Chemické reakce 3D
Chemické reakce 3D je bezplatná interaktivní simulace ze StudyFi Lab. Běží přímo v prohlížeči, bez registrace a bez instalace.
Sleduj, jak se atomy přeskupí, když vazby zanikají a vznikají
Co můžeš prozkoumat
Vznik vody
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
V molekulách vodíku se štěpí vazby H–H a v molekule kyslíku dvojná vazba O=O; každý atom kyslíku pak vytvoří dvě nové vazby O–H. Nové vazby jsou pevnější než ty zaniklé, proto se uvolní velké množství energie – směs vodíku s kyslíkem po zapálení vybuchne.
V běžném životě: Tuto reakci využívají vodíkové palivové články a některé raketové motory – jediným produktem je voda.
Syntéza amoniaku
N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃
Štěpí se velmi pevná trojná vazba N≡N v dusíku a vazby H–H ve vodíku; každý atom dusíku vytvoří tři vazby N–H. Trojnou vazbu je tak těžké rozštěpit, že reakce probíhá dostatečně rychle jen s katalyzátorem – Haberovým–Boschovým procesem se vyrábí amoniak pro průmyslová hnojiva, díky nimž se uživí velká část lidstva.
V běžném životě: Téměř všechna dusíkatá hnojiva, která se sypou na pole, se vyrábějí z amoniaku z této reakce.
Syntéza chlorovodíku
H₂ + Cl₂ → 2 HCl
Světlo nebo teplo rozštěpí vazbu Cl–Cl na atomy chloru (radikály), které spustí řetězovou reakci: štěpí se vazby H–H a Cl–Cl a vznikají vazby H–Cl. Reakce uvolňuje energii a na prudkém světle může směs i vybuchnout; rozpuštěním plynného HCl ve vodě vzniká kyselina chlorovodíková.
V běžném životě: Kyselina chlorovodíková se používá k odstraňování vodního kamene a čištění kovů a ve zředěné formě ji najdeš i v žaludeční šťávě.
Vznik oxidu dusnatého
N₂ + O₂ → 2 NO
Štěpí se trojná vazba N≡N v dusíku a dvojná vazba O=O v kyslíku a ve dvou molekulách NO vzniknou vazby mezi dusíkem a kyslíkem. Rozštěpení pevných vazeb spotřebuje víc energie, než nové vazby vrátí, takže reakce teplo pohlcuje a probíhá jen za velmi vysokých teplot – proto dusík a kyslík ve vzduchu běžně nereagují.
V běžném životě: Oxid dusnatý vzniká při blesku a v horkých motorech aut – je prvním krokem ke vzniku oxidů dusíku ve výfukových plynech a ve smogu.
Vznik oxidu dusičitého
2 NO + O₂ → 2 NO₂
Štěpí se dvojná vazba O=O v kyslíku a každá molekula NO naváže další atom kyslíku – vznikne nová vazba mezi dusíkem a kyslíkem. Reakce probíhá samovolně už za běžné teploty a uvolňuje teplo: bezbarvý NO se mění na červenohnědý jedovatý NO₂.
V běžném životě: Nahnědlý opar nad rušnými městy ve smogových dnech tvoří zčásti NO₂ z výfukových plynů, který se podílí i na kyselých deštích.
Oxidace oxidu siřičitého
2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃
Štěpí se dvojná vazba O=O v kyslíku a každá molekula SO₂ získá třetí atom kyslíku – vznikne nová vazba mezi sírou a kyslíkem. Reakce uvolňuje teplo a je vratná, proto se v průmyslu urychluje katalyzátorem oxidem vanadičným; jde o klíčový krok kontaktní výroby kyseliny sírové.
V běžném životě: Takto vyrobená kyselina sírová se používá do hnojiv a autobaterií; stejná oxidace SO₂ ve vzduchu přispívá ke kyselým dešťům.
Hoření oxidu uhelnatého
2 CO + O₂ → 2 CO₂
Štěpí se dvojná vazba O=O v kyslíku a každá molekula CO přijme jeden atom kyslíku; uhlík pak v lineární molekule CO₂ drží dvě dvojné vazby C=O. CO hoří modrým plamenem a uvolňuje hodně tepla – jedovatý CO se přitom mění na mnohem méně nebezpečný CO₂.
V běžném životě: Katalyzátor ve výfuku auta díky této reakci odstraňuje z výfukových plynů jedovatý oxid uhelnatý.
Vznik kyseliny uhličité
CO₂ + H₂O → H₂CO₃
Molekula vody se připojí k atomu uhlíku v CO₂: jedna dvojná vazba C=O se změní na jednoduchou, vazba O–H ve vodě se rozštěpí a její vodík přejde na kyslík, takže H₂CO₃ má dvě skupiny O–H. Jde o rovnováhu posunutou silně na stranu výchozích látek – většina CO₂ zůstává ve vodě jen rozpuštěná a jen malá část tvoří kyselinu uhličitou, která roztok slabě okyselí.
V běžném životě: Perlivé nápoje chutnají lehce kysele díky kyselině uhličité a po otevření lahve uniká rozpuštěný CO₂ v bublinkách.
Rozklad peroxidu vodíku
2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂
Štěpí se slabá jednoduchá vazba O–O a část vazeb O–H v H₂O₂; atomy se přeskupí do molekul vody s novými vazbami O–H a do molekuly kyslíku s dvojnou vazbou O=O. Sama od sebe probíhá reakce pomalu, ale katalyzátor jako oxid manganičitý nebo enzym kataláza ji ohromně urychlí a uvolněný kyslík směs napění.
V běžném životě: Když naliješ peroxid vodíku na odřeninu, šumí, protože ho kataláza z krve rozkládá na vodu a kyslík.
Elektrolýza vody
2 H₂O → 2 H₂ + O₂
Elektrický proud dodá energii potřebnou k rozštěpení vazeb O–H ve vodě; atomy vodíku se spojí vazbami H–H a atomy kyslíku dvojnou vazbou O=O. Je to opak vzniku vody, takže spotřebuje nejméně tolik energie, kolik se uvolní hořením vodíku; na katodě vzniká vodík a na anodě kyslík v objemovém poměru 2 : 1.
V běžném životě: Elektrolyzéry poháněné elektřinou ze slunce nebo větru takto vyrábějí „zelený“ vodík jako čisté palivo.
Rozklad ozonu
2 O₃ → 3 O₂
V ozonu drží tři atomy kyslíku pohromadě dvě vazby slabší než dvojná vazba O=O; UV záření je rozštěpí a uvolněné atomy se přeskupí do tří molekul O₂ s dvojnými vazbami O=O. Celkově se energie uvolňuje a v ozonové vrstvě molekuly ozonu při svém štěpení pohlcují nebezpečné ultrafialové záření ze Slunce.
V běžném životě: Ozonová vrstva vysoko ve stratosféře tě takto chrání před spálením a poškozením kůže UV zářením.
Rozklad tetraoxidu didusíku
N₂O₄ → 2 NO₂
Rozštěpí se poměrně slabá vazba N–N uprostřed molekuly N₂O₄ a ta se rozpadne na dvě molekuly NO₂; nové vazby nevznikají, takže reakce energii spotřebovává. Jde o vratnou rovnováhu: zahřátí ji posouvá k hnědému NO₂, ochlazení vrací bezbarvý N₂O₄ – klasická ukázka Le Chatelierova principu.
V běžném životě: Ve školní laboratoři zatavená trubice s tímto plynem v horké vodě ztmavne a v ledové zesvětlá; N₂O₄ se také používá jako okysličovadlo v motorech kosmických lodí.
Hoření methanu
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Rozštěpí se všechny čtyři vazby C–H v methanu a dvojné vazby O=O ve dvou molekulách kyslíku; atom uhlíku vytvoří dvě dvojné vazby C=O v CO₂ a atomy vodíku vazby O–H ve dvou molekulách vody. Nové vazby jsou dohromady mnohem pevnější než zaniklé, takže se uvolní hodně tepla – proto je zemní plyn tak dobré palivo.
V běžném životě: Modrý plamen plynového sporáku nebo kotle je hořící methan ze zemního plynu.
Hoření ethanu
2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO₂ + 6 H₂O
V každé molekule ethanu se rozštěpí vazba C–C a šest vazeb C–H a spolu s nimi vazby O=O v molekulách kyslíku; atomy uhlíku skončí v CO₂ (vazby C=O) a atomy vodíku ve vodě (vazby O–H). Dvě molekuly ethanu potřebují sedm molekul kyslíku a jako hoření všech alkanů uvolňuje reakce hodně tepla.
V běžném životě: Ethan je po methanu druhou nejhojnější složkou zemního plynu, takže hoří spolu s ním v plynových sporácích i elektrárnách.
Hoření propanu
C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O
Rozštěpí se dvě vazby C–C a osm vazeb C–H v propanu a spolu s nimi vazby O=O v pěti molekulách kyslíku; vzniknou tři molekuly CO₂ s dvojnými vazbami C=O a čtyři molekuly vody s vazbami O–H. Propan lze snadno zkapalnit už za mírného tlaku, takže se do malé plynové bomby vejde hodně energie.
V běžném životě: Propan (často ve směsi s butanem) spalují kempingové vařiče, plynové grily i auta na LPG.
Hoření ethanolu
C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O
Rozštěpí se vazby C–C, C–H, C–O a O–H v ethanolu spolu s vazbami O=O ve třech molekulách kyslíku; atomy se znovu spojí do dvou molekul CO₂ (vazby C=O) a tří molekul vody (vazby O–H). Protože ethanol už jeden atom kyslíku obsahuje, potřebuje méně kyslíku než ethan a hoří čistým, téměř neviditelným modrým plamenem.
V běžném životě: Ethanol hoří v lihových kahanech ve školní laboratoři, při flambování dezertů i jako bioethanol přimíchaný do benzinu.
Hoření oktanu
2 C₈H₁₈ + 25 O₂ → 16 CO₂ + 18 H₂O
Každá molekula oktanu přijde o svých sedm vazeb C–C a osmnáct vazeb C–H a štěpí se i vazby O=O v molekulách kyslíku; z atomů vznikne CO₂ s dvojnými vazbami C=O a voda s vazbami O–H. Dvě molekuly oktanu potřebují až 25 molekul kyslíku – když vzduch nestačí, vzniká místo CO₂ jedovatý oxid uhelnatý nebo saze.
V běžném životě: Pokaždé, když jede auto na benzin, hoří takto v jeho válcích oktan a podobné uhlovodíky z paliva.
Buněčné dýchání
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
Celkově se rozštěpí vazby C–C, C–H, C–O a O–H v glukóze a vazby O=O v kyslíku a atomy skončí v CO₂ a ve vodě. V buňce to neproběhne najednou jako v plameni, ale v mnoha krocích řízených enzymy, většinou v mitochondriích, a část uvolněné energie se uloží do ATP; aplikace ukazuje jen souhrnnou rovnici.
V běžném životě: Každým nádechem dodáváš kyslík pro tuto reakci a CO₂, který vydechuješ, je jejím produktem.
Fotosyntéza
6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Celkově se štěpí vazby C=O v oxidu uhličitém a vazby O–H ve vodě a v glukóze vznikají nové vazby C–C, C–H, C–O a O–H, zatímco atomy kyslíku z vody se spojují do O₂. Energii k tomu dodává světlo zachycené chlorofylem v chloroplastech a ukládá se ve vazbách glukózy; ve skutečnosti jde o dlouhý řetězec enzymových kroků a aplikace ukazuje jen souhrnnou rovnici.
V běžném životě: Takto vyrábí cukr každý zelený list a kyslík, který dýcháš, uvolnily rostliny a řasy.
Chlorace methanu
CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
UV záření rozštěpí vazbu Cl–Cl na dva radikály chloru, které spustí řetězovou reakci: v methanu se rozštěpí jedna vazba C–H, na jejím místě vznikne vazba C–Cl a odtržený vodík vytvoří H–Cl. Jde o radikálovou substituci – atom vodíku se nahradí atomem chloru; s více chlorem substituce pokračuje až k CH₂Cl₂, CHCl₃ a CCl₄.
V běžném životě: Chlormethan slouží hlavně k výrobě silikonů – například tmelu kolem vany nebo pružných forem na pečení.
Hydrogenace ethenu
C₂H₄ + H₂ → C₂H₆
Na povrchu kovového katalyzátoru se rozštěpí vazba H–H a jedna ze dvou vazeb dvojné vazby C=C se otevře; každý atom uhlíku pak vytvoří novou vazbu C–H a zůstane jednoduchá vazba C–C. Jde o adici: dvě molekuly se spojí v jednu a nic se neodštěpí, takže z nenasyceného ethenu vznikne nasycený ethan.
V běžném životě: Stejný typ reakce s niklovým katalyzátorem ztužuje tekuté rostlinné oleje na pevné tuky, například pro výrobu margarínu.
Adice bromu na ethen
C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂
Rozštěpí se vazba Br–Br a jedna ze dvou vazeb dvojné vazby C=C se otevře; každý atom uhlíku pak naváže jeden atom bromu novou vazbou C–Br. Protože se oranžovohnědý brom spotřebuje, zbarvení zmizí – je to rychlý důkaz, že látka obsahuje dvojnou vazbu C=C.
V běžném životě: Ve školní laboratoři je odbarvení bromové vody běžný způsob, jak rozlišit alkeny od alkanů.
Hydratace ethenu
C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH
Jedna ze dvou vazeb dvojné vazby C=C se otevře a v molekule vody se rozštěpí vazba O–H; jeden atom uhlíku získá atom vodíku (nová vazba C–H) a druhý skupinu OH (nová vazba C–O). Touto adicí se z ethenu z ropy vyrábí ethanol – je to hlavní cesta k syntetickému ethanolu.
V běžném životě: Takto vyrobený ethanol se používá jako rozpouštědlo a v dezinfekcích, kosmetice či barvách – ne do nápojů.
Esterifikace kyseliny octové
CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O
Rozštěpí se vazba C–O ke skupině OH v kyselině octové a vazba O–H v ethanolu; OH z kyseliny a H z alkoholu odejdou jako molekula vody a nová vazba C–O spojí obě části v ester ethyl-acetát. Reakce je vratná a ustaví se rovnováha, přičemž se teplo téměř nemění; koncentrovaná kyselina sírová ji urychluje a váže vodu, čímž posouvá rovnováhu ve prospěch esteru.
V běžném životě: Ethyl-acetát voní ovocně a je rozpouštědlem v některých odlakovačích a lepidlech; podobné estery dávají vůni ovoci.
Časté otázky
Co je Chemické reakce 3D?
Chemické reakce 3D je bezplatná interaktivní simulace ze StudyFi Lab. Běží přímo v prohlížeči, bez registrace a bez instalace. Sleduj, jak se atomy přeskupí, když vazby zanikají a vznikají
Je aplikace Chemické reakce 3D zdarma?
Ano. Aplikace Chemické reakce 3D je úplně zdarma. Funguje v prohlížeči na počítači, tabletu i telefonu a nepotřebuješ k ní účet.
Co můžu prozkoumat v aplikaci Chemické reakce 3D?
Vznik vody, Syntéza amoniaku, Syntéza chlorovodíku, Vznik oxidu dusnatého, Vznik oxidu dusičitého, Oxidace oxidu siřičitého, Hoření oxidu uhelnatého, Vznik kyseliny uhličité, Rozklad peroxidu vodíku, Elektrolýza vody, Rozklad ozonu, Rozklad tetraoxidu didusíku, Hoření methanu, Hoření ethanu, Hoření propanu, Hoření ethanolu, Hoření oktanu, Buněčné dýchání, Fotosyntéza, Chlorace methanu, Hydrogenace ethenu, Adice bromu na ethen, Hydratace ethenu, Esterifikace kyseliny octové.
Učíš se na test?
Nahraj svoje zápisky a StudyFi z nich udělá kartičky, testy a podcasty.