Začínáme s hmotou
V chemii, fyzice, a ostatně i dalších přírodních vědách, se budete často setkávat s rozdíly mezi makrosvětem a mikrosvětem. Rozlišujeme makrosvět, tedy to, co vidíme a na co si můžeme sáhnout, a mikrosvět, tedy to, na co si „jednoduše nesáhneme“.
Chemická vazba - předmluva
Představte si svět, kde zhola nic nedrží pohromadě. Neexistují žádné pevné předměty, žádné kapaliny, jen chaotické částice vyskytující se v prostoru. Struktura, která nám zajišťuje na naší planetě přítomnost vody, kovů a dalších životně důležitých látek, je právě chemická vazba. Zásluhou chemických vazeb drží atomy a molekuly pohromadě. Ať už se jedná o jednoduché pevné látky, kapaliny či plyny. Když pochopíme, jak se atomy vážou a jaké typy vazeb existují, můžeme lépe porozumět složení a chování různých látek. Z toho můžeme následně odvodit jejich fyzikální a chemické vlastnosti.
V této kapitole se seznámíte s chemickou vazbou. Zjistíte, proč chemická vazba vzniká a jaké podmínky musí být splněny, aby k jejímu vzniku došlo. Budou vám představeny základní pojmy týkající se chemické vazby a dozvíte se, jak chemická vazba souvisí s elektronegativitou. Chemickou vazbu si rozdělíme podle hlavních kritérií a ukážeme si, jak různé typy chemických vazeb ovlivňují fyzikální a chemické vlastnosti sloučenin.
Rozlišení vody a kyseliny sírové
Nachystáme si dvě Erlenmeyerovy baňky. Do první nalijeme 50 ml koncentrované kyseliny sírové a do druhé 50 ml vody. Do obou baněk vhodíme kostku cukru a obsah obou baněk promícháme skleněnou tyčinkou. Pozorujeme.
Obr. 1: Kyselina sírová a její dehydratační vlastnosti
Přidáním cukru do vody dojde k jeho rozpuštění. Koncentrovaná kyselina sírová dokáže do sebe vstřebat vodu z jiných látek, má silné dehydratační vlastnosti. Při reakci cukru s koncentrovanou kyselinou sírovou dojde k dehydrataci cukru natolik, že z něj zbude jen uhlík. Určitě si po provedení experimentu dokážete představit, co by taková kyselina dokázala způsobit nám, pokud bychom s ní neuměli zacházet. Kyselina sírová je silná žíravina, která je nebezpečná nejen pro naši pokožku, ale i oči a jiné sliznice, jelikož způsobuje silné poleptání.
I obyčejná tužka představuje fascinující propojení makrosvěta a mikrosvěta (Obr. 2). Klíčem k tomuto propojení je tuha, neboli grafit, který tužka ukrývá ve svém nitru.
Grafit, který je součástí našeho makrosvěta, je viditelný pouhým okem a jednoduše hmatatelný minerál, který je jednou z modifikací chemického prvku - uhlíku. Ten je tvořen obrovským množstvím atomů uhlíku. Atomy, patřící do mikrosvěta, jsou tak malé, že jsou neviditelné pouhým okem, ale mají značný vliv na vlastnosti grafitu. Schopnost grafitu snadno uvolňovat tenké vrstvy na papír, což umožňuje psaní a kreslení, vychází z jeho struktury – uspořádání jednotlivých atomů uhlíku ve vrstvách. Tento jedinečný příklad ukazuje, jak mikrosvět formuje a ovlivňuje makrosvět, ve kterém žijeme, a každý tah tužkou se tak stává expedicí do neviditelného světa atomů, který, ač neviditelný, je základem všech fyzikálních a chemických vlastností objektů z makrosvěta.
Slovo grafit pochází z řeckého grafein – psát, tedy kámen sloužící ke psaní.
Víte, jak se nazývá druhá nejznámější modifikace prvku uhlíku? Vzpomeňte si, co již o ní víte.
Hmota
Rozhlédněte se kolem sebe – tabule ve třídě, spolužák sedící vedle vás, vy samotní, ale také jen malinký a nepatrný světelný paprsek – to vše tvoří tzv. hmotu.
Hmota je zjednodušeně vše, co tvoří svět kolem nás. Jedná se o objektivní realitu, která existuje nezávisle na našem vědomí a zahrnuje všechny jevy a objekty kolem nás.
Co je to hmota?
Formy hmoty
Slovo hmota je však často v běžném životě zaměňováno za slovo látka. Přírodní vědy však zkoumají jednotlivé konkrétní formy hmoty, a právě látka je jednou z nich. Tou druhou je pole. Dnes již víme, že hmota má dualistický charakter (částicový i vlnový), u látky však převládá charakter částicový a u pole naopak vlnový.
Příkladem hmoty je magnet, který představuje látku, kolem které se nachází magnetické pole (Obr. 3).
Pojmem pole označujeme všechna známá fyzikální pole, např. pole gravitační, elektrické. Nebo elektromagnetické, které se v prostoru šíří elektromagnetickými vlnami – elektromagnetickým zářením, mezi které řadíme i světlo.
Pole
Látka je hmota skládající se z částic (atomů, molekul a iontů), která má určité charakteristické chemické i fyzikální vlastnosti. Pole a látka jsou spolu ve vzájemném vztahu, kdy pole je projevem látky.
Látka
Částice látek se skládají do větších celků, které vnímáme jako konkrétní objekty – tělesa (Obr. 4). Ta vždy mají určitý tvar a rozměry, a my s nimi můžeme interagovat – můžeme si na ně sáhnout, strčit do nich nebo třeba rýpnout. Například stůl, který je tělesem, je vyroben ze dřeva, což je látka. Podobně brčko, které také představuje těleso, je tvořeno třeba plastem, což je opět látka. Tímto způsobem se látky stávají stavebními kameny pro všechny hmatatelné objekty, které nás obklopují.
Animace – látky a tělesa