Chemické pokusy – teoreticky

V této kapitole budou uvedeny některé základní principy a pravidla, na kterých je založena většina chemických pokusů. Od těchto souvislostí, které zpravidla vyplývají z postavení prvků v periodické soustavě, lze odvodit spoustu chemických dějů. Vycházet zde budeme z například z Beketovovy řady napětí kovů, vzájemných reakcí halogenů, vytěsňování slabých kyselin z jejich solí atd.

Beketovova řada napětí kovů

Do elektrochemické řady, jak se jinak Beketovova řada také nazývá, seřadil prvky ruský chemik Nikolaj Nikolajevič Beketov. Prvky jsou zde seřazeny podle hodnot jejich standardního elektrodového potenciálu.

Li K  Sr Ca Na Mg Be Al Ti Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Cu Ag Hg Pd Pt Au

Beketovova řada začíná alkalickými kovy a kovy alkalických zemin (1. a 2. skupina PSP) a končí ušlechtilými kovy, jako jsou platina a zlato. Elektrochemickou řadu prvků rozděluje vodík, který má nulový elektrodový potenciál. Prvky nalevo od vodíku nazýváme jako neušlechtilé nebo také obecné kovy, prvky nalevo od vodíku jsou kovy ušlechtilé.

Obecné kovy reagují s neoxidujícími kyselinami (HCl, HBr atd.) nebo se zředěnými oxidujícími kyselinami (zředěná H₂SO₄ nebo HNO₃) za vzniku soli tohoto kovu a příslušné kyseliny a vodíku.

Např.: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Ušlechtilé kovy s těmito kyselinami nereagují. Reagují s koncentrovanými oxidujícími kyselinami. Například s kyselinou dusičnou za vzniku NO popřípadě NO₂, dále s koncentrovanou kyselinou sírovou za vzniku SO₂. Kupříkladu zlato reaguje s lučavkou královskou (kyselina dusičná a chlorovodíková v poměru 1:3).

Např.: Ag + 2HNO₃ → AgNO₃ + NO₂ + H₂O

Kovy umístěné více vlevo jsou schopny vytěsnit ze soli ušlechtilejšího kovu daný kov a samy se rozpouští za vzniku své soli. Kov umístěný více vpravo nebude s roztokem soli kovu umístěného vlevo reagovat.

Např.: Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

Cu + ZnSO₄ → neprobíhá

Vzájemné vytěsňovací reakce halogenů

Do skupiny halogenů, 17. skupiny PSP, patří fluor, chlor, brom, jod a astat. Jak je známo, elektronegativita roste ve skupině s klesajícím protonovým číslem (ve skupině roste směrem nahoru). Odtud lze usuzovat o vzájemných reakcích mezi halogeny a halogenidy. Platí, že halogen ležící ve skupině výše, může vytěsnit halogen ležící níže z jeho halogenidu. Halogen ležící výše má totiž vyšší elektronegativitu a je tak silnějším oxidačním činidlem, proto může halogenu ležícímu níže „vzít“ jeho elektrony a vytěsnit jej tak z jeho halogenidu. Tímto způsobem je možno laboratorně připravit například brom a jod.

Např.:Cl₂ + 2NaBr → Br₂ + 2NaCl

Vytěsňování slabých kyselin z jejich solí

Podobně, jako je možné vytěsnit některé halogeny z jejich halogenidů, je možné vytěsňovat slabé kyseliny z jejich solí. V některých případech tak můžeme připravit některé plynné oxidy. Stačí k roztoku soli slabé kyseliny (např. HF, H₂CO₃, H₂SO₃, H₂S atd.) přidat roztok kyseliny silné (např. HCl, H₂SO₄, HNO₃ atd.).

Např.: Na₂CO₃ + HCl → NaCl + H₂CO₃

Kyselina uhličitá je nestálá, ihned rozkládá se za vzniku vody a oxidu uhličitého.