Rychlokurz chemie
Rychlokurz chemie (9/43) · 10:34

Srážecí reakce V tomto dílu si povíme o srážecích reakcích, sraženinách, kationtech a aniontech a iontových rovnicích.

Večeříte se svým přítelem. Skvělá konverzace, skvělé víno, grilovaná hovězí líčka. Podíváte se ven, abyste se pokochali úplňkem, ale když se podíváte zpět, zjistíte, že se váš přítel změnil ve vlkodlaka! Naštěstí jsou příbory vyrobené ze stříbra a vy víte, jak je použít. Nebo jste možná jednoho dne ve vaně, a jak sáhnete pro mýdlo, všimnete si, že máte na palci bradavici. No, dejte na tu potvoru trochu dusičnanu stříbrného a v mžiku už zas můžete nosit sandály! Lesklé, elektrovodivé a super užitečné stříbro je ceněné už od starověku. Má reputaci pro svou čistotu a odhánění zla, ať už v podobě vlkodlaků nebo bradavic. Stříbro pohánělo také osídlování západu Spojených států včetně Montany, kde žiju, a všechno to stříbro se sem samozřejmě dostalo díky chemii. Konkrétně, je tady díky nesčetným chemickým reakcím, které se děly od pradávna a jmenují se srážecí reakce. Při nich reagují chemikálie v roztoku a vytvoří pevnou látku. Srážecí reakce jsou zodpovědné za usazené horniny stejně jako za usazeniny ve vaší vaně. Používáme je pro přeměnu odpadní vody v pitnou vodu a lidé je používali po celá tisíciletí, aby zbohatli, Srážecí reakce jsou totiž jedním z nejlepších způsobů pro produkci nejčistších chemikálií. Takže nejsou jen klíčem k tomu, jak se před stovkami miliónů let dostalo stříbro do těchto hor, jsou také klíčem k tomu, jak z nich stříbro dostat ven. Můžu to udělat hned tady na tomhle stole a jediné, co k tomu potřebuju, je tohle. Srážení: věci padají z jiných věcí. Voda padá z nebe, pevné látky vypadávají z roztoků. V našem případě vše spočívá jen v jedné maličkosti jménem rozpustnost. Voda, jak už jsme dříve říkali, sakra dobře rozpouští různé věci, hlavně iontové sloučeniny. Kladně nabitý ion a záporně nabitý ion, které drží pohromadě svými náboji, mohou za sucha vytvořit krystal, ale přidejte trochu vody a ty malé polární molekuly proklouznou mezi ionty a rozloží ohromné množství iontových sloučenin. Některé iontové sloučeniny ale dokáží překonat i rozpouštění vodou a když se vznikají díky reakcím v roztoku, vypadnou jako pevná sraženina. Ano, slovo "precipitate" je v angličtině podstatné jméno i sloveso! Když mluvíme o iontové sloučenině, která vypadne z roztoku, říkám [presipitit], abych to odlišil od [presipitejt], což zní víc jako sloveso, ale to je pouze můj zvyk, protože to tak říkal můj učitel, když jsem studoval. Bohaté žíly stříbra v Montaně vznikly, když voda plná iontových sloučenin tekla prasklinami v prvohorním vápenci. Tam, kde byly správné podmínky, stříbrné ionty ve vodě reagovaly s iontovými sloučeninami neboli solemi ve vápenci a vytvořily nerozpustné stříbrné sloučeniny, které vypadly z roztoku, a vypadá to nějak takhle. Vlastně to vypadá přesně takhle. Dost dobrý, nemůžete si to zkusit, ale tohle je hrozně těžké, protože stříbro je dost těžký prvek. A v roztoku nebyly jen stříbrné soli, byly tam různé věci, zlato a draslík a měděné soli a hlavně sodné soli, se rozpouštějí ve vodě, když teče krajinou. Když tyto rozpuštěné sloučeniny zůstanou v roztoku dokud se nedostanou do oceánu, tak tam zůstanou v podstatě navždy. Voda se odpařuje a soli zůstávají v oceánu. Shromažďují se tam věky a oceán je pak hrozně slaný, tak jak ho dnes známe. A i když je chlorid sodný, jinak známý jako kuchyňská sůl, nejběžnější solí, v oceánu je také rozpuštěná spousta jiných věcí, včetně docela velkého množství zlata. Podle dnešní hodnoty zlata na trhu obsahuje oceán asi 100 milionů trilionů dolarů ve zlatě a to jsem se nepřeřekl. 100 milionů trilionů. To je 100 trilionů se 6 nulami navíc. Takže vidíte, proč by bylo dobré ovládnou umění srážení. Již dříve se chemici snažili přijít na to, jak ekonomicky extrahovat zlato z mořské vody, ale nikdo to zatím nedokázal. Tento roztok dusičnanu stříbrného je podobný vodě, která protékala skrz montanské vápence před miliony let, a můžeme ho teď použít, abychom zopakovali prastaré reakce, které uložily stříbro do žil v okolní krajině. Místo solí ve vápenci můžeme použít velmi podobnou, ale mnohem známější iontovou sloučeninu, kamennou sůl, staré dobré NaCl. Přidáme pár kapek chloridu sodného, také známého jako slaná voda, k dusičnanu stříbrnému a tady vidíme naši sraženinu. Oh, fuj. Otázka, která nás hned napadne je: Co je to za bílou látku tady dole? Klíčem k pochopení, co se tady stalo, je, že obě sloučeniny jsou iontové. Známe dva druhy iontů, že? Kationty jsou kladně nabité a anionty jsou záporně nabité. Přitahují se jako magnety, takže kationty reagují s anionty a vznikají nové sloučeniny. Nemáme ale jen jeden anion a jeden kation. Sodíkový kation v chloridu sodném bude mít chloridové anionty na čtyřech stranách a ty zase budou obklopeny čtyřmi sodíky. Tento vzor se pak mnohokrát opakuje dokud nevzniknou krystaly soli, které jsme rozpustili ve vodě. Ale jak poznáme, co jsou kationty a co jsou anionty? Sodík je kladně nabitý, takže je to kation a víme, že má kladný náboj, protože je to kov na levé straně tabulky a ty jsou vždy kationty, pokud jsou samotné. Stříbro je také kov a je to také kation. Víme, že chlor je plyn v pravé části tabulky, takže je to anion. A co dusičnan? Také je to anion. Dusičnany, sírany a fosfáty jsou běžné a jsou vždy anionty. Kdykoli uvidíte N, S a P za kterými je několik kyslíků, tak je to aniont. Podívejme se na možné produkty této reakce. Hledáme produkt, který je nerozpustný ve vodě, takže víme, že to není chlorid sodný. To byl náš reaktant a ve vodě se ochotně rozpouští, viz oceány. A není to ani dusičnan stříbrný, náš druhý reaktant, nebo dusičnan sodný, protože všechny dusičnany se lehce rozpouští ve vodě, takže víme, že je rozpuštěný. Zůstal nám chlorid stříbrný. Vyločovací metoda. Dává to smysl, protože stříbro též tvoří nerozpustné sloučeniny s bromem a jodem, které jsou ve stejné skupině periodické tabulky jako chlor. Prvky stejné skupiny se často chovají podobně a určitě jste si všimli, že tady nemáme kus čistého stříbra. Je navázáno na chlor. Podobně jako sůl, chlorid stříbrný je krystalická pevná látka. Na rozdíl od soli ale není příliš rozpustný ve vodě. Abych z něj dostali stříbro, budeme potřebovat jiný druh reakce, redoxní reakci, o které budeme mluvit za týden. Mezitím se musíme naučit jak popisovat tento typ reakce. Kvůli těmto elegantním a jedinečným procesům, které se při srážení odehrávají, kdy rozpuštěné látky vytvářejí pevné látky, ionty se disociují a znovu spojují, existují zvláštní způsoby, jak reakce zapsat a vyčíslit. Jedním je využití symbolů v závorkách, které ukazují v jakém skupenství jsou dané látky. (aq) znamená ve vodě, vodný roztok, a (s) je pevná látka, to je naše sraženina. Tomu se říká molekulová rovnice. Další způsob, který lépe odpovídá tomu, co se vlastně děje při reakci, je vypsat všechno jako ionty. Tady sepíšete sloučeniny, které jsou úplně rozpuštěné jako ionty. Dává to smysl, protože jakmile se soli rozpustí, každý iont je samostatný a nezáleží na tom, odkud přišel. Na levé straně máme stříbro, dusičnan, sodíkové a chloridové ionty v jednom roztoku a na pravé straně máme sodný kation a dusičnan stále jako samostatné ionty v roztoku a chlorid stříbrný jako pevnou sraženinu. Pokud nás nezajímá úplná rovnice a chceme vidět jen aktivní účastníky, můžeme to zapsat ještě třetím způsobem. Vynecháme takzvané "přihlížející" ionty, dusičnan a sodíkový kation, které se přímo neúčastní reakce a zůstane nám zkrácená iontová rovnice, obsahující stříbrné a chloridové ionty reagující za vzniku AgCl. Je to stručné a výstižné, což mají chemici rádi, protože jak víme, někteří neumí vůbec psát a musí vše diktovat mamince. Jen tak mezi námi, vzpomínáte, když jsem přišel s tím divným nápadem použít Ag pro zápis slova stříbro? To pochází z latinského slova pro stříbro, argentum, a staří Římané byli stejně jako dnešní lidé posedlí tím, co stříbro znamenalo. Nejen bohatství, ale i zdraví. Staří Indoevropané spojovali stříbro s čistotou a dobrem. Hipokrates, lékař ze starověkého Řecka, psal o ochranných vlastnostech stříbra. Za využitím stříbra v medicíně je opravdu věda. Mnoho kovů je jedovatých pro houby a mikroby, ale na rozdíl od olova, stříbro není tolik jedovaté pro lidi. Dusičnan stříbrný a sloučenina nazvaná sulfadiazin stříbrný se používaly pro desinfekci ran v 1. světové válce před objevem antibiotik. Sulfadiazin stříbrný se dodnes používá na popáleniny a vědci se zabývají antimikrobiálními vlastnostmi nanočástic stříbra. Někteří lidé dokonce užívají koloidní stříbro, což je vlastně kapalná suspenze stříbrných částic, na podporu zdraví, ale neexistuje žádný důkaz, že to funguje. Můžete po tom ale zmodrat. Teď to stříbro chcete ještě víc, že? Jako to děláme vždycky, aby byla chemická rovnice užitečná, musíme ji v posledním kroku vyčíslit. Pokud chceme dostat stříbro z roztoku, kolik soli budeme potřebovat? Řekněme, že chceme dostat jednu trojskou unci stříbra. Trojská unce je součástí trojského váhového systému pro vážení drahých kovů. Je odvozený od způsobu, jakým Římané měřili bronzové a stříbrné pruty, které používali jako měnu před 2 tisíci lety. A přetrvalo to dodnes. Buďme ale aspoň trochu víc moderní. Trojská unce se rovná 31,1 gramů. Takže chceme 31,1 gramů stříbra. Molární hmotnost stříbra je 107,868 g/mol. Vypočítáme, že 31,1 gramů stříbra se rovná 0,288 molů stříbra. Z chemické rovnice vidíme, že abychom ji vyčíslili, potřebujeme 1 mol chloridu sodného na každý mol stříbra. Abychom dostali 0,288 molů stříbra, kolik chloridu sodného potřebujeme? Ulehčil jsem vám to. Je to 0,288 molů. Takže převedeme 0,288 molů chloridu sodného na gramy. Molární hmotnost chloridu sodného je 58,45 g/mol. Vynásobíme 58,45 krát 0,288 a zjistíme, že potřebujeme 16,8 g chloridu sodného k vysráženní jedné trojské unce stříbra z dusičnanu stříbrného. Dostanete pěknou hromádku chloridu stříbrného v roztoku. Ano, není to čisté stříbro, ještě ne. Stejně jako horníci, kteří těží ze země rudu, která obsahuje pouze malé procento stříbra, potřebujeme to ještě přečistit. V našem případě potřebujeme ještě jiný typ reakce zvaný redoxní. Redoxní je zkratka pro redukčně-oxidační a o tom si povíme příště.
video