chladnější vodě než ve vodě teplé. Obsah kyslíku ve vodě není stabilní a podléhá

silným výkyvům v závislosti na výměně plynu se vzduchem. Zdroji rozpuštěného kyslíku

v přírodních vodách jsou atmosférický vzduch a fotosyntéza vodních řas. Na hodnotu

provzdušnění kyslíkem má také vliv velikost styčné plochy se vzduchem.

Na obrázku vidíme závislost rozpustnosti kyslíku ve vodě na teplotě a tlaku

AUTOR NEUVEDEN. Oase living water [online]. [cit. 18.1.2014]. Dostupný na WWW: http://www.oase-livingwater.com/cz_CZ/voda-a-

zahrada/servis/servisni-horka-linka.html

41

Praktický pokus 12

Měření obsahu kyslíku ve vodě v závislosti na teplotě.

Pomůcky:

Kádinka, trojnožka, síťka, kahan, čidlo kyslíku ve vodě, teplotní

čidlo ,

Chemikálie:

P itná (destilovaná)voda s různou teplotou

Postup práce:

Do kádinky postupně naléváme vzorky vody různé teploty. Teplotu zjišťujeme pomocí čidla

teploty. Následně měříme pomocí čidla kyslíku ve vodě obsah kyslíku v mg.l-1

. Můžeme začít

u pitné vody laboratorní teploty a následně si připravíme vzorky odstupňované o cca 10oC.

Ověříme, zda má teplota vody na obsah kyslíku nějaký vliv.

Poznámky k realizaci:

Zkuste změřit rozdíl v obsahu kyslíku u čisté a znečištěné vody – srovnejte

vodu pitnou, říční a vodu z rybníka, vodu v akváriu apod.

Čidlo rozpuštěného kyslíku měří maximálně do 40oC.

V akváriu můžete měřit závislost obsahu kyslíku ve vodě na množství

přítomných živočichů a rostlin.

Senzor nenamáčejte úplně, jeho rukojeť není vodotěsná.

Využití ve výuce:

Částicové složení látek a chemické prvky

o kyslík

o vlastnosti látek

o anorganické sloučeniny

o voda.

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Vysvětli, proč vidíme v teplých měsících často plavat ryby u hladiny a tzv. lapat po

vzduchu?

Množství rozpuštěného kyslíku ve vodě s rostoucí teplotou klesá a ryby ho mají

nedostatek.

2. Které z následujících organismů potřebují ve vodě vysoký obsah kyslíku a kterým stačí

obsah nižší: losos, kapr, jepice, komáří larvy, sumec.

42

Vysoký: losos, jepice. Nízký: komáří larvy, sumec.

3. Odkud získávají rybníky největší množství rozpuštěného kyslíku?

Fotosyntézou vodních rostlin, především fytoplanktonu, což je společenstvo

jednobuněčných fotosyntetizujících mikroorganismů, které obývají přírodní i umělé

nádrže všech typů.

4. Zjisti, co je to aerace vody a uveď alespoň dva příklady, kde se v praxi používá.

Aerace je provzdušňování a používá se například při čištění odpadních vod nebo při

úpravě pitné vody apod.

5. Doplň: Povrchové vody mají obsah kyslíku vyšší/nižší než vody podzemní.

Povrchové vody mají obsah kyslíku vyšší než vody podzemní.

13. + 14. Příprava, důkaz a vlastnosti oxidu uhličitého

Teoretický úvod

Oxid uhličitý je bezbarvý plyn, bez zápachu, těžší než vzduch, který se rozpouští ve vodě za

vzniku velmi slabé kyseliny uhličité. Tvoří přibližně 0,038% (tj. 380 ppm) objemu zemské

atmosféry, kam se dostává jednak dýcháním živých organizmů a také spalováním fosilních

paliv. Společně s vodou tvoří základní výchozí látky pro tvorbu organických sloučenin, které

vznikají v zelených rostlinách při fotosyntéze.

Vzniká při dokonalém spalování uhlíku: C + O2 → CO2. Chemicky je velmi stálý

a nereaktivní. Teprve při teplotách nad 2000 °C se rozkládá na oxid uhelnatý a kyslík:

CO2 CO + 1/2 O2

Oxid uhličitý není jedovatý, ale je nedýchatelný. Nedaleko Neapole se nachází tzv.“ psí

jeskyně“, kam je zakázáno vodit psy, protože ze země uniká oxid uhličitý, který vytváří

přízemní vrstvu, a hrozí tak jejich udušení. CO2 se podílí například i na tuhnutí malty:

Ca (OH)2+ CO2 CaCO3 + H2O

Používá se v chladicích zařízeních, k výrobě sody, k přípravě nápojů, k plnění hasicích

přístrojů aj.

Průmyslově se vyrábí jako vedlejší produkt při pálení vápence ve vápenkách.

CaCO3 → CaO+ CO2

V laboratoři se obvykle připravuje rozkladem uhličitanů (hydrogenuhličitanů) kyselinami

např.:

CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + H2O + CO2

900oC

43

Praktický pokus 13

Příprava a důkaz oxidu uhličitého

Pomůcky:

Aparatura pro vývoj plynů (případně její modifikace), čidlo oxidu

uhličitého, čidlo kyselosti, kádinky, lžičky

Chemikálie:

NaHCO3( Na2CO3 , kypřící prášek do pečiva), ocet (HCl zř. 1:1),

Postup práce:

Pomocí jedlé sody a octa budeme vyvíjet oxid uhličitý, který nejprve zavádíme do kádinky

s vodou a pomocí čidla kyselosti zjišťujeme změny pH. Následně zavedeme oxid uhličitý do

prázdné kádinky (baňky), kde zjistíme přítomnost plynu pomocí čidla oxidu uhličitého.

Nakonec najímaný plyn, který má větší hustotu než vzduch, „přelijeme“ do další kádinky

(baňky), kde rovněž změříme změny koncentrace oxidu uhličitého.

Rovnice přípravy: NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + CO2 + H2O

Poznámky k realizaci:

Vyzkoušejte v praxi různé koncentrace kyselin a pozorujte rychlost vývinu

plynu.

Kádinky, do kterých jímáme CO2 mohou být postaveny dnem dolů, protože

tento plyn je těžší než vzduch a postupně jej vytlačí.

Plyn můžeme vést přes promývačku s vodou, kde změříme pH a následně jej

můžeme zavádět do kádinky, a mít takto zapojena obě čidla současně.

Nemáme-li čas, chemikálie apod., můžeme prostě do kádinky s vodou foukat

vzduch brčkem (změna pH) a následně vydechovat vzduch na čidlo oxidu uhličitého

(změna koncentrace oxidu uhličitého).

Využití ve výuce:

semimikro aparatura

44

Anorganické sloučeniny

oxidy

kyselost a zásaditost roztoků.

Obrázky a grafy:

změna pH

CO2 + H2O

45

Měření PH v kádince

Měření CO2 v kádince

Kontrolní otázky a úkoly

1. Jak se nazývá jev, na kterém se podílí oxid uhličitý a bez kterého by neexistoval život na

Zemi? Jak se nazývá reakce, pro kterou je oxid uhličitý hlavní surovinou, ze které rostliny

vytvářejí cukry a kyslík?

Skleníkový efekt, fotosyntéza.

2. Uveď, který druh hasicího přístroje využívá vlastností oxidu uhličitého. Uveď

tuto vlastnost.

Sněhový hasicí přístroj využívá toho, že oxid uhličitý je plyn těžší než vzduch, není hořlavý a

měření CO2

NaHCO3+CH3COOH

46

má hasební účinky.

3. Zapiš rovnici přípravy oxidu uhličitého ze sody a kyseliny chlorovodíkové

Na2CO3 + 2HCl→ 2NaCl + CO2 + H2O.

Praktický pokus 14

Reakce oxidu uhličitého s hořčíkem

Pomůcky:

Aparatura pro vývoj plynů (případně její modifikace), čidlo oxidu

uhličitého, spalovací lžička :

Chemikálie NaHCO3( Na2CO3 , kypřící prášek do pečiva), ocet (HCl zř eděná

1:1), práškový Mg

Postup práce:

Na spalovací lžičce zapálíme práškový hořčík, který následně vložíme do kádinky s oxidem

uhličitým. Ten i přes svou malou reaktivitu s hořčíkem reaguje. Čidlem oxidu uhličitého

zaznamenáme prudký pokles koncentrace tohoto plynu.

ocet

NaHCO3

CO2

čidlo CO2

EdLab

NB

47

Rovnice reakce: 2Mg+ CO2 → 2 MgO + C

Poznámky k realizaci:

Dbejte zvýšené bezpečnosti.

Reakce je i vizuálně poměrně efektní.

Vyzkoušejte různé formy hořčíku – např. hořčíková páska apod.

Využití ve výuce:

Anorganické sloučeniny

oxidy

Částicové složení látek a chemické prvky

hořčík.

Obrázky a grafy:

Mg + CO2

48

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Jak se nazývá jev, na kterém se podílí oxid uhličitý a bez kterého by neexistoval život

na Zemi? Jak se nazývá reakce, pro kterou je oxid uhličitý hlavní surovinou, ze které

rostliny vytvářejí cukry a kyslík?

Skleníkový efekt, fotosyntéza.

2. Uveď, který druh hasicího přístroje využívá vlastností oxidu uhličitého. Uveď tuto

vlastnost.

Sněhový hasicí přístroj využívá toho, že oxid uhličitý je plyn těžší než vzduch, není

hořlavý a má hasební účinky.

3. Zapiš rovnici přípravy oxidu uhličitého ze sody a kyseliny chlorovodíkové

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O.

4. Na základě Le Chatelierova principu akce a reakce urči, zda se ve vyšších teplotách

bude rovnováha posunovat ve prospěch vzniku CO2 nebo CO

CO + 1/2O2 → CO2 + 283 kJ.mol-1 Ve prospěch vzniku CO.

5. Doplň:

Při dokonalém spalování uhlíku vzniká …. Při nedokonalém spalování uhlíku vzniká

… Oxid uhličitý se v pevném skupenství nazývá …

Oxid uhličitý, oxid uhelnatý, suchý led.

6. Označ správná tvrzení:

Oxid uhličitý:

Mg + CO2

49

a) je lehčí než vzduch

b) je těžší než vzduch

c) se rozpouští ve vodě za vzniku kyseliny uhličité

d) se nerozpouští ve vodě

e) vzniká při nedokonalém spalování fosilních paliv

f) vzniká při dokonalém spalování fosilních paliv

g) je jedovatý

b) je těžší než vzduch

c) rozpouští ve vodě za vzniku kyseliny uhličité

f) vzniká při dokonalém spalování fosilních paliv

7. Vyluštěním křížovky zjistíš, který prvek je nejvýznamnějším stavebním prvkem živých

organizmů.

1

2

3

4

5

1 Látka v minulosti využívaná ve zmrzlinových strojích

2 Název oxidu, který tvoří odpadní látku dýchací soustavy člověka

3 Stavební materiál, který potřebuje ke svému ztuhnutí CO2

4 Prášek umožňující kynutí těsta účinkem CO2

5 Druh dvojné vazby mezi uhlíkem a kyslíky v oxidu uhličitém

1 S U CH Ý L E D

2 U H L I Č I T Ý

3 M A L T A

4 K Y P Ř Í C Í

5 K O V A L E N T N Í

50

14. Dehydratační vlastnosti kyseliny sírové

Teoretický úvod

Kyselina sírová je silná dvojsytná kyselina, která se s vodou mísí v jakémkoliv poměru

za současného uvolňování velkého množství tepla. Při ředění proto vždy naléváme kyselinu

do vody a nikoli obráceně.

AUTOR NEUVEDEN. Wikipedia.cz [online]. [cit. 18.1.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Sulfuric-acid-2D-

dimensions.svg

Koncentrovaná kyselina (přesně 98,3%) má silné dehydratační a oxidační účinky.

Koncentrovaná kyselina má tedy schopnost látkám odebírat vodu, resp. vodík a kyslík

v poměru 2:1. Například v případě působení kyseliny sírové na celulosu dojde k odejmutí

11 molekul vody z jedné monosacharidové jednotky a zůstane pouze uhlík.

C12H22O11 → 11H2O + 12C.

Této vlastnosti lze využít v praxi k vysoušení látek. K uchování látek v suchém stavu slouží

v laboratoři zařízení zvané exsikátor. Je to nádoba, která ve spodní části oddělené

perforovanou příčkou obsahuje některou z látek, které mají dehydratační schopnosti.

51

AUTOR NEUVEDEN. Wikipedia.cz [online]. [cit. 18.1.2014]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Exsik%C3%A1tor

Praktický pokus 15

Působení kyseliny sírové na cukr

Pomůcky:

Skleněná tyčinka, kádinka (odměrný válec), čidlo relativní

vlhkosti vzduchu (teplotní čidlo), stojan, držáky,

Chemikálie:

Konc.H2SO4 , práškový cukr, H2O

Postup práce:

Na dno kádinky (cca do ¼) nasypeme cukr. S trochou vody jej promícháme na kaši.

Připravíme si k ústí kádinky čidlo relativní vlhkosti a opatrně k cukru přilijeme trochu

kyseliny (asi 20 ml). Vzniklou směs můžeme promíchat. Cukerný roztok se začne barvit

dohněda až dočerna a směs zvětšuje svůj objem. Ke zvětšování objemu přispívá uvolňující se

vodní pára, kterou zjistíme pomocí čidla relativní vlhkosti vzduchu. Ze sacharosy zbude

pouze uhlík.

Poznámky k realizaci:

Pokus provádějte pouze jako demonstrační.

Reakce je zároveň silně exotermická, zkuste připojit i teplotní čidlo.

Využití ve výuce:

52

Anorganické sloučeniny

o kyseliny a hydroxidy

Částicové složení látek a chemické prvky

o síra

Organické sloučeniny

o vlastnosti sacharidů.

Obrázky a grafy:

měření vlhkosti

53

zvýšení vlhkosti

měření teploty

54

zvýšení teploty

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Vyhledej ve slovníku slovo dehydratace. Potom vysvětli, jaké účinky mají například

hydratační krémy.

Slovník: dehydratace je vysychání, odvodnění, ztráta kapalin z orgánů, odstranění

vody z látky např. zahřátím, vymražením, odštěpením molekuly vody ze sloučeniny.

Hydratační krémy poskytují pleti přirozenou vlhkost, ochranu, rovnováhu a zároveň ji

regenerují a vylepšují vady pleti přírodní cestou. Zabraňují nadměrným ztrátám vody,

a tedy jejímu vysoušení.

2. Kyselina sírová tvoří s vodou tzv. azeotropní směs. Co to znamená?

Azeotrop je kapalná směs, která je za daných podmínek (tlak, teplota) v rovnováze

s parami téhož složení, jaké má kapalina. Azeotropní směs nelze destilací rozdělit na

jednotlivé složky, neboť obsah každé ze složek zůstává stejný jak v kapalině, tak v páře

až do úplného vypaření kapaliny.

3. Napiš vzorce následujících kyselin: kyselina sírová, kyselina disírová, kyselina

thiosírová, kyselina peroxosírová.

H2SO4, H2S2O7, H2S2O3, H2SO5

4. Zapiš rovnice reakcí koncentrované kyseliny sírové s mědí a zředěné kyseliny sírové

se zinkem.

55

Cu + 2H2SO4. → CuSO4 + ,SO2 + 2H2O Zn + H2SO4. → ZnSO4 + H2

5. V současné době je základním způsobem průmyslové výroby kyseliny sírové tzv.

kontaktní způsob. Proč se takto nazývá?

V rámci výroby se oxid siřičitý oxiduje na oxid sírový v tzv. kontaktním reaktoru

průchodem přes kontaktní hmotu, která obsahuje jako katalyzátor oxid vanadičný.

6. Napiš alespoň pět oblastí využití kyseliny sírové.

Při výrobě průmyslových hnojiv, při výrobě chemikálií, při výrobě plastů, při výrobě

léčiv, při výrobě barviv, při výrobě výbušnin, v papírenském průmyslu, v textilním

průmyslu, při výrobě syntetických vláken, při úpravě rud, při zpracování ropy, jako

elektrolyt do olověných akumulátorů, při sušení a odvodňování látek, při úpravě pH

vody atd.

7. Zapiš rovnicemi základní stupně výroby kyseliny sírové kontaktním způsobem.

S + O2 → SO2

2SO2 + O2 → 2SO3

SO3 + konc. H2SO4 → H2S2O7

H2S2O7+ H2O→ 2H2SO4

8. Co je to oleum?

Oleum neboli dýmavá kyselina sírová vzniká rozpouštěním oxidu sírového

v koncentrované kyselině sírové. Hlavní složkou je kyselina disírová. Oleum

se vyrábělo v českých zemích jako látka pro bělení látek hlavně v okolí Plzně. U obce

Hromnice je jako pozůstatek výroby jezírko obsahující kyselinu sírovou.

9. Co je to pasivace kovů?

Pasivují se některé i vůči kyselině sírové?Některé kovy reagují s koncentrovanými

kyselinami pouze zpočátku. Reakcí vzniká vrstvička oxidu, která zamezí kontaktu mezi

kyselinou a kovem. Pokud jsou reaktanty odděleny, reakce neběží. Říkáme, že se kov

pasivuje (nereaguje). Koncentrovaná kyselina sírová pasivuje železo. To je výhodné,

protože můžeme přepravovat koncentrovanou kyselinu sírovou v železných cisternách,

aniž by kyselina cisternu zničila.

56

15. Chemická rovnováha

Teoretický úvod

Chemická rovnováha je charakterizována tím, že v soustavě je konstantní koncentrace

výchozích látek a produktů.

Vnějšími zásahy můžeme rovnováhu porušit. Porušení rovnováhy vnějším zásahem (akcí)

vyvolá děj (reakci), která směřuje ke zrušení účinku tohoto vnějšího zásahu - Le Chatelierův

princip akce a reakce.

Chromany a dichromany jsou soli chromové a dichromové kyseliny. Tyto soli mají

intenzivní oranžové (dichromany) nebo žluté (chromany) zbarvení. Dichromanový ion je

ve vodném roztoku v rovnováze s chromanovými ionty. Tento stav můžeme zapsat

následující rovnicí:

Cr2O72-

+ H2O 2 CrO4-2

+ 2H+

Tato dynamická rovnováha je citlivá na změnu pH roztoku. Posunutí rovnováhy v závislosti

na změně pH je klasický příklad Le Chatelierova principu akce a reakce v praxi.

Chromanový anion v kyselém prostředí přechází na dichromanový anion, který je oranžový.

V zásaditém prostředí oranžový dichromanový anion přechází ve žlutý chromanový anion.

Soustava po přidání kyseliny nebo zásady (akce) odpovídá snahou o neutralizaci účinku

příslušné kyseliny nebo zásady (reakce), což je spojeno se změnou barvy.

2 CrO4-2

+ H3O+ → Cr2O7

2- + 3H2O

Cr2O72-

+ 2OH- → 2 CrO4

-2 + H2O

Praktický pokus 15

Rovnováha chroman - dichroman

Pomůcky:

Kádinky, skleněné tyčinky, čidlo kyselosti

Chemikálie:

Roztok K2Cr2O7 (K2CrO4), ocet (10% H2SO4 , zř. HCl 1:3), 10% KOH

Postup práce:

K roztoku dichromanu draselného přiléváme za stálého míchání roztok hydroxidu sodného

až do změny barvy. Následně k témuž roztoku přiléváme ocet, až se barva změní zpět. Vše

zaznamenáváme pomocí čidla kyselosti a sledujeme hodnoty pH vztahující se k oranžové

a žluté barvě. Tento postup můžeme opakovat.

57

Poznámky k realizaci:

Použijte dostatečně velké kádinky, aby bylo zbarvení jasně vidět.

Vzhledem k jedovatosti použitých látek realizujte pouze jako demonstrační

pokus.

Pro větší efekt můžete pracovat s referenčními kádinkami s oranžovým

a žlutým roztokem.

Máte-li k dispozici magnetické míchadlo, můžete jej použít.

Využití ve výuce:

Chemické reakce

Anorganické sloučeniny.

Obrázky a grafy:

dichroman chroman

58

změny pH

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Ve kterém z následujících systémů je ustavena rovnováha?

1 2

ČIPERA. Seminář a cvičení z chemie. Praha: SPN, 1987, ISBN 34 968 85 - 211.

V systému 2.

2. Předpokládejme, že v systému A -> B nastala rovnováha. Urči, zda při následujících

zásazích do systému se rovnováha posune doleva nebo doprava.

a) Do rovnovážné směsi přidáme některou výchozí látku.

b) Do rovnovážné směsi přidáme některý produkt.

c) Z rovnovážné směsi odebereme některou výchozí látku.

oranžový

dichroman

+ NaOH =žlutý

chroman

+ ocet=oranžový

dichroman

59

d) Z rovnovážné směsi odebereme některý produkt.

a) P

b) L

c) L

d) P

17. a 18. Stavební pojiva

Teoretický úvod

Látky, které lze použít ke spojování např. cihel ve zdi se nazývají pojiva. Ve stavebnictví

je nejčastěji používáno vápno, sádra a cement. Pod pojmem vápno rozumíme:

1. Pálené vápno CaO.

2. Hašené vápno Ca (OH)2, které může být bezvodé tzv. vápenný hydrát nebo

s nadbytkem vody tzv. vápenná kaše (mléko).

Vápno je směs obsahující asi 90% sloučenin vápníku, zbytek tvoří příměsi z horniny, která

byla na výrobu vápna použita (MgO, hlinitany, křemičitany aj.) Při tzv. hašení pálené vápno

reaguje prudce s vodou za současného uvolnění tepla: CaO + H2O→ Ca (OH)2. Smísením

vzniklého hašeného vápna s vodou a pískem získáme vápennou maltu, která vyplňuje póry

na povrchu cihel i prostory mezi nimi, a tím je spojí. Po ztvrdnutí se vytvoří pevná struktura -

zdivo. Při tvrdnutí vápenné malty dochází k reakci se vzdušným oxidem uhličitým a vzniku

krystalického uhličitanu vápenatého a vody (vlhnutí stěn v novostavbách):

Ca (OH)2 + CO2→ CaCO3+ H2O. Tvrdnutí malty se urychlovalo tak, že se v otevřených

kovových koších pálil koks a zvyšoval se tak podíl oxidu uhličitého ve vzduchu. Zároveň

se takto vysušovaly zdi. Sádra se vyrábí dehydratací sádrovce:

štukatérská sádra rychle tuhnoucí (šedá): CaSO4.2H2O → CaSO4.1/2 H2O +

3 H2O (120-150oC)

stavební sádra (bílá): CaSO4.2H2O → CaSO4 +H2O (800-1000oC)

Při smísení sádry s vodou vzniká opět dihydrát, sádra tuhne a přitom zvyšuje svůj objem.

Hodí se ke zhotovování odlitků a forem, sádrování stěn, vnitřní omítky, podlahové potěry

apod. Mechanismus tuhnutí sádry je přesně opačným procesem než její výroba ze sádrovce.

60

Praktický pokus 17

Hašení vápna

Pomůcky:

Čidlo kyselosti , teplotní čidlo, kádinka, chemické lžičky,

spalovací lžička (chemické kleště), tyčinky

Chemikálie:

Kusový CaCO3(CaO) , voda

Postup práce:

Připravíme si kádinku asi do poloviny naplněnou vodou. Máme připojeno teplotní čidlo

a čidlo kyselosti, která jsou ponořena ve vodě. Pálené vápno můžeme vyrobit nejlépe

žíháním kousku uhličitanu vápenatého (např. mramor) nad plamenem kahanu na spalovací

lžičce (kleště). Ve chvíli, kdy dosáhneme červeného žáru, žíhanou látku na několik vteřin

vytáhneme z plamene a následně tento kousek páleného vápna vhodíme do vody.

Pozorujeme změnu teploty i změnu pH. Hydroxid vápenatý je málo rozpustný ve vodě,

takže většina klesá ke dnu.

Poznámky k realizaci:

Pálení vápna můžeme přeskočit a přejít hned k hašení vápna.

Využití ve výuce:

Chemie a společnost

vápno

Anorganické sloučeniny

kyseliny a hydroxidy

oxidy.

Obrázky a grafy:

61

CaO + H2O

žíhání mramoru 1

62

Praktický pokus 18

Tuhnutí sádry

Pomůcky:

Teplotní čidlo, kádinka, nádoba n a sádru z PVC(plastová lahev

od minerálky), lžička, tyčinky

Chemikálie:

CaSO4 .1/2 H2O , voda

Postup práce:

Do nádoby na sádru (uřízneme spodní část plastové lahve na minerálku) vložíme teplotní

čidlo tak, abychom mohli měřit teplotu sádrové směsi. Do nádoby nalijeme vodu (cca do 1/3).

Lžičkou přidáváme do vody sádru (dokud nevytvoří na hladině malý kužel) a směs mícháme,

dokud nevznikne tvárná hmota. Tuto hmotu nalijeme do nádoby s teplotním čidlem. Měříme

změny teploty v průběhu tuhnutí. Zásadní zvýšení teploty nastává ve chvíli tuhnutí a následně

po ztuhnutí sádry teplota opět klesá.

Poznámky k realizaci:

Teplotní čidlo potřete např. indulonou pro lepší vytažení ze ztuhlé sádry.

Doba tuhnutí závisí na typu a množství použité sádry, množství a teplotě vody,

době míchání apod. Tyto informace mohou žáci zpracovat do tabulky v rámci

laboratorní práce.

Zkuste přidat do směsi další látky a sledujte, jak ovlivní dobu jejího tuhnutí –

např. NaCl, kyselina citronová, mléko.

Využití ve výuce:

Chemie a společnost

o vápno

Anorganické sloučeniny

o soli.

63

Obrázky a grafy:

tuhnutí sádry takhle to vypadá, když nenamažete čidlo

tuhnutí sádry

64

po ztuhnutí sádry

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Najdi (případně prakticky ověřte), které z následujících látek urychlují tuhnutí sádry

a které tuhnutí naopak zpomalují:

Urychlují: síran sodný, mléko, chlorid sodný, klíh, kyselina citronová. Urychlují: NaCl,

Na2SO4.

Zpomalují: klíh, mléko, kyselina citrónová.

2. Nachází se někde v České republice ložiska sádrovce? Najdi kde a zjisti, zda se ještě

v současné době využívají. Zakresli tato místa do mapy ČR.

AUTOR NEUVEDEN. Wikipedia.cz [online]. [cit. 21.1.2014]. Dostupný na WWW:

http://wiki.rvp.cz/@api/deki/files/18563/=Obrysov%25c3%2583%25c2%25a1_mapa_%25c3%2584%25c2%258cR.jpg

65

Jedinou ložiskovou oblastí s výskytem průmyslových ložisek přírodního sádrovce v České

republice je opavská pánev s usazeninami třetihorního stáří v okolí Opavy a Hlučína.

Těžba sádrovce probíhá v této oblasti již od konce první poloviny 19. století,

v současnosti je v provozu jediný lom.

AUTOR NEUVEDEN. Ložiska ČR [online]. [cit. 21.1.2014]. Dostupný na WWW:

http://geologie.vsb.cz/loziska/loziska/loziska_cr.html#SÁDROVEC A ANHYDR IT

3. Napiš vzorce těchto látek:oxid vápenatý, uhličitan vápenatý, síran vápenatý, dihydrát síranu

vápenatého, hydroxid vápenatý.

CaO, CaCO3, CaSO4, CaSO4.2H2O, Ca (OH)2

4. Co jsou to hydraulická stavební pojiva?

Pojiva, která po smíchání s vodou a zpravidla po počátečním zatuhnutí na vzduchu jsou

schopna dále tuhnout a tvrdnout na vzduchu i pod vodou (hydraulické vápno, cementy).

Hydraulické vápno se vyrábí například pomletím páleného vápna s vhodnými přísadami,

obsahujícími hydraulické oxidy (tzv. umělé hydraulické vápno). Hydraulické vápno musí

obsahovat minimálně 10 % hydraulických složek (SiO2, Al2O3, Fe2O3).

5. Najdi nejstarší informaci o použití vápna na našem území.

Na našem území se vápno začalo používat nejprve u církevních (sakrálních) staveb

a obytných staveb panovníků a šlechty. Pravděpodobně prvním údajem o výrobě

vápna u nás je zmínka z roku 999, která hovoří o vápence, kterou vlastnil břevnovský

klášter benediktinů.

66

19. a 20. Důkazy prvků v organických látkách

Teoretický úvod

Jednou z metod, které se používají k identifikaci organické látky, jsou metody elementárně

analytické. Kvalitativní elementární analýzou určujeme složení látky z jednotlivých prvků.

Metody určování prvků v organických látkách se podstatně liší od metod určování složení

anorganických sloučenin. Při elementární analýze se musí nejprve molekula organické látky

rozrušit a jednotlivé prvky uvolnit v elementární formě a převést na jednoduché plynné

sloučeniny, které pak určíme metodami anorganické analýzy. Tento pochod se nazývá

mineralizace. Nejčastěji jde o tepelný rozklad zkoumané látky.

Praktický pokus 19

Důkaz uhlíku a vodíku v cukru

Pomůcky:

Čidlo oxidu uhličitého, čidlo relativní vlhkosti vzduchu,

zkumavka (tlustostěnná, odsávací) nebo baňka (varná, frakční), zátka,

skleněná trubička, hadička

Chemikálie:

Sacharosa (glukosa), CuO.

Postup práce: Do odsávací zkumavky (frakční baňky) nasypte směs cukru a oxidu

měďnatého v poměru 1:2 (např.1/2 lžíce cukru a 1 lžíce oxidu měďnatého) a směs ještě

převrstvěte oxidem měďnatým. Zkumavku uzavřeme zátkou a hadičku s trubičkou vedeme do

kádinky (můžeme použít nádobu, která je k dispozici spolu s čidlem CO2) s připraveným

čidlem CO2 a čidlem vlhkosti. Směs zahřejeme. Obě čidla by měla zaznamenat přítomnost

hledaných prvků ve formě CO2 a zvýšené vlhkosti ( H2O).

Poznámky k realizaci:

Zkumavka musí být suchá a čistá.

Vlhkost zkuste měřit přímo u ústí zkumavky.

Využití ve výuce:

Organické sloučeniny

o složení organických látek

o kvalitativní organická analýza

o sacharidy.

67

Obrázky a grafy:

rozklad cukru

68

Důkaz H

Důkaz C

obrazovka PC

69

Praktický pokus 20

Důkaz dusíku v močovině

Pomůcky:

Čidlo kyselosti, zkumavka (odsávací), baňka (varná, frakční),

zátka, skleněná trubička, případně hadička

Chemikálie:

Močovina (želatina), natronové vápno (NaOH), voda

Postup práce:

Do zkumavky (odsávací zkumavky, frakční baňky) nasypte směs močoviny a natronového

vápna v poměru 2:1 (např.1žíce močoviny a 1/2 lžíce natronového vápna). Zkumavku

uzavřeme zátkou, kterou prochází ohnutá trubička, která zasahuje do kádinky s vodou

s připraveným čidlem kyselosti. Směs mírně zahřívejte. Ověříme zásaditý charakter

vznikajícího plynu.

Poznámky k realizaci:

Použijete-li místo natronového vápna hydroxid sodný, pak volte poměr 3:1.

Unikající plyn poznáte i čichem.

Využití ve výuce:

Organické sloučeniny

složení organických látek

kvalitativní organická analýza.

Obrázky a grafy:

Důkaz N

70

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Co je to natronové vápno a k čemu se používá?

Natronové vápno – směs Ca (OH)2 a NaOH (1:3)

Používá se k absorpci kyselých plynů, jako je oxid uhličitý (CO2) např. v ponorkách,

v potápěčských přístrojích a také v lékařství – anestezie.

2. Zapiš rovnici rozkladu glukosy a sacharosy pomocí oxidu měďnatého.

C6H12O6 + 12 CuO → 12 Cu + 6 CO2 + 6 H2O

C12H22O11 + 24 CuO → 24 Cu +12 CO2 + 11 H2O

3. Zapiš rovnici rozkladu močoviny pomocí hydroxidu sodného.

NH2CONH2 + NaOH → NH2COONa + NH3

4. Najdi alespoň dva způsoby, kterými můžeme provést tzv. mineralizaci zkoumané organické

látky.

Spalováním, varem v minerální kyselině.

20. Biokatalyzátory - enzymy

Teoretický úvod

Většina chemických reakcí potřebných pro chod živých organismů by neprobíhala vůbec

nebo velmi pomalu, kdyby nebyly přítomny látky urychlující průběh těchto reakcí. Těmito

látkami jsou specifické bílkoviny – enzymy.

Látka, kterou enzym zpracovává, je označována jako substrát. Vznikající látka je nazývána

produkt. Enzymy mohou být jednoduché bílkoviny, ale často jsou složeny z několika částí.

Substrát a enzym si odpovídají i tvarem, takže lze princip fungování zjednodušeně

charakterizovat jako klíč – zámek.

71

AUTOR NEUVEDEN. Antiruxovy on-line sešity [online]. [cit. 18.1.2014]. Dostupný na WWW: http://lep.wz.cz/skola/index.php?s=3&z=14

Katalasa je velmi rozšířený enzym, který v organizmech odbourává škodlivý peroxid vodíku.

Rozklad peroxidu probíhá podle rovnice 2 H2O2 → 2 H2O + O2.

Praktický pokus 21

Katalytický rozklad peroxidu vodíku pomocí enzymu katalasy

Pomůcky:

Odměrný válec (Erlenmayerova baňka, kádinka apod.), kyslíkové

čidlo (teplotní čidlo), stojan, držáky

Chemikálie:

Rozemletá játra (nakrájená brambora), roztok H2O2 (30%, 10%),

roztok močoviny (NH2)2CO

Postup práce:

Na dno odměrného válce (případně jiné reakční nádoby) nalijeme roztok peroxidu vodíku.

Pozorujeme pomalý únik bublinek kyslíku z roztoku, ale výrazné zvýšení produkce kyslíku

nevidíme. Po přidání lžičky rozemletých jater (vepřová, hovězí, drůbeží) začne probíhat

bouřlivý rozklad substrátu a pomocí kyslíkového čidla zaznamenáme vývin kyslíku.

Do reakční směsi přilijeme roztok močoviny (inhibitor) a vývoj kyslíku se zastaví. Přidáním

katalyzátoru lze reakci opět nastartovat. Vše opět sledujeme pomocí kyslíkového čidla

Poznámky k realizaci:

Vyzkoušejte v praxi různé přírodní látky obsahující katalasu - kiwi, citron,

mrkev, brambora, sušené nebo čerstvé droždí apod.

Močovinu je vhodné přidávat ve formě roztoku.

Do reakční směsi vložte teplotní čidlo a zkoumejte její tepelné zabarvení

72

Využití ve výuce:

Organické sloučeniny

o funkce bílkovin

Částicové složení látek a chemické prvky

o kyslík

Chemické reakce

o katalýza.

Obrázky a grafy:

Zdroj: http://prvedyzs.zvas.cz/

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Katalasa je katalyzátorem reakce rozkladu peroxidu vodíku. Co se s ní v průběhu děje?

Je na konci reakce změněna v jinou látku?

V průběhu reakce snižuje její aktivační energii a tím ji urychluje. Katalyzátor je látka,

která urychlí chemickou reakci, ale na ní samotné se nepodílí. Katalasa tedy zůstává na

konci reakce stejná jako na začátku.

73

2. Jak se nazývají negativní katalyzátory, které snižují rychlost chemické reakce?

Inhibitory.

3. Proč se přidávají enzymy do pracích prášků?

Zvyšují účinnost při odstraňování skvrn i za nižších teplot.

22. BONUS - Vodivost roztoků

Teoretický úvod

Elektrická vodivost je veličina popisující schopnost látky vést elektrický proud Dobrý vodič

má vysokou hodnotu vodivosti, špatný vodič má nízkou hodnotu vodivosti. U kapalin se míra

schopnosti vést elektrický proud vyjadřuje veličinou měrná vodivost [S.cm-1

]. Čím vyšší

je měrná vodivost, tím lepší je kapalina vodič. Kapaliny v čistém stavu jsou obvykle špatnými

vodiči elektrického proudu.

Praktický pokus 22

Vodivost sladké, slané a kyselé vody

Pomůcky:

Konduktometr, kádinka, tyčinka, lžička

Chemikálie:

Sůl, řepný cukr - sacharosa, citron, voda z vodovodu, destilovaná

voda

Postup práce:

V kádince změříme pomocí konduktometru vodivost vody z vodovodu a destilované vody.

Následně měříme vodivosti po přidání soli, cukru a šťávy z citronu do destilované vody

a následně do vody z vodovodu. Pak porovnáme vodivosti jednotlivých roztoků.

Poznámky k realizaci:

Není nutné žádné přesné vážení nebo odměřování.

Pokus vyzkoušejte i s dalšími látkami, které jsou rozpustné ve vodě – např.

různé přírodní látky, případně soli ( CaCl2, AlCl3 apod.)

Můžete si připravit jednotlivé roztoky o různých koncentracích a měřit

závislost vodivosti vodných roztoků na koncentraci složky.

Měřte vodivost roztoků látek v polárních a nepolárních rozpouštědlech.

74

Využití ve výuce:

Chemické reakce

chemie a elektřina.

Kontrolní otázky a úkoly:

1. Jak se nazývá obor chemie, který zkoumá procesy probíhající na rozhraní elektrod

(kovových nebo polokovových, příp. grafitových) a elektrolytu.

Elektrochemie.

2. Jednotka Siemens byla pojmenována podle německého vynálezce Wernera von

Siemense. Najdi na internetu alespoň tři jeho vynálezy.

AUTOR NEUVEDEN. Wikipedia.cz [online]. [cit. 18.1.2014]. Dostupný na WWW:

http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Ernst_Werner_von_Siemens.jpg

Stroj pro výrobu měděných drátů izolovaných gumou, simultánní přenos zpráv oběma

směry, zkonstruoval první trolejbusovou linku, použil gutaperču k izolování vodičů

proti vlhkosti aj.

3. Jak se nazývají sloučeniny, které se při rozpouštění nebo tavení štěpí na ionty a jsou

schopny vést elektrický proud?

Elektrolyty.

75

Zdroje:

Literatura

1. Beneš, P. a kol. Chemie v otázkách a odpovědích. Praha: SPN, 1988.160 s.

ISBN 80-04-23018-0

2. Bárta, M. Jak nevyhodit školu do povětří. Brno: Didaktis, 2004.160 s.

ISBN 80-86285-99-5

3. Černá, B. Školní pokusnictví. Brno: Pedagogická fakulta, 1995.76 s.

ISBN 80-210-1128-9

4. Čipera, J. Didaktika anorganické chemie. Praha: Univerzita Karlova v Praze –

Nakladatelství Karolinum, 1991. ISBN 80-7066-513-0.

5. Čtrnáctová,H. a kol. Chemie pro 8. ročník základní školy. Praha: SPN 2004.

ISBN 80-7235-268-7.

6. Čtrnáctová,H. a kol. Chemie pro 9. ročník základní školy. Praha: SPN 2000.

ISBN 80-7235-031-5.

7. Fábiny, J. Chemie – doplňkový učební text ze specifického učiva pro střední

průmyslové školy stavební. 3.vyd.Praha: SPN, 1980.43 s.

8. Hranoš, P. Anorganická technologie. Ostrava: SPŠCH, 1993.188 s.

9. Knor, P a E. Pokusy v chemii. Praha: Komenium, 1974.

10. Krejčí, M a kol. Experimenty s Vernierem - chemie. Brno: Gymnázium Matyáše Lercha, 2012,

2.1.2013. Dostupný z WWW: < http://www.gml.cz/projekty/molapp/>.

11. Macenauerová, J. Chemické pokusy – hravě i doma (diplomová práce). Brno:

PF MU, 2007.52 s.

12. Mach, J. Chemie – úvod do obecné a anorganické chemie učebnice a pracovní

sešit. Brno: Nová škola, 2010, ISBN 978-80-7289-133-7

13. Malčík, M a Lustigová, Z. (editoři). Přírodní vědy v příkladech. Ostrava: OSU,

2011.200 s. ISBN 978-80-7464-007-0

14. PASCO edukační systém - seznam experimentů a úloh. 15. 12. 2012. Dostupný z WWW:

<http://www.pasco.cz/index.php?option=com_content&task=view&id=167&Itemid=117>.

15. Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání [online]. 2007. Praha:

VÚP Praha, 2007, 1. 9. 2007. Dostupný z WWW:

<http://vuppraha.cz/soubory/RVPZV_2007-07.pdf>.

16. Velikanič, A. a Šimko T.. Chemická čítanka. Bratislava: SPN, 1991.204 s.

ISBN 80-08-00328-6

17. Veřmiřovský, J. Nové přístupy k výuce přírodovědných předmětů s využitím

ICT pomůcek na SŠ - Chemie. Ostrava: OSU, 2010.157 s.

18. Veřmiřovský, J. a Koníček, L. Chemie a fyzika. Ostrava: OSU,

2011.263 s. 978-80-7464-010-0

76

Internetové stránky

1. http://www.nanimata.wu.cz/experimentyi.php

2. http://www.expoz.cz/

3. http://fyzweb.cz/materialy/prometheus-g/

4. http://www.chem-toddler.com/

5. http://www.e-chembook.eu/databaze-pokusu/

6. http://www.vernier.cz/experimenty/prehled/oblast/chemie

7. http://www.studiumchemie.cz/

8. http://www.ceskatelevize.cz/porady/10121359557-port/

9. http://www.vscht.cz/fch/pokusy/