Anorganická chemie

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Anorganická chemie je obor chemie, který se zabývá studiem tvorby, složením, strukturou a reakcemi chemických prvků a jejich sloučenin s výjimkou většiny sloučenin uhlíku a některých sloučenin křemíku, o které se zajímá organická chemie. V dnešní době, ale dochází k postupnému prolínání anorganické chemie a organické chemie a oba obory se souhrnně nazývají syntetická chemie.

Anorganická sloučenina[editovat | editovat zdroj]

Podrobnější informace naleznete v článku Anorganická sloučenina.

Anorganická sloučenina je chemicky čistá látka, která se skládá z atomu nebo skupiny atomů s kladným nábojem (nejčastěji kovu) a atomu nebo skupiny atomů se záporným nábojem (obvykle nekovu). Anorganické sloučeniny jsou v pevném stavu elektroneutrální, ale v roztoku se polární a iontové anorganické sloučeniny obvykle rozpadají na ionty, které nesou náboje. Kladný atom nebo skupina atomů se nazývá kationt a záporný atom nebo skupina atomů se nazývá aniont. Velká část anorganických sloučenin - soli - je tvořena právě ionty.

Definice anorganické sloučeniny není jednotná a vzhledem k tomu, že se anorganická a organická chemie stále více prolínají nelze již dnes ani tuto definici vytvořit. K základnímu rozdílu však stále patří rozlišování anorganických a organických sloučenin uhlíku a křemíku. K anorganickým sloučeninám uhlíku patří oxid uhelnatý, oxid uhličitý, sirouhlík, některé karbidy, uhličitany a kyselina uhličitá. K anorganickým sloučeninám křemíku patří oxid křemičitý, silicidy, kyselina křemičitá, křemičitany a polykřemičitany. Všechny ostatní sloučeniny těchto dvou prvků se řadí k organickým (u uhlíku to jsou zejména uhlovodíky a u křemíku silikony). Jako příklad typických anorganických sloučenin, o které se zabývá organická chemie, slouží fosfazeny (sloučeniny dusíku a fosforu, tvořící šestičetné kruhy).

Vlastnosti anorganických sloučenin[editovat | editovat zdroj]

Vlastnosti anorganických sloučenin jsou velmi ovlivňovány druhem vazby, která je přítomná mezi částicemi sloučeniny. Sloučeniny se dělí na amorfní, které nemají pravidelnou krystalickou strukturu (díky tomu nelze určit teplotu tání - látka postupně měkne), je to například sklo (přetavený oxid křemičitý SiO2), a krystalické, které mají pravidelnou krystalickou strukturu (látky mají teplotu tání), je to například sůl NaCl (chlorid sodný). Tyto dva typy látek obsahují různé druhy vazeb :

Iontové krystaly jsou složeny z iontů, mezi kterými působí elektrostatické přitažlivé síly. Za normálních podmínek jsou tyto látky pevné, s vysokými teplotami tání (v řádech set stupňů) a varu (i přes tisíc stupňů), jsou křehké (při úderu kladivem se rozpadají na prášek), v pevném stavu nevedou elektrický proud, ale v roztoku nebo v tavenině ano (ionty se pohybují a předávají nebo odebírají elektrony elektrodám), jsou rozpustné v polárních rozpouštědlech. Mezi tyto látky patří většina solí, které jsou iontového charakteru - NaCl.

Kovalentní krystaly jsou tvořeny atomy propojenými kovalentními vazbami do prostorové sítě. Takovéto látky jsou pevné (v tahu), tvrdé (mají velkou tvrdost), křehké (dají se drtit kladivem), vysoké teploty tání (tisíc a více stupňů) a varu (několik tisíc stupňů) a jsou nerozpustné v polárních i nepolárních rozpouštědlech. Mezi tyto látky patří diamant (alotropická modifikace uhlíku) a křemen (forma oxidu křemičitého).

Molekulové krystaly jsou tvořeny molekulami, které jsou vzájemně poutány slabými vazebnými interakcemi (např. Van der Waalsovy síly, vodíkový můstek, …). Takovéto látky mají nízké teploty tání a varu (za normální teploty jsou některé kapaliny a většina plyny), některé jsou nepolární a rozpouští se v nepolárních rozpouštědlech a některé jsou polární a rozpouští se v polárních rozpouštědlech. Nejznámějším zástupcem je voda.

Kovové krystaly jsou tvořeny kovovými vazbami, které mají v krystalické mřížce pevně vázané atomy a valenční elektrony se v takovémto krystalu pohybují volně jako tzv. elektronový plyn. Tento druh krystalů je kujný a tažný (může měnit tvar), vede teplo a elektrický proud (právě díky volným valenčním elektronům), mají vyšší teploty tání a varu (v řádech set stupňů) a jsou různě reaktivní. Tyto krystaly se vyskytují u kovových prvků - Ag, Cu, Au.

Vrstevnaté krystaly jsou přechodem mezi kovalentními a molekulovými krystaly. Ve vrstvách jsou vazby kovalentní a mezi vrstvami jsou pouze slabé přitažlivé interakce. Tyto sloučeniny jsou měkké (lehce se odírají), křehké (snadno se lámou se a drtí), většina vede elektrický proud (díky slabým vazbám mezi vrstvami mají volné elektrony), ale ne teplo, mají vysoké teploty tání a varu (v řádech tisíců stupňů). Nejznámější příklad je grafit (alotropická modifikace uhlíku).

Druhy anorganických sloučenin[editovat | editovat zdroj]

Základní anorganické „sloučeniny“ jsou prvky, které tvoří celý základ chemie. Některé prvky se díky své konfiguraci valenční sféry slučují do molekul, nejčastěji tvořené dvěma atomy - dusík N2, kyslík O2, vodík H2, fosfor P4, síra S8. Právě tyto atomy, které patří převážně do nekovových prvků mají schopnost tvořit anorganické sloučeniny v pravém slova smyslu. Dojde k rozštěpení molekuly na atomy nebo radikály a reakcí s jiným nekovem nebo kovem.

Prvním typem anorganických sloučenin jsou dvou až tříprvkové sloučeniny, které tvoří především kovalentní sloučeniny, nerozpustné ve vodě, s vysokými teplotami tání a varu (pevné látky), některé nevedou elektrický proud, ale některé patří k velmi dobrým vodičům elektrického proudu. Tyto sloučeniny se běžně nachází v přírodě a tvoří základ získávání kovů z jejich rud. V podstatě se jedná o sloučeniny, které vznikly přímým sloučením prvků, popřípadě skupiny a prvku, ne vždy to ale lze v praxi provést. Jde především o oxidy a sulfidy, stejně tak však do této skupiny patří také fosfidy, nitridy, boridy, silicidy, selenidy, iontové hydridy, peroxidy, hydroxidy, kyanidy, rhodanidy, halogenidy, a mnoho dalších.

Druhým typem anorganických sloučenin jsou dvou až tříprvkové sloučeniny, které tvoří především molekulové sloučeniny. Tyto látky jsou dobře až velmi dobře rozpustné ve vodě a jiných polárních rozpouštědlech, mají nízké teploty tání a varu (plyny nebo kapaliny), nevedou elektrický proud, ale v roztoku ano. Tyto látky se většinou nenachází volně v přírodě, ale když už se v ní vyskytují, tak ve velkém množství. Do této skupiny patří kovalentní hydridy (halogenovodíky, voda, peroxid vodíku, amoniak, fosfan, kyanovodík a další) a kyslíkaté kyseliny a polykyseliny (kyselina sírová, kyselina dusičná, kyselina dusitá, kyselina chloristá, kyselina chromová, kyselina manganistá, kyselina fosforečná, kyselina disírová a mnoho dalších…).

Třetím typem anorganických sloučenin jsou dvou až tříprvkové sloučeniny, které tvoří především iontové sloučeniny. Tyto látky jsou obecně dobře až velmi dobře rozpustné ve vodě (ne všechny) a jiných polárních rozpouštědlech, mají vysoké teploty tání a varu (pevné látky), nevedou elektrický proud, ale v roztoku a tavenině ano. Tyto látky se v přírodě jako minerály a jsou z velké části rozpuštěny v mořích a oceánech. Do této skupiny patří soli, hydrogensoli, zásadité soli a hydráty solí (chlorid sodný, dusičnan draselný, hydrogensíran vápenatý, hydrogensíran hořečnatý, pentahydrát síranu měďnatého a velmi mnoho dalších…)

Tvorba anorganických sloučenin[editovat | editovat zdroj]

Prvním a nejjednodušším způsobem tvorby anorganických sloučenin je syntéza z prvků - tzv., skladné reakce. Této reakci je většinou nutno dodat velkou aktivační energii, ale po jejím rozběhnutí běží dále obvykle sama. Je také obvykle spojena s velkým výtěžkem energie. Látky takto vzniklé jsou pevné, kapalné i plynné, elektrický proud nevedou, ale v roztoku některé ano, většinou jsou to látky nerozpustné ve vodě, ale některé se rozpouští. K těmto látkám patří například voda, amoniak, halogenovodíky, oxidy, sulfidy, většina halogenidů.

Druhým a značně obtížnějším způsobem tvorby anorganických sloučenin je rozklad složitějších sloučenin na sloučeniny jednodušší, popř. na prvky - tzv., rozkladné reakce. Těmto reakcím se musí dodat velká aktivační energii a celkový průběh reakce je endotermický. Látky takto vzniklé jsou pevné, kapalné i plynné, elektrický proud nevedou (kovy vedou), ale v roztoku některé ano, většinou jsou to látky nerozpustné ve vodě, ale některé se rozpouští. K těmto látkám patří například oxid vápenatý, oxid uhličitý, vodík, prvky.

Třetím a ne příliš náročným způsobem tvorby anorganických sloučenin je záměna atomu nebo skupiny atomů za jiný atom nebo skupinu atomů - tzv., substituční reakce. Těmto reakcím se obvykle nemusí nemusí dodávat aktivační energie a celkový průběh reakce je exotermický. Látky takto vzniklé jsou pevné, kapalné i plynné, elektrický proud nevedou, ale v roztoku většinou vedou, většinou jsou to látky rozpustné ve vodě, ale některé se rozpouští. K těmto látkám patří všechny soli vzniklé neutralizací kyselin hydroxidem, oxidem, či přímou reakcí s kovem.

Literatura[editovat | editovat zdroj]