Anorganická chemie

Voda

Výskyt

Nejrozšířenější sloučenina zemi

Vyskytuje se buď volná, nebo vázaná ($\to$ krystalohydráty)

Krystalohydráty – v krystalech obsahují $\text{H}_2\text{O}$

Příklady krystalohydrátů:

• $\text{CaSO}_4 \cdot 2 \ \text{H}_2\text{O}$ (= sádrovec)

• $\text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot 10 \ \text{H}_2\text{O}$ (= krystalová soda):

  Zvětrávání $\to$ ztráta $\text{H}_2\text{O}$

Hygroskopická látka = látka, která váže vzdušnou vlhkost – např. $\text{KOH}$, $\text{CaCl}_2$, koncentrovaná $\text{H}_2\text{SO}_4$

Fyzikální vlastnosti

Kapalná, bezbarvá látka

Formy: pára, kapalina, led

Led krystalizuje v šesterečné soustavě

Struktura: $\text{O}$ je centrální atom, mezi $\text{H}$ je $104° \ 30'$ (hybridizace $\text{sp}^3$), vazba $\text{O}{-}\text{H}$ je polární

1 molekula $\text{H}_2\text{O}$ je spojena s dalšími 4 molekulami pomocí vodíkových můstků

Anomálie vody: vysoká $T_\text{t}$ a $T_\text{v}$ (způsobeno vodíkovými můstky), při tuhnutí zvětší objem o $10 \ \%$, nejvyšší hustota je při $4 \ °\text{C}$

Chemické vlastnosti

Je polární $\to$ rozpouští polární či iontové molekuly

Velmi stálá sloučenina, ale ochotně reaguje s prvky $\text{I.}$ a $\text{II. A}$ skupiny

Např.:

Účastní se acidobazických dějů

Např.:

Shora dolů: disociace kyseliny, disociace zásady, autoprotolýza, hydrolýza soli

Podle reakcí s $\text{H}_2\text{O}$ se dělí oxidy:

Shora dolů: zásadotvorný, kyselinotvorný

Tvrdost vody

Tvrdost vody = udává množství rozpuštěných anorganických látek (hlavně $\text{Ca}^{2+}, \text{Mg}^{2+}$)

2 typy tvrdosti:

1. Přechodná tvrdost vody:

   Způsobuje rozpuštěný $\text{Ca}(\text{HCO}_3)_2, \text{Mg}(\text{HCO}_3)_2$

   Lze ji odstranit varem

   Např.:

   $$\text{Ca}(\text{HCO}_3)_2 \ (\text{aq}) \overset{t}{\longrightarrow} \text{CaCO}_3 \ (\text{s}) + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$$

2. Trvalá tvrdost vody:

   Způsobena $\text{CaSO}_4, \text{MgSO}_4$

   Nelze odstranit varem

   Lze zmírnit přidáním sody ($\text{Na}_2\text{CO}_3$)

Dělení vody podle tvrdosti:

1. Destilovaná (demineralizovaná/deionizovaná) voda

2. Měkká voda:

   Dobrá na praní

3. Tvrdá voda:

   Špatná na praní, dobrá pro pití

4. Minerální voda

Úprava vody

Vodárny = úpravny vody povrchové na vodu pitnou

Kroky úpravy vody:

1. Pískové filtry:

   Vychytávají mechanické částice

2. Filtry s aktivním uhlím:

   Vychytávají rozpuštěné látky (adsorpce)

3. Dezinfekce vody:

   Buď chlorem, nebo ozónem

   Dezinfekce chlorem:

   $$\begin{align*} \text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} &\longrightarrow \text{HCl} + \text{HClO} \\ \text{HClO} &\longrightarrow \text{HCl} + \text{O} \end{align*}$$

   $\text{HClO}$ ... kyselina chlorná – nestabilní $\to$ rozpadá se

   $\text{O}$ ... atomární kyslík – hubí bakterie

   Dezinfekce ozónem:

   $$\text{O}_3 \longrightarrow \text{O}_2 + \text{O}$$

4. Provzdušnění vody

5. Úprava tvrdosti

   ---

   22. 2. 2023

6. Čistička odpadních vod:

   Čištění je založeno na 2 principech:

   1. Mechanický:

      Česla $\to$ zachytávání hrubých nečistot

      Lapač písku – pomalý tok $\to$ sedimentace písku

      Lapač tuků

      Předsazovací nádrž (2 hodiny) – sedimentace drobných nečistot

   2. Biologický:

      Provzdušňovací nádrž – aerobní bakterie odstraňují rozpuštěné nečistoty

      Dosazovací nádrž – sedimentace bakterií = aktivní kal – končí buď ve spalovnách, nebo jako hnojivo

Peroxid vodíku

Fyzikální vlastnosti

Čirá, bezbarvá, sirupovitá kapalina (mnohem větší viskozita, než u $\text{H}_2\text{O}$)

Neomezeně mísitelná s vodou ($\to$ lze připravit roztok jakékoliv koncentrace)

Chemické vlastnosti

Nestabilní – snadno se rozkládá

Rovnice rozkladu:

Rozklad urychlují stimulátory ($\text{MnO}_2$, krev, kvasinky, ...)

Rozklad zpomalují inhibitory ($\text{H}_2\text{SO}_4$, močovina, ...)

Je to slabá kyselina

Tvoří soli – hydrogenperoxidy ($\text{HO}_2^-$), peroxidy ($\text{O}_2^{2-}$)

Může být oxidačním i redukčním činidlem, ale převládá role oxidačního činidla

Př. (jako oxidační činidlo):

Př. (jako redukční činidlo):

Využití

3% roztok $\to$ dezinfekce, bělící činidlo (díky atomárnímu kyslíku vzniklému rozpadem)

Rozpad na atomární kyslík: